Водные ресурсы

Футурологи утверждают, что будущие войны могут возникнуть в борьбе за пресную воду. Считается, что в настоящее время более миллиарда человек лишено здорового водоснабжения. Тяжелая ситуация сложилась в Азиатско-тихоокеанском регионе (Бангкок, Таиланд, Южная Корея, Япония), в бассейнах рек — Нила, Тигра и Евфрата.

Вода — комплексный природный ресурс, состоящий из воды Мирового океана (94 %), подземных вод (4 %), льда и снега (2 %), воды рек, озер и болот (0,4 %). Весь природный водный комплекс функционирует как единый, хотя в кратковременный интервал времени отдельные водоемы могут быть относительно изолированными.

Распределена вода по территории Земли и отдельным регионам неравномерно.

Распределение воды и ее потребление по континентам (общее/безвозвратное)

Континент Среднегодовой сток рек, км3/год Водопотребление
км3/год % ко стоку
1970 г. 2000 г. (прогноз) 1970 г. 2000 г. (прогноз)
Европа 3 210 320/100 730/240 10,0/3,1 23,0/7,5
Азия 14 410 1500/1130 3200/2000 10,4/7,6 22,7/13,9
Африка 4 570 130/100 380/250 2,8/2,2 8,3/5,5
Северная Америка 8 200 540/160 1300/280 6,6/2,0 15,8/3,4
Южная Америка 11 760 70/50 300/130 0,6/0,4 2,5/2,1
Австралия и Океания 2 390 23/12 60/30 1,0/0,5 2,5/1,2
Всего: 46 540 2583/1552 5970/5930 5,8/3,4 13,0/6,7

Назначение воды как природного ресурса — поддержание жизненной потребности человека, животного и растительного мира. В производственной и хозяйственной деятельности человек применяет воду для очистки, мытья, охлаждения оборудования и материалов, полива растений, гидротранспортировки, обеспечения специфических процессов (выработка электроэнергии). Водная среда используется для вылова рыбы, добычи подводных запасов сырья (марганец, никель, кобальт) и топлива (нефть), сбора растений, перевозки грузов на судах. Простота процесса затопления по сравнению с другими видами захоронения, недоступность глубин для человека и кажущаяся изолированность воды привели к тому, что человек активно использует водную среду для сброса отходов.

Состояние воды в природном или искусственном водоеме характеризуется химическим составом добавок, содержанием соли, составом взвешенных частиц, температурой.

Первые стандарты на качество питьевой воды были утверждены в России и в США в 1937 г. Стандарт России включает 30 обязательных показателей. Всемирная организация здравоохранения рекомендует более 100 показателей качества питьевой воды. С 80-х годов в США определены 300, а в странах ЕЭС около 150 галогеносодержащих соединений, которые появляются в воде при ее хлорировании. Полномасштабный контроль качества питьевой воды требует значительных вложений на организацию соответствующих служб, создание приборов, разработку систем очистки.

Характеристика состава питьевой воды (ГОСТ 2874—82)

Водородный показатель, рН
6,0-9,0
Железо, мг/л
до 0,3
Жесткость общая, мг экв./л
до 7,0
Марганец, мг/л
до 0,7
Медь, мг/л
до 1,0
Сульфаты, мг/л
до 500
Сухой остаток, мг/л
до 1000
Хлориды, мг/л
до 350
Цинк, мг/л
до 5,0
Алюминий, мг/л
до 0,5
Берилий, мг/л
до 0,0002
Молибден, мг/л
до 0,25
Мышьяк, мг/л
до 0,05
Нитраты, мг/л
до 45,0
Свинец, мг/л
до 0,03
Селен, мг/л
до 0,001
Стронций, мг/л
до 7,0

Воздействие деятельности человека на водные ресурсы оценивается по объектам и материалам загрязнения.

Наиболее загрязненными водоемами в бывшем СССР являются Западный Буг, Днестр, Дунай, Дон, реки острова Сахалин, реки и озера Кольского полуострова, нижнее течение Амура. Концентрации ряда загрязняющих веществ в этих водоемах превышают предельно допустимый уровень в 10 и более раз.

В бассейне реки Кубани содержание нефтепродуктов и солей меди в воде превышает предельно допустимые концентрации (ПДК) в 5-7 раз. В среднем течении Волги концентрации фенолов и нефтепродуктов составляют 8-9 ЛД К, соединения азота и меди — 3-4 ПДК, в нижнем течении вода загрязнена солями меди до 15 ПДК.

