Экологические последствия загрязнение гидросферы

Экологические последствия загрязнения  гидросферы

Гидросфера — важнейший  элемент биосферы, объединяет все  воды земного шара, включая океаны, моря и поверхностные воды суши. К гидросфере относят так же подземные  воды, лед и снег Арктики и Антарктиды, атмосферную воду и воду, содержащуюся в живых организмах. Водные массы  на поверхности земли образуют тонкую оболочку, которая занимает большую  часть поверхности планеты и  образует Мировой океан. Водная поверхность  планеты составляет 71%, а с учетом ледников и снежного покрова — 86% ее общей поверхности. Согласно современным  оценкам, объем воды на планете составляет около 1390 миллионов кубических метров. Но 96,4% всей воды гидросферы приходится на минерализованные воды морей и  океанов, а пресная вода составляет только 2,65% — хотя и эта цифра  не отображает реальное количество доступной  для потребления пресной воды. Если принять всю пресную воду за 100%, то становится очевидным, что  большая ее часть — 70,2% «заперта»  в виде льда и постоянного снежного покрова, главным образом в ледниковых щитах Антарктиды и Гренландии. Другая значительная часть — 28,7% находится  в литосфере. И только 0,27% общего количества пресной воды, легкодоступной для использования, течет по поверхности  планеты в виде рек, скапливается в озерах и водохранилищах. Но и  этих небольших процентов пресной  воды хватило бы, если бы она была равномерно распределена по планете  и, ее расходование предполагалось исключительно  в бытовых целях. В отличие  от минеральных ресурсов, вода является возобновляемым природным ресурсом. Находясь в природном круговороте, вода выпадает на землю в виде дождей, твердых осадков, с речными потоками возвращается в моря, затем с поверхности  морской глади испаряется в атмосферу  и вновь превращается в облака, чтобы затем опять выпасть  на землю живительной влагой.

Вода обеспечивает существование  живых организмов на Земле и протекание процессов их жизнедеятельности. Она  входит в состав клеток и тканей любого животного и растения. В  среднем вода составляет около 90% массы  всех растений и 75% массы животных. Климат и погода на Земле во многом зависят  и определяются наличием водных пространств  и содержанием водяного пара в  атмосфере.

В деятельности человека вода находит самое широкое применение. Вода используется в промышленности, выступает в роли теплоносителей, используется в строительстве и. Сельскохозяйственная деятельность человека связана с потреблением огромного  количества воды. Реки, каналы, озера  — важные пути сообщения.

Исторически люди всегда селились около водных источников. Они обеспечивали их пресной водой, давали воду для  полива и развития производства. В  середине XX века у человечества появились  новые возможности в устойчивом обеспечении водными ресурсами: стали строиться водохранилища  и каналы, бурились артезианские скважины. Параллельно с увеличением возможностей и появлением все больших потребностей в пресной воде — росла и  способность тратить воду впустую, без оглядки. При пересчете на каждого жителя планеты величина водозабора увеличилась с 140 до 780 литров в сутки. И во всех расчетах водопотребления, учитывающих сельское хозяйство, промышленность и бытовые нужды, никогда не учитывался другой важный потребитель воды —  окружающая среда.

В результате неразумного  потребления расходование воды стало  превышать темпы ее возобновления. Реки, больше не достигающие морей, высыхающие озера, истощающиеся водоносные слои, деградирующие экосистемы —  все связано с перерасходом воды и недооценкой стоимости этого  ресурса в условиях непродуманной  политики потребления.

Вот уже век, как потребление  воды растет быстрее, чем население  планеты. За последнее 100 лет ее население  увеличилось в 4 раза, а потребление  воды возросло в 7 раз. Наиболее высокий  расход пресной воды проявляется  в регионах орошаемого земледелия, а также в городских агломерациях и промышленных центрах.

Сейчас в мире на сельскохозяйственное, промышленное и бытовое водоснабжение  расходуется более 4-х тысяч кубических километров в год, что составляет около 4,5% пресной воды, сконцентрированной в озерах, водохранилищах и реках. За один день тратится около 10 миллиард тонн воды, что сопоставимо с годовой  добычей всех видов полезных ископаемых.

Наибольшая величина расхода  пресной воды приходится на Азию (60% общемирового расхода), где располагаются  основные орошаемые площади планеты, около 15% — на Северную Америку, в  пределах 13% — на Европу, оставшиеся 12% распределяются примерно поровну  между Южной Америкой и Африкой.

И, несмотря на долю воды, используемой в промышленном производстве и для  муниципальных нужд, львиная доля потребления воды как в начале XX века, так и сейчас приходится на сельское хозяйство, в развивающихся  странах на него приходится до 80% совокупного  водопотребления.

