Оглавление

Введение

Все природные воды на Земле находятся в непрерывном круговороте. Круговорот воды в природе происходит под воздействием солнечной энергии и силы тяжести. Подсчитано, что на его осуществление расходуется около 23% всей достигающей Землю солнечной энергии. Распределение вод Мирового океана и суши неравномерно (в северном полушарии суша занимает 39, в южном – только 19% его поверхности), и количество поступающей в различные районы Земли солнечной энергии изменяется по сезонам года, что приводит к фазовым переходам воды (ее замерзанию, таянию, конденсации водяных паров и испарению).

Благодаря постоянному круговороту общее количество воды в гидросфере не уменьшается. Ежегодно в нем участвует 577 тыс. км³ воды, что составляет 0,04% от всех ее запасов на Земле. С поверхности океана испаряется 505 тыс., суши – 72 тыс. км³ воды в год; выпадает в виде атмосферных осадков: на поверхность океана – 458 тыс., суши – 119 тыс. км³ /год. Разность между осадками и испарением с поверхности океана, равная 47 тыс. км³ /год, представляет собой объем воды, который идет на пополнение рек, озер, болот, подземных вод и ледников.

Круговорот воды объединяет в единый механизм все водные ресурсы, где бы они не находились – в океане, атмосфере, биосфере, земной коре. В результате круговорота возникает единство всех природных вод Земли, на что указывали В. И. Вернадский, В. Г. Глушков.

Большой круговорот на Земле состоит из трех основных звеньев: океанического, химического и материкового. В материковом звене выделяют звенья меньших размеров: литогенное, почвенное, речное, озерное, ледниковое, биологической и хозяйственное. Различные звенья круговорота неравнозначны по их хозяйственной ценности. Так, самые значимые – биологическое и почвенное звенья круговорота являются основой обеспечения водой населения и развития сельского хозяйства. Именно эти звенья подвергаются наибольшему целенаправленному преобразованию в результате создания водохранилищ и прудов, проведения мелиоративных мероприятий. Гидротехнической строительство и мелиоративные мероприятия осуществляются с целью искусственного замедления круговорота воды, а в некоторых случаях – ускорения, образуя в целом его хозяйственное звено.

В качестве водных ресурсов обычно рассматриваются не все пресные воды, а только доступные для использования. Они оцениваются двумя основными показателями: статическими, или вековыми, запасами воды (км³ или м³) и возобновляемыми (км³/год или м³/сек). К статическим запасам относятся воды, единовременно находящиеся в таких водных объектах, как реки, озера. Болота и ледники, в водоносных породах земли. Возобновляемые воды – та их часть, которая периодически возобновляется в водных объектах благодаря происходящему на Земле круговороту воды.

Водные ресурсы, их значение и роль в жизни общества

Водные ресурсы – это запасы поверхностных и подземных вод суши, которые используются в процессе материального производства или могут быть вовлечены в него. К концу ХХ в. они стали фактором, лимитирующим развитие производительных сил во многих странах и даже на континентах. Это связано с тем, что ряд регионов мира начали испытывать дефицит воды. Такое положение обусловило необходимость качественного и количественного сохранения водных ресурсов.

Достижения научно-технического прогресса постоянно создают предпосылки для более полного использования вод благодаря рациональной организации водосберегающих технологий, включение в хозяйственный оборот ранее не использовавшихся вод (солоноватых, соленых и др.), созданию различных гидротехнических сооружений, регулирующих речной сток для хозяйственных целей. Все большее внимание уделяется изучению многолетних и сезонных колебаний, процессам возобновления водных ресурсов, асинхронности их распределения по крупным регионам. Учет этих особенностей при оценке водных ресурсов позволяет более равномерно и рационально организовывать их использование.

Использование водных ресурсов в народном хозяйстве

Коммунальное, промышленное и сельскохозяйственное водоснабжение

Коммунальное водоснабжение. Доля коммунального водоснабжения в общем объеме потребляемой воды как в целом в мире, так и в России относительно невелика, но для жизни общества оно имеет решающее значение. Отсутствие чистой питьевой воды – одна из главных причин тяжелых инфекционных болезней. Свыше половины населения мира пользуется водой, не отвечающей санитарно-гигиеническим требованиям.

В России в отношении коммунально-бытового водоснабжения принят самый высокий показатель обеспеченности – 97% по числу бесперебойных лет. Коммунально-бытовое водоснабжение призвано удовлетворять потребности населения в воде, поэтому к ее качеству предъявляются очень высокие требования, как по физическим свойствам, так и по химическим и бактериологическим показателям. Для приведения качества воды в соответствие с санитарно-гигиеническими нормативами ее фильтруют, коагулируют, с целью дезинфекции хлорируют или фторируют, для улучшения вкусовых качеств обогащают аммиаком.

Нормы хозяйственно-питьевого водоснабжения зависят от благоустройства жилого фонда населенного пункта, климатических, а нередко и исторических условий.

Около 60% воды на коммунальное водоснабжение забирается из поверхностных и немногим более 40% из подземных источников, обладающих наилучшим качеством вод в связи с их минимальным загрязнением химическими веществами химическими веществами и патогенными микробами.

Дальнейшее совершенствование водопользования в коммунальном хозяйстве требует проведения ряда мероприятий, среди которых следует назвать: централизованное водоснабжение в ближайшие годы всего городского населения (в настоящее время – 98% городов и 86% поселков городского типа); всемирную экономию и снижение потерь питьевой воды; стабилизацию удельного водопотребления; разработку и внедрение усовершенствованных систем подачи и распределения воды; существенное повышение уровня механизации и автоматизации технологических процессов водопользования.

Водоснабжение промышленности. Промышленность является одним из крупнейших потребителей воды. Разные отрасли предъявляют различные требования к количеству и качеству воды. Так, на производство 1 т хлопчатобумажной ткани расходуется около 250 м³ воды, 1 т синтетического волокна – 2500-5000 м³. Много воды требуется химической промышленности. Следует иметь в виду, что на предприятиях одной и той же отрасли в зависимости от технологического уровня производства на получение 1 т продукции используется различное количество воды, например на производство 1 т нефти требуется от 0,1 до 50 м³ воды. Обычно расход воды на родственных предприятиях различается в 5-10 раз.

