ТЕХНОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ГИДРОСФЕРУ

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ГИДРОСФЕРЫ

Антропогенное воздействие на гидросферу проявляется в загрязнении и истощении вод.

Загрязнение вод – привнесение или возникновение в них новых (обычно не характерных для них) вредных химических, физических, биологических компонентов.

Загрязнение вод может быть естественным (природным) и антропогенным (техногенным). Естественное загрязнение вод вызвано природными процессами. Например, загрязнение вод в результате извержения вулканов, водной и ветровой эрозии, абразии (разрушения) берегов, засоление пресных вод солеными и т.д. Антропогенное загрязнение связано с поступлением загрязняющих веществ в гидросферу в результате деятельности человека.

Наиболее распространено химическое и биологическое загрязнения, в меньшей степени радиоактивное, механическое и тепловое.

Химическое загрязнение – загрязнение вод неорганическими и органическими веществами. Из органических загрязнителей наиболее распространены нефть и нефтепродукты, СПАВ, фенолы, пестициды и др., из неорганических – кислоты, щелочи, тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, мышьяк и др.).

Биологическое загрязнение – загрязнение вод патогенными микроорганизмами бактериями, вирусами, простейшими, грибами, мелкими водорослями и др.

Радиоактивное загрязнение – загрязнение вод радионуклидами. Оно опасно даже при очень малых концентрациях радиоактивных веществ, особенно «долгоживущих» и подвижных в воде радиоактивных элементов (стронций, уран, радий, цезий и др.). Радионуклиды попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании радиоактивных отходов, захоронении их на дне и др., в подземные воды – в результате просачивания вглубь земли вместе с атмосферными водами или в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами.

Механическое загрязнение – загрязнение вод механическими примесями – твердыми частицами (песок, ил, шлам и др.). Свойственно в основном поверхностным водам. При этом наиболее значительно ухудшаются органолептические показатели воды.

Тепловое загрязнение – это повышение температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами (тепловых и атомных электростанций). При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава вод, что ведет к размножению анаэробных бактерий и выделению ядовитых газов – сероводорода, метана. Одновременно происходит «цветение» воды вследствие ускоренного развития фитопланктона.

Антропогенные воздействия на гидросферу и ее защита

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

Сбросы в водоемы неочищенных сточных вод оказывают наибольший вклад в загрязнение гидросферы. Сточные воды классифицируются на промышленные, коммунально-бытовые, коллекторно-дренажные и др. Промышленные сточные воды в зависимости от специфики отраслей промышленности содержат нефтепродукты, фенолы, СПАВ, сульфаты, фториды, цианиды, тяжелые металлы и т.д.

Смыв пестицидов, минеральных и органических удобрений. При неправильном хранении и внесении в почву пестицидов, минеральных и органических удобрений возможен смыв их ливне­выми водами в водоемы и водотоки. Поступление в водоемы пестицидов ведет к болезням и гибели гидробионтов. Загрязнение вод биогенными элементами и органическими веществами приводит к эвтрофикации, цветению вод, «красным приливам».

Газо-дымовые выбросы попадают в водные объекты в процессе механического оседания или с осадками. Они содержат твердые частицы, оксиды серы и азота, тяжелые металлы, углеводороды, альдегиды и др. Оксиды серы, оксиды азота, сероводород, хлороводород, взаимодействуя с атмосферной влагой, образуют кислоты и выпадают в виде кислотных дождей, закисляя водоемы.

Утечки нефти и нефтепродуктов. Миллионы тонн нефти ежегодно загрязняют морские и пресноводные экосистемы при авариях нефтеналивных судов, на нефтепромыслах в прибрежных зонах, при сбросе с судов балластных вод и т.д.

В подземные воды загрязняющие вещества могут проникать различными путями: при просачивании промышленных и коммунально-бытовых стоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойников и др., по затрубному пространству неисправных скважин, через поглощающие скважины, карстовые воронки и т.д.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ГИДРОСФЕРЫ

Пресноводные экосистемы. Загрязнение пресноводных экосистем приводит к подавлению жизнедеятельности, плодовитости и гибели гидробионтов, нарушению пищевых связей, снижению устойчивости экосистем, эвтрофикации и т. д.

Эвтрофикациявод – повышение биологической продуктивности водных объектов в результате накопления биогенных элементов (азота, фосфора, калия и др.) под воздействием естественных и антропогенных факторов. Негативным последствием эвтрофикации является ухудшение физико-химических условий среды обитания рыб и других гидробионтов за счет массового развития фитопланктона, снижения содержания кислорода в воде, разложения отмерших организмов и токсичности продуктов их распада.

Эвтрофикация может быть вызвана антропогенными и естественными причинами. Антропогенная эвтрофикация связана с поступлением в водоемы значительного количества био­генных веществ – азота, фосфора и других элементов в виде удобрений, моющих веществ, отходов животноводства, атмосферных аэрозолей и т.д. Сроки протекания естественной эвтрофикации – столетия и тысячелетия, антропогенной – до нескольких десятилетий.