Основные потери воды связаны  с небольшими фермерскими хозяйствами  в развивающихся странах, использующими  устаревшие методы орошения. Многие исследования в области селекции сейчас направлены на выведение новых засухоустойчивых культур растений и разработку капельной  системы орошения, позволяющей сэкономить до 70% пресной воды.

В результате орошения возникли кризисы целых речных систем, характеризующихся  чрезмерным водопотреблением и сниженным  водостоком, к которым в первую очередь относятся реки Колорадо, Ганг, Инд, Иордан, Нил, Тигр, Евфрат и  другие. Усугубляют складывающуюся ситуацию загрязнение поверхностных вод  и активная разработка грунтовых  вод.

Чрезмерное водопользование  приводит к резкому понижению  уровня грунтовых вод. Так, фермеры  Йемена, живущие вблизи реки Сана, за последние годы были вынуждены углубить свои колодцы в среднем на 50 метров, а количество извлекаемой воды из них сократилось на две трети. В некоторых районах Индии  уровень грунтовых вод падает более чем на 1 метр в год, обусловливая кризисную ситуацию для сельскохозяйственного  производства.

Но самый яркий пример экологической катастрофы, возникшей  в результате непродуманного орошения, — Аральское море. В результате забора воды из рек Сырдарья и Амударья были получены рекордные урожаи хлопка, но практически потеряно навсегда море с уникальным биоразнообразием. Предпринятые в последние годы действия приостановили  катастрофу, но прежних очертаний  моря и сочетания флоры и фауны  добиться уже не удастся.

Для защиты от наводнений и  сохранения запасов воды на засушливый период года издавна сооружали плотины  и водохранилища. Сейчас в мире существует не менее 30 тысяч водохранилищ с  общей площадью более 500 миллионов  кубических метров, что, например, превосходит  площадь Черного моря. Водохранилища  предназначаются в первую очередь  для выравнивания стока, а также  для гидроэнергетики и орошения. Однако зарегулирование стока рек  имеет и отрицательные последствия  для экосистем: сокращается водообмен, транзитный в природе тип круговорота  становится все более замкнутым.

Кроме уменьшения стока рек  на функционирование водных и прибрежных экосистем оказывает свое действие строительство гидротехнических сооружений. Так, сейчас лишь 21 из 177 крупнейших рек  мира имеют свободный доступ к  морю, а большая их часть перекрыта  плотинами, системами водозабора. И  если в середине XX столетия крупных  дамб было около 5 тысяч, то сейчас их количество возросло до 45 тысяч. Соответственно все  виды организмов, обитающие в этих реках, живут по режиму, существенно  отличающемуся от привычной среды  обитания. По данным Фонда дикой  природы, из 10 тысяч разновидностей пресноводных видов около 20% уже  либо вымерли, либо находятся на грани  вымирания.

Очевидно, что в условиях роста населения и увеличивающихся  потребностей в продуктах питания, процессов урбанизации и промышленного  роста конкуренция за воду в ближайшие  десятилетия увеличится. По оценкам  ООН запасы питьевой воды в мире год от года сокращаются, а в мировой  океан попадают миллионы тонн нефти  и отходов. Употребление непригодной  для питья воды — причина почти 10% всех заболеваний в мире и 6% всех смертей. Главными жертвами оказываются  дети: у детей до 14 лет эта причина  вызывает 22% всех заболеваний.¹

Согласно данным Международного комитета по изменению климата, в  ближайшем будущем климатические  контрасты будут усиливаться: изменение  распределения количества осадков  приведет к увеличению засух в  одних уголках планеты и наводнениям  в других. Это еще более обострит снабжение пресной водой в  зонах пустынного климата, характеризующихся  малым количеством осадков и  понижающимся уровнем залегания  грунтовых вод. По прогнозам, к 2015 году в странах с хронической нехваткой  воды будет проживать более половины населения планеты, а к 2025 году 2/3 человечества уже будут испытывать ее недостаток. Недостаток пресной  воды в свою очередь может спровоцировать нехватку продовольственных ресурсов. Проблема обостряется тем фактом, что в настоящий момент не существуют ни влиятельная международная организация, ни нормы международного права, которые  регулировали бы распределение воды.

И некоторые страны Персидского  залива, столкнувшиеся с острой нехваткой  пресной воды, уже приступили к  опреснению морской воды. В течение  последних лет серьезно обсуждаются  проекты по транспортировке антарктических айсбергов. Но многие считают, что основная проблема заключается не столько  в недостатке пресной воды, сколько  в нерациональном ее использовании. Многие западные страны уже разработали  целый комплекс водосберегающих  технологий.