Вода в промышленном производстве используется как сырье, растворитель. Теплоноситель, наконец, как среда, поглощающая и транспортирующая растворенные примеси. Более всего ее в промышленности используется для охлаждения: например в теплоэнергетике – 85% от общего расхода; основное количество воды на эти же цели идет и на металлургических заводах.

В условиях намечаемого ускорения развития промышленного производства важное значение приобретает выполнение мероприятий, направленных на совершенствование использования водных ресурсов. Важнейшее значение среди этих мероприятий имеют следующие: нормирование количества и качества воды, расходуемой в различных отраслях промышленности на единицу продукции; дальнейшее наращивание мощностей систем оборотно-повторного водоснабжения и замкнутых систем водоснабжения и замкнутых систем водопользования; применение в ряде отраслей промышленности очищенных сточных вод коммунального хозяйства; всемирное сокращение утечки воды; утилизация осадков в стоках промышленных предприятий и их обработка в целях дальнейшего использования в народном хозяйстве.

Сельскохозяйственное потребление. Годовое потребление воды в сельской местности в нашей стране составляет около 12 км³. Основными потребителями воды являются сельские населенные пункты, животноводство, предприятия по переработке сельскохозяйственной продукции, а также производственные зоны по обслуживанию техники.

В целом 33% сельских населенных пунктов имеют централизованное водоснабжение. По сравнению с коммунально-бытовым водоснабжением городов состояние водозаборных сооружений в сельской местности находится на более низком техническом уровне.

Для сельскохозяйственного водоснабжения в основном используются подземные воды. Использование поверхностных вод широко распространено лишь в некоторых районах России – Поволжском, Западно-Сибирском и Дальневосточном (30-35%).

Значительным потребителем воды в сельской местности является животноводство. Вода, забираемая на нужды животноводства, должна удовлетворять тем же требованиям, которые предъявляются к воде, используемой для хозяйственно-питьевых целей. Поение скота загрязненной водой снижает продуктивность животных на 40-70%. В южных районах страны животноводство не может развиваться без обводнения обширных пастбищ, которые, как правило, имеют очень ограниченные водные ресурсы.

Для улучшения сельскохозяйственного водоснабжения требуются: внедрение централизованных систем водоснабжения и водоотведения с сооружениями биологической очистки сточных вод; увеличение оборотного и повторного применения вод; тщательная очистка стоков и использование их для полива сельскохозяйственных культур; совершенствование водозаборов из поверхностных источников; опреснение минерализованных вод; использование солнечной энергии и энергии ветра для подъема воды. Повышение благоустройства сельских населенных пунктов и рост объема сельскохозяйственной продукции неизбежно приведут к росту сельскохозяйственного водоснабжения и водоотведения в ближайшей перспективе.

Тысячелетиями люди использовали реки, озера, моря для сброса в них загрязненных сточных вод, и практически повсеместно до начала XX в. это не вызывало особого беспокойства. Солнце, воздух и растворенный в воде кислород обеспечивали самоочищение водных объектов. Всего несколько десятилетий назад загрязненные воды ниже какого-либо города через 20-30 км совершенно чистыми и забирались водозаборами другого, расположенного ниже по течению населенного пункта. Однако рост городов, бурное развитие промышленности, энергетики, водного транспорта, увеличение добычи полезных ископаемых, площадей орошаемых земель вели с каждым годом ко все большему загрязнению вод. Загрязненными оказались не только ручьи, небольшие реки и озера, но и моря и даже океаны.

Современное состояние качества воды в водных объектах

При жизни нынешнего поколения людей исчезла иллюзия о неисчерпаемости водных ресурсов на Земле. Количество стоков, спускаемых в реки и озера, во многих районах мира выросло настолько, что, обладая самоочищающей способностью, водоемы и водотоки уже не смогли восстанавливать нарушенное равновесие условий в них. За 30-40 лет в сточные канавы превратились р. Рейн, Сена, Темза, Северн, Тибр, Миссисипи, Огайо, Потомак, оз. Эри. В угрожающем положении оказались Волга, Амур, Днепр, ряд озер нашей страны. Когда пленки нефтяного загрязнения, распространявшиеся от берегов Западной Европы и Северной Америки, сомкнулись в северной части Атлантического океана, стало ясно, что дальнейшее непринятие мер по сохранению чистоты воды грозит человечеству гибелью.

Во многих странах этой проблемой начали заниматься на уровне правительств, на ее решение были выделены большие средства. Однако ряд капиталистических индустриальных стран весьма своеобразно подошли к наведению порядка в своих внутренних водоемах. С одной стороны, они разработали мероприятия по предотвращению или ликвидации загрязнения, вложив в это крупные средства, с другой – стали переводить предприятия, наиболее сильно загрязняющие водные объекты, в развивающиеся страны. Это помогло улучшить ситуацию в индустриальных странах, но не сняло проблему на планете в целом, поскольку началось катастрофическое загрязнение рек и водоемов в развивающихся странах, загрязнение Мирового океана.

Источники и возможные пути загрязнения поверхностных и подземных вод

Источники загрязнения водных объектов чрезвычайно многообразны. Прежде всего, это стоки городов и промышленных предприятий. В последние годы в ряде районов с ними «конкурируют» стоки животноводческих комплексов и воды, поступающие с ирригационных массивов и богарных земель. В целом по стране в водные объекты сбрасывается 163 км³ сточных вод, в том числе 7 км³ неочищенных и 9 км³ недостаточно очищенных. Сказываясь на состоянии водных объектов, загрязнение наносит ущерб и экономике, так как, например, со стоками промышленных предприятий теряются ценные продукты.

