Вступление
Водавходит в состав всех организмов биосферы, в том числе и в состав тела человека.В нем она исполняет роль структурного компонента, растворителя и переносчикапитательных веществ, участника биохимических процессов, регулятора теплообмена,с окружающей средой. От обеспеченности водой зависит жизнедеятельность всехживых организмов. Вода регулирует климат планеты, обеспечивает хозяйственную ипромышленную деятельность людей.
Основнымипотребителями воды является сельское и коммунальное хозяйство и промышленность.В сельском хозяйстве воду используют для полива растений, приготовления корма, длядомашних животных, в коммунальном хозяйстве — для питья и приготовления еды длялюдей, для удовлетворения их санитарно-гигиенических потребностей, кактеплоноситель и тому подобное. В промышленности воду используют в качествесырье, реагент и растворитель, для проведения разных технологических процессов,а также для промывания сырья и продуктов и тому подобное.
Всеотрасли хозяйства за отношением к водным ресурсам разделяют на пользователей ипотребителей.
Пользователииспользуют воду как среду или источник энергии и не забирают ее из источников(водный транспорт, рыболовство, туризм, спорт, гидроэлектростанции, и томуподобное).
Потребителизабирают воду из источников и используют ее по назначению (питье, приготовлениееды, выращивания сельскохозяйственной продукции, осуществления технологическихпроцессов, на производстве, обогрев помещений и тому подобное).
Вомногих случаях вода после использования частично или полностью возвращается кисточникам, но с измененным качеством.
Обеспеченность водными ресурсами
Мировыезапасы воды на Земли огромные. Однако, это преимущественно соленая водаМирового океана. Запасы пресной воды, потребность людей в которой являетсяособенно большой, незначительные (35029, 21 тыс. км3) и исчерпывающие. Вомногих местах планеты чувствуется нехватка ее для орошения, потребностейпромышленности, питья и других бытовых потребностей.
Большинствопресной воды сконцентрировано в ледниках Антарктиды и Гренландии. Льдом покрыто16 млн. км2 суходола. Третий за величиной источник воды — подземные воды. Онизалегают на глубине 150- 200 м. Общий их объем приблизительно в 100 раз большеобъема поверхностных пресных вод рек, озер, болот.
Втечение последних лет за приблизительными подсчетами потребность в воде вырослав 10 раз. Современный город использует воды в расчете на одного человека300-500 л/сутки, который в значительной мере превышает минимальную потребностьв воде одного человека (25 л/сутки). В течение века затраты воды в такихгородах, как Париж, Нью-Йорк, Москва, выросли более чем в 100 раз. Во многихстранах возникли проблемы со снабжением воды в большие города.
Соотношениеприхода и расходов воды с учетом изменений ее запасов за выбранный интервалвремени для определенного объекта называется водным балансом.
Вообщеучету подлежат атмосферные осадки, конденсация влаги, горизонтальный перенос иотложение снега, поверхностный и подземный приток, испарение, поверхностный иподземный сток, изменение запасов влаги в почве и др. В отдельных случаях нетнеобходимости детального учета всех составных частей водного баланса.
Например,если водобалансовые расчеты выполняются касательно достаточно больших объемовводы, можно не учитывать конденсацию, потому что она имеет относительно малоезначение.
Впределах среднего многолетнего годового водного баланса из всей территориисуходола земного шара испаряющееся количество воды, которая равняетсяколичеству осадков минус речной сток.
Подводными ресурсами в широком понимании воспринимаются все виды воды, которыенаходятся в Земле, на ее поверхности и в атмосфере. В более узком понимании подводными ресурсами понимаются те естественные воды, которые можно использовать внастоящее время, управляя их режимом, а также воды, что могут быть использованыв ближайшей перспективе и над управлением которыми идет работа. Такоеопределение водных ресурсов отвечает их экономическому пониманию и находится втесной связи с уровнем развития человеческого общества.
Исходяиз этого определения, в понятие «водные ресурсы» включаются толькопресные воды суходола, что непосредственно используются или определенные дляиспользования в процессе материального производства. На практике к такойкатегории доступных для использования вод в настоящий момент относят речнойсток и пригодные для эксплуатации подземные воды.
Водныересурсы считаются физически неисчерпаемыми, но в своем размещении и режиместока они выдерживают прямое и опосредствованное влияние других компонентовестественного комплекса и антропогенное давление, в следствие чего отличаютсязначительными колебаниями и неравномерностью распределения, а также по своимкачественным характеристикам.