Процессам антропогенной эвтрофикации подвержены многие крупные озера (Великие Американские озера, Балатон, Ладожское, Женевское и др.), водохранилища, речные экосистемы, в первую очередь малые реки. На этих реках, помимо катастрофически быстро растущей биомассы сине-зеленых водорослей, с берегов происходит зарастание их высшей растительностью.

На пресноводные экосистемы, помимо избытка биогенных веществ, негативное воздействие оказывают и другие вещества: тяжелые металлы (свинец, кадмий, никель и др.), фенолы, СПАВ и др. Так, например, загрязнение этими компонентами Байкала привело к обеднению гидробионтов, уменьшению биомассы зоопланктона, гибели значительной части численности популяции байкальской нерпы и др.

Морские экосистемы. Ежегодно в океан сбрасывается до 300 млрд. м3 сточных вод, 90% которых не подвергается предварительной очистке. Многие токсичные элементы и соединения (тяжелые металлы, пестициды, бензпирен и др.) аккумулируются в живых организмах с течением времени и по мере продвижения по цепям питания, в результате делая непригодными для промысла рыбу, птиц, морских млекопитающих.

Для прибрежных зон океана характерно усиление таких же процессов, как эвтрофикация, цветение вод, «красные приливы», микробиологическое загрязнение. Цветение вод – массовое развитие фитопланктона, вызывающее изменение окраски воды от зеленой и желто-бурой до красной. Оно обусловлено значительным поступлением в водоемы биогенных элементов (азота, фосфора, калия и др.). « Красные приливы» – массовое развитие пирофитовых водорослей, связанное с чрезмерным сбросом в океан органических веществ. Они неоднократно наблюдались у берегов Флориды, Индии, Австралии, Японии, Черного моря и т. д

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ИСТОЩЕНИЯ ВОД

Истощение вод – недопустимое сокращение их запасов в пределах определенной территории (для подземных вод) или уменьшение минимально допустимого стока (для поверхностных вод).

Истощение подземных вод возникает в результате интенсивной добычи подземных вод в районах водозаборов, а также значительного водоотлива при строительстве шахт и карьеров. Это нарушает естественно сложившуюся взаимосвязь поверхностных и подземных вод. Истощение подземных вод приводит к ухудшению речного стока, иссушению родников, ручьев и небольших рек, снижению уровня подземных вод, иссушению и опустыниванию территорий, гибели растительности.

Истощение поверхностных вод возникает в результате безвозвратного изъятия вод рек и других водных объектов на орошение, промышленное производство, коммунально-бытовые нужды и т.д. Это приводит к снижению поверхностного стока, истощению малых рек и озер, регрессии морей, дефициту пресной воды.

На территории России поверхностный сток воды распределяется крайне неравномерно. Около 90% выносится в Северный Ледовитый и Тихий океаны, а на бассейны внутреннего стока (Каспийское и Азовское море), где проживает свыше 65% населения России, приходится менее 8 % общего годового стока. В этих районах проблема истощения поверхностных вод проявляется наиболее остро. В связи с этим периодически рассматриваются предложения по переброске вод северных рек на юг. Однако этот проект чрезвычайно дорогостояще и имеет трудно прогнозируемые экологические последствия.

Малые реки (реки длиной менее 100 км) и озера в наибольшей степени подвержены истощению (а нередко и исчезновению), обмелению и загрязнению. Сток многих малых рек, осо­бенно на европейской части России, снизился более чем наполовину, качество воды неудовлетворительное. Многие из них полностью прекратили свое существование.

Изъятие на хозяйственные цели большого количества воды из впадающих в водоемы рек может привести к их истощению. Примером может служить регрессия (отступление) Аральского моря. Его уровень с 60-х гг. X X в. катастрофически понижается в связи с недопустимым объемом забора воды из питающих Арал рек – Амударьи и Сырдарьи. Осушенное дно Аральского моря становится сегодня крупнейшим источником пыли и солей. В дельте Амударьи и Сырдарьи на месте гибнущих тугайных лесов и тростниковых зарослей появляются бесплодные солончаки.

ЗАЩИТА ГИДРОСФЕРЫ

Поверхностные воды защищают от засорения, загрязнения и истощения. Для защиты от засорения предотвращают попадание в поверхностные водоемы и реки различных твердых отходов и других предметов. Для защиты от истощения контролируют минимально допустимые стоки вод. Для защиты от загрязнения применяют следующие мероприятия:

– развитие безотходных и безводных технологий и оборотного водоснабжения;

– очистка сточных вод (промышленных, коммунально-бытовых и др.);

– закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты (подземное захоронение);

– очистка и обеззараживание поверхностных вод, используемых для водоснабжения и других целей.

Безотходные и безводные технологии и оборотное водоснабжение. Главный загрязнитель поверхностных вод – сточные воды. Наиболее действенным способом защиты поверхностных вод от загрязнения сточными водами являются безводные и безотходные технологии. На начальном этапе создается оборотное водоснабжение. В его систему включают ряд очистных сооружений и установок, что создает замкнутый цикл использования сточных вод, которые при таком способе все время находятся в обороте и не попадают в поверхностные водоемы.

