Министерствоаграрной политики Украины
ЮФ «КАТУ» НАУ
РЕФЕРАТ
На тему: ПРЕСНОВОДНЫЕЭКОСИСТЕМЫ
Выполнила студентка
Проверил:
Симферополь
2007г.
ЗНАЧЕНИЕВОДЫ В ПРИРОДЕ И ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА
Вода — ценнейшийприродный ресурс. Она играет исключительно важную роль в процессах обменавеществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленноми сельскохозяйственном производствах. Общеизвестна необходимость ее для бытовыхпотребностей. Вода входит в состав организма человека, всех растений иживотных. Для многих живых существ она служит средой обитания.
Вода — непременный агентфотосинтеза. Она имеет высокую диэлектрическую проницаемость, благодаря чемуприсоединяет и удерживает почти все вещества. Это отличный теплоноситель иохладитель. Вода обладает таким уникальным качеством, как большое поверхностноенатяжение, вследствие чего способна подниматься по капиллярам в почве.
Совершая круговорот вприроде, вода участвует в формировании поверхности Земли. Она разрушает,растворяет и транспортирует различные неорганические вещества, способствуетотложению осадочных пород и образованию почвы.
Вода оказываетсущественное влияние на климат и погоду, так как обладает высокой теплоемкостьюи низкой теплопроводностью. Аккумулируя солнечное тепло, она при большихскоплениях выравнивает годичные и суточные колебания температуры.
Вода — источник дешевойэлектроэнергии. Моря, реки и другие водоемы служат путями сообщения, поставляютрыбную и другую продукцию и т.д. Много воды расходуется для нуждпромышленности, например на производство, 1 т стали — 120 м3,химического волокна — 2000, резины — 4000, синтетического бензина — 50—90,уксуса — 100, соды — 300, искусственного шелка — 400, нитроцеллюлозы — 750,бумаги — 1000 м3.
Еще более крупныйводопотребитель — сельское хозяйство. Ориентировочный расход воды здесь можнопредставить следующими показателями.
В земледелии:
на богаре на производство1 кг, л:
-зерна 750
-картофеля 1500
на орошаемых землях, тыс.м3/га (хлопчатник — тыс. м3 на 1 т хлопка-сырца):
-рис 16-20
-сады 7-8
-кукуруза 1,8-4,0
-овощные культуры 3—8
-зерновые 1,8-3,2
-люцерна 3—6
-хлопчатник 75
В животноводстве насодержание одной головы, л/сут
-крупного рогатого скота 115
-свиноматки 234
На предприятияхпереработки сельскохозяйственной продукции:
на убой одной головы крупногорогатого скота, л 500
на производство 1 кгсливочного масла, л 10
1 тсахара, м3 100
Санитарно-гигиеническиеусловия на фермах поддерживаются в основном с помощью воды. Она используетсядля мытья животных, посуды, аппаратуры, очистки помещение и их дезинфекции,подготовки кормов и т.д. Кроме того, много воды расходуется на различныебытовые нужды (души, умывальники и др.), на отопление помещений иобработку пищевых отходов Применяется она и в лечебных целях.
В мире на одного человекаежегодно расходуется в среднем 30 м3 воды, из них 1 м3дляпитья. В некоторых странах на одного человека приходится всего 2 м3воды в год. Здесь она оказывается одним из самых дорогих ресурсов. Внашей стране в мелких населенных пунктах потребление воды не превышает 30 л в,сутки на одного человека, в некоторых районах — даже 5-6 л. В жилищах сканализацией и водопроводом оно достигает 200 л/сут, а в домах,оборудованных горячим водоснабжением, — еще выше.
ВОДНЫЕРЕСУРСЫ ЗЕМЛИ
Запасы пресной воды нанашей планете далеко не безграничны. Дефицит чистой воды для многих районовземного шара стал насущной проблемой.