Антропогенное воздействие  на атмосферу проявляется в загрязнении  и истощении вод. Природная способность  самоочищения имеет свои пределы. Впервые  проблемы загрязнения рек возникли во время промышленной революции  вместе с ростом городов и становлением машинно-фабричного производства. Промышленные и бытовые стоки сливались  в водоемы, а затем неочищенные, загрязненные воды поступали в водопровод, вызывая вспышки инфекционных заболеваний.

Основными источниками загрязнения  поверхностных вод являются: сбросы в водоемы неочищенных сточных  вод; смыв пестицидов, минеральных и  органических удобрений; газовые выбросы; утечки нефти и нефтепродуктов.

Прошло 200 лет, в течение  которых росло количество землян, происходила интенсификация сельского  хозяйства, развивалась промышленность, росли города. По мере увеличения всех этих составляющих объем загрязняющих веществ и число их видов росли  в геометрической прогрессии, приводя  источники природных вод к  удручающим показателям загрязненности. Многие реки, «поглощающие» отходы, стали похожи на сточные безжизненные канавы, по которым течет уже не вода, а «химический коктейль».

Загрязнением водной среды  уже охвачена не только суша, но и  Мировой океан. Океан аккумулирует загрязнение всех воздушных и  речных потоков, являясь конечным пунктом  разгрузки. Под воздействием завихрений подводных течений весь пластиковый  мусор, выброшенный людьми в океан, собирается в одном месте. Эта  помойка начинается примерно в 500 милях  от побережья Калифорнии, тянется  через северную часть Тихого океана мимо Гавайев и доходит почти  до Японии. 100 миллионов тонн плавучего  мусора занимают площадь, вдвое превышающую  континентальную часть США. Океанологи, следящие за этим явлением, что помойка  передвигается по планете. Когда  она приближается к суше, на берег  попадает огромное количество пластика. Еще 50 лет назад мусор, попавший в  океан, подвергался гниению, но современный  пластик настолько прочный, что  сохраняется в морской воде десятилетиями.² По мере увеличения степени загрязнения, возрастает опасность не только снижения разнообразия живых организмов в природных водах — критическая загрязненность может привести к тому, что выловленную рыбу употреблять в пищу скоро будет небезопасно.

К началу ХХ века более 40% Мирового океана пострадало от хозяйственной  деятельности человека и лишь 4% не испытало разрушительного воздействия, сохранив природные экосистемы в неприкосновенности. Совместными усилиями ряда ведущих  научных центров США в последнее  время подготовлен первый в истории  науки Атлас Мирового океана, где  отражены последствия деятельности человека по 17 характеристикам. По данным, отраженным в Атласе, наибольший урон нанесен таким районам, как Северная Атлантика, западная часть Тихого океана, Берингово, Восточно-Китайское, Карибское, Красное, Средиземное и Южно-Китайское  моря, а также Персидский залив, многие нарушения экосистем которых  признаны необратимыми. В лучшем положении  находятся Северный Ледовитый океан  и воды остальных океанов, омывающие  Антарктиду.³

Среди промышленных сточных  вод и наиболее емких отраслей хозяйства «лидируют» крупные потребители  воды, к которым относятся энергетика, черная и цветная металлургия, машиностроение, химическая, нефтехимическая, лесохимическая, нефтеперерабатывающая промышленность, а также жилищно-коммунальное и  сельское хозяйство. При этом сливные  трубы часто достаточно тяжело обнаружить, поскольку они погружены в  водоем и находятся, как правило, вне черты поселения. Промышленные сточные воды в зависимости от специфики отраслей промышленности содержат нефтепродукты, синтетические  поверхностно активные вещества (СПАВ), фенолы, фториды, тяжелые металлы  и так далее.

Газодымовые выбросы попадают в водные объекты с атмосферными осадками и в процессе механического  оседания. Они содержат как грубодисперсные  загрязнители, к которым можно  отнести золу, сажу, пыль, так и  газы, в первую очередь сернистый  газ и закись азота, которые при  соединении с водой образуют серную и азотную кислоту.

Минеральные удобрения и  пестициды появились в качестве загрязнителя вместе с «зеленой революцией». Только 30-50% удобрений и инсектицидов, вносимых на поля для повышения урожайности  и избавления посевов от вредителей, поглощаются растениями, а остальная  часть накапливается в почве  и вместе с талыми и дождевыми  водами выносится в водоемы. В  тех местах, где вода слабопроточная и хорошо прогрета, добавление азота  и фосфора в водную среду является идеальной «подкормкой» для водорослей и цианобактерий. Начинается их бурное размножение, а вследствие этого  — «цветение» и помутнение воды. Соответственно глубина проникновения  солнечных лучей уменьшается, что  приводит к гибели донных растений. Дефицит кислорода впоследствии приводит к массовой гибели рыб. Этот процесс получил название «эвтрофикация водоемов».