Водные ресурсы планеты, их рациональное использование

     Существует Большой круговорот воды в природе и еще два малых – океанический и континентальный. Большой круговорот воды в природе иначе называют Мировым (см. Прил.№1). Над океаном собираются осадки, ветры несут их на континенты, там они выпадают и со стоком вновь возвращаются в океан. Так природа превращает соленую воду в пресную. Малый океанический круговорот происходит над океаном – он заключается в непрерывном испарении воды, конденсации, образовании осадков и выпадении их обратно в океан. Континентальный круговорот воды происходит точно так же, только над поверхностью суши. Кстати, океан теряет в процессе круговорота больше воды, нежели получает с осадками. А на суше ситуация обратная – воды выпадает намного больше, чем испаряется. Вся вода, когда-либо выпавшая на сушу в виде осадков, рано или поздно  вернется в океан.

    Как известно, наша Земля на три четверти покрыта водой. И большая часть этой воды – соленая. Существует три агрегатных состояния, в которых может находиться вода: жидкое, твердое и газообразное. От того, в каком из состояний пребывает вода, зависит скорость ее движения, а, следовательно, время, через которое совершается круговорот воды в природе ( см. Прил. №1). Пар быстро переносится ветром, конденсируется и выпадает в виде осадков. Вода, чтобы проделать этот путь, должна сначала испариться. А лед – еще и растаять.

    Поэтому круговорот воды в природе в разных местах происходит с разной скоростью. Быстрее всего вода обновляется внутри живых организмов. Чтобы восстановить запас чистой воды внутри себя, человеку понадобится всего несколько часов. Печень и почки оперативно справляются с этой задачей. Поэтому можно сказать, что самый быстрый круговорот воды в природе происходит внутри ее ходящий, летающих и плавающих составляющих. А вот ледники полярных стран полностью обновляются лишь один раз в 9700 лет. Вода, содержащаяся в почве, очищается каждый год, а та, что в облаках – раз в восемь дней. Горный ледник полностью обновит свой состав за 1600 лет. Весь Мировой океан способен полностью очиститься за 2700 лет.

Процессы  круговорота в  природе и влияние  человека.

   Человек - часть природы, но благодаря эволюционному развитию биологических систем животный предок человека подошел к той грани, за которой открылась возможность его социальной эволюции. Сегодня человек является частью особой социальной среды - общества. Человек обладает уникальной способностью самопознания, познания и преобразования окружающего мира.

   Человек, как живое существо и человеческий род, как совокупность индивидов, подчиняется законам экосистемы и экосферы. Специфика экосистемы "Человек окружающая - среда" определяется не только физическими и биологическими факторами, но также социально-экономическими условиями, которые по мере развития общества приобретают все большее значение в отношениях человека и природы. В процессе целесообразной трудовой коллективной деятельности человек воздействует на природу, меняет способы организаций своей жизни, создает особые формы общественных отношений.

    Биологический обмен веществ между человеком и природой сохранился. Природа остается постоянным условием жизни человека и развития общества. Однако в результате производственной деятельности возник новый процесс обмена веществ и энергии между природой и обществом. Этот обмен носит уже техногенный характер и называется антропогенным или социальным обменом веществ и энергии.

   Антропогенный обмен существенно изменяет общепланетарный круговорот веществ, резко ускоряя его. Он отличается от биотического круговорота своей  незамкнутостью, носит открытый характер. На входе антропогенного обмена находятся природные ресурсы, а на выходе - производственные и бытовые отходы. Экологическое несовершенство антропогенного обмена заключается в том, что коэффициент полезного использования природных ресурсов, как правило, чрезвычайно низок, а отходы производства ухудшают природную среду, многие из них не разлагаются до природного состояния. В период научно-технического прогресса и на стадии его интенсификации масштабы и скорость антропогенного обмена резко возрастают, вызывая заметные напряжения в биосфере.

    До появления человека равновесие биосферы определяли пять энергетических факторов: солнечная радиация, сила гравитации, тектонические силы, химическая энергия (окислительно-восстановительные процессы), биогенная энергия (фотосинтез у растений, хемосинтез у бактерий, усвоение и окисление пищи у животных, размножение и продуктивность у биомассы). Эти факторы развивались по геологической шкале времени и за 3,5 млрд. лет сформировали природную среду.

    В настоящее время появился новый фактор - энергия мирового производства. Этот фактор развивается не по геологической, а по исторической шкале времени. От организации производства зависит сохранение или необратимое нарушение подвижного равновесия в биосфере.

   На современном этапе исторического развития сложились две формы взаимодействия общества и природы: экономическая и экологическая. Экономическая форма - потребление ресурсов природы, т. е. использование их для удовлетворения человеком своих материальных и духовных потребностей. Экологическая форма - охрана окружающей природной среды с целью сохранения человека как биологического и социального организма и его естественной среды обитания.

   Человек, потребляя природные ресурсы для решения своих хозяйственных задач, еще и изменяет природную среду, которая  начинает воздействовать негативно на самого человека. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Истощение и загрязнение  водных ресурсов, причины. Основные загрязняющие вещества.

  На сегодняшний день самой большой и опасной проблемой является истощение и разрушение природной среды, нарушение внутри нее экологического равновесия в результате растущей и плохо контролируемой деятельностью людей. Исключительный вред приносят производственные и транспортные катастрофы, которые ведут к массовой гибели живых организмов, заражению и загрязнению мирового океана, атмосферы, почвы. Но еще большее негативное воздействие оказывают непрерывные выбросы вредных веществ в окружающую среду.

