Антропогенное воздействие на гидросферу конспект. Антропогенные воздействия на гидросферу

Антропогенные воздействия на гидросферу .

Из-за загрязнения или засорения около 70% рек и озер России утратили свои качества как источника питьевого водоснабжения. В результате около половины населения потребляют загрязненную недоброкачественную воду.

Наиболее часто встречаются химическое и бактериальное загрязнения, реже радиоактивное, механическое и тепловое.

Химическое загрязнение - наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (фенолы, пестициды и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи).

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов, простейших, грибов и др. Этот вид загрязнений носит временный характер.

Радиоактивное загрязнение воды весьма опасно даже при очень малых концентрациях радиоактивных веществ. Наиболее вредны «долгоживущие» и подвижные в воде радиоактивные элементы (стронций-90, уран, радий-226, цезий и др.). Они попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании радиоактивных отходов, захоронении их на дне и др., в подземные же воды - в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами.

Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песок, шлам, ил и др.). Механические примеси могут значительно ухудшать органолептические показатели вод (показатели, которые нормируются по интенсивности восприятия человека).

Применительно к поверхностным водам выделяют еще их загрязнение (а точнее засорение) твердыми отходами (мусором), остатками лесосплава, промышленными и бытовыми отходами, которые ухудшают качество вод, отрицательно влияют на условия обитания рыб, состояние экосистем.

Тепловое загрязнение связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами. При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава в водах.

К основным источникам загрязнения поверхностных вод относятся : 1) сброс в водоемы неочищенных сточных вод; 2) смыв ядохимикатов ливневыми осадками; 3) газодымовые выбросы; 4) утечки нефти и нефтепродуктов.

Наибольший вред водоемам и водотокам причиняет выпуск в них неочищенных сточных вод - промышленных, коммунально-бытовых, коллекторно-дренажных и др.

Промышленные сточные воды загрязняют экосистемы фенолами, нефтепродуктами, сульфатами, фторидами, цианидами, тяжелыми металлами.

Огромное количество таких опасных загрязняющих веществ, как пестициды, аммонийный и нитратный азот, фосфор, калий и др., смываются с сельскохозяйственных территорий, включая животноводческие комплексы. В них высока концентрация органических веществ, биогенов и других загрязнителей.

Опасны газодымовые соединения (аэрозоли, пыль и т.д.), оседающие из атмосферы на поверхность водосборных бассейнов и непосредственно на воду.

Огромны масштабы нефтяного загрязнения природных вод. Миллионы тонн нефти ежегодно загрязняет морские и пресноводные экосистемы при авариях нефтеналивных судов, на нефтепромыслах в прибрежных зонах, при сбросе с судов балластных вод и т.д.

Источники загрязнения подземных вод . Загрязняющие вещества могут проникать к подземным водам различными путями: при просачивании промышленных и хозяйственно-бытовых стоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойников, неисправных скважин, через поглощающие скважины, карстовые воронки и т.д.

Загрязнения подземных вод распространяются вниз по течению потока на расстояния до 20-30 км и более от источника загрязнения.

Некоторый последствия загрязнения гидросферы

Загрязнение водных экосистем представляет огромную опасность для всех живых организмов, и в частности для человека.

Под влиянием загрязняющих веществ в пресноводных экосистемах отмечается снижение их устойчивости вследствие нарушения пищевой пирамиды и связей в биоценозе, микробиологического загрязнения, эвтрофирования и других негативных процессов.

Процесс эвтрофирования (цветения) водоемов – это повышение уровня первичной продукции вод, благодаря увеличению в них концентраций биогенных элементов, главным образом азота и фосфора. Различают естественное и антропогенное эвтрофирование . Естественное эвтрофирование длится тысячелетиями, антропогенное наступает гораздо быстрее, особенно в водоемах с замедленным стоком – озерах, водохранилищах, прудах, в прибрежной зоне морей. Поступление биогенных элементов происходит в результате смывания с полей удобрений, а также с промышленными и коммунальными стоками. Биогенные элементы поступают и с атмосферными осадками, из почв (в результате их эрозии, распашки, сведения лесов). Основным эвтрофирующим элементом для морских водоемов служит азот, для пресноводных – фосфор (иногда азот). Эвтрофирование водоемов способствует ухудшению качества воды. При эвтрофировании возникает «цветение» воды – массовое развитие микроводорослей, чаще всего сине-зеленых водорослей. В результате «цветения» уменьшаются прозрачность воды и содержание кислорода в ней. Высокая степень эвтрофирования приводит к заморам рыб и других гидробионтов. Эвтрофирование обратимо. Наиболее радикальные меры борьбы с эвторофированием водоемов: преграждение доступа биогенных элементов в водоем и очистка стоков, агротехнические и лесохозяйственные мероприятия, уменьшающие вынос биогенных элементов с площади водосбора. Для увеличения содержания растворенного кислорода водоемы аэрируют (осуществляют поступление воздуха) искусственным путем.

В последнее время резко возросли скорости поступления загрязняющих веществ в Мировой океан. Ежегодно в океан сбрасывается до 300 млрд. м 3 сточных вод, 90% которых не подвергается предварительной очистке. Морские экосистемы подвергаются все большему антропогенному воздействию посредством химических токсикантов, которые, аккумулируясь гидробионтами, по трофической цепи приводят к гибели консументов даже высоких порядков, в том числе и наземных животных - морских птиц. Среди химических токсикантов наибольшую опасность для морской биоты (исторически сложившейся совокупности живых организмов, объединенных общей областью распространения) и человека представляют нефтяные углеводороды (особенно бенз(а)пирен), пестициды и тяжелые металлы: ртуть, свинец, кадмий и др.

На здоровье человека неблагоприятные последствия при использовании загрязненной воды проявляются либо непосредственно при питье, либо в результате биологического накопления по длинным пищевым цепям типа: вода - планктон - рыбы - человек или вода - почва - растения - животные - человек и др. В современных условиях увеличивается опасность таких эпидемических заболеваний, как холера, брюшной тиф, дизентерия и др., вызванных бактериальным загрязнением воды.

Истощение вод

Истощение вод - недопустимое сокращение их запасов в пределах определенной территории (для подземных вод) или уменьшение минимально допустимого стока (для поверхностных вод). И то и другое приводит к неблагоприятным экологическим последствиям, нарушает сложившиеся экологические связи в системе человек - биосфера.

Интенсивная эксплуатация подземных вод в районах водозаборов и мощный водоотлив из шахт, карьеров приводит к изменению взаимосвязи поверхностных и подземных вод, значительному ухудшению речного стока, прекращению деятельности родников, ручьев и небольших рек. Кроме того, в связи со значительным снижением уровней подземных вод наблюдаются и другие негативные изменения экологической обстановки: осушаются заболоченные территории, иссушаются леса, гибнет растительность и др.

Серьезнейшая экологическая проблема - восстановление водности и чистоты малых рек (т.е. рек длиной не более 100 км) самого уязвимого звена в речных экосистемах. Именно они оказались наиболее восприимчивыми к антропогенному воздействию. Непродуманное хозяйственное использование водных ресурсов и прилегающих земельных угодий вызвало их истощение (а нередко и исчезновение), обмеление и загрязнение.

К другим видам воздействия человека на гидросферу относится создание крупных водохранилищ , которые коренным образом преобразуют природную среду на прилегающих территориях.

Создание водохранилищ путем перегораживания русла водотоков плотинами опасно серьезными негативными последствиями для большинства гидробионтов. Из-за того, что многие нерестилища рыб оказываются отрезанными плотинами, резко ухудшается или прекращается естественное воспроизводство многих лососевых, осетровых и других проходных рыб.

Антропогенное воздействие налитосферу

Верхняя часть литосферы, которая непосредственно выступает как минеральная основа биосферы, подвергается все более возрастающему антропогенному воздействию.

Экологическая функция литосферы выражается в том, что она является базовой подсистемой биосферы: вся континентальная и почти вся морская биота опирается на земную кору. Рассмотрим техногенные изменения следующих основных составляющих литосферы: 1) почв; 2) горных пород и их массивов; 3) недр.

Деградация почвы - это постепенное ухудшение ее свойств, которое сопровождается уменьшением содержания гумуса и снижением плодородия (свойства почвы обеспечивать потребности растений в питательных веществах и воде). Почву называют «мостом между живой и неживой природой». Она - биологический адсорбент и нейтрализатор загрязнений.

