В биосфере. Загрязнение природных вод

ВОДА - ОСНОВА ЖИЗНЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

Вода - самое распространенное неорганическое соеди­нение на нашей планете. Вода- основа всех жизненных процессов, единственный источник кислорода.в главном движущем процессе на Земле - фотосинтезе. Вода присут­ствует во всей биосфере: не только в водоемах, но и в воздухе, и в почве, и во всех живых существах. Последние содержат до 80-90% воды в своей биомассе. Потери 10- 20% воды живыми организмами приводят к их гибели.

В естественном состоянии вода никогда не свободна от примесей. В ней растворены различные газы и соли, нахо­дятся взвешенные твердые частички. В 1 л пресной воды может содержаться до 1 г солей.

Большая часть воды сосредоточена в морях и океанах. На пресные воды приходится всего 2%. Большая часть пресных вод (85%) сосредоточена во льдах полярных зон и ледников. Возобновление пресных вод происходит в резуль­тате круговорота воды.

С появлением жизни на Земле круговорот воды стал относительно сложным, так как к простому явлению физи­ческого испарения (превращения воды в пар) добавились более сложные процессы, связанные с жизнедеятельностью живых организмов. К тому же роль человека по мере его развития становится все более значительной в этом круго­вороте.

Круговорот воды в биосфере происходит следующим образом. Вода выпадает на поверхность Земли в виде осадков, образующихся из водяного пара атмосферы. Определенная часть выпавших осадков испаряется прямо с поверхности, возвращаясь в атмосферу водяным паром. Другая часть проникает в почву, всасывается корнями рас­тений и затем, пройдя через растения, испаряется в процес­се транспирации. Третья часть просачивается в глубокие слои подпочвы до водоупорных горизонтов, пополняя под­земные воды. Четвертая часть в виде поверхностного, реч­ного и подземного стока стекает в водоемы, откуда также испаряется в атмосферу. Наконец, часть используется жи­вотными и потребляется человеком для своих нужд. Вся испарившаяся и вернувшаяся в атмосферу вода конденси­руется и вновь выпадает в качестве осадков.

Таким образом, один из основных путей круговорота воды - транспирация, то есть биологическое испарение, осуществляется растениями, поддерживая их жизнедея­тельность. Количество воды, выделяющееся в результате транспирации, зависит от вида растений, типа раститель­ных сообществ, их биомассы, климатических факторов, времени года и других условий.

Интенсивность транспирации и масса испаряющейся при этом воды могут достигать весьма значительных вели­чин. У таких сообществ, как леса (с большой фитомассой и листовой поверхностью) или болота (с водонасыщенной мо­ховой поверхностью) транспирация в целом вполне сравни­ма с испарением открытых водоемов (океана) и нередко даже превышает его. В среднем для растительных сооб­ществ умеренного климата транспирация составляет от 2000 до 6000 м воды в год.

Величина суммарного испарения (с почвы, с поверхнос­ти растений и через транспирацию) зависит от физиологи­ческих особенностей растений и их биомассы, поэтому слу­жит косвенным показателем жизнедеятельности и продук­тивности сообществ. Растительность в целом выполняет роль грандиозного испарителя, существенно влияя при этом на климат территории. Растительный покров ланд­шафтов, особенно леса и болота, имеет также огромное водо-охранное и водорегулирующее значение, смягчая перепа­ды стока (паводки), способствуя удержанию влаги, препят­ствуя иссушению и эрозии почв.

Загрязнение природных вод. Под загрязнением водо­емов понимается снижение их биосферных функций и эко­номического значения в результате поступления в них вредных веществ.

Одним из основных загрязнителей воды является нефть и нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результате естественных ее выходов в районах залегания. Но основные источники загрязнения связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.

Среди продуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду и живые организмы занимают токсичные синтетические вещества. Они находят все более широкое применение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве. Концентрация этих соединений в сточных водах, как правило, составляет 5-15мг/л при ПДК - 0,1 мг/л. Эти вещества могут образовывать в водоёмах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах, перекатах, шлюзах. Способность к пенообразованию у этих веществ появляется уже при концентрации 1-2 мг/л.

