Охрана и рациональное использование вод

Водные ресурсы.

Водные объекты – это сосредоточение природных вод на поверхности земли, либо в ее недрах. Они являются важным элементом природного комплекса и удовлетворяют потребно­сти человеческою общества в воде. Водные объекты классифи­цируются и подразделяются на поверхностные, внутренние морские поды, территориальные моря, подземные воды, воды континентального шельфа и мирового океана (рис.).

Водные объекты могут быть использованы для следую­щих целей:

1) для питьевого и хозяйственно-бытового снабжения:

2) для здравоохранения:

3) для промышленности и энергетики;

4) для сельского хозяйства, лесного хозяйства, для гидротехники, транспорта, строительства, пожарной безопасности, добычи полезных ископаемых, торфа и сопропелей

5) для целей рекреации (восстановления).

По видам пользования и водных отношений водные объекты группируются по четырем признакам: внут­ренние, трансграничные, общего пользования и особого пользования.

Пригодные для использования в народ­ном хозяйстве воды рек, озер, каналов, водохранилищ, морей и океанов, подземные воды, почвенная влага, ледники, водяные пары атмосферы. Общие запасы водных ресурсов составляют 1454,3 млн км3, из них менее 2% относится к пресным водам, а доступны для использования 0,3 %.

Важнейшая составная часть водных ресурсов России – реки. Центр государственной территории России был определен вер­ховьями рек, площадь территории. – их устьями, расселение – на­правлением речных бассейнов. Реки во многом влияли на нашу историю. На реке русский человек оживал. При переселении река указывала ему путь. В продолжение значительной части года кор­мила. Для торговца она – летняя и зимняя дорога.

Днепр и Волхов, Клязьма, Ока, Волга, Нева, многие другие реки вошли в историю нашего государства как места важнейших событий в жизни России. Не случайно реки занимают видное мес­то в русском эпосе.

На географической карте России обращает на себя внимание обширная речная сеть.
В России 120 тыс. рек длиной свыше 10 км, в том числе более 3 тыс. средних (200-500 км) и больших (более 500 км). Ежегодный речной сток 4270 км3 (в том числе по бассейну Енисея – 630, Лены – 532, Оби – 404, Амура – 344, реки Волга – 254). Родовой реч­ной сток принимается за исходную величину при оценке водообеспеченности страны.

На многих реках созданы водохранилища, некоторые из кото­рых по площади превосходят крупные озера.

Огромные гидроэнергетические ресурсы России (320 млн кВт) распределены также неравномерно. Более 80 % гидроэнергетичес­кого потенциала находится в азиатской части страны.
Помимо функции хранилищ воды для работы гидроэлектрос­танций водохранилища используются для обводнения земель, во­доснабжения населения и предприятий промышленности, судо­ходства, лесосплава, борьбы с наводнениями, организации отды­ха. Крупные водохранилища изменяют природные условия: регу­лируют сток рек, влияют на климат, условия нереста рыб и т. д.

Российские озера, которых более 2 млн, содержат свыше поло­вины всей пресной воды страны. При этом в Байкале около 95 % озерной воды России. Крупных озер в стране сравнительно мало, только 9 из них (без учета Каспийского) имеют площадь более 1 тыс. км2 – Байкал, Ладожское, Онежское, Таймыр, Ханка, Чудско-Псковское, Чаны, Ильмень, Белое. На крупных озерах налаже­но судоходство, их вода используется для водоснабжения и оро­шения. Часть озер богата рыбой, имеет запасы солей, целебных грязей, используется для отдыха.
Болота распространены на равнинах в зонах избыточного ув­лажнения и многолетней мерзлоты. В зоне тундры, например, за­болоченность территории достигает 50%. Сильная заболочен­ность характерна для тайги. Болота лесной зоны богаты торфом. Лучший по качеству торф – малозольный и калорийный дают верховые болота, расположенные на водоразделах. Болота – ис­точник питания многих рек и озер. Самый заболоченный район мира – Западная Сибирь. Здесь болота занимают почти 3 млн км2, в них сосредоточено более 1/4 мировых запасов торфа.
Большое хозяйственное значение имеют подземные воды. Это важный источник питания рек, озер и болот. Подземные воды первого от поверхности водоносного горизонта называют грунто­выми. От глубины залегания, обилия и качества грунтовых вод за­висят процессы почвообразования и связанное с этим развитие растительного покрова. При движении с севера на юг глубина за­легания грунтовых вод увеличивается, повышается их температу­ра, возрастает минерализация.
Подземные воды – источник чистой воды. Они значительно лучше поверхностных вод защищены от загрязнения. Повышение содержания ряда химических элементов и соединений в подзем­ных водах приводит к образованию минеральных вод. В России известно около 300 источников, 3/4 которых находится в европей­ской части страны (Минеральные Воды, Сочи, Северная Осетия, Псковская область, Удмуртия и т.д.).

