Водные ресурсы. Их рациональное использование и охрана

Таким образом, все основные тенденции научно-технической революции приводят к росту использования ресурсов пресных вод, способствуют возникновению региональных и глобальных проблем, связанных с  их истощением.

Нехватка пресных вод в ряде регионов мира усугубляется противоречиями между капиталистическими государствами, экономической отсталостью ряда стран. Мо этой причине на Ближнем Востоке в очень небольшой степени используются гидроресурсы реки Иордан, на полустрове Индостан -- воды реки Инд. Запасы Пресных вод стали предметом политических и экономических спекуляций. Более сильные в экономическом отношении капиталистические государства пытаются овладеть большей долей гидроресурсов.

По социальным, политическим и экономическим причинам в ряде стран водные   ресурсы используются далеко не полностью. Однако    это не обеспечивает их сохранения. Как правило, и в развивающихся странах, где нет достаточных средств и технических  возможностей для  строительства    очистных  сооружений,  происходит качественное истощение водных ресурсов за счет их загрязнения.

Таким образом, развитие    всех    отраслей мировой хозяйства   сопровождается    интенсивным   ростом   водопотребления. В  1900 г. оно составило 400 км3   (в том числе  270  км3  воды  было  израсходовано    безвозвратно),      в    1981    г. -- соответственно      2600    и  1500; в 2000 г.  произошло увеличение    расхода  воды    до 6000  км3   (безвозвратно -- 3000  км3).    Однако  уровень водопотребления    во   многом    определяется    степенью экономического развития  каждого государства.  Например, общее годовое потребление воды на душу населения в развивающихся    странах    не превышает    150-200 м3,  в индустриальных составляет в среднем  500-600 м3, а в высокоразвитых странах достигает 1500 м3. 

Качественное истощение ресурсов пресных вод 

Общемировое водопотребление в 1981 г. достигла 2600 км3 в год, что составляет лишь 6% ежегодно возобновляемых ресурсов пресных вод на Земле. Поэтому нехватку пресных вод в тех или иных регионах земного шара вызывает не прямое водопотребление гидроресурсов, а их качественное истощение.

За последние десятилетия все более значительную часть круговорота пресных вод стали составлять промышленные и коммунальные стоки. На промышленные и бытовые нужды потребляется около 600-700 км3 воды в год. Из этого объема безвозвратно расходуется 130-150 км3, а около 500 км3 отработанных, так называемых сточных, вод сбрасывается в реки, озера и моря.

В определенных размерах сброс сточных вод в естественные водоемы допустим, так как природно-аквальные комплексы способны к самоочищению. При достаточно большом содержании в воде кислорода микроорганизмы   превращают  органические  вещества   стоков а минеральные  соли.  Часть  органики    потребляется   рыбами. Минеральные соли, в свою очередь, усваиваются растениями.  В  естественных  условиях  процессы  самоочищения водоемов   протекают   и   завершаются на разном расстоянии от места сброса нечистот. Это расстояние зависит от мощности водостока,    его гидрологических  и  гидробиоло-гических особенностей,  от  количества и качества загрязняющих веществ. Если сброс нечистот превышает возможности  природно-аквальных комп-лексов к самоочищению, происходит их  деградация.  При этом  быстро расходуется    кислород,  растворенный в воде, что приводит к нарушению биологических  процессов,    прекращению  процессов самоочистки. В ре-зультате степень загрязнения вод возрастает настолько, что резко снижаются возможности их использования, -- происходит качественное истощение водных ресурсов.

Для организации охраны вод от загрязнения крайне важно располагать данными о том, какое количество тех или иных стоков может быть очищено естественным образом в речной или озерной воде, за какое время, и на каком расстоянии от мест сброса. На основе таких материалов можно правильно сочетать искусственные и естественные способы очистки стоков. Способность природно-аквальных комплексов к самоочищению необходимо учитывать также при размещении и строительстве очистных сооружений. Даже после самой совершенной очистки стоки очистных станций содержат не менее 10-20% наиболее стойких загрязнителей. Поэтому для вторичного использования очищенных стоков необходимо 12-кратное их разбавление чистыми естественными водами с большим содержанием кислорода.

С каждым годом все более значительные объемы воды расходуются на разбавление как очищенных, так и неочищенных стоков. В результате во многих регионах мира произошло качественное истощение водных ресурсов, все водоемы в той или иной степени загрязнены. Уже в настоящее время при относительно небольшом количестве сточных вод (примерно 600 км3 в год) на их разбавление расходуется около 30% устойчивого стока рек мира. Несмотря на совершенствование промышленных технологий количество сточных вод растет. В 2000 г. на их разбавление потребуется израсходовать все мировые ресурсы речного стока. Строительство дорогостоящих и самых совершенных очистных сооружений лишь отодвигает сроки качественного истощения водных ресурсов, но не может полностью решить эту проблему.

Пресные воды загрязняются не только промышленными и канализационными стоками. За  последние  десятилетия очень опасным источником загрязнения стали  нефтепродукты. Даже небольшое количество  нефти в водоеме может резко сократить или даже полностью ликвидировать   способность   природно-аквальных   комплексов к самоочищению. 1 т нефти покрывает воду тончайшей мономолекулярной пленкой на площади 12 км2.  Эта пленка препятствует газообмену    воды и воздуха, затрудняет насыщение воды    кислородом и тем самым препятствует   нормальному   ходу   процессов   биологической очистки. Рост во всех странах количества автомобилей,   водно-моторного  транспорта  остро  ставит  проблемы защиты вод от нефтепродуктов.    Для борьбы с нефтяным   загрязнением   принимаются   все   более  строгие  меры.  Например,  на  озерах-водохранилищах  канала  им. Москвы  запрещено движение  моторных  лодок.  Все крупные суда должны иметь специальные емкости для приема загрязненных вод.

