Антропогенные факторы - совокупность факторов окружающей среды, обусловленных случайной или преднамеренной деятельностью человечества за период его существования. Данные факторы в настоящее время оказывают непосредственное влияние на структуры экосистемы и изменение химического состава и режима, в том числе и гидросферы . Деятельность человека привела к таким негативным последствиям, как:

1. Истощение запасов поверхностных и подземных вод. Истощение подземных и поверхностных вод связанно с двумя факторами: первый - это безвозвратные ежегодные потери воды при использовании её в хозяйственных нуждах. Второй - создание водохранилищ, также целых их каскадов. Водохранилища являются водоёмами безвозвратных потерь воды. Истощение подземных вод выражается в понижении их уровня, особенно в крупных городах в результате мощного водозабора, что в свою очередь приводит к пересыханию поверхностных небольших водоемов: родников, рек, ручьев. Также происходит иссушение лесов, болот, гибель растительности и др.

3. Термическое загрязнение. С работой тепловых и атомных электростанций связано термическое загрязнение воды. Основная масса воды, используемой в тепловой энергетике, предназначается для охлаждения турбин и генераторов. При этом около 5% воды безвозвратно теряется, превращаясь в пар. Широкое распространение начиная с середины XX в. получили специальные пруды-охладители на теплоэлектростанциях. Охлаждая систему турбин и генераторов, нагретые воды отводятся в пруды, в которых создаются благоприятные тепловые условия для массового размножения фитопланктона. Происходит эвтрофикация воды .

4. Изменение режимов рек и обмеление. Создание искусственных водоёмов и ГЭС привело к нарушению гидрологического режима рек. Негативные последствия создания крупных водохранилищ:

Затопление плодородных земель;

Резкое снижение воспроизводства рыб;

Подтопление прилегающих территорий и др.

5. Сейсмическая активность искусственных водоёмов. Зафиксирована сейсмическая активность в районах искусственно созданных водохранилищ. Это связанно с тем, что среда, находящаяся под водохранилищем, существует под действием гравитационных сил. Под давлением толщи воды изменяется напряжённость пород дна водохранилища. Вследствие этого возникают землетрясения .

6. Радионуклидное заражение водоёмов. Общий уровень радиоактивного загрязнения воды в настоящее время в 20 раз выше, чем был до 1986 г., а донных отложений - в 6700 раз. Обитающая в Киевском водохранилище рыба несет в себе радиоактивности в 100-300 раз больше, чем до аварии. Плутоний и цезий начинают мигрировать из водохранилища как с синезелеными водорослями, так и с мелкими частицами отложений. Уже через 4 года после аварии водами Припяти и Днепра в водохранилище, а оттуда дальше вниз по течению Днепра вынесено суммарно осадков активностью более 10 тыс. Ки. 80% радионуклидов смешалось с донными осадками, а 20% поступило в Черное море, до сих пор хранящее в себе радиоактивные частицы, осевшие во время атмосферных испытаний ядерного оружия. Всего на дне Киевского водохранилища скопилось 60 млн. т радиоактивных осадков, они просачиваются в другие водохранилища днепровского каскада, это ставит под угрозу заражения и гибели регион, где проживают 40 млн. человек .

Такое воздействие возникает при использовании технической и питьевой воды. Основные потребители поверхностных вод в России: промышленность - 35%; сельское хозяйство - 26%; теплоэнергетика - 24%. На коммунальное хозяйство расходуется почти 4% воды, на рыбное - 1% .

глобальный антропогенный экологический гидросфера

Антропогенное воздействие на гидросферу

Наименование параметра	Значение
Тема статьи:	Антропогенное воздействие на гидросферу
Рубрика (тематическая категория)	Экология

Вода – непременное условие и фактор жизни, и именно на нее воздействует человек в невиданных масштабах. Проблемы, связанные с ее использованием, чаще всœего определяются как “водный дефицит”, “водный голод”, “истощение водных ресурсов”. Для удовлетворения чисто биологических потребностей человеку достаточно 2-5 л воды в сутки. С момента перехода на хозяйственную деятельность потребности возрастали. Очагами зарождения цивилизации являются долины рек. Многие древние культуры гибли по причинœе неумения использовать воду (кризис поливного земледелия ® засоление почв, их эрозия и потеря плодородия).

Исключительно высоки темпы роста использования воды. Для получения 1 т стали требуется 30 т воды, целлюлозы – 500 т, синтетических волокон – 5000 т, 1 т зерна пшеницы – 2500 т, риса - 4560 т, хлопка – 10000 т, говядины – 30000 т. Для изготовления одного автомобиля требуется 500 тыс. л воды, а в год их производится 50 млн.

В мире в настоящее время расходуется в среднем 1500-2000 л воды на человека в сутки. Из них 100-150 л расходуется на бытовые нужды. Основное количество расходуется на промышленные и сельскохозяйственные цели. Расход воды на каждого жителя России – 5000 л/сут. Из них на бытовые нужды расходуется несколько сотен литров (В Москве 300 - 500 л/сут). Цена за последние 50 лет выросла на питьевую воду в 1000 раз (для сравнения: цена на нефть выросла в 10 раз, на воду для бытовых нужд – примерно в 100 раз). Уже сейчас вода становится источником международных конфликтов – споры из-за вод реки Колумбии (США и Канада), из-за вод Дуная. 90 % водных запасов Иордании используется Израилем. Один из главных источников воды в регионе - Голанские высоты – тоже оккупированы Тель-Авивом, оставшиеся арабским странам 10 % от общих запасов пресной воды обеспечивают лишь 1 тыс. м 3 на человека в год, и населœение этих стран живет в состоянии “водного стресса”. Турция реализует грандиозную программу по строительству 19 ГЭС и 22 плотин, которые заберут треть воды из рек Тигра и Евфрата͵ уровень которых и без того понижен на 3 метра. В сосœедней Сирии сейчас во многих городах отключают воду на 20 часов в сутки. На американском континœенте штат Техас на орошение полей для гольфа и заправки кондиционеров забирает из реки Рио-Гранде воды в три раза больше, чем вся Мексика. Но и с той водой, что доступна, человечество не научилось обходиться по-хозяйски. Асуанское водохранилище в Египте испаряет жидкости в 5 раз больше, чем потребляют всœе ТЭЦ и АЭС Средиземноморского бассейна. В Израиле 72,4 % воды используется на нужды сельского хозяйства, хотя оно дает 2,9 % ВНП.