Почти 1/4 запасов пресной воды России находится в ледни­ках, занимающих около 60 тыс. км2. В основном это покровные ледники арктических островов (55,5 тыс. км2, запасы воды 16,3 тыс. км3).

Большие площади в нашей стране занимает многолетняя мерз­лота – толщи пород, содержащие лед, не оттаивающий в течение длительного времени, – около 11 млн км2. Это территории вос­точнее Енисея, север Восточно-Европейской равнины и Западно-Сибирской низменности. Максимальная мощность многолетних мерзлых пород на севере Средней Сибири и в низменностях бас­сейнов рек Яны, Индигирки и Колымы. Мерзлота оказывает су­щественное влияние на хозяйственную жизнь. Неглубокое залега­ние мерзлого слоя ухудшает формирование корневой системы ра­стений, снижает продуктивность лугов и лесов. Прокладка дорог, сооружение зданий изменяют термический режим мерзлоты и мо­гут привести к просадкам, оплыванию, вспучиванию грунтов, пе­рекосам зданий и т. д.

Территория России омывается водами 12 морей: 3 моря бассей­на Атлантического океана, 6 морей Северного Ледовитого океана, 3 моря Тихого океана.
Атлантический океан подходит к территории России своими внутренними морями - Балтийским, Черным и Азовским. Они сильно опреснены и довольно теплые. Это важные транспортные пути от России к Западной Европе и другим частям света. Значи­тельная часть побережья этих морей – рекреационная зона. Рыбо­промысловое значение невелико.

Моря Северного Ледовитого океана как бы «налегают» на Арк­тическое побережье России на огромном пространстве – 10 тыс. км. Они мелководны и большую часть года покрыты льда­ми (кроме юго-западной части Баренцева моря). Основные транс­портные пути проходят по Белому и Баренцеву морям. Важное значение имеет Северный морской путь.
Перспективны месторождения нефти и газа на шельфе. Наи­большее промысловое значение имеет Баренцево море.

Моря Тихого океана – наиболее большие и глубокие из омыва­ющих Россию. Самое южное из них – Японское – наиболее бога­то биологическими ресурсами, широко используется для между­народного судоходства.

Водные ресурсы

В Мировом океане сосредоточено около 94% всего объема гидро­сферы, в подземных водах --4,12%. Однако к водным ресурсам может быть отнесена только пресная вола с общим содержанием минераль­ных солей до 1 г/л (для сравнения - минерализация Мирового океана - 35 г/л, подземных вод - 100-300 г/л). Пресная вода содержится в ледниках, озерах, болотах, реках, присутствует в почве и в атмосфере в виде пара. Таким образом, водные ресурсы составляют всего 1,88% от общих запасов воды планеты Земля.