Очистка сточных вод. Существуют различные способы очистки сточных вод: механический, физико-химический, химический, биологический и термический. В зависимости от вида сточных вод их очистка может производиться каким-либо одним или комбинированными способами, с обработкой осадка (или избыточной биомассы) и обеззараживанием сточных вод перед сбросом их в водоем.

Механическая очистка основана на процеживании, отстаивании и фильтровании. При этом из сточных вод удаляются нерастворимые механические примеси: песок, глинистые частицы, окалина и др. Физико-химическая очистка предполагает коагуляцию, сорбцию, флотацию, экстракцию и другие методы. Из сточных вод удаляются тонкодисперсные взвешенные частицы, минеральные и органические вещества. Химическая очистка основана на процессах нейтрализации, окисления, озонировании, хлорировании. Сточные воды очищаются от токсичных веществ и микроорганизмов. Биологическая (биохимическая) очистка основана на способности микроорганизмов использовать для своего питания многие органические и неорганические соединения из сточных вод (сероводород, аммиак, нитриты и т. д.). К термическимметодам прибегают при очистке промышленных сточных вод, содержащих главным образом высокотоксичные органические компоненты, разрушающиеся при высоких температурах.

При всех методах очистки сточных вод необходима обработка и утилизация образующихся шламов и осадков (особенно при очистке токсичных промстоков). С этой целью их складируют на специальных полигонах, обрабатывают в биологических сооружениях, перерабатывают с помощью растений (гиацинты, тростник и др.) или сжигают в специальных печах.

Закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты (подземное захоронение) осуществляется через систему поглощающих скважин. При этом способе отпадает необходимость в дорогостоящей очистке и обезвреживании сточных вод и в сооружении очистных сооружений.

Агролесомелиорация и гидротехнические мероприятия защищают поверхностные воды от загрязнения и засорения. Они предотвращают эвтрофикацию озер, водохранилищ и малых рек, возникновение эрозии, оползней, обрушение берегов, уменьшают загрязненный поверхностный сток.

Водоохранные зоны защищают поверхностные воды от загрязнения, засорения и истощения. Они создаются на всех водных объектах. Их ширина на реках составляет от 0,1 до 1,5–2,0 км, включая пойму реки, террасы и береговой склон. В пределах этих зон запрещается распашка земель, выпас скота, применение пестицидов и удобрений, строительные работы и др.

Подземные воды охраняют от загрязнения и истощения. Для защиты от истощения применяют:

– регулирование режима водозабора подземных вод;

– рациональное размещение водозаборов по площади;

– определение величины эксплуатационных запасов как предела их рационального использования,

– введение кранового режима эксплуатации самоизливающихся артезианских скважин и др.

Для защиты подземных вод от загрязнения применяют две группы мероприятий: профилактические и специальные.

Профилактические мероприятия направлены на предупреждение загрязнения. Они предусматривают устройство зон санитарной охраны (ЗСО) – территорий вокруг источников цен­трализованного питьевого водоснабжения, создаваемых для исключения возможности загрязнения подземных вод.

Специальные мероприятия направлены на локализацию или ликвидацию очага загрязнения. Они предусматривают изоляцию источников загрязнения от остальной части водоносного горизонта (завесы, противофильтрационные стенки), а также на перехват загрязненных подземных вод с помощью дренажа. Для ликвидации локальных очагов загрязнения ведут длительные откачки загрязненных подземных вод.

Основами водного законодательства запрещены проектирование, строительство и ввод в эксплуатацию предприятий, не обеспеченных водоочистными устройствами. Сброс отработанных вод допускается только с разрешения органов, контролирующих качество воды.

На протяжении всей истории существования человечества люди использовали воду не только для бытовых нужд, но и в качестве сточной канавы, куда сливали отходы и нечистоты.

До тех пор, пока это были пищевые остатки и предметы быта, изготовленные из натуральных материалов, отбросы не являлись серьёзной угрозой для водных ресурсов. С помощью механизмов самоочистки экосистемы водоёмов разлагали их на безопасные вещества.

Всё изменилось с бурным развитием промышленности. Антропогенное загрязнение гидросферы приняло гипертрофированный масштаб и стало настоящей угрозой для всех биологических видов нашей планеты.

В данной статье мы дадим характеристику основных видов водоемов планеты, расскажем, какие воды более загрязнены и как влияет на этот процесс человек.

Понятие и определение

В этом разделе охарактеризуем основные виды водоемов и дадим определение «антропогенное загрязнение гидросферы».

Гидросфера – прерывистая водная оболочка нашей планеты, включающая все водные объекты Земли:

На долю пресной воды приходится лишь около 2,5%, остальную часть составляют солёные воды Мирового океана, солёных озёр и морей.

