<<
>>

Водные ресурсы. Использование и загрязнение


Источники и потребление воды. Водоемкость всего человеческого хозяйства в XX столетии увеличилась в 12 раз и достигла огромной величины: около 5 тыс. км3 в год. Это почти 14% годового стока всех рек мира.
Правда, некоторую часть этого объема составляют подземные воды, не доступные для биоты. Вместе с ними общий водохозяйственный потенциал ресурсов пресной воды оценивается в 2,5-2,8 млн.км3/год, а современные доступные эксплуатационные запасы — в 42 тыс.км3/год. Из них лишь 14 тыс.км3 составляют устойчивую часть речного стока и 2 тыс.км3 — мало минерализованные подземные воды.
Преобладающим источником водоснабжения в мире остаются реки. Возросшее водопотребление нуждается в емких резервуарах воды, мало зависящих от сезонных перепадов стока. Поэтому многие тысячи рек в XX в. зарегулированы. Более 30 тысяч водохранилищ с общей площадью зеркала около 500 тыс. км2 (больше площади Черного и Азовского морей) увеличили мгновенный объем воды в речных системах с 1,2 до 7,3 тыс. км3, а средний период обращения воды в них — с 11 до 72 дней. Итоговый экологоэкономический эффект создания и эксплуатации некоторых крупных водохранилищ отрицателен.
Около 70% мирового водопотребления приходится на сельское хозяйство, 13% — на промышленность, 10%- на коммунально- бытовые нужды, 7% — на собственные нужды водного хозяйства (гидроэнергетика, судоходство, рыбное хозяйство и др.). />Общий объем организованных (технических) стоков водоотведения в поверхностные водоемы и водотоки мира превышает 1300 км3/шд. Для достаточного разбавления содержащихся в них техногенных примесей требуется в среднем в 10 раз больше свежей воды. Таким образом, суммарное прямое антропогенное вмешательство в природный круговорот воды достигает 18 тыс.км3/щц [водозабор (5) + разбавление стоков (13)], что составляет уже половину речного стока мира.
Кроме того, существует еще значительное косвенное вмешательство в глобальный круговорот воды, обусловленное уменьшением объема транспирации из-за вырубки лесов. Вода некоторых рек в промышленных районах мира полностью (в ряде случаев более, чем однократно) проходит через различные технические системы водопотребления. Благодаря применению в промышленности и энергетике водооборотных циклов суммарное использование воды в этих отраслях в целом в 2,8 раза превышает объем забора свежей воды. Разумеется, водообеспеченность хозяйства и населения в разных регионах мира очень различна и изменяется (в тыс.м3 годового речного стока на душу населения, без учета транзитного стока) от 0,3 в Нижнем Египте до 150 в Нижнем Конго или на Аляске.
Водоемкость разных производств зависит от вида продукции, применяемых технических средств и технологических схем водоснабжения. Так, на производство I т разных видов готовой продукции расходуются в среднем такие объемы воды (в м3): угля — 0,6, нефти — 3, стали — 40, синтетических волокон — 300, бумаги — 900, резины — 2300. Большие объемы воды требуются для охлаждения энергоблоков: для работы ТЭС мощностью I ГВт 1,2-1,6 км3 воды в год, а для работы АЭС той же мощности — до 3 км3.
В питьевом водоснабжении населения в настоящее время все большее значение начинают приобретать подземные источники.
Практически вся вода, поступающая в магистрали питьевого водоснабжения, нуждается в специальной водоподготовке, так как во многих случаях трудности возникают не столько из-за недостаточного объема воды, сколько из-за ее низкого потребительского качества. В частности, поэтому быстро растет индустрия глубокой очистки и бутылирования воды. Проблема качества воды связана в основном с массированным техногенным загрязнением поверхностных и отчасти подземных природных вод.
Потребление водных ресурсов не ограничивается водозабором. Водные артерии широко используются как транспортные пути. Из всего огромного водного грузооборота мира, оцениваемою в 35 трлн. т-км в год, около 4% относится к внутреннему водному транспорту. Значительная часть стока рек мира проходит через плотины гидроэлектростанций. Современное техногенное вмешательство в планетарный круговорот воды близко к критическому уровню, превышение которого может существенно повлиять на географическое распределение осадков и качество воды природных источников.
Водные ресурсы России. Мгновенный запас поверхностных пресных вод страны равен 28 тыс.км3 [из них 23 тыс.км3 (82%) содержится в Байкале], или 22% объема пресных вод мира. Из 15 крупнейших рек мира четыре текут по территории России. Водохозяйственный фонд РФ насчитывает около 2300 водохранилищ с общим объемом 820 км3 и общей площадью зеркала около 70 тыс. км2. Суммарный годовой сток всех рек РФ равен 4270 км3 (11,5% мирового стока). Его слагаемые и использование отражены на рис. 6.6. Водообеспеченность I км2 территории РФ составляет в среднем немного более 250 тыс. м3.