Во многих регионах мира загрязнение вод все больше связывается с атмосферными осадками. Определенную роль в ухудшении качества воды играет изменение режима рек и озер. Загрязнение водосборной площади, закачка промышленных стоков в подземные горизонты, фильтрация и утечка вод из различных отстойников и накопителей приводят к загрязнению и подземных вод. Все это вызывает нарушение функционирования экосистем, снижает их биопродуктивность, в ряде случаев вырождаются ценные виды флоры и фауны, причиняется прямой ущерб здоровью человека.

Доля промышленности в загрязнении поверхностных вод в целом по России, по некоторым расчетам, составляет около 70-80%.

Наиболее распространенным, опасным и повсеместным источником загрязнения воды являются нефтепродукты. Этому способствуют широкое использование нефти и нефтепродуктов в различных отраслях народного хозяйства, добыча нефти в прибрежных районах и на шельфах внутренних морей, транспортировка ее водным, железнодорожным и автомобильным транспортом, а также по трубопроводам. Попав в водоем, 1 т нефти растекается по поверхности площадью 12 км³. Особо сильные бедствия народное хозяйство терпит во время тех или иных аварий при добыче и транспортировке нефти.

Существенный источник загрязнения воды – коммунальное хозяйство населенных пунктов. В составе коммунальных стоков наряду с фекальными водами, которые содержат особо опасные для здоровья человека яйца гельминтов, а также болезнетворные микробы и вирусы, имеется много вредных соединений, сбрасываемых предприятиями пищевой промышленности, автомобильного транспорта, общественного питания, торговли. Причем, если в настоящее время по количеству отводимых в водные объекты стоков на первом месте стоит промышленность, то в перспективе, при повышении культуры производства и по мере роста благоустройства населенных пунктов и их числа, это соотношение будет изменяться, и количество бытовых сточных вод возрастет. Ливневые стоки с городских территорий, общая площадь которых составляет многие десятки тысяч квадратных километров, включают значительное количество нефти, органических продуктов. В отличие от бытовых и промышленных они большей частью не подвергаются очистке. Эти стоки поступают в водоемы в период весеннего снеготаяния и интенсивных и продолжительных дождей.

Одним из источников загрязнения вод является сельское хозяйство. Основными загрязняющими ингредиентами в поверхностном стоке с сельскохозяйственных угодий выступают частицы почвы, органическое вещество (гумус), удобрения и пестициды, вредные микроорганизмы. Из внесенных на склоновые земли удобрений вымывается до 20% азота, 2-5% фосфора и 10-70% калия. Вынос пестицидов с богарных земель достигает 1%, с орошаемых – до 4% от внесенного количества. Поскольку стоки с полей невозможно пропустить через очистные сооружения, опасность загрязнения вод удобрениями и пестицидами трудно переоценить. Животноводческие комплексы и фермы, как правило, располагаются на берегах водоемов и рек. При отсутствии жижесборников и навозохранилищ их отходы смываются ливневыми стоками или спускаются в водные объекты. Эти отходы содержат яйца гельминтов и патогенные микроорганизмы. В России в год животноводческими комплексами и фермами спускается в водоемы более 1 млрд. м³ отходов, что соответствует по степени загрязнения биогенными элементами количеству бытовых вод от городов с суммарной численностью населения около 300 млн. человек. Общий годовой сток крупных птицефабрик в 1,5 раза превышает объем сточных вод животноводства.

Водный транспорт представляет угрозу для чистоты водоемов и водотоков в случае прямого сброса в них отходов, особенно подсланевых вод, сильно загрязненных нефтепродуктами. Значительное количество нефти попадает в водные объекты при перевозке ее танкерами, сливании балластной воды, которой заполняются танкеры для придания им устойчивости во время холостых ходов и которую нередко сбрасывают в водоемы, чтобы не терять время на станциях промывки. Аварии же танкеров приводят к неисчислимым бедствиям, губят флору и фауну, нарушая условия водоснабжения населенных пунктов и выводя из строя пляжи.

Такой источник загрязнения водных объектов, как атмосферные осадки, содержит промышленные выбросы. Ежегодно в атмосферу Земли поступает более 53 млн. т оксидов азота, 200 млн. т оксида углерода, около 150 млн. т диоксида серы, 200-250 млн. т пыли и 120 млн. т золы. Твердые частицы перемещаются воздушными потоками на большие или меньшие расстояния и нередко выпадают непосредственно на водную поверхность. Газообразные выбросы, растворяясь в атмосферной влаге, выпадают на поверхность Земли в виде «кислотных» дождей иногда на расстоянии многих сотен километров от мест их зарождения. От «кислотных» дождей особенно сильно страдают озера и леса.

Среди подземных вод в наибольшей степени от загрязнения страдают грунтовые, поскольку артезианские водные горизонты, перекрытые водоупорными породами, находятся в более благоприятных условиях.

Отмечается как бактериальное, так и химическое загрязнение подземных вод. Основными источниками бактериального загрязнения подземных вод служат поля ассенизации и фильтрации, скотные дворы, разного рода выгребные ямы, неисправные канализационные сети. В случае перекрытия источника загрязнения самоочищение бактериально-загрязненных вод происходит очень быстро.

Итак, деятельность человека существенно изменила объем и скорость массоэнергетических потоков, в результате чего водные объекты теряют возможность самоочищения и в некоторых случаях превращаются в мертвые.

Актуальность водной проблемы

В настоящее время проблема загрязнения водных объектов (рек, озер, морей, грунтовых вод и т.д.) является наиболее актуальной, т.к. всем известно – выражение "вода - это жизнь". Без воды человек не может прожить более трех суток, но, даже понимая всю важность роли воды в его жизни, он все равно продолжает жестко эксплуатировать водные объекты, безвозвратно изменяя их естественный режим сбросами и отходами. Ткани живых организмов на 70% состоят из воды, и поэтому В.И.Вернадский определял жизнь как живую воду. Воды на Земле много, но 97% - это солёная вода океанов и морей, и лишь 3% - пресная. Из этих три четверти почти недоступны живым организмам, так как эта вода "законсервирована" в ледниках гор и полярных шапках (ледники Арктики и Антарктики). Это резерв пресной воды. Из воды, доступной живым организмам, основная часть заключена в их тканях.