Водопотребление всего человечества за последнее столетие уве­личилось в 12 раз. Современное техногенное вмешательство в плане­тарный круговорот воды может существенно повлиять на геО1рафиче-ское распределение осадков и качество воды природных источников. Вырубка лесов уменьшает объем транспирации, в результате наруша­ется круговорот воды,

70% мирового потребления приходится на нужды сельского хозяйства

13% - на промышленность

10% -- на коммунально-бытовые нужды

7% - собственные нужды (судоходство, рыбное хозяйство)

Водопотребление некоторых отраслей промышленности:

на производство 1 т стали требуется 40 м воды; бумаги - 900 м³, резины -2300 м . Огромное количество воды необходимо для охлаждения от­работавшего пара на ТЭС и АЭС.

Основным источником водоснабжении в мире остаются реки. Почти 65% крупных городов России используют для питьевых и тех­нических нужд поверхностные, в основном речные воды.

В последнее время для питьевого водоснабжения стали больше использовать подземные источники. На них основано водное хозяйст­во 25% городов мира. Используются преимущественно пресные воды с минерализацией менее 10 г/л, более чистые в санитарном отноше­нии, но и более минерализованные, чем речные воды. Минеральные лечебные подземные воды используют санаторно-курортные учреж­дения и заводы розлива напитков. Геотермальные воды (с температу­рой от 35 до 200°С) используют для теплоснабжения и получения электрической энергии.

Россия располагает большими запасами подземных вод, из кото­рых; 60% приходи гея на Европейскую часть РФ. Из всего запаса по­верхностных пресных вод 82% содержится В Байкале (или 22% объе­ма пресных вод мира). Водохозяйственный фонд России насчитывает около 2300 водохранилищ.

Из 15 крупнейших рек мира 4 текут по территории России. Сум­марный годовой сток всех рек РФ составляет 11,5% мирового стока. По объему речного стока Россия стоит на 2-м месте после Бразилии. Материковый сток неравномерен: У0% его выносится в Северный Ле­довитый и Тихий океан, а на бассейны Каспийского и Азовского мо­рей, где проживает 80% населения, приходится менее 9%. Поэтому, Волжский бассейн испытывает большую техногенную нагрузку: 18-процентный водозабор уменьшает естественный годовой сток Волги на Ю-12%.

На каждого жителя РФ приходится в среднем 250 л воды в сутки, в Москве - 400 л в сутки. Средняя обеспеченность водой в России од­на из самых высоких в мире.

Для сравнения (л/сут.):

США-320 Германия-180

Англия - 170 Индия, Япония - 125

Финляндия - 58 Ирак - 16

По сравнению с другими странами в России вода расходуется крайне неравномерно. Ряд районов Юга России, Поволжья, Зауралья испытывает трудности с питьевой водой. 70% рек и озер России утратили свои качества как источника питьевого водоснабжения. В ре­зультате около 50% населения потребляет загрязненною воду.

Загрязнение вод

Общая масса загрязнителей гидросферы огромна и составляет около 15 млрд. т/год. В России на одного человека образуется при­мерно в 1,5 раза больше хозяйственных стоков, чем в среднем в мире.

Поллютанты (от лат. pollutio - марание) - это отходы и продук­ты, оказывающие негативное влияние на качество среды или на реци­пиентов. В зависимости от того, какая из сред - воздух, вода или зем­ля - загрязняются теми или иными веществами, различают соответст­венно аэрополлютанты, гидрополлютанты и террополлютанты.

Основные источники загрязнения вод:

1) сточные волы промышленных предприятий (33%);

2) сточные воды коммунального хозяйства городов (61%);

3) стоки систем орошения, поверхностные стоки с полей;

4) талые воды, ливневые стоки, загрязняющие водоемы террополлютантами;

5) аэрополлютанты, оседающие на поверхность водоемов из атмосферного воздуха.

Сбросы загрязненных сточных вод различными отраслями про­мышленности примерно следующие (%): деревообработка - 18,4; хи­мическая- 16,3; электроэнергетика- 14,4; машиностроение — 8,5.

Основные виды загрязнения вод:

1. Химическое (нефть, синтетические поверхностно-активные вещества - СПАВ, пестициды, тяжелые металлы). Эти вещества сор­бируются частицами пород, выпадают в осадок. Однако полного са­моочищения загрязненных вод не происходит.