Рис 6.6. Распределение водных ресурсов России. Слагаемые и использование годового стока рек*


Географическое распределение материкового стока крайне неравномерно: более 90% его выносится в Северный Ледовитый и Тихий океаны, а на бассейны Каспийского и Азовского морей, где проживает 80% населения России и сосредоточена большая часть хозяйственного потенциала, приходится менее 9%. Поэтому, в частности, Волжский бассейн испытывает большую техногенную нагрузку: 18%-ный водозабор (почти 43 км3/год) уменьшает естественный годовой сток Волги на 10— 12%. А водозабор из таких рек, как Дон, Кубань, Терек, Урал, Исеть, Миасс, превышает 50% стока.
На каждого жителя РФ в год приходится в среднем 29 тыс.м3 суммарного речного стока, 520—540 м3 суммарного водозабора и 90—95 м3 воды бытового водоснабжения (т.е. по 250 л в сутки). В крупных городах удельное водопотребление составляет 320 л в сутки, в Москве — 400 л в сутки. Средняя водо- обеспеченность населения у нас одна из самых высоких в мире. (Для сравнения: США — 320, Германия — 180, Англия — 170, Япония — 125, Индия — 65, Финляндия — 58, Ирак — 16 л в сутки). Однако йо сравнению со многими другими странами пресная вода у нас расходуется крайне неэкономно. В то же время в ряде районов на Юге России, в Поволжье и в Зауралье существуют трудности с обеспечением населения качественной питьевой водой.
Загрязнение природных вод. Основной причиной современной деградации природных вод Земли является антропогенное загрязнение. Главными его источниками служат: сточные воды промышленных предприятий; сточные воды коммунального хозяйства городов и других населенных пунктов; стоки систем орошения, поверхностные стоки с полей и других сельскохозяйственных объектов; атмосферные выпадения загрязнителей на поверхность водоемов и водосборных бассейнов. Кроме этого неорганизова- ный сток воды осадков («ливневые стоки», талые воды) загрязняет водоемы существенной частью техногенных терра- поллютантов.
Антропогенное загрязнение гидросферы в настоящее время приобрело глобальный характер и существенно уменьшило дос

тупные эксплуатационные ресурсы пресной воды на планете. Общий объем промышленных, сельскохозяйственных и коммуналь- но-бытовых стоков достигает 1300 км3 (по некоторым оценкам, до 1800 км3), для разбавления которых требуется примерно 8,5 тыс. км3 воды, т.е. 20% полного и 60% устойчивого стока рек мира. Причем по отдельным водным бассейнам антропогенная нагрузка гораздо выше средних глобальных значений.
Общая масса загрязнителей гидросферы огромна — около млрд. т в год (табл. 6.6). К наиболее опасным загрязнителям относятся соли тяжелых металлов, фенолы, пестициды и другие органические яды, нефтепродукты, насыщенная бактериями биогенная органика, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) и другие моющие средства, минеральные удобрения.
Таблица 6.6. Ориентировочные количества массовых загрязнений океана и континентальных вод планеты

Группы веществ

Млн. т/год

Затонувшие суда, плавающий и погруженный мусор

1300

Взвешенные вещества техногенного происхождения

1400

Растворенные неорганические вещества

400

в том числе минеральные удобрения

680

соли тяжелых металлов

93

Синтетические органические вещества

2500

в том числе моющие средства, СПАВ

15

фенолы и другие циклические углеводороды

5

пестициды
/>2

Биогенная органика

1200

Нефтепродукты

12

Аэрогенные выпадения техногенной природы (пыль)