За прошедший век потребление пресной воды населœением планеты выросло в 7 раз. Сельское хозяйство потребляет 69 %, промышленность и энергетика – 22 %, пищевая отрасль и личная гигиена – 8 %. 1 литр очищенной и разлитой в бутылки воды стоит столько же, сколько 1000 л из-под крана, или 10000 л из ирригационного канала.

60 % водных ресурсов сосредоточены в 9 странах, среди них - Бразилия, Россия, Китай, Канада, Индонезия, США. Американец в среднем потребляет 600 л воды в сутки, а африканец 30 л.

По данным ООН, 1,5 млрд человек в настоящее время не имеют свободного доступа к пресной воде и если не принять срочных мер, то через 25 лет таких людей должна быть уже 4 млрд. По данным ВОЗ, ежегодно 30 млн человек страдают от эпидемий, вызванных употреблением воды низкого качества.

Мировые запасы воды на Земле колоссальны – 1353985 тыс. км 3 (при равномерном распределœении по поверхности планеты – слой 2,5 км). Мировой океан занимает 2/3 поверхности планеты. Основная масса воды - соленые воды (97,5 %). Пресных вод – 35 млн км 3 . Человек изымает в настоящее время и потребляет только 0,12 – 0,15 % от природных запасов пресной воды, однако проблема дефицита пресной воды очень серьезна.

Загрязнение водных объектов - ϶ᴛᴏ снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ. Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушении прозрачности, окраски, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, уменьшении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и загрязнителœей.

Россия обладает высоким водным потенциалом (30000 м 3 /год на каждого жителя). При этом в настоящее время из-за загрязнения или засорения около 70 % рек и озер утратили свои качества как источники питьевого водоснабжения, в результате около половины населœения потребляют загрязненную недоброкачественную воду.

Озеро Байкал могло бы обеспечивать чистой водой всœе человечество в течение 50 лет. За последние 15 лет загрязнено более 100 км 3 байкальской воды. В озеро ежегодно поступает 8500 т нефтепродуктов, 750 т нитратов, 13 тыс. т хлоридов и др.

2.4.1. Главные загрязнители вод

Более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из 3 показателœей вредности – санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолептическому вода считается загрязненной.

Различают загрязнители воды: химические (нефть, нефтепродукты, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ, к примеру, стиральные порошки), пестициды, тяжелые металлы, диоксины и др.); биологические (вирусы, бактерии, болезнетворные организмы, водоросли, плесневые грибки); физические (радиоактивные вещества, тепло, шлам, песок, глина, ил); органолептические (цвет, запах).

2.4.2. Основные источники загрязнения

поверхностных и подземных вод

На процессы загрязнения поверхностных вод влияют следующие основные факторы:

Сброс в водоемы неочищенных сточных вод;

Смыв ядохимикатов ливневыми стоками;

Газодымовые выбросы;

Утечки нефти и нефтепродуктов.

Наибольший вред водоемам причиняет выпуск в них неочищенных сточных вод - промышленных, коммунально-бытовых, коллекторно-дренажных и др.
Размещено на реф.рф
Для обеспечения промышленных предприятий требуется огромное количество воды, которая затем возвращается в водоемы с различной степенью загрязнения. Основными вредными веществами, содержащимися в сточных водах предприятий являются масла, минœеральная пыль, окалина, органические вещества, кислоты, щелочи, тяжелые металлы, цианиды и др.
Размещено на реф.рф
Объем промышленных сточных вод продолжает возрастать, коммунально-бытовые – из жилых и общих зданий, прачечных в больших количествах содержат органические вещества и микроорганизмы, ᴛ.ᴇ. происходит бактериальное загрязнение воды. С сельскохозяйственных полей поступает огромное количество опасных загрязняющих веществ – пестициды (ядохимикаты), аммонийный и нитратный азот, фосфор, калий, в т.ч. с животноводческих комплексов. Перечисленные вещества попадают в водотоки без какой-либо очистки, в связи с этим высока концентрация органического вещества, биогенных элементов. Значительную опасность представляют газо-дымовые соединœения (аэрозоли, пыль, аммонийный азот, сера), осœедающие на поверхности водосборных бассейнов.

Огромны масштабы нефтяного загрязнения природных вод. Миллионы тонн нефти загрязняют морские и пресноводные экосистемы при авариях нефтеналивных судов, на нефтепромыслах и прибрежных зонах.

Кроме поверхностных вод постоянно загрязняются и подземные воды (срок возобновления их 1400 лет, сравните: русла рек – 16 дней, озера - 17 лет).

Источники загрязнения подземных вод: просачивание промышленных и хозяйственно-бытовых стоков из хранилищ, прудов-накопителœей, отстойников и пр., по затрубному пространству неисправных скважин, через карстовые воронки.

Загрязнители подземных вод распространяются вниз по течению потока на 20-30 км от источника загрязнения.

2.4.3. Критерии оценки качества вод

Для оценки качества воды, как и воздуха, используются ПДК (разработаны в РФ для более чем 200 веществ). ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения) рекомендует свои ПДК.

Нормы на качество воды различны для категорий (типов) водопользования: хозяйственно-питьевого, коммунально-бытового, рыбохозяйственного.

Показатели качества воды делят на общесанитарные, санитарно-токсикологические, токсикологические.