К деградации почв (земель) приводит эрозия, загрязнение, вторичное засоление, заболачивание, опустынивание.

Эрозия почв (от лат. erosio - разъедание) - разрушение и снос верхних, наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия).

По аналогии выделяют также промышленную эрозию (разрушение почв при строительстве и при разработке карьеров), военную эрозию (воронки, траншеи), пастбищную эрозию (при интенсивной выпасе скота), ирригационную (разрушение почв при прокладке каналов и нарушении норм поливов) и др. Однако бичом земледелия у нас в стране и в мире остаются водная эрозия (ей подвержен 31% суши).

Основные загрязнители почвы: 1) пестициды (ядохимикаты); 2) минеральные удобрения; 3) отходы и отбросы производства; 4) газодымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу; 5) нефть и нефтепродукты.

В процессе хозяйственной деятельности человек может усиливать природное засоление почв. Такое явление носит название вторичного засоления , и развивается оно при неумеренном поливе орошаемых земель в засушливых районах.

Заболачивание почв наблюдается в сильно переувлажненных районах. Заболачивание ухудшает свойства почв и снижает производительность лесов.

Одним из глобальных проявлений деградации почв, да и всей окружающей природной среды в целом, является опустынивание - это процесс необратимого изменения почвы и растительности и снижения биологической продуктивности.

Если эрозию можно назвать недугом ландшафта, то опустынивание - это его смерть.

Воздействия на горные породы и их массивы

К числу основных антропогенных воздействий на горные породы относят: статические и динамические нагрузки, тепловые, электрические и другие воздействия.

Статические нагрузки - наиболее распространенный вид антропогенного воздействия на горные породы. Под действием статических нагрузок от зданий и сооружений образуется зона активного изменения горных пород примерно на глубине 70-100 м.

Динамические нагрузки - вибрации, удары, толчки и другие динамические нагрузки, типичные при работе транспорта, ударных и вибрационных строительных машин, заводских механизмов и т.д.

Другим видом динамических нагрузок являются взрывы, действие которых сходно с сейсмическими. Горные породы разрушают взрывным способом при строительстве дорог, гидротехнических плотин, добыче полезных ископаемых и т.д. Очень часто взрывы сопровождаются нарушением природного равновесия - возникают оползни, обвалы и т.п.

Тепловое воздействие - повышение температуры горных пород, наблюдающееся при подземной газификации углей, в основании доменных и мартеновских печей и др. В ряде случаев температура пород повышается до 40-50°С, а иногда и до 100 °С и более (в основании доменных печей). В зоне подземной газификации углей при температуре 1000-1600°С породы спекаются, «каменеют», теряют свои первоначальные свойства.

Электрическое воздействие . Создаваемое в горных породах искусственное электрическое поле (электрифицированный транспорт, ЛЭП и др.), порождает блуждающие токи и поля. Наиболее заметно они проявляются на городских территориях, где имеется наибольшая плотность источников электроэнергии. При этом изменяются электропроводность, электросопротивляемость и другие электрические свойства пород.

Динамическое, тепловое и электрическое воздействие на горные породы создает физическое «загрязнение» окружающей природной среды.

Массивы горных пород в ходе инженерно-хозяйственного освоения подвергаются мощному антропогенному воздействию. При этом развиваются такие опасные геологические процессы, как оползни (скольжение горных пород вниз по склону под действием собственного веса грунта и нагрузки), карст (геологическое явление, связанное с растворением водой таких горных пород, как известняков, гипса, каменной соли, с образованием при этом подземных пустот, пещер и сопровождаемое провалами земной поверхности), подтопление (повышение уровня грунтовых вод до критических величин), просадки и др. Особенно легко всевозможным нарушениям подвержены массивы вечномерзлых пород, так как они весьма чувствительны к любому антропогенному воздействию. Все эти процессы, если они вызваны деятельностью человека и нарушают природное равновесие, называют ущербообразующими , т. е. наносящими экологический и экономический ущерб окружающей природной среде.

Воздействия на недра

Недра - верхняя часть земной коры, в пределах которой возможна добыча полезных ископаемых.

Основное природное богатство недр - минерально-сырьевые ресурсы , т.е. совокупность полезных ископаемых, заключенных в них. Добыча (извлечение) полезных ископаемых с целью их переработки - главная цель пользования недрами. Недра - источник не только минеральных ресурсов, но и энергетических запасов (геотермальная энергия). Недра являются не только источником полезных ископаемых или резервуара для захоронения отходов, но и частью среды обитания человека в связи со строительством метрополитенов, подземных городов, объектов гражданской обороны и т.д.

Экологическое состояние недр определяется характером воздействия на них горнодобывающей, строительной и иной деятельности. В современный период масштабы антропогенного воздействия на земные недра огромны.

Недра нуждаются в постоянной экологической защите, в первую очередь от истощения запасов сырья, а также от загрязнения их вредными отходами, сточными водами и т.д. Разработка недр оказывает вредное воздействие практически на все компоненты окружающей природной среды и ее качество в целом (рис.).

Рисунок. Экологические последствия разработки недр

Нет в мире другой отрасли хозяйства, которую можно было бы сравнить с горнодобывающей промышленностью по силе негативного воздействия на природные экосистемы, исключая разве что природные и техногенные катастрофы, подобно аварии на Чернобыльской АЭС.

Существование биосферы и человека всегда было основано на использовании воды. Человечество постоянно стремилось к увеличению водопотребления, оказывая на гидросферу огромное многостороннее воздействие.

На нынешнем этапе развития техносферы, когда в мире еще в большей степени возрастает воздействие человека на гидросферу, а природные системы в значительной степени утратили свои защитные свойства, очевидно необходимы новые подходы, экологизация мышления, «осознание реальностей и тенденций, появившихся в мире в отношении природы в целом и ее составляющих» (Лосев, 1989). В полной мере это относится к осознанию такого страшного зла, каким является в наше время загрязнение и истощение вод.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ГИДРОСФЕРЫ

Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ.

Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей.

Россия обладает одним из самых высоких водных потенциалов в мире на каждого жителя России приходится свыше 30 тыс. м3/год воды. Однако в настоящее время из-за загрязнения или засорения около 70% рек и озер России утратили свои качества как источники питьевого водоснабжения, в результате около половины населения потребляют загрязненную недоброкачественную воду (Государственный доклад «Вода питьевая», 1995). Только в 1998 г. в поверхностные водные объекты России предприятиями промышленного, коммунального и сельского хозяйства сброшено 60 км3 сточных вод, 40% из которых относились к категории загрязненных. Лишь десятая часть из них проходила нормативную очистку.

Нарушено исторически сложившееся равновесие в водной среде Байкала - уникальнейшем озере нашей планеты, которое, по подсчетам ученых, могло бы обеспечить чистой водой все человечество в течение почти полустолетия. Только за последние 15 лет загрязнено более 100 км3 байкальской воды. На акваторию озера ежегодно поступало более 8500 т нефтепродуктов, 750 т нитратов, 13 тыс. т хлоридов и других загрязнителей. Ученые полагают, что только размеры озера и огромный объем водной массы, а также способность биоты участвовать в процессах самоочищения спасают экосистему Байкала от полной деградации.

Главные загрязнители вод и виды загрязнений.

Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолептическому, вода считается загрязненной.

Различают химические, биологические и физические загрязнители. Среди химических загрязнителей к наиболее распространенным относят нефть и нефтепродукты, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), пестициды, тяжелые металлы, диоксины и др. Очень опасно загрязняют воду биологические загрязнители, например, вирусы и другие болезнетворные микроорганизмы, физические радиоактивные вещества, тепло и др.

Таблица 3. Виды загрязнений

Основные виды загрязнения. Наиболее часто встречается химическое и бактериальное загрязнение вод. Значительно реже наблюдается радиоактивное, механическое и тепловое загрязнение.

Химическое загрязнение - наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия и др.) и нетоксичным. При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в пласте вредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок и т. д., однако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не происходит. Очаг химического загрязнения подземных вод в сильно проницаемых грунтах может распространяться до 10 км и более.

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), простейших, грибов и др. Этот вид загрязнений носит временный характер.

