Сравнительное распределение запасов пресной воды у поверхности Земли (без ее запасов в горных породах)

14

ВВЕДЕНИЕ

Вода – больший дефицит, чем  энергия. У нас есть альтернативные источники энергии, но альтернативы воды нет.

                      Юджин Одум

Вода – незаменимое природное богатство, выполняющее особую экологическую функцию. Все свободные воды, которые могут перемещаться под влиянием солнечной энергии и сил гравитации, переходить из одного состояния в другое, образуют гидросферу – одну из оболочек Земли.

              Важнейшее свойство гидросферы – единство всех видов природных вод (мирового океана, вод суши, водяного пара в атмосфере, подземных вод), которое проявляется в процессе круговорота воды в природе.

              Основная масса гидросферы сосредоточена в океанах и морях         (1,35∙109км3). Мировой океан является замыкающим звеном круговорота  Н2О  в природе, коллектором речных вод суши, ежегодно принимая около 39 тыс.км3 воды. Основная часть вековых запасов пресных вод суши (29∙106км3)  сконцентрирована  в ледниковых покровах Антарктиды и Гренландии (табл.№1).

              Подземные воды суши по своему объему в гидросфере занимают третье место (9,5∙106км3).

Сравнительное распределение запасов пресной воды у поверхности Земли (без ее запасов в горных породах)

Таблица 1.

              Наиболее интенсивному антропогенному воздействию подвергаются пресные поверхностные воды суши (реки, озера, болота, почвенные и грунтовые воды).

              Водные объекты  - это сосредоточение природных вод на поверхности земли либо в ее недрах, являющиеся важными элементами природного комплекса и удовлетворяющие потребности человеческого общества в воде.

              Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, расширение орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов усложняет проблемы обеспечения водой. Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают.

              Важнейшей задачей в условиях промышленного развития и временной неизбежности отведения  отходов в водные биогеоценозы является установление допустимых нагрузок на водные объекты в результате водопользования и водопотребления.

              Водопользование – это использование воды без изъятия ее  из мест естественной локализации. Водопользование в основном осуществляют рыбное хозяйство, водный транспорт,  гидроэнергетика.

              Водопотребление – это использование воды, связанное с изъятием ее из мест локализации с частичным или полным безвозвратным расходованием и с  возвращением в источники водозабора в измененном состоянии. Крупнейшие водопотребители – сельское хозяйство, промышленность  и культурно – бытовое хозяйство.

              Степень предельно допустимого загрязнения воды в водном объекте, определяемая его физическими особенностями, а также  способностью к нейтрализации примесей, рассматривается как предельно допустимая нагрузка на данный водный объект (ПДН).

              Однако, поскольку использование воды связано или с  ее изъятием из мест  локализации, а значит, с угрозой истощения этого водного объекта, разрушением его экологической  системы, или с использованием объекта в целях купания, рыбной ловли, отдыха на воде, ограничение нагрузки только с точки зрения поступления в воду промышленных отходов, явно недостаточно.

              В этих случаях речь должна идти о разработке  нормативов предельно  допустимой  экологической нагрузки на водный объект (ПДЭН).

              В соответствии с основным документом, регламентирующим  водопользование («Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами») допустимая нагрузка на водоем (Сдоп) определяется  как разность между установленной нормативной и уже существующей (Ссущ) нагрузкой.

              Например,  если под нормативной нагрузкой понимается концентрация некоторго вещества (Снорм), то возможность отведения этого вещества в данный водоем (Сдоп) составит:

Сдоп = Снорм – Ссущ

Если показатели состава и свойств воды  в водном объекте изменились под прямым углом или косвенным влиянием производственной деятельности, бытового использования населением и стали частично или полностью непригодными для одного из видов водопользования, то такой водный   объект считается загрязненным.

Нормативные требования к качеству воды

Основное нормативное требование к качеству воды в водных объектах: 

- соблюдение установленных предельно допустимых концентраций, т.е. группы экологических  стандартов, оценивающих состояние окружающей среды в целом. Санитарное  состояние  водных объектов и  качество их воды у мест водопользования должны соответствовать нормативным показателям, т.е. ПДК.

Предельно допустимая концентрация  примеси в воде водного объекта  - это такой  нормативный показатель, который исключает  неблагоприятное влияние на организм человека и возможность ограничения или нарушения нормальных условий хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и других  видов водопользования.

Иными словами предельно допустимая концентрация вредных веществ в водном  объекте – это такая концентрация, при превышении которой, вода становится непригодной для питья или других видов водопользования.

Состав и свойства воды в водных объектах должны соответствовать нормативам в створе, заложенном в водотоках, - в одном километре выше ближайшего по течению пункта водопользования (хозяйственно – питьевое  водоснабжение, место купания, организованного отдыха, территория населенного пункта).

На непроточных водоемах – в одном километре по обе стороны от пункта водопользования. Створ – это участок реки, на котором располагается пруд или платина, обеспечивающие подъем уровня воды.