Насовременном этапе социально-экономического развития Украины и ее отдельныхрегионов, что характеризуется увеличением антропогенной нагрузки на природу, особенноостро стоит проблема использования и охраны водных ресурсов страны.
Основнымисточником формирования и пополнения водных ресурсов служат атмосферные осадки,распределение которых достаточно неравномерно. С этим в значительной степенисвязанные отличия в естественном обеспеченности Украины водными ресурсами.Важным фактором, который влияет на формирование водных ресурсов, является такжеиспарение из поверхности, которое растет из северного запада на юго-восток.
Разницамежду количеством осадков и испарением (величина стока), а также отношениявеличины стока с определенной территории до количества осадков на этойтерритории (коэффициент стока) обусловливают водообеспеченность территории, формируясобственные водные ресурсы в объеме 50, 7 км3/год.
Водныересурсы рек являются одним из важнейших природных ресурсов. Они характеризуютсяобъемом стоку рек, что ежегодно стекает из определенной территории. В отличиеот большинства других природных ресурсов водные ресурсы возобновляются и ихсредняя многолетняя величина в течение длительного времени остается постоянной.
Часоваяи пространственная динамика водных ресурсов находится в непосредственнойзависимости многих водобалансовых факторов — величины, интенсивности ираспределения атмосферных осадков по территории, испарения, факторовподстилающей поверхности, хозяйственной деятельности, и тому подобное.Водобалансовые исследования дают возможность проводить сопоставление объективносуществующих в природе соотношений и взаимосвязей между поступлением ирасходами влаги на любой территории и, в первую очередь, на речных водосборах, заразные интервалы времени. А взаимная увязка отдельных компонентов водногобаланса позволяет более глубоко изучать условия их формирования, обнаруживатьвозможные ошибки измерений и расчетов и оценивать влияние хозяйственнойдеятельности и других факторов на водные ресурсы.
Водныересурсы Украины состоят из местного стока и транзита. Последний поступает поДунаю, Днепру, Сиверскому Донцу, и некоторых других водных артериях. Запределами страны формируется около 30 км3 стоку (общий объем составляет 210км3). Речная сеть Украины принадлежит к бассейнам Черного и Азовского морей ичастично (около 4%) к бассейну Балтийского моря (притоки Вислы — Сян и Буг).Все реки территории Украины принадлежат до 10 основных бассейнов. Наибольший изних бассейн Днепра. На территории Украины есть почти 23 тыс. рек и ручьев, скаких 2 938 имеют длину свыше 10 км и 116 — свыше 100 км.
Всоответствии с общими закономерностями распределения годовых осадков натерритории Украины изменяется также и многолетний слой стока. В северных исеверо-западных равнинных районах Украины слой годового стока составляет 140-160 мм На юг его величина постепенно уменьшается и в южных районах степной зоны не превышает 5-10 мм На фоне общего широтного уменьшения многолетнего слоя стока из севера на юг на отдельныхводосборах наблюдается увеличение стока. Это предопределено местнымифизико-географическими условиями и, прежде всего, относительными колебаниямивысоты местности. Увеличение стока наблюдается в верховьях рек Турия, Стир, Тетерев,Южный Бугу и на реках Донецкого Кряжу и Приазовской возвышенности.
Нагорных водосборах Карпат и Крыма распределение годового стока зависит отвертикальной поясности. Наибольший слой стока, который равняется 800-1200 мм, наблюдается на водосборах, в пределах которых выпадает максимальное количество осадков.Многолетний слой стока в средней части бассейнов рек Уж и Латориця, в горнойчасти р. Днистер и верховьях р. Прут составляет 300-700 мм В верховьях правобережных притоков р. Днистер его значения составляют 800-1000 мм, на левобережных притоках — слой стока равняется 150-200 мм На реках Горного Крыма величины стока на отдельных водосборах равняются 100-500 мм
Суммарноеиспарение из поверхности водосборов на территории Украины в сравнении сосадками и стоком распределяется более равномерно и колеблется в меньшихпределах. Его значение зависит от температуры и влажности воздуха, а такжеувлажненности территории, которая обусловливается количеством осадков. Величинаиспарения изменяется не только в широтном направлении, но также уменьшается сзапада к востоку.
Главныеэлементы водного баланса — многолетние значения стока и осадков для равниннойтерритории Украины определялись по данным фактических наблюдений, для горныхрайонов — за локальными зависимостями их величин от высоты местности.
