Экологические последствия загрязнения 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».