Потребность в воде у организмов очень велика. Например, для образования 1 кг биомассы дерева расходуется до 500 кг воды. И поэтому её нужно расходовать и не загрязнять.

Основная масса воды сосредоточена в океанах. Испаряющаяся с его поверхности вода дает живительную влагу естественным и искусственным экосистемам суши. Чем ближе район к океану, тем больше там выпадает осадков. Суша постоянно возвращает воду океану, часть воды испаряется, особенно лесами, часть собирается реками, в которые поступают дождевые и снеговые воды. Обмен влагой между океаном и сушей требует очень большого количества энергии: на это затрачивается до 1/3 того, что Земля получает от Солнца.

Цикл воды в биосфере до развития цивилизации был равновесным, океан получал от рек столько воды, сколько расходовал при её испарении. Если не менялся климат, то не мелели реки и не снижался уровень воды в озёрах. С развитием цивилизации этот цикл стал нарушаться, в результате полива сельскохозяйственных культур увеличилось испарение с суши. Реки южных районов обмелели, загрязнение океанов, и появление на его поверхности нефтяной плёнки уменьшило количество воды, испаряемой океаном. Всё это ухудшает водоснабжение биосферы. Более частыми становятся засухи, возникают очаги экологических бедствий.

Кроме того, и сама пресная вода, которая возвращается в океан и другие водоёмы с суши, часто загрязнена, практически не пригодной для питья стала вода многих рек России. Прежде неисчерпаемый ресурс - пресная чистая вода - становиться исчерпаемым. Сегодня воды, пригодной для питья, промышленного производства и орошения, не хватает во многих районах мира.

Причины возникновения водной проблемы

Источниками загрязнения признаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в водные объекты вредных веществ, ухудшающих качество поверхностных вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и береговых водных объектов.

Охрана водных объектов от загрязнения осуществляется посредством регулирования деятельности как стационарных, так и других источников загрязнения.

На территории России практически все водоемы подвержены антропогенному влиянию. Качество воды в большинстве из них не отвечает нормативным требованиям. Многолетние наблюдения за динамикой качества поверхностных вод выявили тенденцию к росту их загрязненности.

Основными источниками загрязнения водоемов служат предприятия черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, целлюлозно-бумажной, легкой промышленности.

Микробное загрязнение вод происходит в результате поступления в водоемы патогенных микроорганизмов. Имеет место также тепловое загрязнение вод в результате поступления нагретых сточных вод.

Загрязняющие вещества условно можно разделить на несколько групп. По физическому состоянию выделяют нерастворимые, коллоидные и растворимые примеси. Кроме того, загрязнения делятся на минеральные, органические, бактериальные и биологические.

Степень опасности сноса пестицидов в период обработки сельскохозяйственных угодий зависит от способа применения и формы препарата. При наземной обработке опасность загрязнения водоемов меньше. При авиаобработке препарат может сноситься потоками воздуха на сотни метров и осаждаться на необработанной территории и поверхности водоемов.

Практически все поверхностные источники водоснабжения в последние годы подвергаются воздействию вредных антропогенных загрязнений, особенно такие реки, как Волга, Дон, Северная Двина, Уфа, Тобол, Томь и другие реки Сибири и Дальнего Востока. 70% поверхностных вод и 30% подземных потеряли питьевое значение и перешли в категории загрязненности – «условно чистая» и «грязная». Практически 70% населения РФ употребляют воду, не соответствующую ГОСТу «Вода питьевая».

За последние 10 лет объемы финансирования водохозяйственной деятельности в России сокращены в 11 раз. В результате этого ухудшились условия водообеспечения населения.

Нарастают процессы деградации поверхностных водных объектов за счет сбросов в них загрязненных сточных вод предприятиями и объектами жилищно-коммунального хозяйства, нефтехимической, нефтяной, газовой, угольной, мясной, лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, а также черной и цветной металлургии, сбора коллекторно-дренажных вод с орошаемых земель, загрязненных ядохимикатами и пестицидами.

Продолжается истощение водных ресурсов рек под влиянием хозяйственной деятельности. Практически исчерпаны возможности безвозвратного водоотбора в бассейнах рек Кубань, Дон, Терек, Урал, Миасс и ряда других. Неблагополучным является состояние малых рек, особенно в зонах крупных промышленных центров. Значительный ущерб малым рекам наносится в сельской местности из-за нарушения особого режима хозяйственной деятельности в водоохранных зонах и прибрежных защитных полосах, приводит к загрязнению рек, а также смыву почвы в результате водной эрозии.

Возрастает загрязнения подземных вод, используемых для водоснабжения. В РФ выявлено около 1200 очагов загрязнения подземных вод, из которых 86% расположены в европейской части. Ухудшение качества воды отмечено в 76 городах и поселках, на 175 водозаборах. Многие подземные источники, особенно обеспечивающие крупные города Центрального, Центрально-Черноземного, Северо-Кавказского и других районов, сильно истощены, о чем свидетельствует снижение санитарного уровня воды, местами достигающее десятков метров.

Суммарный расход загрязненных вод на водозаборах составляет 5-6% от общего количества подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

На территории России обнаружено около 500 участков, где подземные воды загрязнены сульфатами, хлоридами, соединениями азота, меди, цинка, свинца, кадмия, ртути, уровни содержания, которых в десятки, раз превышают ПДК.

Из-за повышенного загрязнения водоисточников, традиционно применяемые технологии обработки воды в большинстве случаев недостаточно эффективны. На эффективность водоподготовки отрицательно влияет дефицит реагентов и низкий уровень оснащенности водопроводных станций, автоматикой и приборами контроля. Положение усугубляется тем, что 40% внутренних поверхностей трубопроводов поражены коррозией, покрыты ржавчиной, следовательно, при транспортировке качество воды дополнительно ухудшается.