Весьма опасно содержание в воде, даже при очень малых концентрациях, радиоактивных веществ, вызывающих радиоактивное загрязнение. Наиболее вредны «долгоживущие» радиоактивные элементы, обладающие повышенной способностью к передвижению в воде (стронций-90, уран, радий-226, цезий и др.). Радиоактивные элементы попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании в них радиоактивных отходов, захоронении отходов на дне и др. В подземные воды уран, стронций и другие элементы попадают как в результате выпадения их на поверхность земли в виде радиоактивных продуктов и отходов и последующего просачивания в глубь земли вместе с атмосферными водами, так и в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами.

Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песок, шлам, ил и др.). Механические примеси могут значительно ухудшать органолептические показатели вод.

Применительно к поверхностным водам выделяют еще их загрязнение (а точнее, засорение) твердыми отходами (мусором), остатками лесосплава, промышленными и бытовыми отходами, которые ухудшают качество вод, отрицательно влияют на условия обитания рыб, состояние экосистем.

Тепловое загрязнение связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами. При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава в водах, что ведет к размножению анаэробных бактерий, росту гидробионтов и выделению ядовитых газов? сероводорода, метана. Одновременно происходит «цветение» воды, а также ускоренное развитие микрофлоры и микрофауны, что способствует развитию других видов загрязнения.

По существующим санитарным нормам температура водоема не должна повышаться более чем на 3С летом и 5С зимой, а тепловая нагрузка на водоем не должна превышать 12-17 кДж/м3.

Основные источники загрязнения поверхностных и подземных вод. Процессы загрязнения поверхностных вод обусловлены различными факторами. К основным из них относятся:

• 1) сброс в водоемы неочищенных сточных вод;
• 2) смыв ядохимикатов ливневыми осадками;
• 3) газодымовые выбросы;
• 4) утечки нефти и нефтепродуктов.

В настоящее время объем сброса промышленных сточных вод во многие водные экосистемы не только не уменьшается, но и продолжает расти. Так, например, в оз. Байкал, вместо планируемого прекращения сброса сточных вод из ЦБК (целлюлозно-бумажного комбината) и перевода их на замкнутый цикл водопотребления, сбрасывается огромное количество сточных вод.

Коммунально-бытовые сточные воды в больших количествах поступают из жилых и общественных зданий, прачечных, столовых, больниц и т. д. В сточных водах этого типа преобладают различные органические вещества, а также микроорганизмы, что может вызвать бактериальное загрязнение.

Такие опасные загрязняющие вещества, как пестициды, аммонийный и нитратный азот, фосфор, калий и др., смываются с сельскохозяйственных территорий, включая площади, занимаемые животноводческими комплексами (рис.). По большей части они попадают в водоемы и в водотоки без какой-либо очистки, а поэтому имеют высокую концентрацию органического вещества, биогенных элементов и других загрязнителей.

Кроме поверхностных вод постоянно загрязняются и подземные воды, в первую очередь в районах крупных промышленных центров. Источники загрязнения подземных вод весьма разнообразны.

Загрязняющие вещества могут проникать к подземным водам различными путями: при просачивании промышленных и хозяйственно-бытовых стоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойников и др., по затрубному пространству неисправных скважин, через поглощающие скважины, карстовые воронки и т. д.

К естественным источникам загрязнения относят сильно минерализованные (соленые и рассолы) подземные воды или морские воды, которые могут внедряться в пресные незагрязненные воды при эксплуатации водозаборных сооружений и откачке воды из скважин.

Важно подчеркнуть, что загрязнения подземных вод не ограничиваются площадью промпредприятий, хранилищ отходов и т. д., а распространяются вниз по течению потока на расстояния до 20-30 км и более от источника загрязнения. Это создает реальную угрозу для питьевого водоснабжения в этих районах.

Следует также иметь в виду, что загрязнение подземных вод негативно сказывается и на экологическом состоянии поверхностных вод, атмосферы, почв, других компонентов природной среды. Например, загрязняющие вещества, находящиеся в подземных водах, могут выноситься фильтрационным потоком в поверхностные водоемы и загрязнять их. Как подчеркивает В. М. Гольдберг (1988), круговорот загрязняющих веществ в системе поверхностных и подземных вод предопределяет единство природоохранных и водоохранных мер и их нельзя разрывать. В противном случае меры по охране подземных

Морские экосистемы.

Скорости поступления загрязняющих веществ в Мировой океан в последнее время резко возросли. Ежегодно в океан сбрасывается до 300 млрд м3 сточных вод, 90% которых не подвергается предварительной очистке.

Морские экосистемы подвергаются все большему антропогенному воздействию посредством химических токсикантов, которые, аккумулируясь гидробионтами, по трофической цепи, приводят к гибели консументов даже высоких порядков, в том числе и наземных животных, морских птиц, например.

Среди химических токсикантов наибольшую опасность для морской биоты и человека представляют нефтяные углеводороды (особенно бенз(а)пирен), пестициды и тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий и др.).

Экологические последствия загрязнения морских экосистем выражаются в следующих процессах и явлениях:

• * нарушении устойчивости экосистем;
• * появлении «красных приливов»;
• * накоплении химических токсикантов в биоте;
• * снижении биологической продуктивности;
• * возникновении мутагенеза и канцерогенеза в морской среде;
• * микробиологическом загрязнении прибрежных районов моря.

До определенного предела морские экосистемы могут противостоять вредным воздействиям химических токсикантов, используя накопительную, окислительную и минерализующую функции гидробионтов. Так, например, двухстворчатые моллюски способны аккумулировать один из самых токсичных пестицидов ДДТ и при благоприятных условиях выводить его из организма. (ДДТ, как известно, запрещен в России, США и некоторых других странах, тем не менее он поступает в Мировой океан в значительном количестве.) Ученые доказали и существование в водах Мирового океана интенсивных процессов биотрансформации бенз(а)пирена, благодаря наличию в открытых и полузакрытых акваториях гетеротрофной микрофлоры. Установлено также, что микроорганизмы водоемов и донных отложений обладают достаточно развитым механизмом устойчивости к тяжелым металлам, в частности, они способны продуцировать сероводород, внеклеточные экзополимеры и другие вещества, которые, взаимодействуя с тяжелыми металлами, переводят их в менее токсичные формы.

Для здоровья человека неблагоприятные последствия при использовании загрязненной воды, а также при контакте с ней (купание, стирка, рыбная ловля и др.) проявляются либо непосредственно при питье, либо в результате биологического накопления по длинным пищевым цепям типа вода - планктон - рыбы - человек или вода - почва - растения - животные - человек и др.

В современных условиях увеличивается опасность и таких эпидемических заболеваний, как холера, брюшной тиф, дизентерия и др., вызванных бактериальным загрязнением воды.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина

Факультет агрохимии, почвоведения, экологии, природообустройства и водопользования

Кафедра экологии, природопользования и биологии

Направление подготовки 05.03.06 - Экология и природопользование

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине: Геоэкология

Тема:

Антропогенное воздействие на гидросферу. Самоочищение водной среды

Выполнила: Старцева Е.Е.

студентка 204 группы,

Проверила: Долгова Д.А.

старший преподаватель

Омск - 2015

Реферат

Курсовая работа на тему «Антропогенное воздействие на гидросферу. Самоочищение водной среды» выполнена на 32 страницах, содержит 1 рисунок, 8 таблиц, 5 глав. При написании курсовой работы использовано 27 литературных источников.

Ключевые слова: гидросфера, Мировой океан, водная среда, геоэкологический мониторинг, процесс самоочищения, антропогенное вмешательство.

Объекты исследования: Мировой океан, реки, озёра, подземные воды, водохранилища.

Цель работы: изучение антропогенного влияния на гидросферу Земли.

Введение

Основные сведения о гидросфере, её роль в природе и жизни человека

Источники загрязнение воды

Последствия антропогенной деятельности на гидросферу

1 Глобальные и региональные экологические последствия в Мировом океане

2 Особенности загрязнения и изменение качества вод гидросферы суши

3 Процессы асидификации и эвтрофикации

Дефицит воды и управление водными ресурсами

1 Мониторинг водных объектов

2 Меры по очистке и охране вод

Самоочищение водной среды и методы активизации самоочищения водоёмов

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Вода - один из источников жизни на Земле. Без данного вещества ни один организм не может существовать. Человек примерно состоит на 60-70% из воды. Она участвует во многих значительных процессах на планете. Таким образом, одна из самых главных проблем экологии - это вода и её чистота. В связи с вышеизложенным мною была выбрана тема курсовой работы.

