Самоочищение водоемов

2. Водные ресурсы  земли

вóды в жидком, твердом и газообразном состоянии  и их распределение на Земле. Они находятся в естественных водоемах на поверхности (в океанах, реках, озерах и болотах); в недрах (подземные воды); во всех растениях и животных; а также в искусственных водоемах (водохранилищах, каналах и пр.). 
Вода – единственное вещество, которое в природе присутствует в жидком, твердом и газообразном состояниях. Значение жидкой воды существенно меняется в зависимости от местонахождения и возможностей применения. Пресная вода шире используется, чем соленая. Свыше 97% всей воды сосредоточено в океанах и внутренних морях. Еще ок. 2% приходится на долю пресных вод, заключенных в покровных и горных ледниках, и лишь менее 1% – на долю пресных вод озер и рек, подземных и грунтовых. 
Вода, самое распространенное соединение на Земле, обладает уникальными химическими и физическими свойствами. Поскольку она легко растворяет минеральные соли, живые организмы вместе с ней поглощают питательные вещества без каких-либо существенных изменений собственного химического состава. Таким образом, вода необходима для нормальной жизнедеятельности всех живых организмов. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Ее молекулярный вес всего 18, а точка кипения достигает 100° C при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. На бóльших высотах, где давление ниже, чем на уровне моря, вода закипает при более низких температурах. Когда вода замерзает, ее объем увеличивается более чем на 11%, и расширяющийся лед может разрывать водопроводные трубы и мостовые и разрушать скальные породы, превращая их в рыхлый грунт. По плотности лед уступает жидкой воде, что и объясняет его плавучесть. 
Вода также обладает уникальными термическими свойствами. Когда ее температура понижается до 0° C и она замерзает, то из каждого грамма воды высвобождается 79 кал. При ночных заморозках фермеры иногда опрыскивают сады водой для защиты бутонов от повреждения морозом. При конденсации водяного пара каждый его грамм отдает 540 кал. Эта теплота может быть использована в отопительных системах. Благодаря высокой теплоемкости вода поглощает большое количество теплоты без изменения температуры.

Мягкая вода и жёсткая вода — по содержанию катионов кальция и магния

По изотопам молекулы: Лёгкая вода (по составу почти соответствует обычной)   Тяжёлая вода (дейтериевая)   Сверхтяжёлая вода (тритиевая)   Талая вода Пресная вода   Дождевая вода  Морская вода    Подземные воды    Минеральная вода   Солоноватая вода (en:Brackish water)   Питьевая вода, Водопроводная вода    Дистиллированная вода и деионизированная вода    Сточные воды Ливневая вода или поверхностные воды    Мёртвая вода и Живая вода — виды воды из сказок (со сказочными свойствами)  Святая вода — особый вид воды согласно религиозным учениям   Поливода     Структурированная вода — термин, применяемый в различных неакадемических теориях. 

3.  Водное  хозяйство России

В России доступные  возобновляемые запасы воды составляют 4260 км³, а на душу населения – более 29000 м³, здесь сосредоточено около четверти мировых запасов пресных поверхностных и подземных вод. Россия занимает второе место в мире по валовым ресурсам пресной воды, а по водообеспеченности в расчете на душу населения – третье место среди крупных стран. Однако внутригодовое распределение водных ресурсов в России неблагоприятное: большая часть годового стока почти во всех реках приходится на весенний паводок, из-за этого для обеспечения равномерного поступления воды потребителям требуется во многих случаях требуется создание водохранилищ. Неравномерно и распределение водных ресурсов по территории: доминирующая доля на Азиатскую часть территории страны, с малочисленным населением, неблагоприятным климатом и слабо развитой экономикой. В наиболее населенных районах Северного Кавказа на человека приходится порядка 1800 м³ в год, нередко отмечается нехватка воды, особенно в засушливые годы.

В России насчитывается 2220 больших, средних и малых водохранилищ с объемом от 1 млн м³ и более. Водозабор из водоисточников составляет около 80 км³ в год (2007 г.). Эксплуатационные запасы подземных вод составляют 30 км³ в год, а извлекается из недр около 11 км³ в год, в основном на хозяйственно-питьевые нужды. В ряде местностей происходит переэксплуатация подземных вод, например в районах Москвы, Брянска, Курска, Санкт-Петербурга с понижением уровня воды на 65–150 м. Забор морской воды составляет несколько более 5 км³ в год.

