Причины сокращения биоразнообразия

Факультет       хімічний

Кафедра     аналітичної хімії

Лектор      Саєвич О.В.

Дисципліна   Екологія

Групи   ХФ-08-1, ХФ-08-2

Лекції 1,2

Лекція 1. Гідросфера

Серед інших геологічних оболонок Землі (літосфери, атмосфери, гідросфери) водна оболонка або гідросфера, займає найбільше по об’єму та важливе значенню місце. Гідросфера об’єднує всі вільні води на Землі, тобто не зв’язані фізично і хімічно з мінералами земної кори. Під впливом сонячної енергії та сил гравітації води можуть перетворюватись, переходячи з рідкого стану в твердий або пароподібний. Гідросфера міцно пов’язана з іншими оболонками Землі.

Гідросфера, або водяна оболонка Землі,—  це її моря й океани, крижані шапки  приполярних районів, ріки, озера  й підземні води. Як свідчать космонавти, при погляді на Землю з висоти космічної орбіти око бачить в основному два кольори: білий колір хмар і льодових полярних шапок і блакитний колір Світового океану, що вкриває 71 % поверхні нашої планети; морська вода — найпоширеніша на Землі речовина.

Запаси води на Землі величезні—1,46·10 9 км³, тобто 0,025% усієї маси Землі. Проте абсолютна більшість цієї колосальної маси — це гірко-солона морська вода, непридатна для пиття та технологічного використання. Прісна вода на планеті становить лише 2 % від її загальної кількості, причому 85 % її зосереджено в льодовикових щитах Гренландії й Антарктиди, айсбергах і гірських льодовиках. Лише близько 1 % прісної води — це річки, прісноводні озера й деяка частина підземних вод; саме ці джерела й використовуються людством для своїх потреб.

Вода виконує дуже важливі екологічні функції:  
1) це головна складова частина всіх живих організмів (тіло людини, наприклад, на 70 % складається з води, а деякі організми, такі, як медуза чи огірок, містять у собі від 98 до 99 % води);  
2) основний механізм здійснення взаємозв'язків усіх процесів у екосистемах (обмін речовин, тепла, ріст біомаси);  
3) головний агент-переносник глобальних біоенергетичних екологічних циклів;  
4) води Світового океану є основним кліматоутворюючим фактором,  
основним акумулятором сонячної енергії і «кухнею» погоди для всієї планети;  
5) один із найважливіших видів мінеральної сировини, головний природний ресурс споживання людства (людство використовує її в тисячу разів більше, ніж нафти чи вугілля).

Величезну роль відіграє гідросфера в формуванні поверхні Землі, її ландшафтів, у розвитку екзогенних процесів (вивітрювання гірських порід, ерозії, карсту тощо), в переносі хімічних речовин, забруднювачів довкілля.

Для багатьох організмів вода є середовищем  їхнього життя. Хімічний склад морської води дуже схожий на склад людської крові — містить ті ж хімічні елементи й приблизно в тих же пропорціях. Це — один з доказів того, що предки людей, як і інших ссавців, колись жили в морі.  
Солоність океанічних вод становить 35 0/00 (тобто в 1 л океанічної води міститься 35 г солей). Найсолоніша вода в Мертвому морі — 260 0/00 (людина вільно лежить на поверхні цієї води, не занурюючись в неї), у Чорному морі — 18 0/00, Азовському — 12 0/00.

Хімічний склад підземних вод  дуже різноманітний. За мінералізацією вони змінюються від прісних, що використовуються для пиття й водопостачання, до мінералізованих і навіть до ропи з солоністю 600 0/00 ; деякі мінералізовані підземні води мають лікувальні властивості. Слід зауважити, що вода ніколи не буває без домішок У ній містяться різні гази й солі, завислі тверді частинки. Навіть прісна в нашому розумінні вода містить розчинених солей близько 1 г на 1 л. Запас прісної води не висихає завдяки постійному кругообігу. Обсяг води, що випаровується, близько 525 тис. км на рік. 86 % від цього обсягу припадає на солоні води Світового океану. Інша частина випаровується на суші. Щороку відбувається випаровування великого шару води, товщина якого близько 1250мм. Частина цієї води як опади потрапляє знову в океан, інша частина за допомогою вітрів переноситься на сушу. Тут вона проливається дощем у ріки й озера, живить підземні води й льодовики. Енергією Сонця підживлюється природний дистилятор, який використовує близько 20 % цієї енергії. Прісні води складають усього 2 % гідросфери, однак вони постійно відновлюються. Саме це й дає можливість людині мати запаси прісної води. 85 % запасів прісної води знаходиться в льодах полярних зон і льодовиків. Тут швидкість водообміну набагато нижча, ніж в океані. Вона дорівнює 8000 років. Підраховано, що поверхневі води можуть відновитися практично в 500 разів швидше, ніж в океані. Швидкість відновлення річок ще вища — 10—12 діб. Тому для людини велику роль відіграють саме запаси прісних вод рік

Основним джерелом водопостачання для людства є річковий стік. Перше місце за цим показником посідає Бразилія з її гігантською повноводою річкою Амазонкою.