В условиях многих промышленных центрах с большим населением сточные воды нередко сбрасывают в черте городской застройки, т.е. первым пунктом водопользования в данном случае является  данный населенный пункт.

В подобных случаях  требования, установленные к составу и свойствам воды водоема или водотока, должны относиться к самим сточным водам, кроме тех случаев когда выпускное устройство сразу обеспечивает разбавление примесей до неопасных концентраций.

Для инженера производства это означает, что сточные воды должны либо очищаться, либо разбавляться перед сбросом в водные объекты, либо рассеиваться сразу после выпуска до установленных нормативов – предельно допустимых концентраций.

Как и  для примесей в атмосферном воздухе, для веществ, загрязняющих воду, в России установлено раздельное нормирование качества воды, хотя принцип разделения  здесь иной и связан с категорией водопользования:

Для нужд населения используют только пресную воду, содержащую определенное количество растворимых солей и нерастворимых примесей. В случае превышения этих показателей природная вода подвергается очистке, направленной на удаление взвешенных веществ и солей, в основном кальция и магния.

К каждой категории водопользования с точки зрения качества воды  предъявляются различные требования: в одних случаях – более, в других – менее жесткие.

В воде рыбохозяйственных водоемов присутствие этих веществ вообще не допускается  (ПДК=0), что объясняется прогрессивным накоплением этих веществ в последовательных звеньях пищевых цепей.

Некоторые вещества могут  оказывать неблагоприятное воздействие на организм только при попадании внутрь, другие опасны как при попадании внутрь, так и при контактном воздействии. Соответственно присутствие первых ограничивает   возможности для купания и умывания (санитарное ограничение), а вторых – лимитирует как купание, так и использование воды для питьевых нужд и приготовления пищи.

Некоторые вещества вредны в сравнительно высоких концентрациях именно при контактном или органолептическом воздействии, и поэтому их ПДК в водных объектах первой имеют  высокие значения с обще санитарной точки зрения. Однако в водных объектах второй категории они оказываются  вредными  для их фауны, и здесь  на первое место выдвигается их токсическое действие.

Соответственно нормы ПДК на эти вещества ожесточаются, например, если в водных  объектах первой категории ПДК аммиака составляет (по азоту) 2мг/л, то во второй категории – в 40 раз ниже. Есть вещества малоядовитые, но обладающие резким   запахом, например нефтепродукты.

В водных объектах первой  категории преимущественное  значение имеет   запах, поэтому в основу ограничения кладутся органолептические свойства воды, загрязненной нефтью (ПДК=0,3). Однако мясо рыб, обитающих в загрязненной нефтепродуктами воде, обладает более резким запахом, а кроме  того, нефть токсична для икры, мальков, личинок. Поэтому в таких объектах присутствие нефти лимитируется прежде всего по рыбохозяйственному показателю, и ПДК здесь снижается до 0,05мг/л.

Таким образом, для обеспечения чистоты водных объектов кроме предельно допустимых концентраций используется другой норматив: лимитирующий показатель вредности, отражающий приоритетность требований к качеству  воды.

В водных объектах культурно – бытового и хозяйственно – питьевого назначения в основу нормирования положены преимущественно санитарно-токсикологический, общесанитарный  и органолептический лимиты, а в водных  объектах рыбохозяйственного назначения – в основном рыбохозяйственный, токсикологический и отчасти   органолептические лимиты.

Что  касается предельно допустимых концентраций вредных  веществ в воде водных объектов, то соответственно лимитирующим показателем вредности существуют два вида ПДК: для воды  водных объектов первой и второй категории.

ПДК в воде водных объектов первой категории существуют для 640 веществ, второй  категории – для 147 веществ, причем лишь некоторые из них  присутствуют в обоих списках.

Контроль и управление качеством воды в водных объектах

Контроль и управление качеством воды в настоящее время рассматривается в качестве  санитарной охраны  водоемов вследствие исключительной значимости воды как элемента окружающей среды.

Американские специалисты, приехавшие в город  Воткинск Пермской области для контроля выполнения процессов разоружения по противоракетному соглашению, первым делом проанализировали все  источники в округе. Они обнаружили, что концентрация тяжелых металлов в почве и воде в 5-6 раз превышает ПДК. После этого американские специалисты стали возить себе питьевую воду из Финляндии.

С экологических позиций значение воды двояко: во-первых, она является главной «образующей» средой для водных, а во-вторых, играет решающую роль в жизни любых наземных биогеоценозов.

В отличие от атмосферы  вода как природное тело более локализована в пространстве, что существенно сказывается на результативности ее загрязнения с точки зрения влияния на здоровье человека. Поэтому слово «охрана» более соответствует системе мероприятий по контролю качества воды, нежели воздушного бассейна. Однако и в этом случае охрана водных ресурсов по преимуществу основывается на их рациональном использовании, сохранении продуктивности  водных экологических систем, как  местообитании  многих ценных живых организмов.

В задачи инженера промышленного предприятия охрана водных ресурсов непосредственно не входит. Однако рациональное и бережное  использование, а также прекращение загрязнения воды промышленными стоками – его прямая обязанность.