Рациональное использование водных ресурсов

Водоотводящие системы и сооружения — это один из видов инженерного оборудования и благоустройства населенных пунктов, жилых, общественных и производственных зданий, обеспечивающих необходимый санитарно-гигиенические условия труда, быта и отдыха населения. Системы водоотведения и очистки состоят из комплекса оборудования, сетей и сооружений, предназначенных для приема и удаления по трубопроводам бытовых производственных и атмосферных сточных вод, а также для их очистки и обезвреживания перед сбросом в водоем или утилизацией.

Объектами водоотведения являются здания различного назначения, а также вновь строящиеся, существующие и реконструируемые города, поселки, промышленные предприятия, санитарно-курортные комплексы и т.п.

Сточные воды - это воды, использованные на бытовые, производственные или другие нужды и загрязненные различными примесями, изменившими их первоначальный химический состав и физические свойства, а также воды, стекающие с территории населенных пунктов и промышленных предприятий в результате выпадения атмосферных осадков или поливки улиц.

В зависимости от происхождения вида и состава сточные воды подразделяются на три основные категории: бытовые (от туалетных комнат, душевых, кухонь, бань, прачечных, столовых, больниц; они поступают от жилых и общественных зданий, а также от бытовых помещений и промышленных предприятий) ; производственные (воды, использованные в технологических процессах, не отвечающие более требованиям, предъявляемым к их качеству; к этой категории вод относят воды, откачиваемые на поверхность земли при добыче полезных ископаемых) ; атмосферные (дождевые и талые; вместе с атмосферными отводятся воды от полива улиц, от фонтанов и дренажей) .

В практике используется также понятие городские сточные воды, которые представляют собой смесь бытовых и производственных сточных вод. Бытовые, производственные и атмосферные сточные воды отводятся как совместно, так и раздельно. Наиболее широкое распространение получили общесплавные и раздельные системы водоотведения. При общесплавной системе все три категории сточных вод отводятся по одной общей сети труб и каналов за пределы городской территории на очистные сооружения. Раздельные системы состоят из нескольких сетей труб и каналов: по одной из них отводятся дождевые и незагрязненные производственные сточные воды, а по другой или по нескольким сетям - бытовые и загрязненные производственные сточные воды.

Количество производственных сточных вод определяется в зависимости от производительности предприятия по укрупненным нормам водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности. Норма водопотребления — это целесообразное количество воды, необходимого для производственного процесса, установленная на основании научно обоснованного расчета или передового опыта. В укрупненную норму водопотребления входят все расходы воды на предприятии. Нормы расхода производственных сточных вод применяют при проектировании вновь строящихся и реконструкции действующих систем водоотведения промышленных предприятий. Укрупненные нормы позволяют дать оценку рациональности использования воды на любом действующем предприятии.

Эффективность использования воды на промышленных предприятиях оценивается такими показателями, как количество использованной оборотной воды, коэффициентом ее использования и процентом ее потерь.

Мелиорация

Мелиорация (лат. melioratio) — комплекс организационно-хозяйственных и технических мероприятий по улучшению гидрологических, почвенных и агроклиматических условий с целью повышения эффективности использования земельных и водных ресурсов для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. Мелиорация отличается от обычных агротехнических приёмов длительным и более интенсивным воздействием на объекты мелиорации. Основные виды мелиорации: гидротехническая, химическая, агролесомелиорация, культуротехнические работы. Выбор вида мелиорации зависит от природно-хозяйственных условий территории; как правило, применяют комплекс мелиоративных мероприятий.

Главным вопросом, особенно при крупномасштабной мелиорации, является влияние осушительных мелиораций на водный режим регионов. После создания осушительной системы гидрологический режим существенно трансформируется. Наибольшие изменения отмечаются в речном стоке. В первые годы начальной эксплуатации осушительных систем в бассейне происходит некоторое увеличение годового стока за счёт интенсивного сброса избыточных вод. Впоследствии он может снизиться до своей первоначальной величины (до начала мелиоративных работ). Установлено, что после проведения осушения земель, особенно в первые годы, в речном стоке повышается доля подземного питания. Анализ послемелиоративных изменений стока в летне-осеннюю межень показал, что в этот период водность реки увеличивается. Сток весеннего половодья меняется мало, в основном в сторону его снижения, так как на мелиорируемых землях он формируется под влиянием двух основных факторов, действующих в противоположных направлениях: увеличение ёмкости зоны аэрации, что вызывает большие потери талых вод, и возрастание скорости стекания весенних вод вследствие развитой искусственной гидрографической сети.

В настоящее время высказывается много нареканий в адрес мелиораторов в связи с регулированием и спрямлением малых рек. Следует сказать, что так называемое решительное спрямление проводилось тогда, когда страна не обладала достаточными материальными, денежными и энергетическими ресурсами. Кроме того, необходимо было решать проблему обеспечения населения страны продовольствием. На этом этапе необходимо было путём применения простых, недорогих методов мелиорации быстро ввести в интенсивный сельскохозяйственный оборот осушенные земли.

Часто в мелиоративных целях строятся многочисленные водохранилища, пруды. Примером тому может быть Полесская низменность, где в организации водного хозяйства использованы два подхода. Если в Белорусском Полесье для обеспечения развития сельского хозяйства создают в основном водохранилища, то в Украинском — пруды.

В результате крупномасштабной мелиорации, проведённой за последние два десятилетия, Белорусское Полесье превратилось в один из развитых индустриально-аграрных регионов республики. Без сомнения, мелиорация земель сыграла ведущую роль, без неё интенсификация сельского хозяйств в этом регионе была бы просто невозможна. И при этом не произошли те катастрофические последствия, которые пророчили, а именно: обмеление Днепра и Припяти, не изменился климат и не участились засухи. Например, объём стока Днепра у поста Лод-Каменка в 1980 г. был такой же, как и в 1824 г., несмотря на то, что в водосборе до этого поста осушено около 3 млн. га земли.