Виды показателœей качества воды для поверхностных источников:

- органолептические (температура, запах, привкус, цветность, мутность);

- токсикологические показатели (или показатели химического состава ) (показатель кислотности воды pH, взвешенные вещества, желœезо, марганец, общая жесткость, сульфаты, сухой остаток, углекислота свободная, фтор, хлориды, щелочность, наличие промышленных, сельскохозяйственных и бытовых загрязнений);

- санитарные показатели качества воды (БПК полное, ХПК, окисляемость перманганатная, аммоний солевой, нитриты, нитраты, поверхностно-активные вещества (ПАВ));

- бактериологическое состояние воды оценивается:

1) через общее число бактерий в воде (не более 100 в 1 мл воды);

2) количество бактерий группы кишечной палочки – выражается либо коли-индексом (количество кишечных палочек в 1 л воды (не более 3 по нормам), либо коли-титром (количество воды в миллиметрах, в котором содержится 1 кишечная палочка (³ 300 мл по нормам);

3) наличие энтерококков;

4) фитопланктон;

Показатели радиоактивного загрязнения воды: нормируется суммарная объёмная активность бета- и альфа-излу­чателœей. В случае превышения установленных нормативов проводится до­полнительный контроль радионуклидного состава загрязнений в соответ­ствии с действующими нормами радиационной безопасности.

Важный показатель – кислородообеспеченность (от нее зависит жизнь водных организмов, и способность к самоочищению) – выражается через БПК (показатель биологического потребления кислорода).

Под БПК понимают количество кислорода, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ расходуется для разложения (окисления) содержащихся в воде веществ, способных участвовать в биохимических процессах. Потребление кислорода измеряется при создании стандартных условий для жизнедеятельности организмов и измеряется в 1 л воды за 5 дней (БПК 5). Чем больше потребление кислорода, тем сильнее загрязнение органикой.

Те вещества, которые не поддаются биологическому разложению, оцениваются через ХПК (химическое потребление кислорода) (ХПК£ 100 мг/л допускается при сбросœе в водоеме воды). Отношение БПК к ХПК характеризует степень способности воды к самоочищению. В случае если БПК/ХПК = 1, то самоочищаемость максимальная.

Общие требования к качеству питьевой воды: допустимые концентра­ции химических веществ, попадающих в водоисточники с бытовыми, промышленными и сельскохозяйственными загрязнениями, не должны превышать нормативов, установленных Минздравом РФ для источников централизованного водоснабжения (СанПиН 2.1.4.559-96), для нецентрализованного водоснабжения (СанПиН 2.1.4.544-96). При комплексном загрязнении сумма концентраций, выраженная в долях от максимально допустимой для каждого вещества в отдельности, не долж­на превышать 1.

2.4.4. Классификация вод по интегральным показателям качества

Для оценки качества водных объектов наиболее часто применяют гидрохимический индекс загрязнения воды ИЗВ, который считают интегральной характеристикой состояния.

Индекс загрязнения воды ИЗВ рассчитывают по шести-семи показателям, часть из них является обязательной (концентрация растворенного кислорода, водородный показатель pH, БПК 5) :

где q i – концентрация компонента (в ряде случаев – значение параметра); n – число показателœей, используемых для расчета индекса; ПДК i – установленная величина для соответствующего типа водного объекта.

Учитывая зависимость отвеличины ИЗВ участки водных объектов подразделяют на классы (табл. 2.3). Индексы загрязнения воды сравнивают для водных объектов одной биогеохимической территории.

Таблица 2.3

Оценка качества воды

Уровень загрязненности устанавливают также по гидробиологическому показателю – индексу сапробности водных объектов, исходя из видов, представленных в водных сообществах, и по микробиологическим показателям.

2.4.5. Экологические последствия загрязнения гидросферы

Для пресноводных экосистем: эвтрофикация - поступление в водоемы значительного количества биогенных элементов – азот, фосфор, СПАВ, вызывает “цветение” воды – бурный рост синœе-зелœеных водорослей, цианобактерий, вырабатывающих токсины, и в конечном итоге утрата генофонда; нарушение пищевых пирамид; микробиологическое загрязнение.

Для морских экосистем: ежегодно сбрасывается 300 млрд м 3 сточных вод, 90 % без очистки, это ведет к нарушению устойчивости экосистем (гибель морских птиц), накопление химических токсикантов по пищевым цепям (биоаккумуляция), эвтрофикация, мутагенез и канцерогенез, снижение продуктивности, микробиологическое загрязнение.

Водные экосистемы до определœенного предела могут противодействовать воздействию благодаря накопительным, окислительным и минœерализующим функциям, но если предел превышен, то последствия губительны.

Для человека: появление заболеваний при использовании в быту и потребление загрязненной воды.

Для подземных и поверхностных вод: истощение подземных и поверхностных вод - недопустимое сокращение их запасов в пределах определœенной территории и уменьшение минимально допустимого стока. Результат истощения – образование депрессионной воронки (понижение уровня воды) в радиусе до 20 км, образуется при изъятии на хозяйственные цели большого количества воды, при создании крупных водохранилищ.

ªВопросы для самопроверки

1. В чем проявляется загрязнение подземных и поверхностных вод и каковы их главные загрязнители?

2. Как загрязняющие вещества попадают в поверхностные, подземные воды?

3. Что такое эвтрофикация водной экосистемы и каково ее влияние на экосистему?

4. Перечислите экологические последствия загрязнения морских экосистем.

5. Что понимают под истощением вод? К каким неблагоприятным экологическим последствиям оно приводит?

Антропогенное воздействие на гидросферу - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Антропогенное воздействие на гидросферу" 2017, 2018.

Антропогенное воздействие на составляющие гидросферы – это влияние хозяйственной деятельности человека на количественные и качественные показатели водных объектов. Важнейшее свойство гидросферы – единство всех видов природных вод. А.в. классифицируется:

• по направлениям и видам хозяйственной деятельности человека (промышленные, сельскохозяйственные А.в.);
• по направлениям обмена веществом и энергией (А.в. в результате изъятия, привнесения, эксплуатации подземных и поверхностных вод, утечки из водонесущих коммуникаций, орошения земель);
• по длительности воздействия (краткосрочное, долгосрочное);
• по режиму воздействия (постоянное, периодическое, циклическое, хаотическое;
• по глубине (приповерхностное и глубинное);
• по площади (точечное и площадное);
• по последствиям А.в. (положительное, отрицательное, нейтральное – истощение или искусственное пополнение запасов подземных вод, подтопление или осушение территорий).