Водные ресурсы Земливключают воду океанов и морей, рек и озер, горных и полярных ледников, подземнуюпочвенную и атмосферную влагу. Суммарное количество воды на Земле составляет,км3:
в океанах и морях 1370-106
в виде льдов 20106
в литосфере 0,5-106
в атмосфере 13-106
Запасы пресной воды (2 %объема всей гидросферы) представлены в таблице.
Пресные водыгидросферыЧасти гидросферы
Объем пресной воды, км3 % общего объема пресной воды Ледники 24000000 85 Подземные воды 4000000 14 Озера и водохранилища 155000 0,6 Почвенная влага 83000 0,3 Пары атмосферы 14000 0,05 Речные воды 1200 0,04 Итого 28253200 100
Несмотря на столь большиезапасы пресных вод, в активном обмене участвуют только 134 тыс. км3,а для водоснабжения (реки и озера) используется лишь 15 тыс. км3.
Соленые воды составляют94,2 % всех водных ресурсов Земли. Они занимают свыше 70 % поверхности земногошара, но используются крайне недостаточно. Запасы же пресной воды на Земленезначительны: с учетом части подземных вод их около 30 млн. км3.Причем большая часть этой воды (97 %) приходится на ледники Антарктиды,Гренландии, полярных островов и гор. Если бы весь лед распределить равномерно поповерхности Земли, то образовался бы слой толщиной 53 м.
Ледники играют большуюроль. Их используют для орошения. Антарктические айсберги рассматривают какреальные источники питьевой воды.
Много воды в недрахЗемли, но она залегает в основном на больших глубинах. Доступна лишьнезначительная ее часть (зоны активного водообмена).
Около 3 % суши покрываютозера и реки. Они составляют малую часть гидросферы. На их долю приходится0,0161 % общего объема. Если учесть, что только эта вода пригодна для всех видовпользования, то дефицит пресной воды очевиден.
Для того чтобы правильнооценить ресурсы речных вод, надо иметь представление о круговороте воды какгидрологическом цикле, постоянно совершающемся в природе. Схематично онпротекает так. Под влиянием солнечной энергии молекулы воды на поверхностиМирового океана нагреваются и в газообразном состоянии поднимаются в атмосферу.По подсчетам ученых, из Мирового океана ежесуточно испаряется 875 км3пресной воды. Испарившаяся вода конденсируется, образует облака и далее в видежидких и твердых осадков выпадает обратно в Мировой океан (775 км3ежесуточно), часть ее попадает на сушу. Здесь она частично испаряетсянепосредственно с почвы и растительности, частично проникает в почву иподпочвенные горизонты, частично стекает в реки и далее вместе с изливающимисяна поверхность в виде родников грунтовыми водами возвращается в Мировой океан —100 км3 ежесуточно.
Дефицит пресной водыотмечается во многих районах мира, хотя мировых запасов ее хватило бы на нужды20—25 млрд. человек. Это связано с неравномерным ее распределением на суше,быстрым ростом населения, усиленным развитием промышленности и сельскогохозяйства. Ежегодный расход воды на земном шаре на все виды водоснабжениясоставляет около 150 км3, а возможный водозабор из рек и подземныхисточников — более 600 км3. Казалось бы, резервы воды большие ипричин для беспокойства нет. Однако существует один фактор, который весьмазначительно влияет на химический состав природных вод, — это хозяйственнаядеятельность человека. Рост городов приводит как к повышению водопотребления,так и к увеличению количества сточных вод. Промышленные и сельскохозяйственныепредприятия сбрасывают в реки загрязняющие вещества. В результате в природныхводах уменьшается количество растворенного кислорода, ухудшаются условияразложения органических веществ, которые интенсивно накапливаются,увеличиваются концентрации азота, фосфора, различных металлов, хлорорганическихи других вредных соединений.
В реки и другие водоемыежегодно сбрасывается свыше 450 км3 сточных вод. Примерно половинаиз них перед сбором подвергается искусственной очистке. А чтобы природные водысохранили способность к самоочищению, необходимо не менее чем десятикратноеразбавление сточных вод. Следовательно, они загрязняют огромную массуестественной воды. Поэтому всемерное сокращение и полное прекращение сбросасточных вод в водоемы — одно из основных направлений в охране водных ресурсов.