Антропогенное загрязнение гидросферы – это изменение органолептических, химических и тепловых показателей воды в водных объектах, произошедшее в результате жизнедеятельности человека, которое приводит к снижению экологического значения и биосферных функций водной оболочки Земли.

К антропогенным воздействиям относят деятельность, связанную с реализацией экономических, промышленных, сельскохозяйственных, военных проектов, рекреационную и бытовую активность людей.

Согласно классификации биолога и эколога из США Барри Коммонера, существует 5 видов вмешательства человека в природные процессы.

Все эти пункты применимы и к водным объектам. В большинстве случаев антропогенное вмешательство носит продолжительный, целенаправленный характер и приводит к серьёзному загрязнению гидросферы, после которого водные экосистемы долго восстанавливаются.

Основными источниками антропогенного загрязнения гидросферы являются сточные воды городов, предприятий, сельского хозяйства, тепловой энергетики.

Стоки содержат вредные компоненты различного происхождения и, смешиваясь с природной водой, оказывают губительное влияние на пресноводные и морские экосистемы.

Источники загрязнения человеком водных ресурсов условно можно разделить на несколько групп.

Добыча, транспортировка и переработка нефти

Загрязнение водоёмов нефтью наносит серьёзный вред экосистемам, так как происходит заражение опасными веществами всей водной массы.

На поверхности образуется плёнка, в толще воды растворяются ядовитые вещества, на дно опускается канцерогенный осадок.

Основными источниками загрязнения углеводородами являются:

Попадая в водоём, 1 тонна нефти может разлиться по площади до 12 км2, препятствуя прохождению в толщу воды солнечных лучей. Это замедляет процессы фотосинтеза у растений, приводит к нарушению функционирования экосистем.

Ядовитые компоненты природного топлива отравляют речных и морских рыб, моллюсков, птиц, млекопитающих. На восстановление водных ландшафтов уходит не менее 10 лет.

Заводы и фабрики часто располагают по берегам рек, так как для производства продукции нужно много воды.

Отработанные сточные воды недостаточной степени очистки сливают обратно в водоёмы.

По руслам рек они достигают морей и океанов, отравляя и их. В результате в Мировой океан ежегодно попадает до 6 млн. тонн фосфора, 2 млн. тонн свинца, 5 000 тонн ртути, другие вредные элементы.

Также происходит сброс нагретых в результате технологических процессов вод, вызывающий эвтрофикацию водоёмов.

Сельскохозяйственные культуры обрабатывают от вредителей пестицидами и подкармливают минеральными удобрениями. В результате с поверхностными стоками в водоёмы смывается до 20-30% азота и 1,5% фосфора из удобрений.

Нитраты и фосфаты вызывают бурный рост водных растений и фитопланктона. Увеличивается их биомасса. Растения потребляют много кислорода, падает процент его содержания в воде, гибнет рыба.

Аналогичное действие оказывает попавший в водоемы навоз домашних животных. Таким образом, сельскохозяйственное производство является источником загрязнения воды, особенно если работает бесконтрольно.

Речной и морской транспорт

Водный транспорт является источником различных видов загрязнения. С судов в водоёмы сливают хозяйственно-бытовые, фановые (фекальные) воды, сбрасывают мусор (бумагу, пластик), остатки еды.

Наибольший вред ихтиофауне наносят подсланевые и балластные воды, содержащие машинное масло, нефтепродукты.

Также корабли развозят по всему свету инвазивные виды животных и растений, вытесняющие коренных обитателей, что приводит к обеднению биоты и нарушению сложившихся взаимосвязей между организмами внутри экосистем.

Хозяйственно-бытовые стоки населённых пунктов

Бытовые стоки содержат:

Отличительная особенность – чрезвычайно высокое загрязнение микрофлорой (бактериями, дрожжами, вирусами, яйцами гельминтов, плесневыми грибами).

В 1 мл городских стоков титр кишечной палочки находится в пределах  105-107. Токсичных и очень ядовитых веществ в них находится немного, зато преобладают патогены, способные вызвать эпидемию инфекционных заболеваний.

Электростанции являются источниками теплового загрязнения, приводящему к:

Наиболее опасны атомные станции. В результате аварий на АЭС в воду попадают радиоактивные элементы, являющиеся крайне опасными для жизни и здоровья человека. Они загрязняют водоёмы изотопами с периодом полураспада более 30 лет.

Так, после землетрясения в Японии в 2011 году из-за частичного разрушения АЭС Фукусима-1 в воду попали изотопы йода и цезия (всего было сброшено до 20 ПБк йода-131 и до 6 ПБк цезия-137).

Пострадали прибрежные морские воды в радиусе 30 км, а спустя 2 года у берегов Канады были обнаружены радиоактивные элементы с японской АЭС, но в низкой, не опасной для здоровья концентрации.

При лесозаготовке спиленные деревья часто сплавляют по рекам. В воде остаются отвалившаяся кора, сучки, зацепившиеся за коряги стволы.

Древесина начинает гнить. В водоёме снижается концентрация кислорода, у воды появляется зловонный запах, она становится не пригодной для питья и жизни высших растений и животных.