1800


Кроме химического загрязнения водоемов определенное значение имеют также механическое, термическое и биологическое загрязнение. Для определения опасности нарушений поверхностных природных водоемов важен еще и объем безвозвратного водо- потребления. В основе оценки опасности всех видов нарушений лежит общий принцип, основанный на определении объемов загрязненных стоков (или изъятых вод) и размеров превышений их нормативных уровней. Опасность /-го нарушения, например химического, рассчитывается по уравнению:
(6.2)
где Dj — величина техногенной опасности для нормального состояния водоема, выраженная в тыс. м3 чистой воды, необходимых для устранения опасности — разбавления вредных стоков;
Vi — объем загрязненного стока, тыс. м3;
W1 — величина нарушения — концентрация максимально опасного загрязнителя в стоке, мг/л;
N1 — нормативное значение нарушения — ПДК максимально опасного загрязнителя в водоеме рыбохозяйственного назначения, мг/л.
Аналогично рассчитываются значения опасности других видов нарушений.
Данные о ПДК наиболее распространенных загрязнителей вод приведены в приложении П6.
В России на одного человека образуется примерно в 1,5 раза больше хозяйственных стоков, чем в среднем в мире. В 1994 г. в поверхностные водные объекты было сброшено 60,2 км3 сточных вод. Около 41% (24,6 км3) сточных вод отнесены к категории загрязненных. С ними сброшено в водоемы 1920 тыс. т загрязнителей, в том числе: нефтепродуктов — 14,4, взвешенных веществ — 895, фосфора — 44,9, аммонийного азота — 129,3, СПАВ — 4,9, соединений меди — 0,3, железа — 40,9, фенола — 0,1 тыс.т. Реальная масса загрязнителей, поступающих в водоемы, значительно больше, поскольку в приведенных данных не учтены атмосферные выпадения загрязняющих веществ, смыв органики и ядохимикатов с сельскохозяйственных угодий и др. Основной объем сброшен предприятиями промышленности (35%) и коммунального хозяйства (51%). Объем нормативно-очищенных стоков составляет менее 10% от всех вод, требующих очистки, что является следствием перегруженности и низкой эффективности работы имеющихся очистных сооружений.
Приведенные данные свидетельствуют о том, что масштабы и темпы загрязнения гидросферы намного выше, чем других природных сред. Обостряющаяся водохозяйственная обстановка в России из-за сброса загрязненных стоков в водные объекты и нерационального использования воды наносит огромный экономический ущерб. Нарастающая деградация природных вод требует
решительных действий и специальных целевых программ по их спасению.
Бассейны. Существенной географической особенностью загрязнения рек России является то, что основные промышленные районы и наибольшая концентрация населения соредоточены главным образом в верховьях водосборных бассейнов (Центр, бассейн Камы, Среднее Поволжье, Урал, Кузбасс, верхние течения Оби, Енисея, Ангары). Поэтому главные реки России — Волга, Дон, Урал, Обь, Енисей, Лена, Печора — в той или иной мере загрязнены на всем протяжении и оцениваются как «загрязненные», а их крупные притоки — Ока, Кама, Томь, Иртыш, Тобол, Тура - относятся к категории «сильно загрязненных». Несмотря на уменьшение сброса сточных вод, связанного со спадом производства, наблюдается рост загрязнения рек.
Очень серьезные экологические проблемы возникли в бассейне Волги. Ее сток составляет только 5% от суммарного речного стока Российской Федерации. В то же время на хозяйственные нужды из Волш ежегодно забирается более 30 км3 свежей воды, т.е. треть всего водозабора России. А взамен река получает 19 км3 стоков — 39% от общего объема загрязненных сточных вод, образующихся на территории страны. От городов и промышленных предприятий, расположенных на берегах Волш и ее притоков, ежегодно в реку, а затем и в Каспий поступает (тыс.т): нефтепродуктов — около 7, взвешенных веществ — 257, сульфатов — 134, органики —176, -аммонийного азота — 12, нитратов - 70, нитритов — 5, а также сотни тонн соединений тяжелых металлов и других загрязнителей.
Угрожающие размеры принимает загрязнение морей и всего Мирового океана, которому в условиях современной цивилизации отведена роль гигантской мусорной свалки. Реки выносят большую часть поступающих в них стоков в моря. В составе речного стока и атмосферных выпадений в разные части Океана попадает 100 млн. т тяжелых металлов. Почта 70% загрязнений морской среды связано с наземными источниками, поставляющими промышленные стоки, мусор, химикаты, пластмассы, нефтепродукты, радиоактивные отходы. К числу наиболее опасных загрязнителей морей относятся нефть и нефтепродукты. Общее загрязнение ими Мирового океана превысило 10 млн. т в год, причем из всех источников вклад судоходства (включая аварии танкеров) стал уже выше поступления с материковым стоком: соответственно 35% и 31%. Каждая тонна нефти покрывает тонкой пленкой порядка 12 км2 водной поверхности. По оценкам специалистов, нефтью уже загрязнена 1/5 акватории Мирового океана. Нефтяная пленка приводит к гибели живых организмов, млекопитающих и птиц, нарушает процессы фотосинтеза и, следовательно, газообмен между гидросферой и атмосферой.
Все внутренние и окраинные моря Российской Федерации испытывают интенсивную антропогенную нагрузку как на самой акватории, так и в результате техногенного воздействия на .водосборном бассейне. К охарактеризованному выше стоку загрязненной волжской воды в Каспийское море добавляется непосредственное его загрязнение морским нефтепромыслом. Концентрация нефтепродуктов и фенолов в акваториях северного и восточного Каспия составляет 4—6 ПДК, а у берегов Азербайджана — 10—16 ПДК! Нефтепродуктами сильно загрязнены все европейские моря — Средиземное, Северное, Балтийское.
Эвтрофикация водоемов. Замечательной особенностью водных экосистем является их способность к самоочищению и установлению биологического равновесия. Оно происходит в результате совокупного действия физических, химических и биологических факторов. Водные организмы сообща обеспечивают через трофические связи многоступенчатую минерализацию органики и перевод ее в донные отложения. Процесс самоочищения обеспечивает постепенное восстановление биоразнообразия организмов вниз по течению реки от точки сброса загрязненных сточных вод.
Однако способнось водоемов к самоочищению не безгранична. При определенном уровне загрязнения, особенно при аварийных, залповых сбросах неочищенных стоков, может быть погублена вся биота водоема. Техногенное загрязнение рек и озер принимает такие масштабы, что во многих регионах превышает их способности к самоочищению. Из-за неэффективной очистки сточных вод значительная часть питательных элементов — азота, фосфора — попадает в водоемы. Большое количество почвы, органики и минеральных удобрений смывается в водные объекты с сельскохозяйственных территорий во время половодья и после сильных дождей. Чрезмерное обогащение водоемов биогенами приводит к их эвтрофикации, т.е. резкому повышению биопродуктивности и массовому размножению фитопланктона, в первую очередь не-
Прихотливых сине-зеленых водорослей. «Цветение» воды и постепенное отмирание массы водорослей становятся источником вторичного загрязнения, приводят к расходованию всех запасов кислорода и медленному «умиранию водоема». Таким образом, антропогенная эвтрофикация вызывается не ядовитыми загрязнениями, а тем, что всегда считалось безвредным, — частицами почвы и удобрениями. Это еще раз подтверждает вывод о том, что сильное изменение любого природного фактора может нарушить равновесие экосистемы. 
<< | >>
Источник: Акимова Т.А., Хаскин В.В.. Экология: Учебник для вузов. 1999 {original}

