Лекція 11. Антропогенні впливи на гідросферу і їх наслідки.
Проблема кислотних дощів
Асідіфікація - процес надходження в атмосферу і ландшафти кислот і підвищення кислотності компонентів навколишнього природного середовища. Вперше кислотні опади були відзначені в середині XIX в. в околицях Манчестера (Англія) Робертом Смітом. Кислотні опади (дощі) - атмосферні опади, підкислені через розчинення в атмосферній волозі промислових викидів, що мають кислотність (рН) нижче 5,6. Кислотні опади бувають двох типів: сухі (випадають не далеко від джерела викидів) і вологі - дощ, сніг (переносяться повітряними потоками на значні відстані). Кислотоутворювачами є оксиди сірки та азоту, чадний і вуглекислий газ, аміак. Їх джерелами надходження є підприємства енергетики, промисловості, транспорт, сільське господарство. Несприятливий вплив кислотних опадів виражається в подкислении води водойм і грунту, що призводить до загибелі гідробіонтів і ґрунтових організмів, несприятливо впливає на інженерні споруди і пам'ятники історії і культури. Кислотні опади викликають утворення некрозів у рослин, висихання і загибель хвойних порід. Накопичення антропогенної сірки і азоту в екосфері впливає на радіаційний баланс Землі, глобальний баланс биогенов і окислюється здатність тропосфери. В аридних зонах кислотні опади у ландшафтах нейтралізуються і серйозних проблем не представляють. У зонах надмірного зволоження вплив кислот на геокомпонентів найбільш несприятливо. Так, кислотні опади збільшують рухливість в ландшафті алюмінію, високотоксичного для організмів. При рН менше 4,2 алюміній вимивається з грунту і потрапляє у водойми і призводить до загибелі риби та ліси. Кислотні опади знижують буферну здатність ґрунту. Для боротьби з асідіфікаціей використовують такі заходи. 1) застосовують більш екологічно чисті види палива; 2) встановлюють високі труби, що сприяють розсіюванню шкідливих викидів; 3) уловлювання сірки з газів, що відходять.
1. Раціональне використання водних ресурсів.
2. Основні забруднюючі речовини і постачальники забруднень.
3. Охорона поверхневих вод.
Водні запаси на Землі величезні, вони утворять гідросферу одна з потужних сфер нашої планети. Вода знаходиться також в літосфері і атмосфері. Гідросфера об'єднує Світовий океан, моря, річки і озера, болота, ставки, водосховища, полярні льоди і гірські льодовики, підземні води, грунтову вологу і пари атмосфери. Водні ресурси складаються з статичних (вікових; запасів і поновлюваних ресурсів.
Вода - унікальна речовина за своїми фізичними і хімічес-ким властивостям. Полярність молекул води і наявність між ними «водневих» зв'язків визначає унікальні властивості. Найбільші до-Шая щільність води при температурі 3,98 ° С, подальше охлаж-дення призводить до переходу її в лід і супроводжується уменьшени третьому щільності. Зменшення обсягу замість розширення відбувається при плавленні (таненні) льоду. Летючість води невелика. У неї аномально високі теплота плавлення і питома теплоємність, при плавленні льоду теплоємність збільшується більш ніж удвічі. Теплоємність води з підвищенням температури до 27 ° С умень-шается, а потім знову починає зростати. В'язкість води (при температурі від 0 до 30 ° С) зменшується з підвищенням тиску. Вода - найбільш поширена на Землі речовина. У приро-де вона знаходиться в трьох фазах: газоподібної (пари води), рідкої і твердої. Розрізняють воду атмосферну, поверхневу (гідро-сфера) і підземну.
Її частка від всієї гідросфери становить 0,3%. Ресурси прісної води розподілені вкрай нерівномірно, часто велика кількість води не сов-падає з районами підвищеної господарської діяльності. У зв'язку з цим виникає проблема нестачі і виснаження водних ресурсів і особливо прісної води. Вона ускладнюється все зростаючими обсягами її використання.
Проблема виснаження водних ресурсів виникає за кілька причин, головні з яких: нерівномірний розподіл води в часі і просторі, зростання її споживання людством, втрати води при транспортуванні і використанні, погіршення ка-пра ці води і як крайній випадок - її забруднення.
Основні антропогенні причини виснаження і забруднення прісної води - це відбір поверхневих і підземних вод; водо-відлив з шахт, штолень; розробка родовищ твердих поліз-них копалин, нафти і газу, промислових вод, виплавка сірки; урбанізація: житлова забудова, енергетичні об'єкти (АЕС. ТЕЦ). Сильно забруднюють прісні води підприємства промисло-вості: хімічної, харчової, целюлозно-паперової, чорної і колір-ної металургії, нафтопереробної, будівельних матері-алів, машинобудівної.