Из других загрязнителей необходимо назвать металлы(например, ртуть, свинец, цинк, медь, хром, олово, марганец), радиоактивные элементы, ядохимикаты, поступающие с сельскохозяйственных полей, и стоки животноводческих ферм. Небольшую опасность для водной среды из металлов представляют ртуть, свинец и их соединения.

Расширенное производство (без очистных сооружений) и применение ядохимикатов на полях приводят к силь­ному загрязнению водоемов вредными соединениями. Загрязнение водной среды происходит в результате пря­мого внесения ядохимикатов при обработке водоемов для борьбы с вредителями, поступления в водоемы воды, сте­кающей с поверхности обработанных сельскохозяйствен­ных угодий, при сбросе в водоемы отходов предприятий- производителей, а также в результате потерь при транспортировке, хранении и частично с атмосферными осадками.

Наряду с ядохимикатами сельскохозяйственные стоки содержат значительное количество остатков удобрений (азота, фосфора, калия), вносимых на поля. Кроме того, большие количества органических соединений азота и фос­фора попадают со стоками от животноводческих ферм, а также с канализационными стоками. Повышение концент­рации питательных веществ в почве приводит к наруше­нию биологического равновесия в водоеме.

Вначале в таком водоеме резко увеличивается количе­ство микроскопических водорослей. С увеличением кор­мовой базы возрастает количество ракообразных, рыб и других водных организмов. Затем происходит отмирание огромного количества организмов. Оно приводит к расхо­дованию всех запасов кислорода, содержащегося в воде, и накоплению сероводорода. Обстановка в водоеме меняет­ся настолько, что он становится непригодным для суще­ствования любых форм организмов. Водоем постепенно «умирает».

Одним из видов загрязнения водоемов является теп­ловое загрязнение. Электростанции, промышленные предприятия часто сбрасывают подогретую воду в водоем. Это приводит к повышению в нем температуры воды. С повышением температуры в водоеме уменьшается ко­личество кислорода, увеличивается токсичность загряз­няющих воду примесей, нарушается биологическое рав­новесие.

В загрязненной воде с повышением температуры начи­нают бурно размножаться болезнетворные микроорганиз­мы и вирусы. Попав в питьевую воду, они могут вызвать вспышки различных заболеваний.

В ряде регионов важным источником пресной воды яв­лялись подземные воды. Раньше они считались наиболее чистыми. Но в настоящее время в результате хозяйствен­ной деятельности человека многие источники подземной воды также подвергаются загрязнению. Нередко это за­грязнение настолько велико, что вода из них стала непри­годной для питья.

Человечество потребляет на свои нужды огромное коли­чество пресной воды. Основными ее потребителями явля­ются промышленность и сельское хозяйство. Наиболее во­доемкие отрасли промышленности - горнодобывающая, сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлоз­но-бумажная и пищевая. На них уходит до 70% всей воды, затрачиваемой в промышленности. Главный же потреби­тель пресной воды - сельское хозяйство: на его нужды уходит 60-80% всей пресной воды.

В современных условиях сильно увеличиваются потреб­ности человека в воде на коммунально-бытовые нужды. Объем потребляемой воды для этих целей зависит от региона и уровня жизни, составлял от 3 до 700 л на одного человека, В Москве, например, на каждого жителя прихо­дится около 650 л, что является одним из самых высоких показателей в мире.

Из анализа водопользования за 5-6 прошедших деся­тилетий вытекает, что ежегодный прирост безвозврат­ного водопотребления, при котором использованная вода безвозвратно теряется для природы, составляет 4-5%. Перспективные расчеты показывают, что при сохране­нии таких темпов потребления и с учетом прироста на­селения и объемов производства к 2100 г. человечество может исчерпать все запасы пресной воды.

Уже в настоящее время недостаток пресной воды испы­тывают не только территории, которые природа обделила водными ресурсами, но и многие регионы, еще недавно считавшиеся благополучными в этом отношении. В настоя­щее время потребность в пресной воде не удовлетворяется у 20% городского и 75% сельского населения планеты.