Цель курсовой работы является изучение антропогенного влияние на гидросферу Земли.

1. Изучить последствия антропогенной деятельности на гидросферу

2. Изучить мероприятия по очистке и охране вод

Изучить основные методы активизации процесса самоочищения водоёма

Человек очень негативно влияет на состояние гидросферы, от этого страдает не только он, но и все живущие на Земле животные. Также остро встаёт проблема дефицита пресной воды, а самое главное чистой. Ведь запасы питьевой воды очень малы, и большая их часть сосредоточена в ледниках, а значит, недоступна для человека. К тому же интенсивное загрязнение природной воды ничуть не улучшает ситуацию. Также из-за антропогенного воздействия сильно сокращаются популяции гидробионтов, и происходит обмеление водоёмов. Поэтому данный вопрос очень актуален и требует тщательного изучения.

1. Основные сведения о гидросфере, её роль в природе и жизни человека

Гидросфера - это водная оболочка Земли, включающая в себя океаны, моря, реки, озёра, болота, подземные воды и ледники . Большая часть природных вод составляет Мировой океан - 94,2%. Именно здесь протекают процессы обмена, трансформации энергии и вещества на Земле .

На эволюцию океана влияли различные природные процессы: солнечная радиация, геологические и химические факторы и биологические процессы. Биологические процессы протекали в результате жизнедеятельности организмов

С течением времени накапливались осадкообразования. Они играли большую роль в формировании органно-генных илов .

Вода является очень ценной и незаменимой. Её очень трудно получить без каких-либо примесей. Благодаря этому веществу на Земле обеспеченна жизнь. Для большой части организмов вода является средой обитания. Она имеет особенное свойство - замерзать у поверхности, что защищает животных, обитающих в ней, от неблагоприятных условий окружающей среды . Гидросфера находится в тесной зависимости с литосферой (подземные воды), атмосферой (парообразная влага) и живым веществом биосферы, в которое она входит в качестве обязательного компонента. Круговорот воды является процессом её самоочищения . Круговорот воды в природе (гидрологический цикл) - процесс циклического перемещения воды в земной биосфере. Состоит из испарения воды, переноса паров воздушными течениями, их конденсации, атмосферных осадков и переноса воды в реках и других водоёмов. Большая часть испаряется с поверхности Мирового океана . Этот процесс состоит из малого и большого круговорота. Малый круговорот характеризуется тем, что атмосферные осадки выпадают только над океаном, а большой тем, что они выпадают не только над океаном, но и над сушей . Различные физические, химические и биологические процессы объединяются, образуя единую природу океана - древнейшую область биосферы Земли. Со времени образования океана протекало изменение его природы под воздействием различных природных процессов (солнечного излучения, геологических и геохимических факторов) и, что весьма важно, биологических процессов. Биологические процессы проявлялись и проявляются в развитии живых организмов, в усвоении солнечной энергии и накоплении свободной энергии в самих телах организмов, в биологической продуктивности и осадкообразовании на всей площади дна Мирового океана, в формировании различного рода органогенных илов.

Значение гидросферы многогранно. Вода играет важную роль в круговороте веществ на Земле. Вода участвует в формировании климата, погоды. Она, обладая большой теплоемкостью, определяет роль океанов в климатическом отношении. Океаны и моря, накопив запас тепла летом, согревают этим теплом атмосферу Земли. Содержащийся в воздухе водяной пар (наряду с углекислым газом) играет определяющую роль в тепловом балансе планеты, так как он, пропуская большую часть солнечных лучей, в значительной степени задерживает тепловое излучение планеты в мировое пространство. Из тропических широт океанические течения несут тепло в северные моря, смягчая и выравнивая климат планеты.

Вода является универсальным растворителем, из всех жидкостей она - наилучший растворитель, в ней растворяются почти все вещества. Вода - великий скульптор, формирующий поверхность планеты. Она активизирует процессы почвообразования и участвует в формировании плодородия почвы.

Велико биологическое значение воды. Жизнь на Земле зародилась в водной среде и продолжает быть связана с водой.

С участием воды в процессе фотосинтеза происходит образование органического вещества, при этом выделяется кислород (это кислород, который содержался в воде). Он используется при дыхании и является основой для распространенных в природе и важных для обмена веществ окислительных процессов. В водной среде протекает большинство химических реакций, связанных с обменом веществ в организме. Обмен веществ включает в себя как непременный, органически входящий в него процесс - водный обмен. Благодаря этому свойству вода стала носителем жизни. Только в жидкой водной среде совершаются процессы пищеварения и усвоения пищи в желудочно-кишечном тракте, идет синтез «живого» вещества в клетках организма. Вода входит в состав тел живых организмов, всех их органов и тканей. Потеря воды организмом ведет к его гибели. Для человека смертельна потеря воды в пределе 15-20%. Физиологическая потребность составляет в среднем 2,5 л воды в сутки. В общем, вода является структурной и функциональной основой жизни .

Вода играет большую роль для человека: это - вид транспорта, источник электрической энергии, разнообразного сырья, в том числе лекарственного сырья. Вода в больших количествах используется в хозяйственно-бытовых и санитарных целях, при этом растет культура человека, растет и расход воды. Если ранее воду брали ведрами из колодцев, колонок, и вода расходовалась экономно (на одного человека приходилось в среднем 20 литров в сутки), то в настоящее время в городах на человека приходится 150-200-250 литров воды в сутки и более. Очень широко применяется вода в промышленности. В целом, по всем видам водоснабжения город с населением 1 млн. человек потребляет 0,5 млн. м3 воды в сутки. Прогноз, сделанный на 2000 год (М.И. Львович, 1974) показывал, что общее количество потребляемой воды значительно увеличится, возрастет и объем сточных вод, достигнув 6000 км3. При этом известно, что сточные воды загрязняют в 10-15 раз больше вод, чем сброшено. Для разбавления указанного количества стоков потребуется использовать весь годовой устойчивый речной сток .

Таким образом, следует выделить, что не могло вы возникнуть и развиваться всё живое на планете без воды, она является непременным условием образования климата на поверхности Земли.

2. Основные источники загрязнения воды

Как уже известно, человеку вода просто необходима для обеспечения жизни. И человек, в свою очередь, пренебрегая к этому драгоценному ресурсу, зачастую очень не рационально использует его, что приводит к большим проблемам не только для самого человека, но и для всех обитателей планеты. Водные ресурсы - это пригодные для использования воды рек, озёр, каналов, водохранилищ, морей и океанов . Они являются количественно неисчерпаемы. Однако, человек в ходе своей деятельности, загрязняя и используя небрежно воду, резко сокращает водные ресурсы .

Источник загрязнения - это источник, который вносит в поверхностные и подземные воды различные вредные соединения, отходы, микроорганизмы . Основными источниками загрязнения воды являются:

· Бытовые отходы

· Сельское хозяйство

· Промышленность

Бытовые отходы. З начительная часть бытовых отходов - это канализационные стоки . Сточные воды - это воды, сброс которых в водные объекты осуществляется после их использования или сток которых осуществляется с загрязненной территории(табл.1) . Их можно разделить на несколько видов:

· технологические, они возникают при процессах предварительной мойки, промежуточной и финишной промывки, при использовании воды в качестве растворителя;

· хозяйственно-бытовые (хозяйственно-фекальные), образуются в жилищно-бытовом секторе, в сфере общественного питания, санитарно-технического обслуживания на предприятиях;

· поверхностные, образуются при атмосферных осадках, таянии снежного покрова, при уборке асфальтированных и бетонных территорий . Больше всего от антропогенной деятельности человека, в частности от загрязнения, страдают реки. Наиболее загрязнёнными являются Волга, Днепр, Дунай, Рейн, Урал, Миасс, Исеть, Тобол на Урале, Ганг, Хуанхэ и Янцзы, Св. Лаврентия, Колорадо и Миссисипи .