Еще по теме Водные ресурсы. Использование и загрязнение:

  1. Земельные ресурсы. Использование и загрязнение
  2. 3.2.4. Водное хозяйство Водные ресурсы
  3. 13.1. Водные ресурсы и водное хозяйство страны
  4. Использование твердых отходов в качестве вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) и вторичных материальных ресурсов (BMP)
  5. ЭКОНОМИКА: ИЗЪЯТИЕ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И ЗАГРЯЗНЕНИЕ СРЕДЫ
  6. 6.6.              Энергетические ресурсы. Масштабы и последствия загрязнения
  7. 6.З.              Природные ресурсы и их использование
  8. Пример формализованной оценки качества информационных ресурсов и эффективности их использования
  9. Методика формализованной оценки качества информационных ресурсов и эффективности их использования
  10. Система государственных стандартов в области охраны биосферы и рационального использования природных ресурсов
  11. Григорьян Галина Валерьевна. Совершенствование теннологии игристык винна основе использования пряно-ароматическогосырья [Электронный ресурс]: Дис. ... канд.тенн. наук : ОБ.18.01 .-М. : РГБ, 2006, 2006
  12. Лекция 2. ИСТОЧНИКИ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ БИОСФЕРЫ (В СИСТЕМЕ ТЕХНОСФЕРА - АТМОСФЕРА - ЛИТОСФЕРА - ГИДРОСФЕРА) Характеристика загрязнений
  13. Водные инфекции
  14. 4.9. Организация и наведение переправ через          водные преграды
  15. Как информация становится информационным ресурсом? Основные понятия и сущность информационных ресурсов
  16. Классификация ресурсов является одной из основных методологических задач наряду с выработкой общейконцепции и концептуальных подходов изыскания и мобилизации экономических ресурсов для реализацииструктурообразующих программ развития региона.
  17. Разработка модели организации информационных ресурсов и банка информационных ресурсов
  18. создании и эксплуатации виртуального банка информационных ресурсов. Разработка модели виртуального маршрута и маршрутизации информационных ресурсов