2. Бактериальное (вирусы - до 700 видов бактерии),

3. Радиоактивное (стронций - 90, уран, цезий). Они попадают с атмосферными водами, а также в результате взаимодействия подзем­ных вод с радиоактивными горными породами.

4. Механическое (песок, шлам, ил и т.д.). Они ухудшают органолептические показатели вод.

5. Тепловое связано с повышением температуры вод в результате их смешения с более нагретыми технологическими водами. Напри­мер, через 7 лет после начала эксплуатации Кольской атомной стан­ции температура подземных вод повысилась с 6 до 19°С вблизи корпуса. При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава в водах, что ведет к размножению анаэробных бактерий, выделению ядовитых газов - сероводорода, метана.

Опасность химического загрязнения вод рассчитывают по формуле:

D _i = V _i (X _i : ПДК i), где

D - объем чистой воды, необходимый для разбавления вред­ных стоков до безопасного уровня, м³;

V, - объем загрязненного стока, иг;

X, - концентрация опасного загрязнителя в стоке, мг/л;

ПДК, - предельно-допустимая концентрация .загрязнителя в водоеме рыбохозяйственного назначения, мг/л.

Истощение поверхностныхвод проявляется в снижении их ми­нимально допустимого стока. В результате антропогенной деятельно­сти наиболее пострадали малые реки. Многие из них полностью пре­кратили существование.

Главные реки России - Волга, Дон, Кубань, Урал, Лена, Енисей -загрязнены на всем протяжении и оцениваются как загрязненные. Ока, Кама, Томь, Иргыш относятся к категории сильно -загрязненных. Очень серьезные экологические проблемы возникли в бассейне реки Волга. Треть всего водозабора России приходится на Волгу, а взамен она получает 39% общего объема загрязненных сточных вод. Загряз­нение приводит к гибели гидробионтов, снижаются темпы их роста. Несмотря на уменьшение сброса сточных вод, связанное со спадом производства, наблюдается рост загрязнения рек.

В озеро Байкал ежегодно поступает более 8500 т нефтепродуктов, 750 т нитратов, 13 тыс. т хлоридов. Огромный объем водной массы, а также способность самоочищения спасают Байкал от полной деграда­ции. Планировалось перевести сброс сточных вод на пелюлозно-бумажном комбинате на замкнутый цикл. Однако в 1995 г. их сброс был увеличен на 21% по сравнению с 1994 г.

В результате эвтрофикации(эвтрификация — это старение озер и превращение их в болото) происходит обогащение водоемов почвой, минеральными удобрениями, органикой. Обычно она протекает очень медленно, однако в последние время скорость развития увеличилась. При этом происходит массовое размножение фитопланктона, в пер­вую очередь сине-зеленых водорослей, которые производят сильней­шие токсины. «Цветение воды» становится вторичным источником загрязнения, расходуется весь запас кислорода и водоем «умирает».

Мировому океану отведена роль свалки. Почти 70% загрязнений морской среды связано с наземными источниками.

Основные источники загрязнения морей:

- стоки рек;

- аварии танкеров;

- атмосферные осадки.

Каждая тонна нефти покрывает тонкой пленкой 12 квадратных километров водной поверхности. По оценкам специалистов, 1/5 часть акватории Мирового океана загрязнена нефтью. Нефтяная пленка приводит к габели млекопитающих и птиц, нарушает процессы фото­синтеза и, следовательно, газообмен между гидросферой и атмосфе­рой. Концентрация нефтепродуктов и фенолов в акватории северного и восточного Каспия составляет 4-6 ПДК, а у берегов Азербайджана -10-16 ПДК. Нефтепродуктами загрязнены все европейские моря; Средиземное, Северное, Бштгайское.

Степень загрязнения морской воды принято характеризовать классом качества с 1 по 7 с соответствующей оценкой от «очень чис­тая» до «чрезвычайно грязная». Морские йоды Черноморского побе­режья от Анапы до Сочи характеризуются как загрязненные (4 класс) и умеренно загрязненные (3 класс). Воды восточной части Финского залива Балтийского моря относятся к грязным (5 класс) и очень гряз­ным (6 класс).