Подавляющая часть А.в. - целенаправленные, сознательно осуществляемые мероприятия в гидросфере для обеспечения жизнедеятельности человечества. Они заранее планируются и контролируются. Ограниченная часть А.в. носит характер последействия или резонанса осуществления целенаправленного А.в. В результате А.в. возникает комплекс неизбежных и сопутствующих процессов, которые в зависимости от продолжительности и интенсивности м.б. обратимыми и необратимыми. Различают следующие антропогенные состояния объектов гидросферы:

близкое к естественному или слабонарушенное, не требующее природоохранных мер;

нарушенное, но без очевидных последствий, требующих тщательных исследований и профилактических мер;

кризисное, находящееся на грани необратимых последствий, требующее принятия неотложных мер;

катастрофическое, приводящее к необратимым нарушениям объектов гидросферы, др. компонентов окружающей среды.

При гидрохимическом загрязнении водных объектов величину А.в. можно определять по: абсолютному показателю общей нагрузки объектов гидросферы консервативными веществами, показателю превышения и непревышения загрязненности объектов гидросферы относительно нормы, показателю относительной и предельно допустимой нагрузки на объекты гидросферы, показателю пространственного распределения загрязнения. Применительно к гидродинамическому режиму подземной гидросферы А.в. оценивают на основе прогнозных уравнений, представленных в вероятностной форме, или в детерминированном выражении на основе аналитических, балансовых зависимостей и моделирования. Основные факторы техногенного воздействия на гидросферу: промышленность, хозяйственно-бытовые сточные воды, урбанизация, гидротехнические и мелиоративные мероприятия.

Существование биосферы и человека всегда было основано на использовании воды. Человечество постоянно стремилось к увеличению водопотребления, оказывая на гидросферу огромное многостороннее воздействие.

На нынешнем этапе развития техносферы, когда в мире еще в большей степени возрастает воздействие человека на гидросферу, а природные системы в значительной степени утратили свои защитные свойства, очевидно необходимы новые подходы, экологизация мышления, «осознание реальностей и тенденций, появившихся в мире в отношении природы в целом и ее составляющих» (Лосев, 1989). В полной мере это относится к осознанию такого страшного зла, каким является в наше время загрязнение и истощение вод.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ГИДРОСФЕРЫ

Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ.

Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей.

Россия обладает одним из самых высоких водных потенциалов в мире на каждого жителя России приходится свыше 30 тыс. м3/год воды. Однако в настоящее время из-за загрязнения или засорения около 70% рек и озер России утратили свои качества как источники питьевого водоснабжения, в результате около половины населения потребляют загрязненную недоброкачественную воду (Государственный доклад «Вода питьевая», 1995). Только в 1998 г. в поверхностные водные объекты России предприятиями промышленного, коммунального и сельского хозяйства сброшено 60 км3 сточных вод, 40% из которых относились к категории загрязненных. Лишь десятая часть из них проходила нормативную очистку.

Нарушено исторически сложившееся равновесие в водной среде Байкала - уникальнейшем озере нашей планеты, которое, по подсчетам ученых, могло бы обеспечить чистой водой все человечество в течение почти полустолетия. Только за последние 15 лет загрязнено более 100 км3 байкальской воды. На акваторию озера ежегодно поступало более 8500 т нефтепродуктов, 750 т нитратов, 13 тыс. т хлоридов и других загрязнителей. Ученые полагают, что только размеры озера и огромный объем водной массы, а также способность биоты участвовать в процессах самоочищения спасают экосистему Байкала от полной деградации.

Главные загрязнители вод и виды загрязнений.

Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолептическому, вода считается загрязненной.

Различают химические, биологические и физические загрязнители. Среди химических загрязнителей к наиболее распространенным относят нефть и нефтепродукты, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), пестициды, тяжелые металлы, диоксины и др. Очень опасно загрязняют воду биологические загрязнители, например, вирусы и другие болезнетворные микроорганизмы, физические радиоактивные вещества, тепло и др.

Таблица 3. Виды загрязнений

Основные виды загрязнения. Наиболее часто встречается химическое и бактериальное загрязнение вод. Значительно реже наблюдается радиоактивное, механическое и тепловое загрязнение.

Химическое загрязнение - наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия и др.) и нетоксичным. При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в пласте вредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок и т. д., однако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не происходит. Очаг химического загрязнения подземных вод в сильно проницаемых грунтах может распространяться до 10 км и более.

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), простейших, грибов и др. Этот вид загрязнений носит временный характер.

Весьма опасно содержание в воде, даже при очень малых концентрациях, радиоактивных веществ, вызывающих радиоактивное загрязнение. Наиболее вредны «долгоживущие» радиоактивные элементы, обладающие повышенной способностью к передвижению в воде (стронций-90, уран, радий-226, цезий и др.). Радиоактивные элементы попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании в них радиоактивных отходов, захоронении отходов на дне и др. В подземные воды уран, стронций и другие элементы попадают как в результате выпадения их на поверхность земли в виде радиоактивных продуктов и отходов и последующего просачивания в глубь земли вместе с атмосферными водами, так и в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами.

Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песок, шлам, ил и др.). Механические примеси могут значительно ухудшать органолептические показатели вод.

Применительно к поверхностным водам выделяют еще их загрязнение (а точнее, засорение) твердыми отходами (мусором), остатками лесосплава, промышленными и бытовыми отходами, которые ухудшают качество вод, отрицательно влияют на условия обитания рыб, состояние экосистем.

Тепловое загрязнение связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами. При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава в водах, что ведет к размножению анаэробных бактерий, росту гидробионтов и выделению ядовитых газов? сероводорода, метана. Одновременно происходит «цветение» воды, а также ускоренное развитие микрофлоры и микрофауны, что способствует развитию других видов загрязнения.