Главным из нерешённых в настоящее время вопросов в науке является установление допустимого объёма мелиорации для каждого конкретного водооборота с учётом рационального использования всех природных ресурсов и интересов всех отраслей народного хозяйства. Но, учитывая стратегию правительства, всё это плавно отходит в раздел «ближайшего будущего».

Загрязнение Мирового океана

Водные пространства занимают большую часть поверхности Земного шара: акватория Мирового океана составляет 70,8 %, а на долю суши приходится лишь 29,2% поверхности Земли. Если бы Земля представляла собой идеально ровный шар без впадин и гор, ее покрыл бы океан глубиной в 4000 метров.

Океан – колыбель жизни на Земле и обитель половины существующих ныне типов организмов. Чтобы уравновесить чаши весов, на одной из которых лежала бы вся океаническая рыба, на другую следовало бы положить гирю в 1 млрд. тонн. А это  лишь 1/36 часть всей живой массы океана!

Океан – поистине неисчерпаемый источник полезных ископаемых. Нефть, благородные металлы, редкоземельные элементы и т.п. хранят океанские недра и океанские воды. Например, запас только железо-марганцевых конкреций, устилающих дно Тихого океана, достигает 1,5 млрд. тонн. В них сосредоточено около 71 млрд. тонн марганца (это в 300 раз больше, чем во всех вместе взятых месторождениях суши). При разумной эксплуатации, кроме марганца и железа, из них можно извлечь более 2 млрд. тонн никеля, 1 млрд. тонн кобальта, 1,2 млрд. тонн меди.

Значительный энергетический потенциал сосредоточен в океанических волнах, приливах, термальных градиентах, морских течениях. Дно океана дает около четверти суммарной мировой добычи нефти. Предполагается, что к 2005 г. морская добыча нефти повысится еще на 50%. По оценкам специалистов, морские ресурсы магнетита, ильменита, рутила, олова, золота, платины и других элементов несопоставимы с их запасами на суше. Океан обеспечивает 90% мировой добычи брома, 60% – магния, 30% – поваренной соли. Океан служит одним из важнейших источников пищевых ресурсов для человечества, поставляя 25% белков животного происхождения.

Велико его транспортное значение: более 75% мирового грузооборота приходится на его долю. Океан в значительной мере влияет на процесс климатообразования, на поддержание в состоянии равновесия основных частей атмосферы. Он является основным буфером, определяющим содержание СО2 в атмосфере и регулирующим тем самым интенсивность парникового эффекта.

В начале 60-х гг., когда “неисчерпаемые” запасы сырья на суше стали быстро таять, взоры людей стали обращаться к Мировому океану. Делая упор прежде всего на его огромные размеры, заговорили об “океане возможностей”, подразумевая биологические, минеральные, энергетические и другие ресурсы, его гигантскую емкость как резервуара для сброса отходов производства. Однако вскоре убедились, что океан под действием мощного антропогенного пресса оказался весьма уязвимым. И уже сейчас видно, что не с “океаном возможностей”, а скорее с “океаном проблем” будут иметь дело наши потомки в XXI в., причем проблем в основном экологических.

Человечество наносит два удара по природе: во-первых, истощает ресурсы, во-вторых, загрязняет ее. Поражается не только суша, но и океан. Все большая эксплуатация Мирового океана уже сама по себе оказывает сильное воздействие на его экосистему. Однако имеются и мощные внешние источники загрязнения – атмосферные потоки и материковый сток. В результате на сегодняшний день можно констатировать наличие загрязняющих веществ не только в зонах, прилегающих к материкам, и в районах интенсивного судоходства, но и в открытых частях океанов, включая высокие широты Арктики и Антарктики. Рассмотрим основные источники загрязнения Мирового океана.

Нефть и нефтепродукты. Основной загрязнитель океана – нефть. С начала 80-х гг. в океан ежегодно поступает около 16 млн. тонн нефти, что составляет ~10 % ее мировой добычи. Как правило, это связано с транспортировкой нефти из районов ее добычи и с утечками из скважин (каждый год так теряется 10,1 млн. тонн нефти). Большая масса нефти поступает в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем загрязнений из этого источника составляет 12 млн. тонн в год.

Попадая в морскую среду, нефть сначала, образуя слои различной мощности, растекается в виде пленки, которая изменяет состав спектра солнечного света, проникающего в воду, и количество поглощенного водой света. Так, пленка толщиной 40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение Солнца, нарушая тем самым экологическое равновесие и вызывая гибель морских организмов. Нефть “склеивает” перья птиц, вызывая в итоге их гибель.

Смешиваясь с водой, она образует эмульсии (“нефть в воде” и “вода в нефти”), которые могут храниться на поверхности океана, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.

Другим загрязнителем океана являются пестициды – вещества, используемые для борьбы с вредителями и болезнями растений, инсектициды – для борьбы с вредными насекомыми, фунгициды и бактерициды – для лечения бактериальных болезней растений, гербициды – вещества, используемые для уничтожения сорных растений. Около 11,5 млн. тонн этих веществ уже вошло в состав наземных и морских экосистем. Печально известен хлорорганический инсектицид – ДДТ. За открытие его “цидных” (от греч. “убивать”) свойств ученым была присуждена Нобелевская премия. Но вскоре выяснилось, что многие истребляемые организмы способны приспосабливаться к нему, а сам ДДТ аккумулируется в биосфере и очень устойчив к биодеградации: его период полураспада (время, за которое исходное количество уменьшиться в два раза) составляет десятки лет. Было принято решение запретить производство и применение ДДТ (в России применялся вплоть до 1993 года, так как заменить было нечем), но он уже успел накопиться в биосфере. Так, заметные дозы ДДТ были обнаружены даже в организмах пингвинов. К счастью, они  не входят в пищевой рацион человека. Но накопившийся в рыбе, съедобных моллюсках и водорослях, ДДТ (или другие пестициды), попадая в человеческий организм, могут привести к очень серьезным, порой трагическим последствиям.