Основные виды загрязнения водоемов

Попавшие в водоём различные виды загрязняющих веществ либо растворяются в воде, либо находятся в ней в виде взвеси.

В дальнейшем они разлагаются на безвредные компоненты или остаются в одном из трёх слоёв:

Судьба попавших в воду вредных веществ складывается по-разному. Они могут поглощаться микроорганизмами, сноситься дальше течением или абсорбироваться донными отложениями. Во многом это зависит от вида антропогенного загрязнения.

Вещества, изменяющие состав воды, вызывают химическое загрязнение. По происхождению они бывают органическими и неорганическими.

Вредные компоненты попадают в водоёмы с промышленными, сельскохозяйственными и бытовыми стоками.

Токсичные соединения (As, Cd, Pb, Hg, Cr) поглощаются фитопланктоном, затем по пищевым цепочкам попадают в организм рыб, раков, крабов, моллюсков, отравляя их.

Неорганические кислоты и основания изменяют PH воды, заставляя мигрировать представителей ихтиофауны в другие районы. Органические соединения вызывают заиливание дна, цветение воды, эвтрофикацию водоёмов и гибель их обитателей.

Наибольшую опасность представляет химическое загрязнение нефтью и нефтепродуктами. Углеводороды растекаются по огромной площади, преграждая кислороду доступ к воде.

Страдают представители орнитофауны. Птицы садятся на поверхность воды, из-за маслянистой плёнки у них слипаются перья. Не имея возможности взлететь и добывать корм поморники, крачки, чайки и другие водные птицы гибнут.

В водоёмы из нефти попадают высокотоксичные бензол, толуол, ксилол, убивающие морских обитателей, а у людей вызывающие иммунные заболевания, лейкемию.

Биологическое и бактериальное

Антропогенное биологическое загрязнение гидросфер происходит при попадании в неё продуктов жизнедеятельности людей (остатков пищи, мочи, фекалий).

Это приводит к ухудшению органолептических показателей воды, цветению водоёмов, снижению содержания кислорода и миграции или гибели ценных пород рыб и других обитателей.

В эту группу входит загрязнение водоёмов сорными видами. Так, из-за хозяйственной деятельности человека в Иртыше изменился физико-химический состав воды. Появилось много хищных рыб. В результате щука стала уничтожать молодь стерляди. Популяция ценного вида сильно сократилась.

С органическими антропогенными стоками в водоёмы попадают патогенные вирусы и бактерии. Это могут быть энтеровирусы, энтеробактерии (кишечная палочка, сальмонелла) и другие санитарно значимые микроорганизмы.

Такое загрязнение редко бывает длительным, но может вызвать вспышки инфекционных заболеваний.

Механическое загрязнение воды вызывают вещества, не вступающие в химическую реакцию с водой.

Это могут быть:

В результате такого антропогенного загрязнения вода становится мутной, хуже пропускает солнечный свет, её нельзя использовать в качестве источника питья.

В результате аварий на АЭС, утечки из негерметичных резервуаров, захоронения на дне водоёмов контейнеров с радиоактивными веществами происходит загрязнение гидросферы радиоизотопами.

Попадающие в зону поражения живые организмы подвергаются облучению и могут отравиться радиоактивными элементами.

Изотопы не только ядовиты, но и многие из них долго не разлагаются (период полураспада радиоактивного нуклида радия-226  составляет 1600 лет).

Особенно опасно попадание таких элементов в питьевую воду. После Чернобыльской аварии в радиусе 70 км в наземных водоёмах было зафиксировано превышение допустимой концентрации радионуклидов в 3-5 раз.

Позднее изотопы 137Cs,134Cs, 144Ce, 106Ru обнаружили в питьевых колодцах, что говорит об их проникновении в подземные водоносные горизонты.

Термическое или тепловое загрязнение гидросферы (другое название «термическое обогащение») – ухудшение качества воды, изменение её физических свойств и подавление жизнедеятельности экосистем в результате повышения температуры водоёмов.

Происходит из-за использования воды в качестве теплоносителя, для охлаждения турбин электростанциями, промышленными предприятиями.

Другой источник антропогенного теплового загрязнения – разогретые бытовые стоки городов, посёлков.

Тёплая вода вызывает:

С повышением температуры происходит  вытеснение коренных видов животных и растений интродуцированными, более теплолюбивыми обитателями, что приводит к снижению биологического разнообразия.

Загрязнение внутренних вод

Внутренними водами называются все воды, относящиеся к территории того или иного государства:

Основой водных ресурсов России являются реки.

Их годовой сток в среднем составляет 4262 км3. К бассейну Северного Ледовитого и Тихого океана относится 90% водотоков, на долю Азовского и Каспийского бассейнов, где проживает более 65% населения нашей страны, приходится лишь 8%.

Ежегодно для водоёмких производств происходит массовый забор воды. Так, при изготовлении 1 тонны синтетического волокна расходуют 2,5-5 тыс. м3 воды.