По существующим санитарным нормам температура водоема не должна повышаться более чем на 3С летом и 5С зимой, а тепловая нагрузка на водоем не должна превышать 12-17 кДж/м3.

Основные источники загрязнения поверхностных и подземных вод. Процессы загрязнения поверхностных вод обусловлены различными факторами. К основным из них относятся:

• 1) сброс в водоемы неочищенных сточных вод;
• 2) смыв ядохимикатов ливневыми осадками;
• 3) газодымовые выбросы;
• 4) утечки нефти и нефтепродуктов.

В настоящее время объем сброса промышленных сточных вод во многие водные экосистемы не только не уменьшается, но и продолжает расти. Так, например, в оз. Байкал, вместо планируемого прекращения сброса сточных вод из ЦБК (целлюлозно-бумажного комбината) и перевода их на замкнутый цикл водопотребления, сбрасывается огромное количество сточных вод.

Коммунально-бытовые сточные воды в больших количествах поступают из жилых и общественных зданий, прачечных, столовых, больниц и т. д. В сточных водах этого типа преобладают различные органические вещества, а также микроорганизмы, что может вызвать бактериальное загрязнение.

Такие опасные загрязняющие вещества, как пестициды, аммонийный и нитратный азот, фосфор, калий и др., смываются с сельскохозяйственных территорий, включая площади, занимаемые животноводческими комплексами (рис.). По большей части они попадают в водоемы и в водотоки без какой-либо очистки, а поэтому имеют высокую концентрацию органического вещества, биогенных элементов и других загрязнителей.

Кроме поверхностных вод постоянно загрязняются и подземные воды, в первую очередь в районах крупных промышленных центров. Источники загрязнения подземных вод весьма разнообразны.

Загрязняющие вещества могут проникать к подземным водам различными путями: при просачивании промышленных и хозяйственно-бытовых стоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойников и др., по затрубному пространству неисправных скважин, через поглощающие скважины, карстовые воронки и т. д.

К естественным источникам загрязнения относят сильно минерализованные (соленые и рассолы) подземные воды или морские воды, которые могут внедряться в пресные незагрязненные воды при эксплуатации водозаборных сооружений и откачке воды из скважин.

Важно подчеркнуть, что загрязнения подземных вод не ограничиваются площадью промпредприятий, хранилищ отходов и т. д., а распространяются вниз по течению потока на расстояния до 20-30 км и более от источника загрязнения. Это создает реальную угрозу для питьевого водоснабжения в этих районах.

Следует также иметь в виду, что загрязнение подземных вод негативно сказывается и на экологическом состоянии поверхностных вод, атмосферы, почв, других компонентов природной среды. Например, загрязняющие вещества, находящиеся в подземных водах, могут выноситься фильтрационным потоком в поверхностные водоемы и загрязнять их. Как подчеркивает В. М. Гольдберг (1988), круговорот загрязняющих веществ в системе поверхностных и подземных вод предопределяет единство природоохранных и водоохранных мер и их нельзя разрывать. В противном случае меры по охране подземных

Морские экосистемы.

Скорости поступления загрязняющих веществ в Мировой океан в последнее время резко возросли. Ежегодно в океан сбрасывается до 300 млрд м3 сточных вод, 90% которых не подвергается предварительной очистке.

Морские экосистемы подвергаются все большему антропогенному воздействию посредством химических токсикантов, которые, аккумулируясь гидробионтами, по трофической цепи, приводят к гибели консументов даже высоких порядков, в том числе и наземных животных, морских птиц, например.

Среди химических токсикантов наибольшую опасность для морской биоты и человека представляют нефтяные углеводороды (особенно бенз(а)пирен), пестициды и тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий и др.).

Экологические последствия загрязнения морских экосистем выражаются в следующих процессах и явлениях:

• * нарушении устойчивости экосистем;
• * появлении «красных приливов»;
• * накоплении химических токсикантов в биоте;
• * снижении биологической продуктивности;
• * возникновении мутагенеза и канцерогенеза в морской среде;
• * микробиологическом загрязнении прибрежных районов моря.

До определенного предела морские экосистемы могут противостоять вредным воздействиям химических токсикантов, используя накопительную, окислительную и минерализующую функции гидробионтов. Так, например, двухстворчатые моллюски способны аккумулировать один из самых токсичных пестицидов ДДТ и при благоприятных условиях выводить его из организма. (ДДТ, как известно, запрещен в России, США и некоторых других странах, тем не менее он поступает в Мировой океан в значительном количестве.) Ученые доказали и существование в водах Мирового океана интенсивных процессов биотрансформации бенз(а)пирена, благодаря наличию в открытых и полузакрытых акваториях гетеротрофной микрофлоры. Установлено также, что микроорганизмы водоемов и донных отложений обладают достаточно развитым механизмом устойчивости к тяжелым металлам, в частности, они способны продуцировать сероводород, внеклеточные экзополимеры и другие вещества, которые, взаимодействуя с тяжелыми металлами, переводят их в менее токсичные формы.

Для здоровья человека неблагоприятные последствия при использовании загрязненной воды, а также при контакте с ней (купание, стирка, рыбная ловля и др.) проявляются либо непосредственно при питье, либо в результате биологического накопления по длинным пищевым цепям типа вода - планктон - рыбы - человек или вода - почва - растения - животные - человек и др.

В современных условиях увеличивается опасность и таких эпидемических заболеваний, как холера, брюшной тиф, дизентерия и др., вызванных бактериальным загрязнением воды.

Вода и жизнь - понятия неразделимые. По этому реферат данной темы необъятен, и я поэтому рассматриваю лишь некоторые, особенно актуальные проблемы.