Примерно 60 % сушизанимают аридные (пустынные) и полуаридные (полупустынные) земли. В этихзасушливых районах население испытывает крайний недостаток обычной питьевойводы. К таким маловодным регионам относятся Мексика, Пакистан, Иран, Алжир,более десяти штатов США, а также аридные области Средней Азии.
Нехватка пресной водыощущается и во влажных, так называемых гумидных областях. В ряде штатов США,Канаде, большинстве областей тропической зоны Южной Америки, Азии и Африкиприродной воды достаточно. Но резкое увеличение ее потребления, а главное —загрязнение привело здесь к «водному голоду».
В США 1/7населения испытывает недостаток воды. Нехватка ее в обозримой перспективе можетбыть также в Германии, во Франции, в Великобритании и других государствахЗападной Европы. Угроза «водного голода», нависшая над человечеством,заставляет изыскивать пути обеспечения растущих потребностей населения в воде.
В этих целях все ширеизучают и используют подземные воды, запасы которых обнаружены на всехматериках. Разрабатывают проекты использования вод айсбергов. Все большеевнимание привлекает опреснение соленых вод. Для этого во многих странах строятопреснительные станции. В мире уже эксплуатируется более 800 опреснителей,которые ежесуточно вырабатывают 1,7 млн. м3 пресной воды, 90 %которой расходуется на питьевые нужды.
Одновременно с поискамипутей получения пресной воды ведется борьба с ее потерями и загрязнением. Дляэтого совершенствуют очистные сооружения и технологические процессы. Впромышленно развитых странах, в том числе и в России, все шире практикуютоборотный (замкнутый) цикл водоснабжения, суть которого состоит в том, что однаи та же вода в технологических процессах используется многократно.
В сельском хозяйствеочень высоки потери воды при орошении. ВСША коэффициент использованияоросительных вод равен 0,6, в СНГ колеблется по регионам от 0,4 до 0,7, а наюге Казахстана снижается до 0,25—0,35. К важнейшим мероприятиям, направленнымна борьбу с потерями воды и сохранение ее чистоты, относятся:
размещение посевов сучетом водообеспеченности территории;
оптимизация примененияудобрений и пестицидов с целью обеспечения надлежащего уровнясельскохозяйственного производства и предотвращения загрязнения поверхностных иподземных вод (особенно на осваиваемых землях);
сокращение оросительных иполивных норм;
уменьшение потерь нафильтрацию, испарение и непроизводительных расходов;
применение наиболеепрогрессивных способов увлажнения почв;
дальнейшие развитие,разработка и внедрение мелиоративных систем двустороннего действия с частичнозамкнутой циркуляцией поды;
охрана малых рек, в томчисле поддержание необходимых санитарных расходов и обеспечение самоочищающейспособности;
проведение лесоохранныхмероприятий, направленных на количественное и качественное регулирование водныхресурсов.
Переход наводосберегающие технологии полива, внедрение импульсного, аэрозольного,подпочвенно капельного и других способов полива позволят повысить эффективностьиспользования оросительных систем на25—30%г
ЗАГРЯЗНЕНИЕРЕК И ОЗЕР И МЕРЫ БОРЬБЫ С НИМ
Загрязнение пресных водстало столь значительным, что вызывает тревогу во многих странах. Причинызагрязнения рек и озер — интенсивное развитие промышленного производства и ростнаселения, в результате чего значительно увеличился объем промышленных ибытовых сточных вод. Например, в реке Москве концентрации взвешенных веществ,нефтепродуктов, сульфатов, фенолов, азота аммонийного, солей тяжелых металловпревышают ПДК от 2 до 20 раз.
