Антропогенное воздействие на гидросферу

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

Проблема обеспечения человечества питьевой водой в настоящее время чрезвычайно обострилась, поскольку имеющихся ресурсов пресной воды во многих странах недостаточно для удовлетворения нужд потребителей не только в перспективе, но и в настоящее время. Все отрасли хозяйства по отношению к водным ресурсам подразделяются на две группы: водопотребители и водопользователи.

Потребители забирают воду из источника, используют ее для производства промышленной или сельскохозяйственной продукции, а затем возвращают, но уже в другом месте, в меньшем количестве и другого качества.

Пользователи воду из источника не забирают, а используют ее как среду (водный транспорт, рыболовство, спорт и т. д.) или как источник энергии (ГЭС). Причем они также могут изменять качество воды (например, загрязнение воды водным транспортом). Промышленность использует около 20 % общего уровня пресной воды и ее использования. Количество воды, используемой предприятием, зависит от типа продукции, технологии производственного процесса, системы водоснабжения (прямоточной или оборотной), климатических условий и т. д.

В случае прямоточной системы водоснабжения вода из водного источника подается на промышленный объект, используется в процессе производства продукции, затем поступает на очистные сооружения и после соответствующей очистки сбрасывается в водоток или водоем. При такой системе используется большое количество воды, но доля необоротного водоснабжения невелика.

При оборотной системе водоснабжения отработанная вода после соответствующей очистки не сбрасывается в водоем, а многократно используется в процессе производства. Расходы воды при этом намного ниже.

Для оценки промышленного водопотребления используется термин водоемкость производства (количество воды (м3), необходимое для производства на единицу (1 т, 1 кВт и т. д.) продукции. Крупнейшим потребителем воды в промышленности является атомная энергетика - АЭС потребляют в среднем вдвое больше воды на 1 кВт произведенной электроэнергии, чем ТЭС. Сельское хозяйство является основным потребителем пресной воды (70 % всего ее использования). Потери воды в процессе орошения (за счет испарения) достигают 20-60 % водозабора. Водоснабжения населения удовлетворяет потребности в питьевой воде и коммунально-бытовые нужды. Существует понятие удельное водопотребление, то есть суточный объем воды в литрах, необходимый для удовлетворения всех потребностей одного жителя города или села. В городах оно выше и в значительной мере зависит от степени благоустроенности (наличия водопровода, канализации, центрального водяного отопления.).

Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ. Проявляется загрязнение вод в изменении физических и органолептических свойств (снижение прозрачности, изменение окраски, запаха, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей.

Основной причиной загрязнения водных ресурсов является антропогенное загрязнение. Основными его источниками являются:

- сточные воды промышленных предприятий;

- сточные воды коммунального хозяйства городов и других населенных пунктов;

- стоки систем орошения, поверхностные стоки с полей и других сельскохозяйственных объектов;

- атмосферные выпадения загрязнителей на поверхность водоемов и водосборных бассейнов, а также неорганизованный сток воды осадков (ливневые стоки, талые воды) загрязняет водоемы техногенными терраполлютантами, смытыми с поверхности почвы.

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 химическое, физическое и биологическое загрязнение. Химическое загрязнение - наиболее часто встречается, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (фенолы, нефть и нефтепродукты, поверхностно-активные вещества (ПАВ), пестициды) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи, металлы и их соединения). Большинство из них является токсичным (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия и др.). При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в пласте вредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок, но, как правило, полного самоочищения не происходит. Очаг химического загрязнения подземных вод в сильно проницаемых грунтах может распространяться до 10 км и более. В пищевых цепях поглощены планктоном загрязняющие вещества (ЗВ) концентрируются согласно закону пирамиды масс (энергий), на каждом следующем уровне, то есть в рыбе, которая питается этим планктоном, концентрация ЗВ превышает в десять раз содержание его в планктоне и т. д. Так как цепи питания в водоемах насчитывают 4-6 звеньев, то в результате в тканях хищных рыб (щука, судак) концентрация токсичных веществ может в тысячу раз превышать ее концентрацию в воде, что опасно для птиц, других животных и людей. Например, было установлено, что содержание ртути в балтийской треске кое-где достигает 800 мг/кг массы, то есть съев 5-8 таких рыбин, человек получает столько ртути, сколько ее в медицинском термометре.

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), простейших, грибов и т. д.

Радиоактивное загрязнение создается радиоактивными элементами; особенно вредны «долгоживущие» радиоактивные элементы, обладающие повышенной способностью к передвижению в воде (стронций-90, уран, радий-226, цезий и т. д. Попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании в них радиоактивных отходов, захоронении отходов на дне и т. д. 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 вглубь земли вместе с атмосферными осадками, 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.), которые в значительной степени ухудшают органолептические показатели качества вод. Засорение промышленными и бытовыми твердыми отходами, остатками лесосплава и др. ухудшает качество вод, отрицательно влияют на среду обитания гидробионтов и на состояние экосистем.

Тепловое загрязнение вод 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 числа одних гидробионтов и гибели других, выделению ядовитых газов - сероводорода, метана.

Под влиянием загрязнения пресноводных водоемах наблюдается снижение устойчивости экосистем вследствие нарушения пищевых связей, микробиологического загрязнения, антропогенной эвтрофикации (резкого повышения биопродуктивности - массового размножения фитопланктона, в первую очередь неприхотливых сине-зеленых водорослей. «Цветение» воды и постепенное отмирание массы водорослей приводит к расходованию всех запасов кислорода и «умирания» водоема. Причем эвтрофикация вызывается не ядовитыми загрязняющими веществами, а вполне безвредными примесями - частицами почвы и удобрениями).