Большая часть этой воды после использования поступает на коммунальные очистные сооружения, где после очистки сбрасывается в естественные водоемы или же идет на повторное использование. Возможность возникновения в уже очищенных стоках болезнетворных бактерий не исключается. В результате, в городах периодически возникают вспышки различных заболеваний. В канализацию вместе с бытовыми стоками поступает различная бытовая химия. Стоки изобилуют туалетной бумагой, пищевыми отходами и прочим мусором, который люди спускают в унитаз вместо того, чтобы отправить его в бак для бытовых отходов. Свою лепту в загрязнение воды вносят и стоки, поступающие в канализацию с городских улиц. В них содержатся: листья, песок, химические реагенты, ускоряющие таяние снега и льда, полиэтилен . Сточные воды можно разделить на несколько видов:

Таблица 1

Характеристика бытовых и промышленных сточных вод (по С.Н. Черкинскому, 1971)

Сельское хозяйство. Сточные сельскохозяйственные воды содержат огромное количество химических веществ, порой очень опасных для людей и животных, а также частички почвы. К загрязняющим «сельскохозяйственную» воду веществам относятся: калий и фосфор; неорганические и органические удобрения, в состав которых входит азот; пестициды и гербициды, применяемые для борьбы с сорняками; фунгициды, инсектициды и другая «химия», способная вызвать тяжелые отравления и даже смерть человека. Кроме этого, часть сельскохозяйственных стоков составляет воды с мясо-молочных ферм и птицефабрик, в которой содержатся различные органические останки и фекалии. Пропустить воду, используемую для орошения сельскохозяйственных угодий, через очистные сооружения технически невозможно, так как после полива полей она уходит в землю, проникая оттуда в грунтовые воды. С очисткой стоков в животноводстве и на птицефермах немного проще, ибо монтаж установок для очистки их сточных вод не представляет серьезной проблемы. Но не все владельцы подобных сельскохозяйственных предприятий тратятся на монтаж очистных систем, сбрасывая воду в специальные отстойники или же в ближайший естественный водоем .

Промышленность. В странах с развитым промышленным производством основными потребителями и загрязнителями воды являются предприятия различных отраслей экономики. Количество их сточных вод почти в три раза превышает коммунально-бытовые стоки (табл. 1). На производстве вода используется повсеместно и может выступать в роли сырья, охладителя, обогревателя или же выполнять роль транспортных артерий, а также быть частью сортировочных и промывочных установок. Кроме этого, часть отходов большинства предприятий, также выводится с помощью воды. Для этих целей она используется практически везде - нефтеперерабатывающая промышленность, машиностроение, химические и пищевые предприятия и т.д. (табл. 2). Поскольку очищать и утилизировать промышленные стоки дорого, то различные предприятия сбрасывают загрязнённые стоки в природные водоемы или в коммунальные канализационные коллекторы. Большую часть промышленных стоков составляют отходы черной и цветной металлургии, предприятий органического синтеза, нефтеперерабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности. И хотя в основной своей массе такие стоки не несут вреда человеку, они нарушают экологические равновесие природных и искусственных водоемов.

Таблица 2

Приоритетные загрязнители водных экосистем по отраслям промышленности

Таким образом, вся антропогенная деятельность связана с тем, что человек негативно влияет на гидросферу, загрязняя её различными видами отходов. Задача человечества состоит в том, чтобы снизить интенсивность негативных последствий.

3. Последствия антропогенной деятельности на гидросферу

Антропогенные факторы - совокупность факторов окружающей среды, обусловленных случайной или преднамеренной деятельностью человечества за период его существования. Данные факторы в настоящее время оказывают непосредственное влияние на структуры экосистемы и изменение химического состава и режима, в том числе и гидросферы . Деятельность человека привела к таким негативным последствиям, как:

1. Истощение запасов поверхностных и подземных вод. Истощение подземных и поверхностных вод связанно с двумя факторами: первый - это безвозвратные ежегодные потери воды при использовании её в хозяйственных нуждах. Второй - создание водохранилищ, также целых их каскадов. Водохранилища являются водоёмами безвозвратных потерь воды. Истощение подземных вод выражается в понижении их уровня, особенно в крупных городах в результате мощного водозабора, что в свою очередь приводит к пересыханию поверхностных небольших водоемов: родников, рек, ручьев. Также происходит иссушение лесов, болот, гибель растительности и др.

3. Термическое загрязнение. С работой тепловых и атомных электростанций связано термическое загрязнение воды. Основная масса воды, используемой в тепловой энергетике, предназначается для охлаждения турбин и генераторов. При этом около 5% воды безвозвратно теряется, превращаясь в пар. Широкое распространение начиная с середины XX в. получили специальные пруды-охладители на теплоэлектростанциях. Охлаждая систему турбин и генераторов, нагретые воды отводятся в пруды, в которых создаются благоприятные тепловые условия для массового размножения фитопланктона. Происходит эвтрофикация воды .

4. Изменение режимов рек и обмеление. Создание искусственных водоёмов и ГЭС привело к нарушению гидрологического режима рек. Негативные последствия создания крупных водохранилищ:

Затопление плодородных земель;

резкое снижение воспроизводства рыб;

подтопление прилегающих территорий и др.

5. Сейсмическая активность искусственных водоёмов. Зафиксирована сейсмическая активность в районах искусственно созданных водохранилищ. Это связанно с тем, что среда, находящаяся под водохранилищем, существует под действием гравитационных сил. Под давлением толщи воды изменяется напряжённость пород дна водохранилища. Вследствие этого возникают землетрясения .

6. Радионуклидное заражение водоёмов. Общий уровень радиоактивного загрязнения воды в настоящее время в 20 раз выше, чем был до 1986 г., а донных отложений - в 6700 раз. Обитающая в Киевском водохранилище рыба несет в себе радиоактивности в 100-300 раз больше, чем до аварии. Плутоний и цезий начинают мигрировать из водохранилища как с синезелеными водорослями, так и с мелкими частицами отложений. Уже через 4 года после аварии водами Припяти и Днепра в водохранилище, а оттуда дальше вниз по течению Днепра вынесено суммарно осадков активностью более 10 тыс. Ки. 80% радионуклидов смешалось с донными осадками, а 20% поступило в Черное море, до сих пор хранящее в себе радиоактивные частицы, осевшие во время атмосферных испытаний ядерного оружия. Всего на дне Киевского водохранилища скопилось 60 млн. т радиоактивных осадков, они просачиваются в другие водохранилища днепровского каскада, это ставит под угрозу заражения и гибели регион, где проживают 40 млн. человек .

Такое воздействие возникает при использовании технической и питьевой воды. Основные потребители поверхностных вод в России: промышленность - 35%; сельское хозяйство - 26%; теплоэнергетика - 24%. На коммунальное хозяйство расходуется почти 4% воды, на рыбное - 1% .

глобальный антропогенный экологический гидросфера

3.1 Глобальные и региональные экологические последствия в Мировом океане

В настоящее время происходит интенсивное освоение Мирового океана морскими государствами. Сейчас освоено примерно 35% площади зоны Мирового океана. Наибольшая антропогенная нагрузка приходится именно на эту территорию .

Главные причины загрязнения морских и океанических вод:

· выброс промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод в моря и в реки, впадающие в них;

· сброс стоков, содержащих вещества, используемые в сельском и лесном хозяйстве;

· захоронение загрязняющих веществ, в том числе и радиоактивных;

· аварийные выбросы и сбросы судов, из подводных трубопроводов;

· добыча полезных ископаемых;

· выпадение загрязняющих соединений из атмосферных осадков, также и кислотные дожди;

· развитие рекреационных ресурсов .

Ярким примером загрязнения является Средиземное море. Оно омывает 15 государств. По нефтяному загрязнению в тихом океане концентрация самая низкая, а самая высокая в Индийском. Наиболее загрязнены нефтью такие моря, как Северное, Японское и другие. Нефть представляет наибольшую опасность для водных организмов, так как 1 тонна нефти способна покрыть тонким слоем воду с площадью 12 км 2 , в таком случае нефтяная плёнка не пропускает лучи Солнца, и процесс фотосинтеза прекращается .Основные компоненты, загрязняющие воды мирового океана представлены в таблице 3.

Таблица 3

.2 Особенности загрязнения и изменения качества воды суши

При антропогенном вмешательстве в гидросферу суши, изменяется качество воды рек, озёр и подземных вод. Больше всего воду потребляют такие отрасли промышленности, как химическая, энергетическая, целлюлозно-бумажная и металлургическая . Можно выделить следующие виды загрязнения:

· Механическое загрязнение - это загрязнение твёрдыми частицами (глинистым материалом). Со взвешенными частицами в адсорбированной форме переносятся и оседают на дно различные токсичные вещества.