В природные водоёмы отработанные стоки даже после очистки возвращают «условно чистыми» или загрязнёнными.

В результате 70% населения РФ пьют воду, не соответствующую ГОСТу.

Такие стратегически важные реки, как:

За последние 10 лет финансирование водоохранных мероприятий в России сокращено в 11 раз. Под влиянием деятельности человека продолжается истощение рек на европейской части нашей страны.

В результате загрязнения человеком, 70% поверхностных внутренних вод и 30% подземных источников стали не пригодными для забора питьевой воды.

Продолжается процесс их деградации из-за сбросов стоков предприятий многих видов промышленности:

Обнаружено 500 участков, где подземные воды загрязнены:

ПДК вредных веществ превышена в десятки раз. Большинство очагов загрязнения находятся в европейской, густонаселённой части РФ.

Не лучше обстоит дело и в Сибири. Уникальное озеро Байкал, которое могло бы обеспечивать население Земли чистой питьевой водой более 50 лет, постоянно подвергается антропогенному прессингу.

Ежегодно в него поступает:

От полной деградации уникальную экосистему озера спасает только то, что в нём сосредоточена огромная масса воды (23 615,39 км3).

Какие воды больше страдают?

Меньше всего подвержены антропогенному загрязнению артезианские воды. Они находятся на большой глубине, часть отравляющих веществ просто не доходит до них, оседая в верхних слоях почвы, а другая часть, просачиваясь вглубь успевает разложиться на безопасные компоненты.

Иначе обстоит дело с поверхностными водами, именно они в силу своей доступности подвергаются максимальному воздействию со стороны человека.

При определении степени загрязнения учитывают не только объём сброса вредных веществ, но и способность водных экосистем к самовосстановлению.

В таблице ниже представлена скорость возобновления различных категорий водных ресурсов (по М. И. Львовичу, 1986г.):

Последствия загрязнения меньше сказываются на крупных водоёмах с проточной водой, так как вредные компоненты быстро рассредоточиваются по большой площади и их концентрация снижается. Для океанов наиболее опасны крупные, масштабные загрязнения, так как на полное обновление воды уходит не одна тысяча лет.

Больше всего страдают от антропогенного загрязнения бессточные озёра и мелкие реки с медленным течением. После вредных сбросов концентрация опасных веществ в них может превышать ПДК в несколько десятков и даже сотни раз. Маленькие водоёмы не в состоянии быстро самостоятельно справиться с таким объёмом загрязняющих компонентов.

Это приводит к гибели растений и животных, эвтрофикации, превращении озёр в болота с гнилой, зловонной жижей вместо воды, обмелению и пересыханию мелких речек.

Негативное влияние на здоровье человека

Антропогенное загрязнение гидросферы – это глобальная проблема всего человечества.

На III Всемирном форуме водных ресурсов, проходившем в Киото в марте 2003 года, было отмечено, что ежегодно в развивающихся странах более 2,2 млн. человек (по данным экспертов ООН) умирают от заболеваний, вызванных потреблением воды низкого качества.

Загрязнённая вода вызывает следующие группы болезней.

Заболевания, возникшие из-за химического загрязнения воды

Влияние воды на здоровье человека колоссально.

Химическое загрязнение воды может вызывать у человека такие опасные заболевания, как:

особенно если речь идёт о тяжёлых металлах.

Превышение в воде ПДК (предельно допустимых концентраций) различных элементов таблицы Менделеева даёт толчок развитию следующих заболеваний:

Долгосрочное употребление в качестве питья и для приготовления пищи воды, насыщенной этими химическими элементами, может вызвать хронические заболевания и интоксикацию. Некоторые вредные вещества также способны проникать в организм через поры кожи, например, когда человек моется или купается.

Бактериальные и вирусные болезни

Бактериальные и вирусные заболевания, передающиеся с водой, возникают вследствие антропогенного биологического загрязнения гидросферы.

Опасные патогены попадают в водоёмы с фекалиями больных людей, домашних животных или начинают активно размножаться, как только в водоём сбрасывают органические отходы.

Наиболее опасны для жизни и здоровья человека бактерии Vibrio cholerae (возбудитель холеры), Clostridium botulinum (ботулизм), вирусы гепатита и другие инфекции, вызывающие эпидемии на всех густонаселённых континентах.

Состояния, вызванные радиоактивным заражением воды

В результате атомных взрывов и из-за утечек радиоактивных элементов происходит заражение воды. Сразу после ядерных катастроф люди подвергаются облучению, разрушающему организм и приводящему к смертельному исходу.

Если в организм поступают радионуклиды в малых дозах, то у человека появляются хронические заболевания или постепенно развиваются опасные болезни:

Радиоактивное заражение водоёмов приводит к снижению численности населения в очаге поражения, уменьшению продолжительности жизни и деградации людей.

В видео ролике представлен доклад-презентация о том, каковы причины загрязнения водоемов человеком:

И еще одно видео о том, как человек загрязняет гидросферу:

Важнейшее свойство гидросферы заключается в участии её в круговороте воды в природе, благодаря которому водные ресурсы обновляются в полном объёме. Мировой океан и воды суши поглощают тепловую энергию, затем постепенно отдают её, делая климат Земли мягким, пригодным для жизни.