Очень опасны нефтяныепродукты. Они попадают в реки со стоками нефтедобывающих,нефтеперерабатывающих, автомобильных и железнодорожных предприятий, странспортных и нефтеналивных судов. На водной поверхности такие веществаобразуют пленку, препятствующую проникновению кислорода в воду. Кислородноеголодание приводит к гибели разных видов рыб. По этой причине уловы во многихвнутренних водоемах сильно снижаются. Нефтяное загрязнение неблагоприятноотражается и на других обитателях рек и озер.
На фауну водоемов пагубновлияют сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности. Окисление древесноймассы сопровождается поглощением значительного «количества кислорода, чтовызывает гибель икры, мальков и взрослых рыб. Волокна и другие нерастворимыевещества засоряют воду и ухудшают ее физико-химические свойства.
На состоянии рыб и ихкорма — беспозвоночных неблагоприятно отражаются молевые сплавы. Из гниющейдревесины и коры в воду выделяются различные дубильные вещества. Смола и другиеэкстрактивные продукты разлагаются и поглощают много кислорода, чтообусловливает гибель рыбы, особенно молоди и икры. Кроме того, молевые сплавысильно засоряют реки, а топляк нередко полностью забивает их дно, лишая рыбнерестилищ и кормовых мест.
Атомные электростанциизагрязняют реки радиоактивными отходами. Радиоактивные вещества концентрируютсяв мельчайших планктонных организмах и рыбе, затем по цепи питания передаютсядругим животным. Установлено, что радиоактивность планктонных обитателей втысячи раз выше, чем воды, в которой они живут. Концентрация радиоактивногофосфора в организме пресноводных рыб в 20—30 тыс. раз, а водоплавающих птиц в50 раз выше, чем в водоеме.
Сточные воды, имеющиеповышенную радиоактивность (100 Ки на Гл и более), подлежат захоронению вподземные бессточные бассейны или специальные резервуары.
В связи с ростомнаселения, расширением старых и возникновением новых городов значительно увеличилосьпоступление бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти стоки стали источникомзаражения рек и озер болезнетворными бактериями и гельминтами. В еще большейстепени загрязняют водоемы моющие синтетические средства, широко используемые вбыту, а также в промышленности и сельском хозяйстве. Содержащиеся в ниххимические вещества, поступившие со сточными водами в реки и озера, оказываютзначительное влияние на биологический и физико-химический режим водоемов. Врезультате снижается способность вод к насыщению кислородом, парализуетсядеятельность бактерий, минерализующих органические вещества. Неумеренно инеумело применяемые в сельском хозяйстве пестициды при попадании в реки иканалы также ухудшают качество воды в них.
Различают минеральное иорганическое загрязнение сточных вод. В первом случае сточные воды содержатсоли, кислоты, щелочи, глину, песок и другие минеральные вещества. Впромышленных стоках их более 40 %. Нередко выбрасывают ценное сырье (повареннаясоль, глицерин, уксусная кислота, хлориды, удобрения и др.), которое такжестановится загрязнителем пресных вод.
Сточные воды, содержащиерастительные волокна, животные и растительные жиры, фекальную массу, остаткиплодов и овощей, отходы кожевенной и целлюлозно-бумажной промышленности,сахарных и пивоваренных заводов, предприятий мясомолочной, консервной икондитерской промышленности, становятся причиной органического загрязненияводоемов.
В сточных водах обычнооколо 60 % веществ органического происхождения. К этой же категории относитсябиологическое загрязнение (бактерии, вирусы, грибы, водоросли)коммунально-бытовых, медико-санитарных вод и отходов кожевенных и шерстомойныхпредприятий.
Реки в значительнойстепени загрязнены в результате сброса недостаточно очищенныхсельскохозяйственных, ливневых и коммунально-бытовых сточных вод. Ухудшилось икачественное содержание стоков, особенно вследствие увеличения доли сбросовхимических производств. Наиболее токсичные стоки направляют в пруды-накопители.Однако часть их с отдельных предприятии, где не имеется очистных сооружений,попадает в реки. Даже в высокоразвитых странах очистка воды оставляет желатьлучшего. Так, в Германии очищают только 64 % бытовых стоков, в Швеции 10 %стоков остаются неочищенными, а 15 % подвергаются лишь механической очистке.