Водні ресурси України складаються  з внутрішніх морів, великих та малих річок, підземних джерел, озер, боліт та інших водоймищ. За даними Державного водного кадастру, сумарна середня величина прісних водних ресурсів (без врахування притоку по Килійському рукаву) оцінюється в 94,1 млрд. м³. Основна частина водних ресурсів країни (92,6%) припадає на річковий стік. На території України налічується понад 71 тис. річок та джерел загальною довжиною 248 тис. км. Із них більше 67 тис. (94,4%) водотоків - короткі (менше 10 км), загальною довжиною 131 тис. км.

Річковий стік України складає  в середньому 83,5 млрд м³, а в посушливі роки змен- шується до 48,8 млрд м³. Він розподіляється по території нашої держави нерівномірно: 70 % стоку припадає на Південно-Західний економічний район, де мешкає лише 40 % населення. А на Донецько- Придніпровський і Південний економічні райони, де живе 60 % населення й зосереджені найбільш водоємні галузі народного господарства, припадає лише 30 % стоку. В зв'язку з цим у багатьох районах півдня України відчувається гострий дефіцит води, для ліквідації якого доводиться перекидати воду каналами, будувати водосховища тощо.

Головним постачальником води для  України є Дніпро. Дніпро живиться 32 тис. водотоками, в тому числі більш як 1000 річок; лише 90 з них перевищують довжину 100 км. У результаті спорудження великих дніпровських водосховищ (довжина берегової лінії становить понад 3 тис. км), рівень води в Дніпрі підвищився на 1-15 м. Це призвело до підтоплення великих площ, особливо низин, які фактично вибувають з активного сільськогосподарського користування. Здебільшого це прирічкові, відносно добре зволожені землі, які раніше інтенсивно використовувалися в сільському господарстві. Підтоплення найбільш масштабно проявляється в придніпровських регіонах Київської, Черкаської, Кіровоградської, Полтавської, Дніпропетровської, Запорізької і Херсонської областей.

Іншими річками, що забезпечують потреби  у воді, є Дунай, Дністер, Південний  Буг, Тиса, Прут та ін. Стан води й повноводдя цих водних артерій залежать головним чином від стану їх приток —  малих річок, яких в Україні налічується  близько 63 тис. Вони мають величезне значення — досить згадати, що 90 % населених пунктів республіки розташовані саме в долинах малих річок і користуються їхньою водою. А проте стан малих річок України викликає сьогодні велику тривогу. Понад 20 тис. їх вже зникло, пересохло. Спроби припинити гідротехнічними засобами процес зменшення стоку малих річок не дали очікуваних результатів. Через активне зарегулювання русел річок унаслідок створення водойм, гідротехнічне будівництво та меліоративні заходи на водозборі, обвалування й спрямлення русел, сільськогосподарське використання та урбанізацію заплав, заміну болотних екосистем штучними сільськогосподарськими моноценозами, постійне необоротне використання вод більшість річкових ландшафтів України опинилися в стані екологічної кризи. Це невідворотно веде до деградації великих річок, тому проблема їх збереження й оздоровлення — одна з найгостріших для нашої держави.

В умовах непорушених ландшафтів поверхневий стік практично не несе в річки забруднень. Саме природні ландшафти, завдяки фільтраційним здатностям природних біоценозів, раніше були ідеальним фільтром. Нині в Україні природні ландшафти або знищені, або перебувають на різних стадіях деградації. А водоохоронні зони, якщо вони є взагалі, зведено до вузьких берегових лісопосадок, які не виконують належним чином функції фільтра-торів стоків. 
Підземні води України мають не менше значення для забезпечення водою населення: близько

70 % жителів сіл і селищ міського  типу задовольняють свої потреби  в питній воді за рахунок  ґрунтових вод (колодязі) чи глибших водоносних горизонтів (свердловин). Стан підземних вод України в цілому кращий, ніж поверхневого стоку, хоча місцями вони забруднюються стоками промислових підприємств, тваринницьких комплексів тощо. В деяких промислових районах (Донбас, Кривбас) розробка шахт і кар'єрів негативно впливає на якість і запаси підземних вод. У результаті багаторічного відкачування води з цих об'єктів її рівень дуже понизився, а з деяких водоносних горизонтів вода зникла зовсім.

В Україні зосереджені значні болотні масиви, площа яких у результаті проведення широкомасштабних меліоративних робіт помітно скоротилась. Загальна площа боліт України становить 1,2 млн. га, в тому числі торфових- майже 1 млн. га. Переважна їх більшість розташована в Поліссі, особливо в Західному Поліссі, де заболоченість становить 11%. Майже половина всіх боліт України осушена, що викликало порушення рівноваги природного середовища, а вивільнені території в переважній більшості використовуються малопродуктивно.

Особливе місце в країні належить підземним водам. Вони найчистіші і тому переважно використовуються для задоволення потреб населення. Глибина залягання підземних артезіанських вод збільшується з півночі (від 100-150 м) на південь (до 500-600 м). Основна частина цих водних ресурсів зосереджена у західній та північній частинах України. Розвідано понад 800 родовищ прісних вод; в них зосереджено близько третини підземних водних ресурсів.