Зростання споживання прісної води населенням на планеті визна-ляется в 0,5-2% в рік. На початку XXI століття загальний водоотбор до-сяг обсягу в 12-24 тис. Км 3. Втрати прісної води збільшуються з ростом її споживання на душу населення і пов'язані з викорис-ням води для господарських потреб. Найчастіше це пояснюється не-досконалістю технології промислового, сільськогосподарсько-го виробництва і комунальних служб. Втрати води з водонесу-цдіх комунікацій в містах Росії - 30-35%. У містах област-ного значення вони становлять приблизно 10-15 млн т в рік і удва-іваются через кожні 5 років. Великі втрати прісної води від-ходять при розробці родовищ корисних копалин, при будівельному осушення міських територій.
У ряді випадків недолік прісної води пов'язаний з негативними наслідками діяльності людини. Наприклад, будівництво каналів, каскадів водосховищ, зрошення та обводнення пасовищ, осушення боліт і т.д. не щеплена-ли до очікуваних позитивних ефектів, навпаки, проекти за-кінчилися жорстокої розплатою: втратою і забрудненням водних ре-сурсів. Сумні свідки недбало і марнотратного відно-шення до ресурсів прісних вод - занедбані селища і міста в районах їх виснаження.
До геоекологічних проблем використання водних ресурсів відносяться. 1. Забруднення - привнесення в воду або виникнення в ній нових, звичайно не характерних для неї фізичних, хімічних або біологічних агентів або перевищення в даний час їх среднемноголетнего рівня концентрації, що приводить до негативних геоекологічних наслідків. Забруднення вод може виникати в результаті як природних причин (берегова ерозія, абразія, розкладання органіки), так і під дією діяльності людини. Основні види забруднення: хімічне (важкі метали, пестициди, синтетичні поверхнево активні речовини, побутові стоки, нафтопродукти, детергенти), фізичне (теплове, радіоактивне), біологічну або мікробіологічне (патогенні мікроорганізми, продукти генної інженерії), органічне (фекалії, органічні та мінеральні добрива, залишки плодів і овочів). Основними галузями, забруднюючими водні ресурси, є хімічна, целюлозно-паперова, нафтохімічна, текстильна, металургійна. Більшою мірою ця проблема властива для поверхневих вод, Світового океану, у меншій мірі - для підземних вод. В результаті забруднення погіршується якість води, що вимагає додаткових витрат на її очищення. До геоекологічних наслідків забруднення вод можна віднести. а) фізіологічні зміни (порушення росту, дихання, харчування, розмноження організмів); б) біохімічні зміни (порушення обміну речовин, накопичення хімічних елементів в організмі); в) патологічні зміни (виникнення захворювань, новоутворень, загибель організмів в результаті кисневої інтоксикації); г) візуальне забруднення середовища; 2. Виснаження вод - зменшення мінімально допустимого стоку поверхневих вод або скорочення запасів підземних вод. Мінімально допустимим стоком є стік, при якому забезпечується екологічне благополуччя водного об'єкта і умови водокористування. З поверхневих водних об'єктів допускається вилучення ¼ річкового стоку. Виснаження водних ресурсів властиво в першу чергу підземним водам. В результаті інтенсивного водозабору в великих містах (Токіо, Мехіко, Москва) відбувається. 1) падіння п'єзометричного рівня підземних вод; 2) освіту депрессионной воронки і висушування грунтів; 3) погіршення якості води в результаті підтягування підземних вод нижчих водоносних горизонтів; 4) можливо осідання земної поверхні; 5) в долинах малих річок скорочується річковий і джерельний стік, в цілому відбувається висушування ландшафту. Виснаження водних ресурсів викликає необхідність пошуку нових джерел водопостачання населення та господарства; 3. Евтрофікація водойм - процес, пов'язаний з надходженням у водойми великого кількостей биогенов, що викликають різке збільшення біологічної продуктивності водойм і «цвітіння» води. В результаті розкладання водних рослин після їх відмирання витрачається велика кількість кисню. Це може привести в літній період до масового замору риби і утворення сірководню. Щоб запобігти цьому процес слід в першу чергу зменшити приплив біогенних речовин. Для цього необхідно скоротити застосування добрив в сільському господарстві і скиди гною в водойми. Для боротьби з евтрофікаціей застосовують два методи: механічного видалення водної рослинності та застосування хімічних препаратів (гербіцидів); 4. Зарегулювання річкового стоку виражається в будівництві на водотоках гребель і водосховищ. В результаті цього відбувається збільшення обсягів водних ресурсів, значно скорочується швидкість течії, змінюється водний режим водотоків (внаслідок уповільненої водообміну) і мікроклімат прилеглих територій, відбувається підтоплення території, прилеглої до водосховища. Якість води у водосховищах знижується. Це часто проявляється в збільшенні інфекційної захворюваності населення. Перші греблі з'явилися в світі ще 4 - 4,5 тис. Років тому. В даний час в світі існує близько мільйона водосховищ; 5. Перекидання річкового стоку. Для водо-дефіцитних районів світу актуальним для розвитку економіки є перекидання частини річкового стоку. Зараз масштаби перекидання річкових вод зросли. Головним споживачем води є сільське господарство. Геоекологічні наслідки проектів перекидань води численні і комплексні, такі як засолення і заболочування грунтів, погіршення якості води, деградація ландшафтів. Такі проекти є дорогими і складними з юридичної точки зору.