Значительную  угрозу  для    водоемов   представляют минеральные удобрения и ядохимикаты, которые попадают с полей вместе со струями дождевой и талой воды.  Насыщение водоемов рядом  минеральных веществ (азот, фосфор и др.)  приводит к их эвтрофикации.   А это в свою очередь заставляет решать ряд новых сложных  проблем   в   организации   рационального   водопользования. После  загрязнения  минеральными  удобрениями круг возможного использования вод резко сужается. Иногда они вообще не годятся ни для каких целей.

В последние годы все шире распространяется тепловое загрязнение водоемов. Теплые, отработанные воды, которые   используются  для   охлаждения    агрегатов     и реакторов тепловых и ядерных электростанций, в значительных  количествах  накапливаются  в  водохранилищах, озерах и реках. Это сопровождается значительными изменениями в их экологических условиях. Термальные  загрязнения   вызывают    уменьшение    содержания кислорода  в  воде,  ухудшают    условия    жизни  многих водных  организмов,  способствуют   развитию  сине-зеленых водорослей, значительно  увеличивают токсичность загрязняющих  воду примесей,  изменяют сроки  нереста рыб и т. д.

Во все большем числе экономически развитых стран и регионов приходится решать сложные проблемы  водоснабжения. Так, в США около 150 млн. человек пьют воду, которая уже была в употреблении и прошла сложный и дорогой путь очистки до питьевых стандартов. Но, несмотря на самые совершенные методы подготовки, эта вода уступает натуральной по целому ряду своих качеств. Сложные проблемы водоснабжения приходится решать Нидерландам, для которых прежде основным источником водоснабжения служил Рейн. Ныне Рейн приносит в Нидерланды сточные воды Швейцарии, Бельгии, Люксембурга,  ФРГ и  Франции.

Три четверти населения мира испытывает острую нехватку чистой питьевой воды. По данным Всемирной организации здравоохранения, в результате использования недоброкачественной питьевой воды в мире ежегодно заболевает около 500 млн. человек. В связи с этим Генеральная Ассамблея ООН провозгласила 1981-1990 гг. Международным десятилетием обеспечения питьевой водой и улучшения санитарных условий.

Таким образом, региональные и глобальные проблемы охраны ресурсов пресных вод, их рационального использования обусловлены главным образом качественным истощением гидроресурсов. 
 

Основные источники загрязнения гидросферы 

Уровень загрязнения рек, озер, морей и океанов с каждым годом возрастает. Особую и едва ли не самую серьезную роль в загрязнении водных объектов играет сброс отработанных промышленных вод. Они загрязняют более 1/3 всего речного стока. Например, в США за 70 лет загрязненность рек выросла в 10 раз, что привело к запрещению купания в реке Миссисипи и ее притоках. Не лучшим образом обстоит дело и с водоемами, расположенными в Европейской части России. Так, концентрация аммонийного и нитритного азота увеличилась в 1,5 раза, количество взвешенных и органических веществ достигает от 2 до 12 ПДК, содержание фенолов -- от 10 до 41 ПДК, тяжелых металлов -- от 8 до 24 ПДК.

Наибольший вклад в загрязнение водных объектов сточными водами вносят такие отрасли промышленности, как черная и цветная металлургия, химическая, нефтеперерабатывающая, целлюлозно-бумажная и пищевая.

В зависимости от технологических особенностей производств сточные воды можно разделить на:

реакционные воды, загрязненные как исходными веществами, так и продуктами реакции;

воды, содержащиеся в сырье и исходных продуктах;

воды после промывки сырья, продуктов, тары, оборудования;

водные экстрагенты и абсорбенты;

бытовые воды из туалетов, после мытья помещений, душевых;

воды, стекающие с территории промышленных предприятий, загрязненные различными химическими веществами.

Промышленные сточные воды могут иметь кислую, нейтральную или щелочную среду, что приводит к изменению естественного рН в водоемах, в которые сбрасываются эти воды.

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. Например, в пределах столицы ежегодно в р. Москву станциями аэрации сбрасывается до 4·106м3 сточных вод; к ним нужно добавить 8·103м3 сточных вод, поступающих от промышленных предприятий. Всего в бассейн р. Москвы поступает 9·103 т загрязняющих веществ, основу которых составляют соединения азота, нефтепродукты, металлы. Все это приводит к тому, что в черте города в водах р. Москвы в 2 раза возрастает количество взвешенных частиц, в 1,5 раза увеличивается минерализация, концентрация растворенного кислорода уменьшается до 1,5-2,0 мг/л, в 5 раз увеличивается концентрация биогенных элементов, в 2 раза по сравнению с фоновым возрастает содержание металлов и нефтепродуктов. По количеству сбрасываемых в водоемы стоков в РФ лидирует Москва -- 2367-106 м3, далее следуют Санкт-Петербург -- 1519·106 м3, Ангарск -- 529·106 м3, Красноярск -- 416·106 м3, Новосибирск -- 316·106 м3 .

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. 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. При концентрации моющих средств 1 мг/л гибнет планктон, при 3 мг/л -- дафнии, 15 мг/л -- рыбы. Кроме того, в городских сточных водах может содержаться в среднем (мг/л): 1б,9 -- калия, 0,5 -- меди; 0,5 -- свинца; 0,8 -- железа; 23,2 -- натрия; 0,2 -- цинка; 6,6 -- фосфора, 4,53 -- жиров. Разложение большого количества органических веществ в стоках приводит к дефициту кислорода и накоплению сероводорода, в результате чего со временем такие водоемы «умирают».