· Химическое загрязнение - это загрязнение органическими и неорганическими соединениями. Может быть загрязнение полихлорвиниловыми бифенилами, пестицидами, нефтью и нефтепродуктами, хлоридами, тяжёлыми металлами, существует такой вид загрязнения как минерализация вод, загрязнение детергентами. Детергенты - это поверхностно-активные синтетические вещества, используемые в быту и промышленности как моющие средства и эмульгаторы. Одна из основных групп веществ, загрязняющих водоемы, так как с трудом подвергаются разложению микроорганизмами .

· Биологическое загрязнение - загрязнение биогенными веществами, патогенами. Патогены - это болезнетворные микроорганизмы, вызывающие различные заболевания .

· Физическое загрязнение - это очень серьёзное явление, вызывающее негативные последствия. При данном загрязнении водоёмы используют для охлаждения турбин и двигателей. Вода при этом очень сильно повышает температуру. В данных условиях развиваются патогенная микрофлора, гибнут гидробионты, и зачастую, в воде обнаруживается дефицит кислорода.

· Радиоактивное загрязнение - при данном загрязнении в водоёмы сбрасываются отходы предприятий. Также радиоактивному заражению подверглись реки Припять и Днепр при аварии на Чернобыльской АЭС .

В воды суши в основном поступают сера и азот. Фосфор поступает в водоёмы с бытовыми сточными водами. А также большую роль в загрязнении поверхностных и грунтовых вод оказывают вещества, выпадающие вместе с атмосферными осадками.

.3 Процессы асидификации и эвтрофикации

Асидификация - это природный процесс, вызванный антропогенной деятельностью и приводящий к повышению кислотной реакции среды .

Все биологические процессы в водоёмах полностью зависят от показателя pH.

Самое оптимальное значение pH 6-8. При этом происходит развитие водорослей и микроорганизмов, распад микроорганизмов, нитрификация и денитрификация. При pH = 6 погибают зоопланктон, насекомые, ракообразные, некоторые водоросли. При увеличении кислотности повышается подвижность иона Al. Алюминий оказывает токсичное воздействие на рыб. При pH ниже 5,5 численность рыб резко сокращается .

В естественных условия осадки имеют нейтральную или слабокислую реакцию. При pH ниже 5 осадки считаются кислыми . Основные компоненты кислотных осадков - аэрозоли аммиака, оксидов серы и азота, взаимодействуя с гидросферой образуют серную, азотную и другие кислоты. Источниками антропогенных кислотных осадков являются процессы сжигания горючих ископаемых, угля, в тепловых электростанциях, в котельных, в металлургии, нефтехимической промышленности, на транспорте и прочее. Еще одним источником является сельское хозяйство. В почву вносят большое количество азотного удобрения. При стоке воды с сельскохозяйственных земель в водоёмы попадают соединения азота. В итоге вода окисляется .

При известковании реакция становится близкой к нейтральной, и химическое состояние воды значительно улучшается .

Эвтрофиация - это усиление биологической продуктивности водоёмов вследствие накопления в воде биогенных элементов. Причинами этого могут быть несколько явлений. Первая - поступление в водоёмы большого количество соединений азота и фосфора. Это приводит к сильному развитию водных растений, в том числе водорослей и макрофитов. Вторая связана с работой ТЭС и АЭС. Некоторые водоёмы используют для охлаждения турбин и генераторов. В результате этого создаются благоприятные тепловые условия для развития фитопланктона. Третья причина - загрязнение нефтью .

Вследствие чего уменьшается биоразнообразие, погибает большое количество рыб, ухудшается качество воды. Водоёмы уже не используются как рекреационные ресурсы, блокируются водосборы из-за большой массы водорослей .

4. Дефицит воды и управление водными ресурсами

Существует много территорий в мире с дефицитом воды. Это Австралия, Африка и Зарубежная Азия (табл. 4). В России это европейская часть и Урал . Для того, чтобы решить данную проблему человек строит гидротехнические сооружения. Это, конечно, приводит к ожидаемому разрешению вопроса, но и приносит серьёзный экологический ущерб .

Но самая главная проблема - дефицит пресной, а что немаловажно, чистой воды. 70% пресных вод заморожено в ледниках и вечной мерзлоте (табл. 5) .

Таблица 4

Обеспеченность континентов пресной водой (По К.П. Воскресенскому, 1971)

Таблица 5

Пресные воды гидросферы (по М.И. Львовичу, 1974)

Для удовлетворения физиологических потребностей человеку требуется 400 л/год. Но если учитывать промышленность, этот показатель должен быть куда выше, поэтому уровень 500 м 3 на человека в год чрезвычайно низкий. С каждым годом в мире возрастает число стран с критических уровнем запаса пресной воды. К 2025 году количество таких стран может достигнуть 45 .

На многих территория наблюдаются кризисы обеспеченности водой и её качества. Такие кризисы зачастую перерастают в катастрофы . Недостаток пресной воды возник по причинам:

Широкое увеличение отраслей промышленностей, требующих большой затрат водных ресурсов.

Сокращение водоносности рек, как следствии потеря пресной воды.

Для решения данных проблем требуется незамедлительные действия. Но если правильно управлять водными ресурсами, можно улучшить качество вод. Для снижения нехватки воды используют охрану водоёмов и рациональное их использование, предотвращение загрязнений, применение водосберегающих технологий, а также разделение питьевой и технической воды . Используют такие показатели, как ПДК вещества (предельно допустимая концентрация), ПДС (предельно допустимый сброс) и БХК (биохимическое потребление кислорода) .

4.1 Мониторинг водных объектов

В связи с повышенной нагрузкой антропогенной деятельности на компоненты природы, необходим экологический мониторинг . Мониторинг - это комплекс мероприятий по организации, сбору, обработке данных наблюдений за показателями характеристики окружающей среды . Предметом мониторинга гидросферы является химический и радионуклидный состав, тепловое загрязнение, взвеси и донные отложения поверхностных и грунтовых вод, а также сбор канализационных и ливневых вод .

В мониторинг водных объектов входит контроль показателей: запаха, температуры, электропроводности, мутности, цветности, величины pH, фракционного состава взвесей, содержание химических соединений, содержание микроорганизмов .

Основные задачи мониторинга:

1. Использование автоматизированного определения показателей качества природных вод в пунктах наблюдений

2. Создание информационной базы данных

3. Прогнозирование качества природных вод

4. Предложения по управлению качеством природных вод

В мониторинг также входит экологическая экспертиза - обязательная мера охраны окружающей среды, определяющая принятие хозяйственного решения для проверки экологической безопасности, а именно, это организационного правовой механизм охраны природной среды .

При мониторинге загрязнения морей используют морские станции, они разделены на три категории в зависимости от хозяйственной значимости водного объекта .

Первая используется для выявления загрязнения в экономической зоне влияния человека, это 35% территории Мирового океана. Вторая для определения интенсивности загрязнения в таких местах, как города, порты, прибрежные воды, бухты, заливы. Третья для определения уровня загрязнения в зависимости от смены сезона и года .

4.2 Меры по очистке и охране вод

Сточные воды очищаются механическим, физико-химическим, биологическим и другими методами. Для ликвидации бактериального загрязнения применяется обеззараживание или дезинфекция сточных вод. Этот метод заключается в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы улавливаются решетками и ситами различных конструкций, а поверхностные загрязнения - нефтеловушками, маслоуловителями, смолоуловителями и т.д. Механической очисткой можно достигнуть выделения из бытовых сточных вод до 60% нерастворимых примесей, а из производственных - до 95% .

Физико-химическая очистка состоит в добавлении к сточным водам химических реагентов, вступающих в реакцию с загрязняющими веществами и способствующих выпадению нерастворимых и частично растворимых веществ. В качестве адсорбентов применяют естественные (глины, торф) и искусственные материалы (активированные угли). Из физико-химических методов широко применяется очистка воды от загрязнителей хлорированием. Хлор убивает микроорганизмы и вступает в реакцию с аммиаком (рис. 1). Оставшийся в избытке хлор растворяется в воде, защищая тем самым воду от любого нового источника загрязнения .

Загрязненные сточные воды очищают также электролитическим методом (пропусканием электрического тока через загрязненные воды), с помощью ультразвука, озона, ионообменных смол и высокого давления.

Метод биологической очистки заключается в минерализации органических загрязнений сточных вод при помощи аэробных биохимических процессов. После вода становится прозрачной, незагнивающей, содержащей растворенный кислород и нитраты.