Особую озабоченность вызывает захоронения радиоактивных от­ходов в северных морях.

Загрязнения подземных вод не ограничиваются площадью промпредприятий, хранилищ отходов, а распространяются по тече­нию потока более, чем на 30 км и создает угрозу питьевому водо­снабжению в этих районах. Загрязненные подземный воды также мо­гут загрязнять поверхностные водоемы. Интенсивная эксплуатация подземных вод наносит значительный ущерб речному стоку, приво­дит к высыханию родников, сохнут леса, вызывает медленное оседа­ние и деформацию земной поверхности. Выявлено 1400 очагов за­грязнения подземных вод, 80% которых находится в европейской части.

Замечательная способность водных экосистем - способность к самоочищению. Установлено, что микроорганизмы водоемов и дон­ных отложений продуцируют сероводород, который, взаимодействуя с тяжелыми металлами, переводит их в менее токсичные формы. Че­рез трофические связи водные организмы минерализуют органику. Однако эта способность не безгранична, при определенных уровнях загрязнения может быть погублена вся биота водоема.

Самоочищение водоемов зависит от:

- степени проточности водоема (река, озеро, водохранилище);

- массы и состава гидр о по л лют актов;

- температуры и состава воды;

- насыщенности ее органикой;

- количества и состава растений и животных водоема.

Масштабы -загрязнения и истощения водных ресурсов в настоя­щее время приняли угрожающий характер. Остро встала проблема нехватки пресной воды в густонаселенных районах, крупных про­мышленных центрах, 8 местах орошаемого земледелия. Отсутствие чистой питьевой воды, загрязнение водоемов являются причиной многих заболеваний человека, губительно сказываются на животном и растительном мире Земли. Наиболее неблаго по лучные водоемы, где уровень загрязнения выше 10 ПДК: Дон, реки острова Сахалин, реки и озера Кольского полуострова. 27 видов радионуклидов обнаружено в Енисее. Во многих местах загрязнение пресных вод переходит из разряда локального в региональное.

Охрана и рациональное использование вод

Охрана и рациональное использование вод обеспечивается со­блюдением нормативов в области водопользования. Водопользование классифицируется:

- по целям использования вод (хозяйственно-питьевые, комму­нально-бытовые, промышленные, сельскохозяйственные нужяы, ле­чебные и курортные цели, нужды водного транспорта);

- по объектам водопользования (поверхностные, подземные, внутренние и территориальные морские воды);

- по способу использования (с изъятием воды и ее возвратом, с изъятием воды и без ее возврата, без изъятия воды).

По количеству растворенных солей вода делится на:

- пресную (менее 1 г/л солей);

~ засоленную (менее 25 г/л солей). Балтийское море - 8—16 г/л, Каспийское - 11-13 г/л; Черное - 17-22 г/л;

- соленую (более 25 г/л солей). Океан содержит до 35 г/л солей.
Для организации водоснабжения используются поверхностные и подземные водоисточники пресной воды.

Рациональное использование поверхностных вод.Поверхно­стные воды водоемов и рек являются основным источником питьевых вод, связующим звеном с подземными водами, в них сосредоточены запасы рыбных ресурсов. Они имеют низкую минерализацию, боль­шое количество взвешенных веществ, высокое микробное загрязне­ние, сезонные колебания уровня воды.

Профилактические меры по регулированию качества и рацио­нальному использованию поверхностных вод:

- переход на безотходные технологии в промышленности и сель­
ском хозяйстве;

- очистка сточных вод.

Проблема охраны вод Мирового океана является глобальной. Для этого необходимы совместные усилия всех государств мира и прове­дение следующих мероприятий:

1. Предупреждение загрязнения морской воды при разведке и ос­воении нефтяных и газовых месторождений на материковых шель­фах.