Потребление воды на единицу продукции является важнейшим показателем прогрессивности производственных процессов. В России потребляется следующее количество воды на производство 1 т продукции, м3: сталь — 250; медь — 500; пластмассы — 500-1000; целлюлоза — 1500; синтетический каучук — 2000. На бытовые нужды населения городов расходуется 300-600 м3/сут. чел.

Ежегодно в моря попадает до 7 млн. т нефти из танкеров и в результате аварий при нефтедобыче, а 1 т нефти может покрыть тонкой пленкой до 12 км2 поверхности воды. Аварии на химических, металлургических и других предприятиях, прорывы в городских системах очистки сопровождаются сбросом отравляющих веществ в природные водоемы.

Особенностью природных водоемов является их способность к самоочищению за счет осаждения примесей, деятельности водных растений, разложения веществ в воде, кругооборота воды. Периодичность полного обмена массы воды, которая близка к периоду естественной очистки, составляет:

мировой океан — 2500 лет (полное перемешивание вод — 63 года);

подземные воды — 1400 лет;

почвенная влага — 1 год; полярные ледники — 9700 лет;

ледники горных районов — 1600 лет;

подземные льды многолетней мерзлоты — 10 000 лет;

воды озер — 17 лет;

воды болот — 5 лет;

воды в руслах рек — 16 дней;

влага в атмосфере — 8-10 дней;

вода в живых организмах — несколько часов.

Изменение характеристик воды влечет снижение ее продуктивности как среды обитания, делает невозможным ее использование человеком, она становится непригодной для бытовых, сельскохозяйственных и промышленных процессов. Чтобы не допустить этого, осуществляют очистку и охлаждение стоков, транспортировку чистой воды, строительство искусственных водоемов и замкнутых изолированных водных систем, искусственное разведение водной растительности и рыб.

Ухудшение качества пресных водных ресурсов и медленный прогресс в обеспечении людей чистой питьевой водой. Рост населения и экономическое развитие ведут к качественному и количественному истощению водных ресурсов. Многие регионы мира уже испытывают острый дефицит пресной воды. Оценка качества глобальных запасов пресной воды. впервые проведенная в 1989 г., показала, что бактериологическое загрязнение водных источников является общей проблемой для всех континентов. Повышенное содержание кишечной палочки в европейских. реках имеет меньшее значение, чем в некоторых других регионах Земного шара, поскольку практически все городское водоснабжение в Европе проходит стадию очистки и дезинфекции. Этого нельзя сказать об обширных районах Азии, Африки и Центральной и Южной Америки.

Высокое содержание кишечных палочек в этих регионах является одним из факторов высокой детской заболеваемости и смертности, вызываемых желудочно-кишечиыми инфекциями.

Любое загрязняющее вещество, сбрасываемое в водотоки, состоит главным образом из органического вещества либо растворенного в сточных водах, либо взвешенного. Наиболее значимая характеристика такой примеси - биологическое разложение, которое измеряется как биологически потребляемый кислород (БПК). Около 10% всех обследованных рек можно назвать зараженными, поскольку их БПК превышает 6,5 мкг/л. Содержание двух наиболее важных питательных веществ - азота и фосфора - также намного превышает естественный уровень в водах. Средний уровень нитратов в незараженных реках составляет 100 мкг/л; в европейских реках среднее значение 4500 мкг/л. Реки за пределами Европы имеют гораздо меньшее среднее значение - 250 мкг/л. Среднее содержание фосфатов в воде превышает средний показатель для незараженных рек (10 мкг/л). Высокое содержание питательных веществ в реках привело к евтрофикации в руслах многих рек в Центральной Европе и в других районах. Помимо экологического и эстетического ущерба евтрофикация вызывает дополнительные трудности и расходы, связанные с водоочистными мероприятиями, которые должны обеспечить снабжение безопасной и чистой питьевой водой. В реках и озерах в разных регионах были отмечены различные уровни концентрации хлорорганических пестицидов, полихлорированных бифенилов, тяжелых металлов. В настоящее время около 1,2 млрд человек или 31% населения не имеют доступа к безопасной чистой воде а 1,8 млрд человек - 43% населения - к надлежащему санитарно-гигиеническрму обслуживанию. Медленный прогресс в обеспечении людей (особенно в сельских районах развивающихся стран) чистой питьевой водой и надлежащими саиитарно-техническими средствами объясняется демографическим ростом, неблагоприятной экономической стуацией в мире и задолженностью развивающихся стран, являющейся главным препятствием на пути капиталовложений в проекты инфраструктуры.

Загрязнение Мирового океана.

В последние 2-3 десятилетия Мировой океан испытывает значительное влияние хозяйственной деятельности. Около 80% населения Земли живут па морском побережье или в пределах 100 км от него; здесь сосредоточена половина крупнейших городов мира с населением более 1 млн человек. В экономически развитых странах большая часть промышленности размещена в прибрежных районах.