Раньше, когда объемсточных вод был незначителен, на большинстве предприятий очистные сооружения нестроили, а ограничивались разбавлением этих стоков речной водой. Следует иметьв виду, что для разбавления 1 м3 сточных вод необходимо 20—30 м3природной чистой воды. В современных условиях огромный объем сточных водне может быть разбавлен в достаточной степени. Применяемые методы очисткипозволяют снизить уровень загрязнения лишь на 80 %, а в более совершенныхсооружениях — до 95 %. В то же время стоимость очистных сооружений частодостигает 10—20 % стоимости строительства предприятий. Лишь переход назамкнутый цикл водоснабжения служит радикальным средством решения даннойпроблемы.
В сильной степенизагрязняют водоемы предприятия, размещенные в сельской местности. Здесьнеобходимы меры по очистке сточных вод сыроваренных, маслодельных,пивоваренных, кожевенных, винных, консервных заводов, молокозаводов,мясокомбинатов, рыбозаводов, льнозаводов, депо, различных мастерских, гаражей,машинных дворов, складов топлива и смазочных материалов, удобрений ипестицидов, городских и поселковых канализаций, включая бани и прачечные.
Нельзя размещать у рек иводоемов молочно-товарные и свиноводческие комплексы, которые сильно загрязняютотходами водные источники. Скот при пастьбе уничтожает кустарники и дерновыйпокров, снижающие интенсивность береговой эрозии (абразии). На животноводческихкомплексах необходимо своевременно утилизировать навоз, создавать валы дляперехвата загрязненного стока, устанавливать места для водопоя и соблюдатьдругие правила эксплуатации. Навозонакопители должны иметь изолированные секциидля выдерживания навоза и обезвреживания его от патогенных микроорганизмов. Ихзакладывают с учетом гидрогеологических условий, чтобы исключить фильтрацию навознойжижи и загрязнение ею грунтовых вод.
В последнее времяпоявился термин «ирригационное загрязнение». Особенно оно характерно дляусловий Средней Азии, в первую очередь для Каракалпакии и Туркменистана. Здесьво многих случаях залегание грунтовых вод оказалось на уровне заложенияканализации и отхожих мест. Не случайно, что в этих регионах отмечаются самоевысокое количество желудочно-кишечных инфекций и наиболее высокий уровеньдетской смертности в СНГ.
Особенно сильнозагрязнены реки Волга, Урал, Днепр. В Волгу ежегодно сбрасывается более 7 млрд.м3 загрязняющих вод, в том числе без очистки свыше 1 млрд. м3.Только в районе Волгограда в реку поступает свыше 230 млн. м3 такихвод.
Развивая промышленность иорошаемое земледелие, не учитывали, что водные ресурсы рек составляют небольшуючастъ водных запасов страны. Вследствие этого такие реки, как, например, Волга,оказались сильно загрязненными. Кроме того, связанное со строительством ГЭСсооружение плотин и водохранилищ изменило гидрологический режим реки. Еслираньше вода от Рыбинска до Волгограда доходила за 50 сут., то теперь — за450—500 сут. Большинство притоков Волги как капилляры, питающие ее, загрязненыи забиты землей. Самоочищение этой могучей реки снизилось в десятки раз. Еслипрежде твердые осадки, поступающие с поверхностным стоком с территориибассейна, удобряли пойменные и заливные земли, то сейчас они откладываются надне водохранилища. Рыба стала поражаться гельминтами. Это тоже следствиекаскадности водохранилищ, малой проточности Волги. Повысился базисный уровеньзасоленных почв, они не промываются, падает их плодородие. В результате абразиипотеряно 70 тыс. га земель. В связи с этим важной проблемой становитсявосстановление гидрологического режима рек. Она уже решена в отношении нижнего теченияВолги. Теперь из Волгоградского водохранилища весной через плотину сбрасывается130 м3 воды, благодаря чему рыба может отнереститься. И хотя вданном случае теряется 1000 МВт электроэнергии, эти убытки оправданны, иботолько таким путем можно сохранить рыбное стадо. Проблемы экологии оказываютсянаиболее важными.