Загрязнение атмосферы, принявшее крупномасштабный характер, на- несло ущерб рекам, озерам, водохранилищам, почвам. Загрязняющие вещества и продукты их превращений рано или поздно из атмосферы попадают на поверхность Земли. Эта и без того большая беда значительно усугубляется тем, что и в водоемы, и на землю непосредственно идет поток отходов. Огромные площади сельскохозяйственных угодий подвергаются действию различных пестицидов и удобрений, растут территории свалок. Промышленные предприятия сбрасывают сточные воды прямо в реки. Стоки с полей также поступают в реки и озера. Загрязняются и подземные воды - важнейший резервуар пресных вод. Загрязнение пресных вод и земель бумерангом вновь возвращается к человеку в продуктах питания и питьевой воде.

Какая у нас вода? В естественном состоянии вода никогда не свободна от примесей. В ней растворены различные газы и соли, взвешены твердые частички. Даже пресной мы называем воду с содержанием растворенных солей до 1 г на литр. Откуда же берется и почему никогда не иссякает этот мировой родник пресной воды? Ведь почти все запасы мировой воды - это соленые воды Мирового океана и подземных кладовых.

Пресные водные ресурсы существуют благодаря вечному круговороту воды. В результате испарения образуется гигантский объем воды, достигающий 525 тыс. км в год. (из-за неполадок шрифта объемы воды указаны без кубометров 86% этого количества приходится на соленые воды Мирового океана и внутренних морей - Каспийского. Аральского и др.; остальное испаряется на суше, причем половина благодаря транспирации влаги растениями. Каждый год испаряется слой воды толщиной примерно 1250 мм. Часть ее вновь выпадает с осадками в океан, а часть переносится ветрами на сушу и здесь питает реки и озера, ледники и подземные воды. Природный дистиллятор питается энергией Солнца и отбирает примерно 20% этой энергии.

Всего 2% гидросферы приходится на пресные воды, но они постоянно возобновляются. Скорость возобновления и определяет доступные человечеству ресурсы. Большая часть пресных вод - 85% - сосредоточена во льдах полярных зон и ледников. Скорость водообмена здесь меньше, чем в океане, и составляет 8000 лет. Поверхностные воды суши обновляются примерно в 500 раз быстрее, чем в океане. Еще быстрее, примерно за 10-12 суток, обновляются воды рек. Наибольшее практическое значение для человечества имеют пресные воды рек.

Реки всегда были источником пресной воды. Но в современную эпоху они стали транспортировать отходы. Отходы на водосборной территории по руслам рек стекают в моря и океаны. Большая часть использованной речной воды возвращается в реки и водоемы в виде сточных вод. До сих пор рост очистных сооружений отставал от роста потребления воды. И на первый взгляд в этом заключается корень зла. На самом деле все обстоит гораздо серьезнее. Даже при самой совершенной очистке, включая биологическую, все растворенные неорганические вещества и до 10% органических загрязняющих веществ остаются в очищенных сточных водах. Такая вода вновь может стать пригодной для потребления только после многократного разбавления чистой природной водой. И здесь для человека важно соотношение абсолютного количества сточных вод, хотя бы и очищенных, и водного стока рек.

Мировой водохозяйственный баланс показал, что на все виды водопользования тратится 2200 км воды в год. На разбавление стоков уходит почти 20% ресурсов пресных вод мира. Расчеты на 2000 г. в предположе нии, что нормы водопотребления уменьшатся, а очистка охватит все сточные воды, показали, что все равно ежегодно потребуется 30 - 35 тыс. км пресной воды на разбавление сточных вод. Это означает, что ресурсы полного мирового речного стока будут близки к исчерпанию, а во многих районах мира они уже исчерпаны. Ведь 1 км очищенной сточной воды "портит" 10 км речной воды, а не очищенной - в 3-5 раз больше. Количество пресной воды не уменьшается, но ее качество резко падает, она становится не пригодной для потребления.

Человечеству придется изменить стратегию водопользования. Необходимость заставляет изолировать антропогенный водный цикл от природного. Практически это означает переход на замкнутое водоснабжение, на маловодную или малоотходную, а затем на "сухую" или безотходную технологию, сопровождающуюся резким уменьшением объемов потребления воды и очищенных сточных вод.

Запасы пресной воды потенциально велики. Однако в любом районе мира они могут истощиться из-за нерационального водопользования или загрязнения. Число таких мест растет, охватывая целые географические районы. Потребность в воде не удовлетворяется у 20% городского и 75% сельского населения мира. Объем потребляемой воды зависят от региона и уровня жизни и составляет от 3 до 700 л в сутки на одного человека. Потребление воды промышленностью также зависит от экономического развития данного района. Например, в Канаде промышленность потребляет 84% всего водозабора, а в Индии -1%. Наиболее водоемкие отрасли промышленности - сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит почти 70% всей воды, затрачиваемой в промышленности. В среднем в мире на промышленность уходит примерно 20% всей потребляемой воды. Главный же потребитель пресной воды - сель- ское хозяйство: на его нужды уходит 70--80% всей пресной воды. Орошаемое земледелие занимает лишь 15 -17% площади сельскохозяйственных угодий, а дает половину всей продукции. Почти 70% посевов хлопчатника в мире существует благодаря орошению.

Суммарный сток рек СНГ (СССР) за год составляет 4720 км. Но распределены водные ресурсы крайне неравномерно. В наиболее обжитых регионах, где проживает до 80% промышленной продукции и находится 90% пригодных для сельского хозяйства земель, доля водных ресурсов составляет всего 20%. Многие районы страны недостаточно обеспечены водой. Это юг и юго-восток европейской части СНГ, Прикаспийская низменность, юг Западной Сибири и Казахстана, и некоторые другие районы Средней Азии, юг Забайкалья, Центральная Якутия. Наиболее обеспечены водой северные районы СНГ, Прибалтика, горные районы Кавказа, Средней Азии, Саян и Дальнего Востока. Сток рек изменяется в зависимости от колебаний климата. Вмешательство человека в естественные процессы затронуло уже и речной сток.