Источниками питания и бурного развития организмов активного ила служат загрязнения сточных вод органическими веществами и избыток кислорода, поступающего в сооружение потоком подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной воды. Мельчайшие животные (инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и др.), пожирая бактерии, не слипающиеся в хлопья, омолаживают бактериальную массу ила. Следует отметить, что уже через несколько минут после контакта ила со сточной водой обычно концентрация в ней органических веществ снижается более чем наполовину.

Рис. 1. - Очистка воды от загрязнителей хлорированием

В естественных условиях для биологической доочистки сточных вод используют биологические пруды и поля орошения или поля фильтрации. Биологические пруды - это неглубокие земляные резервуары, обычно 0,5-1 м, в которых происходят те же процессы, что и при самоочищении водоемов. Они работают при температуре не менее 6°С. Обычно их устраивают в виде 4-5 серий на местности, имеющей уклон. Располагают ступенями так, что вода из верхнего пруда самотеком направляется в нижерасположенный. Поля фильтрации предназначены только для биологической доочистки (очистки) сточных вод. На полях орошения одновременно с очисткой вод производится выращивание кормовых сельскохозяйственных культур или трав.

Отдельные виды промышленных сточных вод нуждаются в захоронении. Предоставление недр для захоронения вредных веществ, отходов производства и сброса сточных вод допускается в исключительных случаях и при соблюдении специальных требований.

Рассматривая меры по охране водных ресурсов, следует еще раз подчеркнуть, что сохранение в количественном и качественном отношении природных водоисточников является фундаментальным требованием, определяющим тактику и стратегию водохозяйственной деятельности.

Решение проблемы предотвращения загрязнения водоемов сточными водами состоит в создании безотходных технологических процессов. Одним из главных потребителей и загрязнителей воды является сельскохозяйственное производство. Вода - один из факторов урожая. Отсюда на орошаемых землях необходимо всеми силами и средствами беречь и экономить воду, сохранять при этом реки и озера в чистоте. Не допускать смыва почвы, поступления агрохимикатов в реки и озера, следует вести борьбу с фильтрацией и другими потерями воды .

На неорошаемых землях применение высокой агротехники имеет особо важное значение в сохранении чистоты водных ресурсов. Правильно проведенная пахота и в целом обработка почвы применительно к конкретным условиям, агролесомелиоративные мероприятия способствуют накоплению влаги в почве и обеспечивают чистоту воды. В сохранении чистоты водоемов в сельскохозяйственных предприятиях должно уделяться внимание организации водопоя домашних животных, строительству животноводческих и других сельскохозяйственных помещений, утилизации навоза и т.д. Все большее значение на промышленных предприятиях приобретает применение оборотной системы водоснабжения или повторного использования воды.

От предъявляемых требований к качеству воды, зависят способы улучшения её качества и водоочистных сооружений (табл. 6) .

Стратегия эффективного и неразрушительного для природной среды водопользования диктует и тактику современной водохозяйственной деятельности: научное обоснование и долгосрочное прогнозирование водного хозяйства города, области, региона и связанных с этим изменений в природной среде; оптимальное планирование и последовательное осуществление разумного водохозяйственного строительства; системный подход к решению вопросов. Значительную и весьма положительную роль в осуществлении этих задач играют математическое моделирование, мониторинг и прогнозирование.

Таблица 6

Общие требования к составу и свойству воды водных объектов у пунктов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования

5. Самоочищение водной среды и методы активизации процессов самоочищения водоёмов

Самоочистка воды - свойство водоёмов и водостоков постепенно освобождаться от загрязнения в результате распада и минерализации органических соединений . Это непременное звено в цикле круговорота воды в природе . Существует 3 группы факторов самоочищения:

группа - химические. К ним можно отнести окисление органических и неорганических веществ. Часто дают оценку самоочищения водоема по отношению к легко окисляемому органическому веществу или по общему содержанию органических веществ. Оценку самоочищения производят и по содержанию конкретных соединений или их групп (фенолов, углеводородов, смол) .

группа - биологические. К биологическим факторам самоочищения водоема относятся водоросли, плесневые и дрожжевые грибки. Однако фитопланктон не всегда положительно воздействует на процессы самоочищения: в отдельных случаях массовое развитие сине-зеленых водорослей в искусственных водоемах можно рассматривать как процесс самозагрязнения. Некоторые представители животного мира, такие как устрицы, амёбы, моллюски участвуют в очищении водоёмов .

группа - физические. С помощью ультрафиолетовых лучей Солнца происходит обеззараживание водоёма. Ультрафиолетовые лучи губительно действуют на микробные клетки, споры и вирусы .

К другим очищающим процессам относятся механическое осаждение взвесей, поглощение донными отложениями и водной растительностью различных загрязнителей и прочее. С помощью реаэрации происходит очищение от неконсервативных загрязняющих веществ. Также в водных объектах происходит самоочищение от тяжёлых металлов .

Биологическое самоочищение вод Мирового океана происходит за счёт процессов биоизвлечения, биоаккумуляции и биоседиментации загрязняющих веществ. Морская экосистема довольна устойчива к умеренному антропогенному влиянию. Это происходит благодаря гомеостазу - способность экосистемы возвращаться к начальному состоянию. Но гомеостаз не в состоянии противодействовать активному и постоянному человеческому вмешательству .

У подземных вод процесс самоочищения происходит благодаря природным фильтрам, через которые она постоянно протекает .

Также для активизации естественных процессов самоочищения водоёмов часто требуется вмешательство человека. Очень действенны природоохранные работы по воссозданию устойчивой травянистой и древесно-кустарниковой растительности. Это значительно уменьшает эрозийные и загрязняющие процессы. В подобные работы входят и рекультивации свалок и реабилитация загрязнённых участков .

Маловодные реки очищаются следующими методами:

· устройство аэраторов для насыщения вод кислородом;

· строительство фильтрующих плотин;

· устройство биофильтров, населённые очищающими микроорганизмами;

· устройство биофильтров, состоящих их химически активных веществ, для очищения от специфических загрязнителей .

Заключение

Антропогенная деятельность очень негативно сказывается на состоянии гидросферы. Она приводит к загрязнению вод, обмелению и полному иссушению водных объектов, что ведёт за собой изменение гидрологического режима определённой области, дефицит питьевой воды, угнетение или даже гибель гидробионтов, а также такие негативные процессы, как асидификация и эвтрофикация. К тому же отрицательно это влияет и на самого человека, во-первых, истощаются запасы чисто пресной воды, во-вторых, в загрязненных водах могут обитать различные болезнетворные бактерии и вирусы, вызывающие у людей тяжёлые заболевания.

Данные проблемы ещё более будут усугубляться с ростом численности населения, ростом городов и мегаполисов, с дальнейшим увеличением экономической зоны океана и т.д. К тому же многие предприятия и компании не хотят тратиться на дорогостоящую очистку сточных вод, выливая их прямо в природные водоёмы.

Конечно, без развития промышленности и сельского хозяйства трудно представить жизнь человечества. Однако, к проблеме негативного антропогенного влияния на гидросферу оказывается слишком мало внимания, ведь лучше предотвратить проблему, чем решать ёё, когда она уже появилась. Для решения столько больших и масштабных проблем требуются незамедлительные действия по их устранению. Это оценка экологического состояния, повсеместная и систематическая работа по очистке водоёмов. Ведь даже самые простые действия для решения данных проблем могут принести огромные положительные результаты.

Список используемой литературы

1. Егоренко, Л.И. - Охрана окружающей среды: учеб. Пособие / Л.И. Егоренков. - М.: ФОРУМ, 2013. - 256 с.

Короновский, Н.В - Геоэкология: учеб. пособие для студентов высш. учеб. заведений, обучающихся по направлению "Экология и природопользование" / Н.В. Короновский, Г.В. Брянцева, Н.А. Ясаманов. - М.: Академия, 2011. - 384 с.

Николайкин, Н.И. - Экология: учеб. для вузов / Н.И. Николайкин, Н.Е. Николайкина, О.П. Мелехова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Дрофа, 2003. - 624 с.

Ревель П. - Среда нашего обитания / П. Ревелль. - М.: Мир, 1994 - 1995. - В 4-х кн. Кн.2: Загрязнение воды и воздуха. - 1995. - 296 с.