Водозабор в  России составляет менее 2% от доступных водных ресурсов. Основная часть извлекаемой воды (64%) используется в промышленности, а оставшаяся часть – для коммунально-бытовых нужд (19%) и в сельском хозяйстве (17%). В период с 1965 г. до середины 1970-х гг., отмеченный высокими темпами экономического роста, активно росли все хозяйственные воздействия на водные ресурсы, потребление воды увеличилось за эти годы в 2–2,5 раза. С 1975 г. до конца 1980-х годов рост экономики замедлился, кроме того, стали внедряться водосберегающие технологии, и воздействие на водные ресурсы практически стабилизировалось. В сравнении с 1970 г. к 1990 г. количество оборотной и последовательно используемой воды увеличилось в три раза. Сократился более чем на 30% объем воды для орошения, по-видимому, в связи с повышением естественной увлажненности на юге Европейской части России. В период 1975–1990 гг. общее водопотребление составляло около 100 км³ в год, лишь в конце 1980-х гг. начало несколько снижаться, затем наступило резкое, а с 1995 г. более плавное падение, продолжающееся по сей день, хотя водопотребление в промышленности несколько возрастало в 2004–2007 гг.

Особенностью  использования водных ресурсов в России является низкая эффективность. При падении промышленного и сельскохозяйственного производства в 1990-х гг. эффективность использования водных ресурсов снижалась в промышленности, где удельное водопотребление на единицу произведенной продукции в денежном выражении (в сопоставимых ценах) выросло в 1,5 раза, и только после 2000 г. наметилось уменьшение удельного водопотребления. В коммунально-бытовой сфере изменения были незначительными. В сельском хозяйстве водопотребление сильно снизилось. Это было связано не с повышением эффективности использования воды, а с сокращением орошаемого земледелия, в ряде регионов – на 60–80% (Центрально-Черноземный, Дальневосточный, Волго-Вятский), уменьшением поголовья скота на крупных животноводческих фермах и, частично, длительным периодом повышенной водности на территории России. На Северном Кавказе, основном районе орошаемого земледелия, при падении водопотребления на орошение на 30% удельное водопотребление выросло на 9%.

Централизованным  водоснабжением питьевой водой в  России охвачено только 2/3 населения. Это  в основном жители городов и поселков городского типа, сельское население  получает воду в основном из колодцев или поверхностных водоисточников.

Рост удельного  водопотребления отражает тот факт, что в 1990-е годы относительное  сокращение сброса (водоотведение) сточных  вод оказалось меньшим, чем относительный  спад промышленного производства. Этот факт не представляется неожиданным. Дело в том, что предприятия, оказавшись в трудном экономическом положении, а весьма многие – на грани выживания, в целях экономии финансовых средств практически прекратили техническое перевооружение и модернизацию основных средств и, тем самым, реализацию мер по водосбережению. Жесткая экономия «подкосила» и природоохранные мероприятия, более того, многие действовавшие очистные сооружения постепенно пришли в негодность, не ремонтировались и не обновлялись. Кроме того, экономический спад 1990-х гг. в силу очевидных причин очень слабо повлиял на динамику водопотребления в жилищно-коммунальном секторе: в 1999 г. использование воды на хозяйственно-питьевые нужды составило 91,1% от уровня 1990 г., в остальные годы за период 1993–2002 гг. этот показатель был не меньше 93,3%.

Водоотведение составило к 2000 г. около 55 км³ в год, из которых значительную долю – около 40% составляют загрязненные воды. Высокая доля загрязненных сточных вод обусловлена понижением эффективности очистных сооружений в период спада производства. Для России характерны аварийные сбросы загрязненных вод, а также нелегальные сбросы в обход очистных сооружений в ночное время. В целом в России без очистки в водные объекты сбрасывается около 20% неочищенных канализационных вод. Ежегодный ущерб от загрязнения водных объектов в первые годы XXI в. составлял в среднем около 70 млрд руб. (в ценах 2001 г.), за последние годы этот показатель возрос.

Обследование, проведенное  в середине 1990-х гг., показало, что  более чем в половине городов России питьевая вода по содержанию индикаторного галоморфного соединения – хлороформа не соответствует гигиеническим требованиям. С тех пор ситуация практически не изменилась.

Низкое качество доставляемой населению питьевой воды обусловлено не только загрязнением ее источников, но и – нередко – отсутствием водоохранных зон вокруг них, отсутствием или низким качеством оборудования на станциях водоподготовки, неудовлетворительным состоянием водопроводных сетей. Физический износ последних в настоящее время оценивается в 65–70% (более 334 тыс. км), в срочной замене (не ремонте!) нуждаются не менее 34% (176 тыс. км), утечки из систем водоснабжения по официальным данным составляют 3,26 км³ в год. Отметим, что экспертные данные (на основе специальных обследований) о потерях воды в ЖКХ обычно не менее чем в два раза превышают официальные.