В сельском хозяйстве большая часть воды не возвращается в реки, а расходуется на испарение и образование растительной массы, так как при фотосинтезе водород из молекул воды переходит в органические соединения. Для регулирования стока рек, не равномерного в течение года, построено 1500 водохранилищ (они регулируют до 9% всего стока). На сток рек Дальнего Востока, Сибири и Севера европейской части страны хозяйственная деятельность человека пока почти не повлияла. Однако в наиболее обжитых районах он сократился на 8%, а у таких рек, как Терек, Дон, Днестр и Урал, - на 11 - 20%. Заметно уменьшился водный сток в Волге, Сырдарье и Амударье. В итоге сократился приток воды к Азовскому морю - на 23%, к Аральскому - на 33%. Уровень Арала упал на 12,5 м.

Ограниченные и даже скудные во многих странах запасы пресных вод значительно сокращаются из-за загрязнения. Обычно загрязняющие вещества разделяют на несколько классов в зависимости от их природы, химического строения и происхождения.

Органические материалы поступают из бытовых, сельскохозяйственных или промышленных стоков. Их разложение происходит под действием микроорганизмов и сопровождается потреблением растворенного в воде кислорода. Если кислорода в воде достаточно и количество отходов невелико, то аэробные бактерии довольно быстро превращают их в сравнительно безвредные остатки. В противном случае деятельность аэробных бактерий подавляется, содержание кислорода резко падает, развиваются процессы гниения При содержании кислорода в воде ниже 5 мг на 1 литр, а в районах нереста - ниже 7 мг многие виды рыб погибают.

Болезнетворные микроорганизмы и вирусы содержатся в плохо обработанных или совсем не обработанных канализационных стоках населенных пунктов и животноводческих ферм. Попадая в питьевую воду, патогенные микробы и вирусы вызывают различные эпидемии, такие, как вспышки сальмонеллиоза, гастроэнтерита, гепатита и др. В развитых странах в настоящее время распространение эпидемий через общественное водоснабжение происходит редко. Могут быть заражены пищевые продукты, например овощи, выращиваемые на полях, которые удобряются шламами после очистки бытовых сточных вод (от нем. Schlamme -- буквально грязь). Водные беспозвоночные, например устрицы или другие моллюски, из зараженных водоемов служили часто причиной вспышек брюшного тифа.

Питательные элементы, главным образом соединения азота и фосфора, поступают в водоемы с бытовыми и сельскохозяйственными сточными водами. Увеличение содержания нитритов и нитратов в поверхностных и подземных водах ведет к загрязнению питьевой воды и к развитию некоторых заболеваний, а рост этих веществ в водоемах вызывает их усиленную эвтрофикацию (увеличение запасов биогенных и органических веществ, из-за чего бурно развиваются планктон и водоросли, поглощая весь кислород в роде).

К неорганическим и органическим веществам также относятся соединения тяжелых металлов, нефтепродукты, пестициды (ядохимикаты), синтетические детергенты (моющие средства), фенолы. Они поступают в водоемы с отходами промышленности, бытовыми и сельскохозяйственными сточными водами. Многие из них в водной среде либо вообще не разлагаются, либо разлагаются очень медленно и способны накапливаться в пищевых цепочках.

Увеличение донных осадков относится к одному из гидрологических последствий урбанизации. Их количество в реках и водоемах постоянно возрастает из-за эрозии почв в результате неправильного ведения сельского хозяйства, сведения лесов, а также зарегулированности речного стока. Это явление приводит к нарушению экологического равновесия в водных системах, пагубно действует донные организмы.

Источником теплового загрязнения служат подогретые сбросные воды теплоэлектростанций и промышленности. Повышение температуры природных вод изменяет естественные условия для водных организмов, снижает количество растворенного кислорода, изменяет скорость обмена веществ. Многие обитатели рек, озер или водохранилищ гибнут, развитие других подавляется.

Еще несколько десятилетий назад эагрязненные воды представляли собой как бы острова в относительно чистой природной среде. Сейчас картина изменилась, образовались сплошные массивы загрязненных территорий.

Нефтяное загрязнение Мирового океана, несомненно, есть самое распространенное явление. От 2 до 4% водной поверхности Тихого и Атлантического океанов постоянно покрыто нефтяной пленкой. В морские воды ежегодно поступает до 6 млн. т нефтяных углеводородов. Почти половина этого количества связана с транспортировкой и разработкой месторождений на шельфе. Континентальное нефтяное загрязнение поступает в океан через речной сток. Реки мира ежегодно выносят в морские и океанические воды более 1,8 млн. т нефтепродуктов.

В море нефтяное загрязнение имеет различные формы. Оно может тонкой пленкой покрывать поверхность воды, а при разливах толщина нефтяного покрытия вначале может составлять несколько сантиметров. С течением времени образуется эмульсия нефти в воде или воды в нефти. Позже возникают комочки тяжелой фракции нефти, нефтяные агрегаты, которые способны долго плавать на поверхности моря. К плавающим комочкам мазута прикрепляются разные мелкие животные, которыми охотно питаются рыбы и усатые киты. Вместе с ними они заглатывают и нефть. Одни рыбы от этого гибнут, другие насквозь пропитываются нефтью и становятся непригодны для употребления в липцу из-за неприятного запаха и вкуса.

Все компоненты нефтитоксичны для морских организмов. Нефть влияет на структуру сообщества морских животных. При нефтяном загрязнении изменяется соотношение видов и уменьшается их разнообразие. Так, обильно развиваются микроорганизмы, питающиеся нефтяными углеводородами, а биомасса стих микроорганизмов ядовита для многих морских обитателей. Доказано, что очень опасно длительное хроническое воздействие даже небольших концентраций нефти. При этом постепенно падает первичная биологическая продуктивность моря. У нефти есть еще одно неприятное побочное свойство. Ее углеводороды способны растворять в себе ряд других загрязняющих веществ, таких, как пестициды, тяжелые металлы, которые вместе с нефтью концентрируются в приповерхностном слое и еще более отравляют его. Ароматическая фракция нефти содержит вещества мутагенной и канцерогенной природы, например бензпирен. Сейчас получены многочисленные доказательства наличия мутагенных эффектов загрязненной морской среды. Бензпирен активно циркулирует по морским пищевым цепочкам и попадает в пищу людей.