Прибрежные районы являются наиболее уязвимыми и подвергающимися антропогенному воздействию. Строительство плотин и водохранилищ, а также частичный отвод речных вод сократили сток в море во многих районах. Это привело к усилению береговой эрозии, засолению эстуариев и прибрежных грунтовых вод, а также оказало значительное воздействие на водные организмы, которые воспроизводятся на границе пресной и морской воды. В большинстве районов изменился и состав речных стоков. реки выступают в качестве крупномасштабных коллекторов и переносчиков сточных вод из различных источников (особенно бытовых и промышленных отходов) в пределах их водосборних бассейнов. Другие виды хозяйственной деятельности также наносят ущерб морю и его ресурсам. Использование агрохимикатов, обезлесивание, ирригация и некоторые другие виды землепользования приводят к загрязнению морской среды.

Сточные воды и сбросы с суши содержат до 30 тыс. различных химических соединений. Ежегодно в море сбрасывается 300 млрд м3 сточных вод (90% которых не подвергается предварительной очистке), содержащих свыше 300 млн т растворенных или твердых частиц. Кроме того, ежегодно в Море попадает 3,2 млн т нефти, 6,5 млн т мусора (значительную часть которого составляют устойчивые синтетические вещества, например, период сохранения пластиков достигает 50 лет), около 215 млн т вынутого грунта, до 35 млн т азота, около 4 млн т фосфора, а также радиоактивные отходы и др. Считается, что в целом состояние Мирового океана пока еще удовлетворительно, но в прибрежных акваториях экологическая ситуация отличается напряженностью, а в ряде случаев является опасной.

Оказавшееся в центре политических, экономических и военных катаклизмов современности Черное море стало самым загрязненным в мире и умирает мучительной смертью. Известное еще со времен Овидия и Геродота жестокими штормами и рыбными богатствами море в последние тридцать лет превращается в сточную яму для половины Европы место сброса огромных количеств соединений фосфора, ртути, ДДТ, нефтяных и других вредных отходов, производимых 160 млн. людей, проживающих на его побережье. Безусловно, это не проходит без последствий. На сегодняшний день из 26 видов рыб, которые вылавливали там рыбаки в 60-е годы, осталось только пять. Коммерческий лов скумбрии, составлявший тогда основу рыбной индустрии, проводился последний раз в 1965 г. Миллионная популяция черноморских дельфинов за тридцать лет сократилась до 200 тысяч. Причем многие из них заражены свиной чумой, которая передалась им в результате сброса в воду отходов крупных свиноводческих ферм в дельте Дуная. Исчез местный вид тюленей. Устрицы и мидии, которых называют Ћпочки моряЛ, потому что они фильтруют воду, также погибают. Густые заросли полезных водорослей, занимавшие раньше более 10 тыс. км2 на северо-западном шельфе, теперь сохранились лишь на 1/10 этой территории.

Начиная с 70-х годов, вспышки холеры стали обычным явлением в приморских странах, поскольку в них практически отсутствуют очистные сооружения, а пляжи по всему региону регулярно закрываются из-за дурно пахнущих загрязнений.

Турция всегда отдавала предпочтение экономическим программам перед экологическими, но теперь она должна пересмотреть свою позицию. Девятимиллионный Стамбул сбрасывает нечистоты и отходы в Мраморное море. В результате этот водоем, служивший некогда нерестилищем для рыбы Черного моря, превращается в зловонное болото, поверхность которого покрыта экскрементами и нефтяными пятнами.

Образовавшаяся в 1973 г. бескислородная зона немногим более 3,5 тыс. км2 сейчас расширилась почти до 50 тыс., что составляет почти 10 % всей акватории Черного моря. По оценкам некоторых ученых, общая потеря рыбы составила 5 млн. тонн. Пока выживает рыба, которая держится недалеко от поверхности, такая как анчоусы и килька. Но и они становятся жертвами других губительных факторов. Черное море находится на краю гибели.

В бедственном положении находятся и другие крупнейшие реки Европы Рейн, Влтава, Дон. В Северном, Балтийском, Средиземном и Черном морях скопилось огромное количество тяжелых металлов, нефтепродуктов, фенолов, органических загрязнителей. Опасного уровня достигает скопление сероводорода. В ряде морских акваторий обнаруживаются радионуклиды, в частности в Северном море цезий-137.