Для водного хозяйства и экономики в целом Европейской части России огромное значение имеет Волжско-Камский каскад водохранилищ. Эта система вносит критически важный вклад в современную российскую гидроэнергетику, гидромелиорацию, водный транспорт, водообеспечение промышленности и жилищно-коммунального хозяйства. Однако экологическое значение Волжско-Камского каскада (как и других водохранилищ, особенно равнинных) далеко не однозначно. С одной стороны, водохранилища перерабатывают и депонируют огромное количество загрязнений, поступающих в Волгу и Каму со сбросными водами промышленных и коммунальных предприятий, стоками с городских территорий и сельскохозяйственных полей. Какой была бы вода в Волге и Каме при современном уровне поступающих в эти реки загрязнений без такой работы водохранилищ, трудно даже представить. С другой стороны, многократное замедление прохождения воды, перегораживание рек плотинами, затопление значительных территорий водохранилищами и иные факторы имеют несомненные негативные экологические последствия.

Для улучшения  работы водного хозяйства России необходимо увеличение прямого финансирования ремонта действующих и создания новых ГТС многоцелевого назначения. Однако этого недостаточно: отрасль страдает нехваткой квалифицированных кадров, без которых нельзя освоить современные методы автоматизированного управления водными ресурсами и водохозяйственными системами.  

4. Экологические  проблемы морей и океанов

Морские воды загрязняются в результате захоронения различных отходов, выброса мусора и нечистот с кораблей, к сожалению, частых аварий. В Тихий океан ежегодно сбрасывается около 9 млн. т отходов, в воды Атлантики - свыше 30 млн. т. Океаны и моря загрязняются такими вредными для них веществами, как нефть, тяжелые металлы, пестициды, радиоизотопы. В марте 1995 года в Калифорнийском заливе было обнаружены трупы 324 дельфинов и 8 китов. По мнению специалистов, главной причиной трагедии стало воздействие именно этих веществ. Газообразные токсические вещества, как окись углерода, двуокись серы, поступают в морскую воду из атмосферы. По подсчетам Калифорнийского технологического института, в Мировой океан с дождями ежегодно осаждается 50 тыс. т свинца, попадающего в воздух с выхлопными газами автомобилей. В городах близ береговой линии в морской воде нередко обнаруживается патогенная микрофлора. Степень загрязненности постоянно растет. Способности воды к самоочищению порой оказывается недостаточной, чтобы справиться с постоянно увеличивающимся количеством сбрасываемых отходов. Под влиянием течений загрязнения перемешиваются и очень быстро распространяются, оказывая вредное воздействие на зоны, богатые животными и растительностью, нанося серьезный ущерб состоянию морских экосистем. Человечество губит само себя.

К числу наиболее вредных химических загрязнений  относятся нефть и нефтепродукты. Ежегодно в океан попадает более 10 млн. т нефти. Загрязняют поверхность  танкеры, утечка сырья при бурении.

В период между 1973-84 гг. в США Институтом охраны окружающей среды и энергетики отмечено 12000 случаев загрязнения вод нефтью.Нанесенный ущерб огромен. Например, последствия в связи с гибелью в 1995 году теплохода «Дота» у Керченского пролива в Азовском море оцениваются в 7 млн.долларов.

Обеспокоенность общественности нефтяным загрязнением обусловлено неуклонным ростом экономических  потерь в рыболовстве, туризме и  других сферах деятельности. Только 1 т  нефти способна покрыть 12 куб. км поверхности  моря. А нефтяная пленка изменяет все  физико-химические процессы:повышается температура поверхностного слоя воды, ухудшается газообмен, рыба уходит или погибает. Меняются гидробиологические условия в океане, оказывается влияние на баланс кислорода в атмосфере, а значит непосредственно на климат. Уменьшается первичная продукция океана - фитопланктон - своеобразный пищевой фундамент всей его жизни.

Очень ядовиты  растворимые компоненты нефти. Они  нередко становятся причиной гибели рыбы, морских птиц. Если оплодотворенную  икру рыбы поместить в аквариум с весьма незначительной концентрацией нефтепродуктов, то большинство зародышей погибнут, а многие из уцелевших оказываются уродами. А ведь именно на поверхности, куда и попадают эти ядовитые вещества, развивается богатейшее сообщество разнообразнейших организмов -нейстон[1].

Не меньше чем  нефть опасно загрязнение тяжелыми металлами. Французские исследователи  установили, что дно Атлантического океана загрязнено попадающим с суши свинцом на расстоянии 160 км от берега и на глубине до 1610 м. Более высокая концентрация свинца в верхнем слое донных отложений, чем в более глубоких слоях, свидетельствуют о том, что это следствие человеческой деятельности, а не природных процессов.

Владельцы химического  комбината «Тиссо» в городке  Минамата на острове Кюсю долгие года сбрасывали в океан сточные воды,насыщенные ртутью. Прибрежные воды и рыба оказались  отравленными, что привело к гибели местных жителей. Получили тяжелые психопаралитические заболевания сотни людей.

Еще одним губителем  океана являются пестициды. Их мировое  производство достигает 200 тыс. т в  год. Относительная химическая устойчивость, а также характер распространения  способствовали их поступлению в моря в больших объемах. Постоянное накопление в воде хлорорганических веществ представляет серьезную угрозу для жизни людей.