В результате действий человека стремительно сокращаются запасы питьевой воды, в Мировой океан ежегодно попадает около 1,2 млрд. т вредных веществ. Влияние хозяйственной деятельности людей на природу носит негативный характер и приобретает общепланетарный масштаб.

Антропогенное загрязнение водоемов крайне опасно, так как может стать причиной не только глобальной катастрофы, но и гибели живых организмов, в том числе и человека.

В статье мы перечислили основные антропогенные источники и причины загрязнения природной воды воздействием хоз деятельности человека.

К гидросфере относятся все водные ресурсы Земли от Мирового океана до ледников и грунтовых вод. Более 95% гидросферы составляют соленые океанические воды, покрывающие 71% земной поверхности. Еще примерно 3-4% гидросферы приходится на подземные воды и ледники, оставшаяся доля – пресные водохранилища. Загрязнение гидросферы происходит в меньшей степени от естественных источников, в большей – от человеческой жизнедеятельности. Это приводит к негативному воздействию на качество и количество пригодной воды, а также на среду обитания живых организмов.

Классификация загрязнений гидросферы

Сброс промышленных отходов в воду

Для выбора мер по предотвращению и исправлению последствий загрязнения выявляют по 3 характеристикам:

Загрязнители могут попадать в воду постепенно в результате естественных или антропогенных процессов, а также в виде разовых выбросов, связанных с природными катаклизмами и техногенными катастрофами. Масштаб распространения определяется площадью, содержащей загрязнители, а также территорией, на которую они влияют.

Некоторые загрязнители растворяются в агрессивной соленой среде Мирового океана, другие могут накапливаться на берегах или в водоворотах – по этим факторам оценивается устойчивость (нестойкая или стойкая) загрязнения.

Вода используется в большинстве видов человеческой деятельности от бытовой до производственной. В соответствии с этим загрязнение гидросферы происходит из многих источников, среди них выделяются:

Влияние естественных источников незначительно и обычно сопровождается совместным действием с антропогенными факторами.

Например, извержения подземных вулканов приводят к тепловому заражению, характеризующемуся изменению среды под действием новых более высоких температур. Ярче всего естественные причины проявляются во время катаклизмов: разрушается инфраструктура, что приводит к загрязнению вод.

Практически все загрязнители попадают в воду в результате человеческой деятельности. Среди отраслей и видов деятельности, оказывающих негативное воздействие на гидросферу, выделяются:

Основные загрязнители гидросферы

Сложность в очистке водоемов и определении степени загрязнения заключается в физико-химических характеристиках загрязнителей гидросферы. Некоторые из них растворяются в воде, из-за чего их сложно обнаружить визуальным способом. Другие погружаются под воду в твердом состоянии или плавают в воде – зависит от плотности вещества относительно воды.

Загрязнители, оказывающие наибольший урон гидросфере:

В зависимости от источника в гидросферу загрязнители могут попадать отдельными видами или совместно с другими компонентами. При попадании в гидросферу они влияют на состав воды: физический, температурный, бактериологический, химический.

Для определения отклонений от естественного состояния или выявления содержания посторонних компонентов используются меры мониторинга воды.

Возможные последствия загрязнения

Сброс балластных вод

Степень воздействия на гидросферу зависит от физико-химических характеристик загрязнителя, площади поражения, частоты утечек. Загрязнители негативно влияют на состояние воды, делая ее непригодной для обитания живых организмов и для хозяйственного применения. Несколько групп последствий загрязнения гидросферы:

Все последствия загрязнения связаны друг с другом: например, сокращение водных ресурсов приводит к нарушению экологического баланса, из-за чего живые организмы подвергаются заражению или погибают.

Влияние на живые организмы

Наибольшее влияние загрязнители оказывают на работоспособность живых организмов обитателей вод. Через них по пищевой цепочке отрицательное воздействие может передаваться человеку. Изменения в организме, вызванные загрязнением гидросферы:

Степень воздействия на конкретный организм зависит от условий обитания, устойчивости к определенным веществам, частоты и размера вредного влияния.

Например, в малопригодном для жизни бассейне Мексиканского залива смогли сохраниться рыбы гольф-киллифиш. Они приспособились к агрессивной среде, в которой активно ведется человеческая жизнедеятельность, связанная с нефтедобычей. По предположениям ученых, у этих рыб произошли генетические изменения, способствовавшие их выживанию.

Вымирание представителей животного и растительного мира

Крайняя стадия воздействия на живые организмы – смерть. Она возникает в результате прямого чрезмерного воздействия или постепенного изменения в экосистеме. Такие изменения приводят к нарушениям естественных биологических процессов, что вынуждает живые организмы адаптироваться к новым агрессивным условиям или мигрировать. При миграции даже при отсутствии загрязнения на новом месте организмы снова вынуждены адаптироваться к среде. Кроме живых организмов, гибель грозит и растениям, участвующим в пищевой цепи.