Наибольшие количества нефти сосредоточены в тонком приповерхностном слое морской воды, играющем особенно важную роль для различных сторон жизни океана. В нем сосредоточено множество организмов, этот слой играет роль "детского сада" для многих популяций. Поверхностные нефтяные пленки нарушают газообмен между атмосферой и океаном. Претерпевают изменения процессы растворения и выделения кислорода, углекислого газа, теплообмена, меняется отражательная способность (альбедо) морской воды.

Хлорированные углеводороды, широко применяемые в качестве средств борьбы с вредителями сельского и лесного хозяйства, с переносчиками инфекционных болезней, уже многие десятилетия вместе со стоком рек и через атмосферу поступают в Мировой океан. ДДТ и его производные, полихлорбифенилы и другие устойчивые соединения этого класса сейчас обнаруживаются повсюду в Мировом океане, включая Арктику и Антарктику.

Они легко растворимы в жирах и поэтому накапливаются в органах рыб, млекопитающих, морских птиц. Будучи ксенобиотиками, т. е. веществами полностью искусственного происхождения, они не имеют среди микроорганизмов своих "потребителей" и поэтому почти не разлагаются в природных условиях, а только накапливаются в Мировом океане. Вместе с тем они остротоксичны, влияют на кроветворную систему, подавляют ферментативную активность, сильно влияют на наследственность.

Вместе с речным стоком в океан поступают и тяжелые металлы, многие из которых обладают токсичными свойствами. Общая величина речного стока составляет 46 тыс. км воды в год. Вместе с ним в Мировой океан поступает до 2 млн. т свинца, до 20 тыс. т кадмия и до 10 тыс. т ртути. Наиболее высокие уровни загрязнения имеют прибрежные воды и внутренние моря. Немалую роль в загрязнении Мирового океана играет и атмосфера. Так, например, до 30% всей ртути и 50% свинца, поступающих в океан ежегодно, переносится через атмосферу.

По своему токсичному действию в морской среде особую опасность представляет ртуть. Под влиянием микробиологических процессов токсичная неорганическая ртуть превращается в гораздо более токсичные органические формы ртути. Накопленные благодаря биоаккумуляции в рыбе или в моллюсках соединения метилированной ртути представляют прямую угрозу жизни и здоровью людей. Вспомним хотя бы печально известную болезнь "минамато", получившую название от японского залива, где так резко проявилось отравление местных жителей ртутью. Она унесла немало жизней и подорвала здоровье многим людям, употреблявшим в липцу морские продукты из этого залива, на дне которого накопилось немало ртути от отходов близлежащего комбината.

Ртуть, кадмий, свинец, медь, цинк, хром, мышьяк и другие тяжелые металлы не только накапливаются в морских организмах, отравляя тем самым морские продукты питания, но и самым пагубным образом влияют на обитателей моря. Коэффициенты накопления токсичных металлов, т. е. концентрация их на единицу веса в морских организмах по отношению к морской воде, меняются в широких пределах - от сотен до сотен тысяч, в зависимости от природы металлов и видов организмов. Эти коэффициенты показывают, как накапливаются вредные вещества в рыбе, моллюсках, ракообразных, планктонных и других организмах.

Масштабы загрязнения продуктов морей и океанов так велики, что во многих странах установлены санитарные нормы на содержание в них тех или других вредных веществ. Интересно отметить, что при концентрации ртути в воде, только в 10 раз большей ее естественного содержания, загрязнение устриц уже превышает норму, установленную в некоторых странах. Это показывает, как близок тот предел загрязнения морей, который нельзя переступить без вредных последствий для жизни и здоровья людей.

Однако последствия загрязнения опасны прежде всего для всех живых обитателей морей и океанов. Эти последствия разнообразны. Первичные критические нарушения в функционировании живых организмов под действием загрязняющих веществ возникают на уровне биологических эффектов: после изменения химического состава клеток нарушаются процессы дыхания, роста и размножения организмов, возможны мутации и канцерогенез; нарушаются движение и ориентация в морской среде. Морфологические изменения нередко проявляются в виде разнообразных патологий внутренних органов: изменений размеров, развития уродливых форм. Особенно часто эти явления регистрируются при хроническом загрязнении.

Все это отражается на состоянии отдельных популяций, на их взаимоотношениях. Таким образом возникают экологические последствия загрязнения. Важным показателем нарушения состояния экосистем является изменение числа высших таксонов -- рыб. Существенно изменяется фотосинтезирующее действие в целом. Растет биомасса микроорганизмов, фитопланктона, зоопланктона. Это характерные признаки эвтрофикации морс- ких водоемов, особенно они значительны во внутренних морях, морях закрытого типа. В Каспийском, Черном, Балтийском морях за последние 10-20 лет биомасса микроорганизмов выросла почти в 10 раз. В Японском море сущим бедствием стали "красные приливы", следствие эвтрофикации, при которой бурно развиваются микроскопические водоросли, а затем исчезает кислород в воде, гибнут водные животные и образуется огромная масса гниющих остатков, отравляющих не только море, но и атмосферу.

Загрязнение Мирового океана приводит к постепенному снижению первичной биологической продукции. По оценкам ученых, она сократилась к настоящему времени на 10%. Соответственно этому снижается и ежегодный прирост других обитателей моря.

Каким можно ожидать ближайшее будущее для Мирового океана, для важнейших морей?

В целом для Мирового океана ожидается на ближайшие 20-25 лет рост его загрязнения в 1,5-3 раза. Соответственно этому будет ухудшаться и экологическая ситуация. Концентрации многих токсических веществ могут достигнуть порогового уровня, затем наступит деградация естественной экосистемы. Ожидается, что первичная биологическая продукция океана может понизиться в ряде крупных районов на 20-30% по сравнению с нынешней.

Сейчас уже ясен путь, который позволит людям избежать экологического тупика. Это безотходные и малоотходные технологии, превращение отходов в полезные ресурсы. Но потребуются десятилетия для воплощения идеи в жизнь.