Семин, В.А. - Основы рационального водопользования и охраны водной среды: учеб. Пособие / В.А. Семин. - М.: Высш. шк., 2001. - 320 с.

Сметанин, В.И. - Восстановление и очистка водных объектов: учеб. пособие для вузов / В.И. Сметанин. - М.: КолосС, 2003. - 160 с.

Старков, В.Д. - Основы радиационной экологии: учебное пособие/В. Д. Старков. - Тюмень, 2001. - 208 с.

Степановских, А.С. - Прикладная экология: охрана окружающей среды: учеб. для вузов / А.С. Степановских. - М.: ЮНИТИ, 2003. - 752 с.

Хотунцев, Ю.Л. - Экология и экологическая безопасность: учеб. пособие для вузов / Ю.Л. Хотунцев. - 2-е изд., перераб. - М.: Академия, 2004. - 480 с.

Botanical_dicticnary.academic.ru

Dic.academic.ru

Ecology-edication.ru

Загрязнение атмосферы, принявшее крупномасштабный характер, нанесло ущерб рекам, озерам, водохранилищам, почвам, рано или поздно загрязняющие вещества из атмосферы попадают на поверхность Земли. Эта и без того большая беда значительно усугубляется тем, что и в водоемы, и на землю непосредственно идет поток отходов.
Выброс отходов на различных реках
Промышленные предприятия сбрасывают сточные воды прямо в реки. Стоки с полей также поступают в реки и озера. Загрязняются и подземные воды -важнейший резервуар пресных вод. Загрязнение пресных вод и земель бумерангом вновь возвращается к человеку в продуктах питания и питьевой воде.
Еще несколько десятилетий назад загрязненные воды представляли собой как бы острова в относительно чистой природной среде. Сейчас картина изменилась, образовались сплошные массивы
загрязненных территорий, несмотря на то, что на многих предприятиях работают очистительные фильтры и предпринимаются различные операции по очистке вод.

Очистка вод

До сих пор рост очистных сооружений отставал от роста потребления воды. И на первый взгляд в этом заключается корень зла. На самом деле все обстоит гораздо серьезнее. Даже при самой совершенной очистке, включая биологическую, все растворенные неорганические вещества и до 10% органических загрязняющих веществ остаются в очищенных сточных водах. Такая вода вновь может стать пригодной для потребления только после многократного разбавления чистой природной водой.
Обычно загрязняющие вещества разделяют на несколько классов в зависимости от их природы, химического строения и происхождения. Органические материалы поступают из бытовых, сельскохозяйственных или промышленных стоков. Их разложение происходит под действием микроорганизмов и сопровождается потреблением растворенного в воде кислорода. Если кислорода в воде достаточно и количество отходов невелико, то аэробные бактерии довольно быстро превращают их в сравнительно безвредные остатки.
Человечеству придется изменить стратегию водопользования. Необходимость заставляет изолировать антропогенный водный цикл от природного. Практически это означает переход на замкнутое водоснабжение, на маловодную или малоотходную, а затем на "сухую" или безотходную технологию, сопровождающуюся резким уменьшением объемов потребления воды и очищенных сточных вод.

Загрязнение нефтью

Помимо загрязнения отходами, воды нашей планеты страдают от загрязнения нефтью. Нефтяное загрязнение Мирового океана, несомненно, есть самое распространенное явление. От 2 до 4% водной поверхности Тихого и Атлантического океанов постоянно покрыто нефтяной пленкой.
В море нефтяное загрязнение имеет различные формы. Оно может тонкой пленкой покрывать поверхность воды, а при разливах толщина нефтяного покрытия вначале может составлять несколько сантиметров. С течением времени образуется эмульсия нефти в воде или воды в нефти. Позже возникают комочки тяжелой фракции нефти, которые способны долго плавать на поверхности моря. К плавающим комочкам мазута прикрепляются разные мелкие животные, которыми охотно питаются рыбы и усатые киты. Вместе с ними они заглатывают и нефть.
У нефти есть еще одно неприятное побочное свойство. Ее углеводороды способны растворять в себе ряд других загрязняющих веществ, таких, как пестициды, тяжелые металлы, которые вместе с нефтью концентрируются в приповерхностном слое и еще более отравляют его. Ароматическая фракция нефти содержит вещества мутагенной и канцерогенной природы, например бензпирен.
К сожалению на данный момент единственным способом локализации нефтяного загрязнения является инициатива сотрудников Greenpeace

Статистика

Мировой водохозяйственный баланс показал, что на все виды водопользования тратится 2200 км воды в год. На разбавление стоков уходит почти 20% ресурсов пресных вод мира. Расчеты на 2000 г. в предположении, что нормы водопотребления уменьшатся, а очистка охватит все сточные воды, показали, что все равно ежегодно потребуется 30 --35 тыс. км пресной воды на разбавление сточных вод. Это означает, что ресурсы полного мирового речного стока будут близки к исчерпанию, а во многих районах мира они уже исчерпаны. Ведь 1 км очищенной сточной воды "портит" 10 км речной воды, а не очищенной -- в 3--5 раз больше.
Потребность в воде не удовлетворяется у 20% городского и 75% сельского населения мира. Объем потребляемой воды зависят от региона и уровня жизни и составляет от 3 до 700 л в сутки на одного человека.
Потребление воды промышленностью также зависит от экономического развития данного района. Например, в Канаде промышленность потребляет 84% всего водозабора, а в Индии -- 1%. В среднем в мире на промышленность уходит примерно 20% всей потребляемой воды. Главный же потребитель пресной воды -- сельское хозяйство: на его нужды уходит 70--80% всей пресной воды.

вывод

В целом для Мирового океана ожидается на ближайшие 20--25 лет рост его загрязнения в 1,5--3 раза. Соответственно этому будет ухудшаться и экологическая ситуация. Концентрации многих токсических веществ могут достигнуть порогового уровня, затем наступит деградация естественной экосистемы. Ожидается, что первичная биологическая продукция океана может понизиться в ряде крупных районов на 20--30% по сравнению с нынешней.
Сейчас уже ясен путь, который позволит людям избежать экологического тупика. Это безотходные и малоотходные технологии, превращение отходов в полезные ресурсы. Но потребуются десятилетия для воплощения идеи в жизнь.

Основными прямыми антропогенными воздействиями на гидросферу являются: строительство крупных водохранилищ, оросительных каналов, систем переброски воды; водозабор поверхностных и подземных вод для промышленного производства, орошения земель, а также для коммунального хозяйства; сбрасывание в реки, моря и океаны сточных вод, содержащих загрязняющие вещества.

Косвенно на водный баланс территории и состояние природных вод влияют: вырубка лесов и повсеместное распахивание земель при сельскохозяйственном освоении территории; применение в земледелии удобрений и ядохимикатов; выбросы в атмосферу загрязняющих веществ, что приводит к загрязнению атмосферных осадков, а также поверхностных и подземных вод.

За последние сто лет использование поверхностных и подземных вод на хозяйственные нужды, то есть на водопотребление на Земле, увеличилось почти в девять раз. При этом 65% воды расходуется на сельское хозяйство, то есть на орошение земель, площадь которых сейчас достигает 340 млн. га. Наиболее интенсивно водные ресурсы используются в Азии, где находятся основные площади орошения (60% мирового водопотребления), а также в Северной Америке (15%) и Европе (13%). Общее водопотребление в России составляет 117 км 3 /год. На нужды промышленности приходится 53% используемой воды, на сельское хозяйство - 20% и на коммунальное хозяйство - 15%.

Преобразование гидросферы осуществляется человеком, прежде всего, путем строительства водохранилищ и оросительных систем. Водохранилища обычно имеют комплексное назначение, то есть решают задачи энергетики, промышленного и бытового водоснабжения, судоходства, орошения земель, рыболовства, создания зон отдыха и т. д. Сейчас в мире имеется 30 тысяч водохранилищ общим объемом 6 000 км 3 воды. Из них 2442 - крупных водохранилищ объемом более 100 млн. м 3 каждое. Больше всего их в Северной Америке - 887, в том числе в США - 689, а также в Азии - 647, в том числе в Индии - 202, Китае - 147. На территории бывшего СССР - 237 таких водохранилищ. В том числе самое крупное в Мире - Братское водохранилище объемом 169, 3 км 3 . По площади самым большим является водохранилище Вольта (Гана) - 8480 км 2 . Длина береговой линии этого водохранилища составляет 7 тысяч километров.