Вычисленияглавных элементов водного баланса и их увязка позволяют создать графическуюмодель водного баланса речных водосборов в виде взаимосвязанных карт. Эти картыдают возможность определить основные элементы водного баланса для водосборов, накоторых не проводятся гидрометеорологические наблюдения, а также дляфизико-географических зон и отдельных регионов. Примером такой моделипредложены связанные карты распределения атмосферных осадков, естественногосуммарного стока, испарения из речных водосборов бассейна Днепра. Средниеошибки определения осадков за этими картами составляют 2%, стоку — 7, 5%, суммарногоиспарения — 1%.
Приразработке отмеченных моделей следует иметь в виду, что при массовыхводобалансовых исследованиях с возможными ошибками определения месячных величинслоя стока (10-15%), атмосферных осадков (15-20%), суммарного испарения(20-25%), невязки водного баланса, могут достигать 20-30% по отношению катмосферным осадкам.
Местныеводные ресурсы Украины, которые ежегодно формируются на 71 тыс. реках (изплощади 603, 7 тис. км2), составляют около 53 км3. Их величина обусловленасредними годовыми атмосферными осадками слоем 586 мм, из которых почти 88 мм или 15% тратится на суммарный сток, остальные — 480 мм — испаряющиеся. Невязка водного баланса равняется 18 мм или 3% по отношению к осадкам. Общие водные ресурсы с учетом притоку из Беларуси и России (без притока Дунаяобъемом 120 км3) равняются 87 км3. Средняя годовая водообеспеченность местными воднымиресурсами составляет около 1000 м3 на одного жителя, общими — 1700 м3 за год.
Водообеспеченностьместными водными ресурсами по отдельным областям Украины отличается почти в 60раз: от 0, 14 км3 в Херсонской области до 7, 92 км3 в Закарпатской области илисоответственно 110 и 6580 м3/год на одного обитателя. Водообеспеченностьсуммарными водными ресурсами по отдельным областям Украины изменяется от 0, 91км3 для АР Крым до 54, 4 км3 в Херсонской области, которая отвечает 380 м3/годи 44600 м3/год на одного жителя.
Загрязнение гидросферы
Различаютне только искусственное (антропогенное) загрязнение води, но и естественное.Известно, что даже в малозаселенных районах (Аляска, Амазония и тому подобное)чистота воды уменьшается, а количество илу, примесей всех видов увеличиваетсяот истока в горах к месту соединения с морем или океаном.
Существеннымявляется то обстоятельство, что водобиологическое загрязнение набираетособенного значения, кое-где за опасностью даже опережая химические. Этослучается чаще всего тогда, когда вода становится жизненной средой дляпатогенных микроорганизмов, количество которых в ней все время растет. Еслиперед использованием для питья такая вода не дезинфицируется, то и минимальноеее количество может повлечь взрыв тех болезней, которые легко передаются именночерез воду (см. биологическое загрязнение).
Источниковзагрязнения воды много, основными из них является:
— стоковые воды промышленных предприятий;
— бытовых стоках коммунального хозяйства;
— стоковые воды сельского хозяйства;
— воды шахт, нефтепромыслов, рудников;
— отходы производств при добыче разных полезных ископаемых;
— отходы древесины в деревообрабатывающей промышленности;
— сбросы водного и железнодорожного транспорта и тому подобное.
Извсех источников загрязнения воды основное значение имеют производственныестоковые воды. Наибольшими загрязнителями поверхностных и подземных водявляется:
— химическая промышленность
— черная металлургия;
— цветная металлургия;
— коксохимия;
— тяжелое, энергетическое и транспортное машиностроение;
— коммунальное и сельское хозяйство.
Основнымиисточниками загрязнения естественных вод является:
— Атмосферные воды, которые несут значительные количества полютантов (загрязнителей),что вымываются из воздуха и имеют преимущественно промышленное происхождение.При стекании по склонам, атмосферные и тали воды дополнительно захватывают ссобой значительное количество веществ. Особенно опасные стоки из городских улици промышленных площадок, которые несут значительное количество нефтепродуктов, мусорафенолов, разных кислот.
— Городские стоковые воды, что включают преимущественно бытовые стоки, которыесодержат фекалии, детергенты (поверхностно-активные вещества), микроорганизмы, втом числе патогенные.