Синтетические поверхностно-активные вещества или детергенты – вещества, понижающие поверхностное натяжение воды и входящие в состав синтетических моющих средств, широко применяемых в промышленности и в быту. Вместе со сточными водами синтетические поверхностно-активные вещества попадают в материковые воды и далее в морскую среду. Синтетические моющие средства содержат также и другие ингредиенты, токсичные для водных организмов: полифосфаты натрия, ароматизирующие и отбеливающие (персульфаты, пербораты) вещества, кальцинированную соду, карбоксиметилцеллюлозу, силикаты натрия и т.д.

Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк и т.п.) широко применяются в промышленном производстве. Они со сточными водами попадают в океан.

Для морских биоценозов наибольшею опасность представляют ртуть, свинец и кадмий. Ионы этих металлов способны аккумулироваться в океанических пищевых цепочках, вызывая болезни, мутации и гибель морских организмов, а также болезни людей, потребляющих “дары моря” в пищу. Наибольшую известность получила болезнь Миномата в Японии. Причиной заболевания послужили отходы предприятий по производству хлорвинила и ацетальдегида, где в качестве катализатора используется хлорид ртути. Недостаточно очищенные сточные воды предприятий поступали в залив Миномата, ртуть концентрировалась в телах рыбы и моллюсков, употребляемых местным населением в пищу. Достигнув определенного содержания в организме человека, она вызывала его заболевание. Симптомы этой неизлечимой болезни – расстройство речи, зрения, паралич; итог – несколько сот прикованных к больничной койке людей и почти 70 погибших.

Еще один источник загрязнения (и значительный) – дампинг – сброс отходов в океан с целью захоронения. Многие страны, имеющие выход к морю, производят морские захоронения различных материалов и веществ: грунта, вынутого при дноуглубительных работах, отходов промышленности, строительного мусора, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных изотопов (радионуклидов) и т.п. Объем захоронений составляет около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан.

Формальным основанием для дампинга служит естественное свойство морской среды к самоочищению – переработке органических и неорганических веществ, поступающих в воду. Однако эта способность небеспредельна, поэтому дампинг следует рассматривать лишь как вынужденную меру, временную дань общества несовершенству технологий.

Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Во многих случаях оно способствует повышению температуры воды на ~160С. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах может достигать 130 км2. Устойчивая температурная стратификация препятствует водообмену между поверхностным и донным слоями. Растворимость кислорода уменьшается, а потребление его возрастает, поскольку с увеличением температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество. Расширяется видовое разнообразие фитопланктона и всей флоры водорослей, все это приводит к нарушению экологического равновесия в биосфере океана.

Загрязнение Мирового океана – одна из глобальных экологических проблем, стоящих перед человечеством и требующих решения. Океан гибнет. Известный норвежский путешественник Тур Хейердал в книге с символическим названием “Уязвимое море” написал: “В 1947 г. плот “Кон-Тики” за 101 сутки прошел около 8 тыс. км в Тихом океане; экипаж на всем пути не видел никаких следов человеческой деятельности. Океан был чист и прозрачен. И для нас было настоящим ударом, когда мы в 1969 году, дрейфуя на папирусной лодке “Ра”, увидели, до какой степени загрязнен Атлантический океан... “.

Охрана морей и океанов

Наиболее серьезной проблемой морей и океанов в нашем столетии является загрязнение нефтью, последствия которого губительны для всей жизни на Земле. Поэтому в 1954 году в Лондоне прошла международная конференция, ставившаяся целью выработать согласованные действия по охране морской среды от загрязнения нефтью. На ней была принята конвенция, определяющая обязанности государств в этой области. Позже в 1958 году в Женеве были приняты еще четыре документа: об открытом море, о территориальном море и прилежащей зоне, о континентальном шельфе, о рыболовстве и охране живых ресурсов моря. Эти конвенции юридически закрепили принципы и нормы морского права. Они обязывали каждую страну разработать и ввести в действие законы, запрещающие загрязнять морскую среду нефтью, радиоотходами и другими вредными веществами. Прошедшая в 1973 году в Лондоне конференция приняла документы по предотвращению загрязнения с судов. Согласно принятой конвенции, каждое судно должно иметь сертификат - свидетельство о том, что корпус, механизмы и прочая оснастка находятся в исправном положении и не наносят ущерб морю. Соответствие сертификатам проверяется инспекцией при заходе в порт.

Запрещен слив нефтесодержащих вод с танкеров, все сбросы с них должны выкачиваться только на береговые приемные пункты. Для очистки и обеззараживания судовых сточных вод, в том числе хозяйственно-бытовых, созданы электрохимические установки. Институт океанологии РАН разработал эмульсионный метод очистки морских танкеров, полностью исключающий попадание нефти в акваторию. Он заключатся в добавлении к промывной воде нескольких поверхностно-активных веществ (препарат МЛ), что позволяет осуществить на самом судне очистку без сброса загрязненной воды или остатков нефти, которую можно впоследствии регенерировать для дальнейшего использования. С каждого танкера удается отмыть до 300 т нефти.

В целях предотвращения утечек нефти совершенствуются конструкции нефтеналивных судов. Многие современные танкеры имеют двойное дно. При повреждении одного из них нефть не выльется, ее задержит вторая оболочка.

Капитаны судов обязаны фиксировать в специальных журналах сведения обо всех грузовых операциях с нефтью и нефтепродуктами, отмечать место и время сдачи или слива с судна загрязненных сточных вод.

Для систематической очистки акваторий от случайных разливов применяются плавучие нефтесборщики и боковые заграждения. Также в целях предотвращения растекания нефти используются физико-химические методы. Создан препарат пенопластовой группы, который при соприкосновении с нефтяным пятном полностью его обволакивает. После отжима пенопласт может использоваться вторично в качестве сорбента. Такие препараты очень удобны из-за простоты применения и невысокой стоимости, однако их массовое производство пока не налажено. Также существуют сорбирующие средства на основе растительных, минеральных и синтетических веществ. Некоторые из них могут собирать до 90% разлитой нефти. Главное требование, которое к ним предъявляется, - это непотопляемость.