   Загрязнители попадают в воду различными путями, но всегда при участии человека: в результате несчастных случаев, намеренных сбросов отходов, проливов и утечек, и попадания в реки, ручьи, озера, моря и океаны различных физических, химических или биологических веществ. Загрязнение воды имеет много причин (см. ниже ).

• Сточные воды
• Твердые отходы
• Эвтрофикация
• Токсичность неорганических отходов
• Токсичность неорганических отходов
• Микробиологическая загрязненность воды
• Пестициды
• Утечка нефти

   Загрязняющие вещества условно можно разделить на несколько групп. По физическому состоянию выделяют нерастворимые, коллоидные и растворимые примеси. Кроме того, загрязнения делятся на минеральные, органические, бактериальные и биологические.

    Основными видами загрязнений считаются: физическое (определяемое по запаху, цвету);  химическое (повышенная минерализация - наличие хлоридов, сульфатов, нитратов, ионов тяжелых металлов, растворенного сероводорода и других газов); органическое (углеводороды - нефть и нефтепродукты, фенол); биологическое (кишечная палочка, бактерии и другие микроорганизмы); радиоактивное, тепловое, механическое (мутность, наличие несмешивающихся жидкостей). ( см. Прил. №2)Следует учитывать, что многие вещества накапливаются в организмах, увеличивается их концентрация у животных, находящихся на вершинах трофических пирамид.

Происхождение загрязнения может быть:

• коммунальное (канализация),
• промышленное,
• сельскохозяйственное,
• природное.

Загрязнение может  произойти на всех этапах круговорота  воды и даже в атмосфере, где вода содержится в виде облаков.

Таким образом,  загрязняются

• поверхностные,
• подземные,
• грунтовые воды.

    Уровень загрязнения рек, озер, морей и  океанов с каждым годом возрастает.

   Под загрязнением поверхностных и подземных вод понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения. 

       механическое - повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений;

       химическое - наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия;

       бактериальное и биологическое - наличие в воде разнообразных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;

       радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;

       тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.

       Основными источниками загрязнения и засорения водоемов является недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы производства при разработке рудных ископаемых;  воды шахт, рудников, обработке и сплаве лесоматериалов; сбросы водного и железнодорожного транспорта; отходы  первичной обработки льна, пестициды и т.д. Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят  к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности, появление неприятных запахов, привкусов и т.д.); в изменении химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности воды  и откладывании их на дне водоемов.   

      Нефть и нефтепродукты на современном этапе являются  основными загрязнителями внутренних водоемов, вод и морей. Попадая в водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, растворенные в воде  нефтепродукты и др. При этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается количество кислорода, появляются  вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и  представляет угрозу не только для человека.

       На жизнь населения водоемов пагубно влияют сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности. Окисление древесной массы сопровождается поглощением значительного количества кислорода, что приводит к гибели икры, мальков и взрослых рыб. Волокна и другие нерастворимые вещества засоряют воду и ухудшают ее физико-химические свойства.

    В шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов; в  бытовых отходах содержание органических веществ составляет 32-40%. Эти вещества, попадая в почву, создают в  грунтах устойчивую восстановительную  среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов.

    В случае образования в водоемах поверхностных  пленок, содержащих нефтяные углеводороды, нарушается газообмен на границе  сред воздух—вода. Кроме того, загрязняющие вещества могут аккумулироваться в  клетках и тканях гидробионтов и  оказывать токсическое действие на них.

    Поверхностные воды в промышленно развитых густонаселенных  регионах подвергаются загрязнению  коммунально-бытовыми и промышленными  стоками, стоками сельхозпредприятий и др.

    Еще одним источником загрязнения природных  вод являются атмосферные воды, несущие  в себе вымываемые из воздуха загрязняющие вещества промышленного происхождения. При стекании по поверхности земли  атмосферные и талые воды увлекают за собой органические и минеральные  вещества из почвы. В первую очередь  это касается территорий санитарно  неблагоустроенных населенных пунктов, сельскохозяйственных объектов и угодий, особенно в период весеннего паводка, что приводит к сезонному ухудшению  качества питьевой воды.

    Городские сточные воды, включающие преимущественно  бытовые стоки, которые содержат большое количество поверхностно-активных моющих средств, также являются источниками  загрязнения природных вод.(см. Прил. № 3). Наличие в стоках поверхностно-активных моющих средств губительно сказывается на флоре и фауне. Например, 10-25 мг моющих химических средств на 1 л воды ядовиты для водной флоры. Разложение большого количества органических веществ в стоках приводит к дефициту кислорода и накоплению сероводорода, в результате чего со временем такие водоемы «умирают».

    Многие  страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение  вредных веществ. Объем таких  захоронений составляет около 10% всей массы загрязняющих веществ, поступающих  в Мировой океан. Основанием для  использования морей и океанов  в качестве полигонов для захоронения  различных отходов послужила  способность морской воды к переработке  большого количества органических и  неорганических веществ. Однако эта  способность не беспредельна. Поэтому  такой подход можно рассматривать  как вынужденную меру, подтверждающую несовершенство технологий по переработке  и уничтожению отходов производства и потребления. В результате аварий судов, промывки резервуаров танкеров, утечек нефти при добыче ее в шельфовой  зоне ежегодно в воды Мирового океана попадает до 15-          106 т нефти.