В российских водоемах поставлены под угрозу популяции многих видов рыбы: волжская сельдь, кумжа, вырезуб, шемая.

Одна из основных причин почти полного вымирания этих видов – изменения экосистемы, вызванные строительством гидроэлектростанций. У рыб изменились места обитания и стали ограничены возможности к миграции.

Изменения в водных экосистемах

Смена условий существования в пределах заражения приводит к сокращению популяции одних видов, повышению – других. Под воздействием загрязнения меняется доступ к поверхности, свету, пищевым ресурсам. Например, в Нью-Йорке метод утилизации старых вагонов метро – затопление в океане. Из потопленных вагонов образовался искусственный риф Рэдберд на дне океана, ставший благоприятным местом для обитания рыб: их популяция выросла в 4 раза.

Сокращение водных ресурсов

Сокращение популяций рыб и числа растений приводит к нарушению процессов обогащения водоемов, из-за чего они становятся уязвимы к негативному воздействию. Это приводит к сокращению площади водоемов на Земле. Некоторые из них обмеляются, еще одни заражаются, другие – полностью высыхают. Например, обмеление Оки неоднократно (2007, 2014, 2015) приводило к приостановке судоходства в ее акватории. В Челябинской области есть озеро Карачай, использовавшееся для захоронения радиоактивных отходов с 50-х годов.

Пример обмеления целого моря – Арал. Площадь Аральского моря менее чем за полвека сократилась более чем в 8 раз, а водоем разделился на два озера.

Дефицит пресной воды

Пресные источники воды без учета ледников составляют менее 3% от общего объема гидросферы, поэтому их загрязнение сильнее всего сказывается на человеке. Отсутствие доступа к чистой пресной воде у каждого жителя Земли – одна из глобальных проблем человечества. В одних случаях недостаток воды связан с засушливым климатом (Африка), в других – с ее загрязнением (Юго-Восточная Азия). Примерно 40% жителей Земли не имеют регулярного доступа к чистой пресной воде.

Цифра может возрасти до 60-70%, потому что на эти регионы приходятся самые большие темпы роста численности населения.

Меры борьбы с загрязнением

Для предотвращения или ликвидации загрязнения используются меры в двух направлениях:

Очистка гидросферы возможна, если применять действия в обоих направлениях, потому что они взаимосвязаны: с ростом степени воздействия от источников возрастает и площадь для очистки.

Конкретные меры, которые чаще всего принимаются для борьбы с загрязнением гидросферы: сокращение выбросов, фильтрация и очистка вод, физическое уничтожение мусора.

Сокращение и регулирование выбросов

Наибольший урон гидросфере наносится при выбросах отходов в водоемы. Сокращение и регулирование выбросов позволит вернуть водные ресурсы в хозяйственное пользование, а также позволит экосистеме самостоятельно восстановиться. Для этого государствами должны внедряться законодательные ограничения допустимого уровня выбросов, средства мониторинга состояния воды. Предприятиями и городами должны внедряться технологические средства по очистке образующихся отходов.

Фильтрация и очищение сточных вод

Кроме твердых бытовых и промышленных отходов в гидросферу попадает зараженная или загрязненная вода. Основной источник поступления – сточные воды. В городах и промышленных предприятиях образуется отработанная вода, которая по канализации попадает в водохранилища. В зависимости от развития инфраструктуры такая вода подвергается очистке. Вся масса воды должна пройти несколько стадий, чтобы быть пригодной для возврата в гидросферу. Очистка бывает физической, химической или биологической. На каждом из этапов в зависимости от метода очистки на воду оказывается воздействие: фильтров или решеток, химикатов, бактерий. Под физическим воздействием отсеивается твердый мусор, а вредные химические или биологические компоненты уничтожаются.

Уничтожение мусора в морях и океанах

Наибольший объем мусора в Мировой океан попадает из стран Юго-Восточной Азии. В них расположены основные производственные предприятия Земли, а также сосредоточено две трети населения. За счет особенностей течения Тихого океана этот мусор накапливается в водовороте, а само явление называется Большое тихоокеанское пятно.

Общий объем отходов составляет по разным оценкам до 100 миллионов тонн, а площадь – примерно 1,5 миллиона км2.

Очистка осложняется тем, что твердые отходы разлагаются в недостаточной степени, чтобы раствориться, в достаточной – чтобы оставаться на поверхности. Из-за сильного измельчения частицы распределяются по большой площади, поэтому попытки очистки со специальных кораблей оказались не очень удачными: было собрано не более 40 тонн таких отходов.

Другие эффективные методы

Наиболее эффективные меры по очистке гидросферы должны применяться в источниках образования или в прибрежной зоне. На эти участки приходится более 80% загрязнения гидросферы. При попадании в открытый океан мусор под действием агрессивной соленой воды и течений измельчается и рассеивается по большой площади. Из-за этого очистка становиться экономически нецелесообразной или даже невозможной.