В середньому на 1 жителя України припадає 1,1 м³ питної води на добу. У північних областях, краще водозабезпечених, на 1 жителя припадає - у 2-3 рази більше, ніж у південних. Найкраще забезпечені питною водою Волинська, Рівненська, Чернігівська, Сумська області а також північні території Київської і Полтавської областей. У промислово розвинених областях Донбасу і Придніпров'я значно погіршилася якість питних вод.

Підземні води розташовані по всій території країни нерівномірно. За особливостями історико-геологічного розвитку та геологічною будовою гідрологічних районів в Україні (провінція Українського кристалічного масиву, Дніпровсько-Донецький артезіанський басейн, Волино-Подільський басейн, Причорноморський басейн, провінція Донецької складчастої області, провінція складчастої області Карпат і гірського Криму) підземні води мають певні відмінності у хімічному складі, величині запасів, глибині залягання тощо.

Посилюється забруднення підземних  вод, з усіх запасів яких в Україні  вже забруднено близько 7%. Найгостріша  ситуація склалася в степовому Криму, де підземні води забруднені на 38% усісї його площі. В результаті забруднення вод уже виведено з експлуатації 7 водозаборів потужністю 210 тис. м3 на добу, а для 6 водозаборів потужністю 300 тис. м3 на добу існує небезпека забруднення.

Охорона чистих підземних вод від  забруднення та їх раціональне використання - винятково важлива загальнонаціональна проблема України.

Споживання прісної  води.

Всі галузі господарства стосовно водних ресурсів поділяються на споживачів і користувачів. Споживачі забирають  воду з джерела водопостачання, використовують її для виготовлення продукції, а потім повертають, але вже в меншій кількості й іншої якості. Користувачі воду не забирають, а використовують її як середовище (водний транспорт, рибальство, спорт тощо) або як джерело енергії (ГЕС). Проте й вони можуть змінювати якість води (наприклад, водний транспорт забруднює воду).

Промисловість використовує близько 20 % води, споживаної людством. Кількість  води, що споживається підприємством, залежить від того, яку продукцію  воно випускає, від системи водопостачання (прямоточна чи оборотна) та від інших причин. За прямоточної системи вода з джерела надходить на промисловий об'єкт, використовується в процесі виготовлення продукції, потім піддається очищенню й після цього скидається у водостік чи водойму. За оборотної системи відпрацьована вода після очищення не повертається у водойму, а знову використовується в процесі виробництва. Витрата води за такої системи набагато нижча. Наприклад, ТЕС потужністю 1 млн. кВт у разі прямого водопостачання (для охолодження агрегатів) споживає 1,5 км³ води щорічно, а за оборотної системи — лише 0,12 км³, тобто в 13 разів менше. 
Кількість води (м3), необхідної для виробництва 1 т продукції, називають водоємкістю виробництва. За цим показником різні виробництва дуже відмінні. Наприклад, для виробництва 1 т металопрокату потрібно 10—15 м³ води, а 1 т хімволокна — 2000— 5000 м³. До найбільших споживачів води в промисловості належать атомні електростанції. Так, Хмельницька АЕС, розташована у верхів'ях річки Горинь, «випиває» всю воду з цієї річки, яка колись була основним джерелом водопостачання населення й промисловості Рівненської області.

Слід зазначити, що обсяг водоспоживання в Україні за останні 20 років зріс приблизно вдвічі.

Основний же споживач води — сільське господарство (70 % її загального використання). Це зумовлено передусім збільшенням площ зрошуваного землеробства. Зрошувані землі набагато продуктивніші від незрошуваних. Сьогодні в світі площа зрошуваних земель становить 15 % загальної площі сільськогосподарських угідь, а дають ці землі понад 50 % усієї продукції. 
Питоме водоспоживання під час зрошення залежить від виду вирощуваних сільськогосподарських культур, клімату, технічного стану зрошувальних систем і способів поливу. Так, норми поливу для зернових культур становлять 1500—3500 м3/га, для цукрового буряку — 2500–6000, а для рису — 8000—15 000 м3/га.Більша частина води (20—60 %), що використовується для зрошення, безповоротно втрачається (випаровується), певна її кількість повертається назад у водойми у вигляді так званих поворотних вод, сильно забруднених солями.

Водопостачання населення (близько 10 % усієї споживаної людством води) задовольняє потреби в питній воді й комунально-побутові (робота підприємств побутового обслуговування, поливання вулиць і зелених насаджень, протипожежні заходи тощо). Є поняття питоме водоспоживання, тобто добовий об'єм води (л), необхідний для задоволення потреб одного жителя міста або села. У великих містах світу питоме водоспоживання сьогодні таке (л/добу): Нью-Йорк — 600, Париж — 500, Москва — 400, Київ — 333, Лондон — 263. Для порівняння: в країнах, що розвиваються (Центральна Африка, Близький Схід), цей показник становить лише 10—15 л/добу.