2. Введение запрета ва захоронение токсичных веществ,

3. Сохранение моратория на испытания ядерного оружия под водой.

4. Ликвидация последствий аварий и катастроф, при которых в океан попадают токсичные продукты.

Рациональное использование подземных вод.Подземные воды являются наиболее ценным, а в некоторых районах единственным ис­точником питьевого водоснабжения. Благодаря естественной защи­щенности от поверхностного загрязнения они имеют стратегическое значение для городов как источник чистой питьеной воды.

Подземные пресные воды, пригодные для питьевых целей, зале­гают на глубине не более 300 м. Подземные воды первого водоносно­го горизонта называют грунтовыми.Они имеют непостоянный хи­мический состав и объем из-за сезонных колебаний. Пополняются за счет атмосферных осадков.

Подземные воды, заключенные между двумя водоупорными слоями, называют межпластовыми.Их химический состав постоян­ный и формируется под влиянием физико-химических процессов. В этих водах содержится до 70 химических элементов (фтор, железо, карбонаты магния и кальция и др.). Межпластовые воды высоко оце­ниваются с санитарной точки зрения при выборе источника хозяйст­венно-питьевого водоснабжения. Единственный недостаток - недос­таточная водообильность.

Мероприятия по рациональному использованию и охране подземных вод от истощения и загрязнения

1. Профилактические:

-- выбор места расположения строящегося объекта, при кото­ром антропогенное воздействие на них будет минимальным;

- соблюдение режима эксплуатации, который определен норма­тивными документами;

- оборудование зон санитарной охраны (ЗСО)и соблюдение режима хозяйственной деятельности в их пределах.

Создание ЗСО регламентируется «Положением о порядке проек­тирования и эксплуатации ЗСО источников хозяйственно-питьевого назначения». Водоохранные зоны состоят из 3 поясов.

1-й пояс - пояс строгого режима. Его границы а виде заграж­дения устанавливаются на расстоянии не менее 30-50 м от со­оружений. Пояс строгого режима для береговых (инфильтраци-онных) водозаборных сооружений - это вся территория между рекой и водозаборными сооружениями, но не более 150 м. Тер­ритория 1-го пояса охраняется, на ней запрещены все виды строительства, не относящиеся к эксплуатации водозаборного сооружения.

2-й и 3-й пояса — пояса ограничений. Они предназначены для защиты подземных вод от микробного (2-й) и химического (3-й пояс) загрязнений. Площади зон определяются из расчета вре­мени, в течение которого патогенные организмы погибают, а химические загрязнители полностью адсорбируются и нейтра­лизуются. В этих поясах запрещены новое строительство, скла­дирование отходов, размещение предприятий промышленности и сельского хозяйства. Постоянно осуществляется контроль за санитарным состоянием территории.

2. Специальные мероприятия:

- создание безотходных производств;

- утилизация шахтных и дренажных вод;

- гидроизоляция хранилищ отходов.

Важным элементом рационального использования и охраны вод­ных ресурсов планеты является их мониторинг.

При организации водопользования следует учитывать степень загрязненности водных объектов:

-допустимая (пригоднадля всех видов водопользования);

- умеренная (только для культурно-бытового водопользования);

- высокая (опасна для любого вида водопользования);

- чрезвычайно высокая (непригодна для всех видов).

Для рационального использования воды введены нормы водоно-требления воды на одного жителя и на условную единицу выпускае­мой продукции.

Системы орошения характеризуются наибольшим водопотребле-нием. Необходимо использовать для орошения сточные воды пище­вой, легкой и химической промышленности (производство минераль­ных удобрений, азотной кислоты), автоматизацию управления поли­вами.

Негативное действие на водоемы оказывает сплав леса, как наи­более дешевый вид транспортировки древесины. Это приводит к на­рушению экологического равновесия в водоемах, наносит большой вред нерестилищам.

Неблагоприятно воздействует на водоемы оказывает зарегулиро­вание рек и создание водохранилищ, так как при этом изменяется гид­рологический режим рек.