— Промышленные стоковые воды, что образуются в самих разнообразных отрасляхпроизводства, среди которых наиболее активно потребляет воду черная металлургия,химическая, лесохимическая, нефтеперерабатывающая промышленности. Притехнологических процессах образуются такие основные виды стоковых вод, аименно:
— реакционные воды, что образуются в процессе реакций с выделением воды, загрязненныекак исходными веществами, так и продуктами реакций
— воды, что содержатся в сырье и исходных продуктах (свободная или связаннаявода)
— промывные воды после мойки сырья, продуктов, тары, оборудования, пестиковыйводород растворы
— водные экстрагенты и адсорбенты
— охлажденные воды, что не контактируют с технологическими продуктами, а используютсяв системах обратного водоснабжения
— бытовые воды — воды столовых, душевых, туалетов, прачечных, и тому подобное
— атмосферные осадки, которые стекают из территории промышленных предприятий.
Загрязнение вод Мирового океана
Состояниевод Мирового океана сегодня вызывает большую тревогу. Его загрязняютпреимущественно реками, с которыми ежегодно поступает свыше 320 млн. т. солейжелеза, 6, 5 млн. т. фосфора и др. Очень много загрязнений попадают в океаны ииз атмосферы: 200 тыс. т свинца, 1 млн т углеводородов, 5 тыс. т ртути, и томуподобное. Близко трети минеральных удобрений, которые вносятся в почву, вымываетсяиз него дождевыми водами и выносится реками в моря и океаны; лишь азоту ифосфору таким путем попадает в Мировой океан около 62 млн. т. на год. Этивещества вызывают бурное развитие некоторых одноклеточных водорослей, что ужене раз влекло так называемые «красные приливы» (хотя цвет воды приэтом бывает и желтым, и сине-зелёным, в зависимости от вида водоросли). В«подживленной» нитратами и фосфатами морской воде эти растениячрезвычайно быстро размножаются, образовывая кое-где на поверхности водыгигантские «одеяла» толщиной до 2 м и площадью во многие квадратные километры. Такое одеяло действует как пресс, который душит в море все живет.Погибая, водоросли опускаются на дно, где начинают гнить, поглощая веськислород из воды. Это вызывает гибель донных организмов.
Кнаиболее вредным загрязнителям Мирового океана принадлежат нефть инефтепродукты, их ежегодно попадает сюда 5-10 млн. т, главным образом врезультате потерь при добывании нефти из морских месторождений, аварий танкеров,берегового стока, и тому подобное. Да, в результате аварии танкера «Екссонвалдиз», который произошел в 1990 г. вблизи Аляски, в море попало 40 тыс. т нефти. Огромные нефтяные пятна были разнесены морскими течениями и ветромвдалеке от места аварии, загрязнив значительные участки побережья, повлекшигибель тысяч тюленей, морских птиц, рыбы, и тому подобное. А в 1991 г. в результате войны между Кувейтом и Ираком (известной как операция «Буря впустыне») нефть из подорванных танкеров и нефтепроводов укрыла 1550 км поверхности Персидского залива и 450 км береговой полосы, где погибли большое количествоморских черепах, птиц, крабов и других животных.
Нефтянаяпленка на поверхности моря подавляет жизнедеятельность морского фитопланктона, которыйявляется одним из главных поставщиков кислорода в земную атмосферу, нарушаеттепло- и влагообмен между океаном и атмосферой, теряет мальков рыб и другихморских организмов.
Моряи океаны загрязняются также твердыми отходами — промышленными и бытовыми, их вМировом океане накопилось уже свыше 20 млн. т. Большинство из них содержатсоединения тяжелых металлов и другие вредные вещества, которые пагубнодействуют на морскую фауну и флору. В Мировой океан попали большое количестворадиоактивных веществ в результате испытаний атомного оружия, работы атомныхреакторов военных подводных лодок и ледоколов, сброса контейнеров, с отходамиатомных электростанций и тому подобное. Общее количество радиоактивности, принесеннымчеловеком в Мировой океан, составляет 1, 5-109 Ки, в то время как во время чернобыльскойаварии в атмосферу было выброшено 5-107 Ки, то есть в 30 раз меньше.
Наибольшеезагрязнение Мирового океана происходит в его мелководной прибрежной зоне. Шельфокеана — это районы, где большинство морских организмов проводят значительнуючасть своей жизни; к тому же именно здесь миллионы рыбалок зарабатывают себе нажизнь, а еще большее количество людей отдыхает.