Главная причина загрязнения рек и морей сброс неочищенных промышленных и коммунально-бытовых сточных вод. Особенно тягостна картина в городах стран Средиземноморья, таких городов насчитывается свыше 250. От 46 до 66 % городов Италии имеют очистные сооружения, которые из-за технического несовершенства не действуют. В городах Испании не работает 80 % очистных сооружений. В малых городах и сельских поселениях очистных сооружений зачастую нет вовсе.

Серьезные загрязнения морей и океанов происходят за счет сброса нефтепродуктов, которые опасны своей масштабностью.

В 1994 г. осуществлен так называемый "Ньюфаундлендский эксперимент по сжиганию в море". Это научное мероприятие, стоившее 6,5 млн. долл., дало возможность получить представление о возможностях использования огня для очистки моря от пролитой нефти.

Сжигание не является универсальным средством. Значительная часть нефти легко соединяется с водой, образуя эмульсию. Такая нефть труднее возгорается, и если содержание воды превышает 60%, то поджечь ее вообще невозможно. Сжигание опасно также вблизи крупных населенных пунктов или там, где могут пострадать дикие животные.

Однако, как показывают исследования, это наиболее удобный способ очистки воды от нефти там, где условия позволяют его применить. С помощью сжигания за один день можно удалить столько же нефти, сколько с помощью механических средств (бонового ограждения, сорбентов, сбора с поверхности) за месяц.

Более того, удаление пролитой нефти сжиганием требует минимального количества оборудования и гораздо меньших затрат труда, чем любой другой способ. Механическая очистка создает огромное количество отходов, объем которых часто превышает объем пролитой нефти в 2-5 раз. При сжигании же, как показали испытания, обычно от 80 до 98 % загрязнителя ликвидируется на месте.

Вероятная стоимость сжигания на месте составит 20-50 долл. на баррель уничтоженной нефти. Это существенно ниже, чем 100-150 долл., в которые обходится механическое удаление одного барреля нефти с поверхности воды, или 10 000 долл. за удаление барреля с сильно загрязненных пляжей Аляски, имеющих большую экологическую ценность.

Однако при сжигании образуется огромное количество черного дыма и копоти. Эксперименты со сжиганием небольшого количества нефти, проводившиеся ранее, давали ограниченные результаты. То, что происходит при небольших пожарах, не всегда совпадает с тем, что получается при горении больших масс нефти. Ученые надеются, что данных эксперимента будет достаточно, чтобы на их основе заниматься планированием, подготовкой и получением разрешения на проведение сжигания нефтепродуктов там, где это целесообразно. До сих пор только Аляска ввела в практику получение предварительного разрешения на сжигание нефти и, и даже там это применяется только в определенных районах при определенных условиях.

В 1993 г. проведена международная акция по очистке морских побережий. Около 160 тыс. добровольцев в 33 странах мира "прочесали" более 8 тыс. км берегов. Они собрали почти 5,5 млн. предметов, выброшенных людьми в море, а морем на берег. Из собранного 58,8 % составляют предметы из пластмасс. Окурки от сигарет с фильтром 16,8 % (около 900 тыс. шт.), бутылки и банки из-под напитков, а также пробки и крышечки от них 12,7%. Рыболовное снаряжение и его остатки (леска, блесны, обрывки сетей, поплавки) составляют всего 1 % морского мусора. Это самый опасный процент: запутавшись в обрывках лески или сетей, гибнет немало морских животных.

Во многих районах Европы водные источники сильно загрязнены детергентами. В странах восточной ее части в 30 % рек рыба исчезла, а где она еще есть, по большей части поражена болезнями.

Из-за расточительного пользования водой в сельском хозяйстве в ряде регионов России в ней испытывается острый дефицит. Главная проблема — это отсутствие чистой, здоровой воды, пригодной для питья, приготовления пищи, коммунально-бытовых и производственных нужд. Так, Волга несет 250-300 млрд. м3 воды в год, но это отравленная, по существу мертвая вода, без предварительной глубокой обработки она не пригодна ни для каких целей. Беда в том, что Волга превращена в сточную канаву. В нее сливаются миллиарды кубометров сточных, плохо очищенных промышленных и коммунально-бытовых вод. А каждый кубометр таких стоков загрязняет 60 м3 чистой воды.

Такова же судьба Десны и Днепра, Дона и Кубани, Невы и Печоры, сибирских рек. Становятся непригодными для отдыха и лечения курортные зоны на берегах Балтийского, Черного, Азовского и Каспийского морей. На грани экологической гибели уникальный Байкал, в котором сосредоточено около 1 /З всех мировых запасов чистой пресной воды.

Водные ресурсы являются одним из наиболее важных и вместе с тем наиболее уязвимых компонентов окружающей среды.

      

- shop1