Более 40 % посевнойплощади обрабатывают пестицидами. С богарных земель в водоемы попадает около 1%, а с орошаемых — около 4 % этих веществ. При авиационной обработке врезультате сноса в водоемы поступает до 30 % применяемых пестицидов. Мигрируя вводе, они переносятся на большие расстояния, а их биологический распадвследствие стабильности происходит медленно. Весьма угрожающие размеры приобрелпроцесс эвтрофикации водоемов, когда усиливается развитие фитопланктона,особенно сине-зеленых водорослей, — происходит цветение воды. Эвтрофикация вводохранилищах связана с выщелачиванием биогенных элементов из затопленнойпочвы и гниения растительности на их дне. Но особенно этот процесс усилился всвязи со сбросом коммунально-бытовых и промышленных сточных вод, выносом сполей минеральных удобрений и пестицидов и нарушением гидрологического режимарек. Отрицательную роль играет также тот факт, что на животноводческихкомплексах ежегодно образуется до 1 млн. т навоза, а в почву вносят толькооколо 600 тыс. т его. Значительное количество органических удобрений можетпопасть в водоемы и вызвать эвтрофикацию.
Загрязняют водоемы суда,сбрасывающие отработавшие масла и бытовые отходы.
Возрастает бактериальноеи химическое загрязнение подземных вод. бактериальное загрязнение характернодля грунтовых вод, однако вполне возможно попадание микроорганизмов и вартезианские воды. Особенно опасно загрязнение подземных вод химическимивеществами, которые остаются в них длительное время.
Большое вниманиеуделяется озеру Байкал, в котором сосредоточено 20 % запасов пресной воды мира.Запрещен молевой сплав леса по рекам, впадающим в озеро. Проводят работы поочистке рек от затонувшей древесины. Временно запрещен лов знаменитого омуля.
В этом уникальном регионесоздалась неблагополучная экологическая ситуация. Разработаны меры посохранению природного комплекса бассейна озера Байкал. Некоторые из нихприведены ниже.
Строительство,реконструкция и расширение сооружений для очистки сточных вод и газовыхвыбросов.
Упорядочение всоответствии с требованиями экологии судоходства и перевозок грузов по озеру.
Создание эффективныхустановок по очистке дымовых газов от соединений серы и оснащение имиГусиноозерской ГРЭС и Улан-Удэнской ТЭЦ, других предприятий.
Осуществлениемероприятий, обеспечивающих строгое соблюдение норм предельно допустимыхвыбросов загрязняющих веществ в атмосферу Байкальским целлюлозно-бумажным иСеленгинским целлюлозно-картонным комбинатами.
ПерепрофилированиеБайкальского целлюлозно-бумажного комбината на экологически безопасноепроизводство.
Реализация и эффективноеиспользование навоза сельскохозяйственных животных и сточных вод объектовсельского хозяйства.
Осуществление мер,направленных на повышение водоохранных и почвозащитных свойств лесов бассейнаозера.
Усовершенствованиесистемы мониторинга состояния природной среды региона.
Создание Международногоцентра по проблемам охраны природы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Уразаев Н.А., Вакулин А. А., Марымов В. И., Никитина А. ИСельскохозяйственная экология. — М.: Колос, 1996.
2. Брылов С. А., Грабчак А. К., Комашенко В. И. и др. Охранаокружающей среды. — М.: Высшая школа, 1985.
3. Кормилицын В. И., Цицкишвили И. С, Яламов Ю. И. Основы экологии. — М.: Интерстиль, 1997.
4. Макевнин С. Г., Вакулин А. А. Охрана природы. — М.:Агропромиздат 1991.
5. Михеев А. В., Галушин В. И., Гладков Н. Ф. Охрана природы.— М. Просвещение, 1987.