Проблемазащиты Мирового океана в настоящее время стала одной из самых актуальных, онакасается всех стран, даже тех, которые не имеют непосредственного выхода кокеану. Учитывая это ООН разработала и приняла несколько важных соглашений, которыерегулируют судоходство, рыболовство, добывание полезных ископаемых из морскихместорождений и тому подобное. Наиболее известным из них является соглашение, подписанноебольшинством стран мира в 1982 г., что получила название «Хартияморей».
Охрана водных ресурсов
Генеральнаястратегия в отрасли охраны водных ресурсов во всех странах мирапредусматривает: подчинение интересов отдельных водопользователей национальныминтересам; применение экологически чистых («зеленых») технологий впроизводстве для улучшения качества вод, предотвращения их загрязнения иперегрева; возможность позитивных изменений в окружающей среде с учетомальтернативных вариантов водоснабжения и водопотребления.
Обеспечениеэкологического равновесия и полное удовлетворение потребностей населения иобщественного хозяйства водой возможные при улучшении качества воды и водногорежима рек, рациональном использовании воды предприятиями всех отраслейобщественного хозяйства и воссоздании водных ресурсов.
Всепромышленные и сельскохозяйственные предприятия обязаны:
— проводить мероприятия по экономному использованию водных ресурсов;
— применять современные эффективные и совершенные технические средства итехнологии, чтобы предотвратить большие потери и загрязнение воды;
— контролировать качество и количество сброшенных в водные объекты промышленныхстоков и тому подобное.
Действующимв Украине водным законодательством регламентируется использование водыопределенного качества. Не позволяется, в частности, применять питьевую водудля охлаждения блоков ТЕС, сбрасывать в водоемы стоковые воды с содержимымценных отходов, которые можно изъять с помощью специальных технологий. Напредприятиях эффективным считается обратное водопользование, когда ихсобственные стоковые воды после локальной очистки (на месте) повторноиспользуются в технологическом цикле, и загрязненные стоки вообще не попадают вводоемы.
Водаимеет чрезвычайно ценное свойство — постоянно самосовершенствоваться подвоздействием солнечной радиации и самоочистки. Последнее заключается вперемешивании загрязненной воды со всей ее массой в водном источнике ипоследующем процессе минерализации органического вещества и отмирании бактерий.В естественной самоочистке воды принимают участие бактерии, грибы, водоросли.Установлено, что в процессе бактериальной самоочистки через 24 часа остается небольше 50 % бактерий, через 96 час. — 0, 5 %. Для самоочистки загрязненной водынеобходимо многоразовое разбавление ее чистой водой. В случае сильногозагрязнения самоочистка воды не происходит, потому нужны специальныемероприятия и методы по ликвидации загрязнений, которые поступили со стоковымиводами.
Выводы
Различаютне только искусственное (антропогенное) загрязнение води, но и естественное.Известно, что даже в малозаселенных районах (Аляска, Амазония и тому подобное)чистота воды уменьшается, а количество илу, примесей всех видов увеличиваетсяот истока в горах к месту соединения с морем или океаном.
Важнейшимследствием загрязнения воды является то, что, попадая в водоемы, загрязняющиевещества вызывают снижение ее качества.
Качествоводы — это совокупность физических, химических, биологических ибактериологических показателей, которые обусловливают пригодность воды дляиспользования в промышленном производстве, быту и тому подобное.
Этооказывается в изменении ее физических свойств (прозрачности, запаху, привкусу)и химического состава (кислотности, количества органических и минеральныхпримесей, содержимого ядовитых веществ, и тому подобное), в уменьшениисодержимого в воде кислорода, изменении количества и видового составамикроорганизмов, появлении болезнетворных бактерий. Следовательно, загрязнениеестественных вод может привести к тому, что они становятся непригодными дляпитья, купания, а иногда и для технических потребностей. Как правило, загрязненнаявода непригодна и для использования в промышленности, поскольку нарушаетнормальный ход технологического процесса, снижает качество производимойпродукции.
Генеральнаястратегия в отрасли охраны водных ресурсов во всех странах мирапредусматривает: подчинение интересов отдельных водопользователей внациональных интересах; применение экологически чистых («зеленых»)технологий в производстве для улучшения качества вод, предотвращения ихзагрязнения и перегрева; возможность позитивных изменений в окружающей среде сучетом альтернативных вариантов водоснабжения и водопотребления.
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.ekologos.ru/