После сбора нефти сорбентами или механическими средствами на поверхности воды всегда остается тонкая пленка, которую можно удалить путем разбрызгивания разлагающих ее химических препаратов. Но при этом эти вещества должны быть биологически безопасны.

В Японии создана и апробирована уникальная технология, с помощью которой можно в короткие сроки ликвидировать гигантское пятно. Корпорация «Кансай санге» выпустила реактив ASWW, основной компонент которого - специально обработанная рисовая шелуха. Распыленный по поверхности, препарат в течение получаса всасывает в себя выброс и превращается в густую массу, которую можно стащить простой сетью.

Оригинальный способ очистки продемонстрирован американскими учеными в Атлантическом океане. Под нефтяную пленку на определенную глубину опускается керамическая пластинка. К ней подсоединяется акустическая пластинка. Под действием вибрации сначала скапливается толстым слоем над местом, где установлена пластинка, а затем смешивается с водой и начинает фонтанировать. Электрический ток, подведенный к пластинке, поджигает фонтан, и нефть полностью сгорает.

Для удаления с поверхности прибрежных вод пятен масел американские ученые создали модификацию полипропилена, притягивающего жировые частицы. На катере-катамаране между корпусами поместили своеобразную штору из этого материала, концы которой свисают в воду. Как только катер попадает на пятно, нефть прочно прилипает к «шторе». Остается лишь пропустить полимер через валики специального устройства, которое отжимает нефть в приготовленную емкость.

С 1993 года был запрещен сброс жидких радиоактивных отходов (ЖРО), но число их неуклонно растет. Поэтому в целях защиты окружающей среды в 90-е годы стали разрабатываться проекты очистки ЖРО.

В 1996 году представители японских, американских и российских фирм подписали контракт на создание установки по переработке ЖРО, скопившихся на Дальнем Востоке России. На реализацию проекта правительство Японии выделило 25,2 млн. долларов.

Однако, несмотря на некоторые успехи в поиске эффективных средств, ликвидирующих загрязнения, о решении проблемы говорить рано. Только внедрением новых методик очисток акваторий невозможно обеспечить чистоту морей и океанов. Центральная задача, которую необходимо решать всем странам сообща, - предотвращение загрязнения.

Выводы

Хотелось бы, чтобы тот, кто прочитал этот реферат, задумался о том, как дальше поступать с этой проблемой. Мне бы хотелось предложить несколько наиболее реальных путей ее решения.

1. Прежде всего - это ограничение промышленных сбросов в реки, озера и другие водные объекты.

2. Очищения русел и пойм рек и озер от скопившегося мусора.

3. Совершенствование технологий производства и технологий утилизации отходов.

4. Осуществлять жесткий контроль за сбросом с полей удобрений и ядохимикатов.

5. Контролировать попадание фекальных масс в русла рек.

6. Проведение общественно-поучительных мероприятий по донесению до населения всей важности этой проблемы.

Промышленные стоки занимают первое место по объему и ущербу, который они наносят, то решать проблему сбросов их в реки нужно в первую очередь. Из-за загрязнения вызываемого стоками начинаются различные биогенные мутации. Из рек и озер пропадают многие виды рыбы, а те которые остаются - непригодны в пищу. Значительно скудеет флора и фауна водоемов. Из-за промышленных стоков в водоемах наблюдается избыток кислорода, поэтому можно наблюдать так называемое "цветение" водоемов. Многие, наверное, не раз видели на поверхности воды нефтяную пленку, которая, переливаясь на солнце, кажется очень красивой, но на самом деле вызывает уменьшение проникновения света в водную толщу в несколько раз. Изменяется и химический состав водоемов, повышается содержание азота, фосфора и хлорсодержащих веществ.
Важной проблемой является загрязнение водоемов отходами сельского хозяйства. Многие наверняка с наступлением весеннего половодья не раз замечали неприятный запах, который источает питьевая вода. Запах этот вызван тем, что бурные весенние потоки смывают в реку фекальные массы, накопившиеся за зиму и вывезенных весной на поля. Вместо того, чтобы следить за попаданием этих веществ в реки, предпочитают перед тем как подать эту воду в дома смещать ее с огромным количеством хлорки, которая является далеко небезопасным веществом.
Третьей проблемой является попадание в реки и другие водоемы различного бытового и промышленного мусора. Многие, наверное, не раз гуляя по набережной, бросали в воду бумажку, банку, ветку и т.д. В каком-то месте весь этот мусор скапливается, и в русле реки образуются наносы, возникают островки. Все это ведет к засорению и пересыханию реки. Этот же мусор разлагаясь выделяет различные канцерогенные вещества, которые попадают вместе с пищей к нам на стол.

Стоит задуматься, неужели нам не дорога собственная жизнь, которую мы беспощадно, незаметно для себя губим. А объем загрязнений водоемов с каждым кодом увеличивается во много раз. Так как водные ресурсы играют главнейшую роль в жизнедеятельности человека, а этот человек, понимая всю их важность для своей жизнедеятельности, продолжает их загрязнять, то начинать любить и бережно относиться к ним нужно учить с самого детства.

Список использованной литературы

1. Авакян А. Б., Широков В. М. Комплексное использование и охрана водных ресурсов : Учеб. пособие. – Мн.: Ун-кое, 1990. – 240 с.

2. Ю.В. Новиков «Экология, окружающая среда и человек» Москва 1998г.

3. Беличенко Ю. П., Швецов М. Н. Рациональное использование и охрана водных ресурсов. – М.: Россельхозиздат, 1996.-312 с.

4. Бреховских Л.М. Океан и человек: настоящее и будущее – 1987г.

5. Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов: Статистич.сборник, М.:1991г.

6. Зарубаев Н. В. Комплексное использование и охрана водных ресурсов. – Л.: Стройиздат, 1996. – 223с.

7. «Мировой океан» В.Н.Степанов «Знание», Москва, 1974

19