Вмешательство человека в природные процессы затро­нуло даже крупные реки (такие, как Волга, Дон, Днепр), изменив в сторону уменьшения объемы переносимых вод­ных масс (сток рек). Используемая в сельском хозяйстве вода по большей части расходуется на испарение и образо­вание растительной биомассы и, следовательно, не возвра­щается в реки. Уже сейчас в наиболее обжитых районах страны сток рек сократился на 8%, а у таких рек, как Дон, Терек, Урал - на 11-20%. Весьма драматична судьба Аральского моря, по сути, прекратившего существование из-за чрезмерного забора вод рек Сырдарьи и Амударьи на орошение.

Ограниченные запасы пресной воды еще больше сокра­щаются из-за их загрязнения. Главную опасность представ­ляют сточные воды (промышленные, сельскохозяйствен­ные и бытовые), поскольку значительная часть использо­ванной воды возвращается в водные бассейны в виде сточ­ных вод.

5. РАДИАЦИЯ В БИОСФЕРЕ.

Радиационные загрязнения имеют существенное отли­чие от других. Радиоактивные нуклиды - это ядра неста­бильных химических элементов, испускающие заряженные частицы и коротковолновые электромагнитные излучения. Именно эти частицы и излучения, попадая в организм человеку разрушают клетки, вследствие чего могут возник­нуть различные болезни, в том числе и лучевая.

В биосфере повсюду есть естественные источники радио­активности, и человек, как и все живые организмы, всегда подвергался естественному облучению. Внешнее облучение происходит за счет излучения космического происхожде­ния и радиоактивных нуклидов, находящихся в окружаю­щей среде. Внутреннее облучение создается радиоактивны­ми элементами, попадающими в организм человека с воздухом, водой и пищей.

Для количественной характеристики воздействия излу­чения на человека используют единицы - биологический эквивалент рентгена (бэр) или зиверт (Зв): 1 Зв = 100 бэр. Так как радиоактивное излучение может вызвать серьез­ные изменения в организме, каждый человек должен знать допустимые его дозы.

В результате внутреннего и внешнего облучения человек в течение года в среднем получает дозу 0,1 бэр и, следова­тельно, за всю свою жизнь около 7 бэр. В этих дозах облу­чение не приносит вреда человеку. Однако есть такие мест­ности, где ежегодная доза выше средней. Так, например, люди, живущие в высокогорных районах, за счет космичес­кого излучения могут получить дозу в несколько раз боль­шую. Большие дозы излучения могут быть в местностях, где содержание естественных радиоактивных источников велико. Так, например, в Бразилии (200 км от Сан-Паулу) есть возвышенность, где годовая доза составляет 25 бэр. Эта местность необитаема.

Наибольшую опасность представляет радиоактивное за­грязнение биосферы в результате деятельности человека. В настоящее время радиоактивные элементы достаточно ши­роко используются в различных областях. Халатное отно­шение к хранению и транспортировке этих элементов приводит к серьезным радиоактивным загрязнениям. Радиоак­тивное заражение биосферы связано, например, с испыта­ниями атомного оружия.

Во второй половине нашего столетия начали вводить в эксплуатацию атомные электростанции, ледоколы, подвод­ные лодки с ядерными установками. При нормальной экс­плуатации объектов атомной энергии и промышленности загрязнение окружающей среды радиоактивными нуклидами составляет ничтожно малую долю от естественного фона. Иная ситуация складывается при авариях на атом­ных объектах.

Так, при взрыве на Чернобыльской атомной станции в окружающую среду было выброшено лишь около 5% ядерно­го топливам Но это привело к облучению многих людей, большие территории были загрязнены настолько, что стали опасными для здоровья. Это потребовало переселе­ния тысяч жителей из зараженных районов. Повышение радиации в результате выпадения радиоактивных осад­ков было отмечено за сотни и тысячи километров от места аварии.

В настоящее время все острее встает проблема складиро­вания и хранения радиоактивных отходов военной про­мышленности и атомных электростанций. С каждым годом они представляют все большую опасность для окружающей среды. Таким образом, использование ядерной энергии по­ставило перед человечеством новые серьезные проблемы.

Дата добавления: 2015-06-27