Особливості забруднення гідросфери.
Тільки 2,5% біосфери складають прісні води, з них 99% знаходиться у вигляді снігу і льоду. В основних джерелах прісної води на суші - річках і озерах - одноразово міститься всього 93% тис. Км3 води. За останні 50 років споживання води зросло в 4 рази від 1000 км3 до 4100 км3 в рік. 70% води використовується для іригації, інші 30% - в промисловості і комунальному господарстві. Воду слід розглядати як сировину особливого роду, без якого неможлива реалізація ніяких технологій, створених людиною, так як всі ці технології правомірно назвати мокрими. Тому споживана в господарській діяльності свіжа вода по масі на порядок перевищує все інше сировину в сукупності.
З метою зниження забору свіжої води для потреб промислових підприємств одну і ту ж воду в технологічних лініях використовують багаторазово. Так, в США зараз одна і та ж вода в середньому використовується 9 раз перед скиданням. В Японії відсоток оборотного водопостачання зріс до 74, високий відсоток оборотних вод і в Росії. У процесі використання води частина її випаровується, втрачається через витоки або включається в проміжні або кінцеві продукти. Частина, що залишилася води разом із забруднювачами надходить в природні водні об'єкти, іноді проходячи спеціальну очистку, а часто без будь-якого очищення. Того одноразової запасу прісної води, який знаходиться в поверхневих водоймах суші, недостатньо для розведення обсягу стічних вод (приблизно в 50-60 разів).
Однак в даний час забруднення вод відбувається не тільки в процесі їх технологічного використання. Викиди в навколишнє середовище газоподібних і твердих речовин в не меншому ступені забруднюють природні водні об'єкти. Аерозолі, діоксид сірки і оксиди азоту, що надходять в атмосферу в процесі господарської діяльності, випадають з опадами на поверхню суші і проникають в поверхневі і підземні води. У промислових країнах в грунт, а потім в поверхневі і грунтові води щорічно додається 3-20 кг / га нітратів.
Навколо звалищ твердих відходів утворюється зона распливанія забруднювачів, так як вода є універсальним розчинником і з тією чи іншою швидкістю розчиняє всі речовини. Таким чином, водні об'єкти виступають транспортними системами і кінцевими акумуляторами антропогенних забруднювачів навколишнього середовища.
Потужним джерелом забруднення води стало сільське господарство. У процесі «зеленої» революції почали широко застосовувати великі маси добрив і пестицидів, значна частина яких змивається в поверхневі водойми і надходить в підземні води. У незабруднених річках Землі середній рівень вмісту нітратів становить 100 мг / л, а в Західній і Центральній Європі при інтенсивному сільському господарстві - 4500 мг / л; концентрація фосфору в річках цього регіону в 2,5 рази вище, ніж в незабруднених водоймах. Таке різке зростання біогенних речовин викликає «цвітіння» водойм, що в свою чергу призводить до загибелі риби.
Істотно впливають на водойми кислотні опади. Закислення вод супроводжується збільшенням концентрації токсичних металів в результаті переведення їх в розчинні сполуки. Внаслідок цього відбувається швидке руйнування екосистеми, так як фіто- і зоопланктон, а також риби дуже чутливі до показника кислотності і до концентрації металів. Проблеми закислення водойм особливо актуальні для Скандинавії, Німеччини, Данії, а також північно-східній частині США та для Південної Канади.
Багато різних забруднювачів потрапляє у води Світового океану. Тільки нафти в результаті аварій на нафтових свердловинах і на танкерах виливається 7-8 млн. Т, що згубно діє на біоту океану. Досить навести приклад з аварією танкера «Ексон-Валдиз», що призвела до забруднення узбережжя Аляски протягом 1700 км. Фірмі «Ексон» довелося витратити на ліквідацію наслідків екокатастрофи більше 1 млрд. Доларів. Щорічно в Північне море скидають понад 50 млн. Т хімічних відходів, а також відходів очищення стічних вод і отруйних шлаків. Якщо цю величезну масу отрут занурити в вагони, то поїзд, складений з них, що не вмістився б на екваторі, довжина якого «всього» 40 тис. Км.
Ще одним фактором екологічних порушень для водних об'єктів є забруднення їх фекаліями, які утримуються в них хвороботворними бактеріями, вірусами і гельмінтами. Використання такої забрудненої води веде до захворювань і підвищує смертність, особливо дитячу. Найбільш широко захворювання, пов'язані з подібним забрудненням, поширені в країнах, що розвиваються з поганими системами водопостачання та каналізації.
У розвинених країнах також спостерігаються регулярні спалахи захворювань, пов'язаних з технологічними порушеннями і аваріями в водопровідних системах і очисних спорудах, а також з перевантаженням природних джерел водопостачання забрудненнями в місцях водозабору.
Порівняння даних про зміну концентрації розчиненого кисню в річках, що протікають через міські поселення в розвинених країнах (Австралія, США, Японія, Бельгія, Нідерланди), показує, що ніяких істотних змін в цілому в бік поліпшення якості води за останні 10 років не відбулося: коливання вищими за 10%, тобто лежать в межах точності спостережень. Така ж ситуація характерна і для країн, що розвиваються.
Велика кількість хімічних речовин і патогенних мікроорганізмів зі стічними водами міст і агропромислових комплексів потрапляють у водойми і руйнують їх екологію. Водойма - складна біосистеми організмів: бактерій, водоростей, вищих водних рослин, різних безхребетних, риб і інших тварин. У природних умовах водойма здатна впоратися з природним, фоновим надходженням в нього забруднюючих речовин. В результаті процесів розбавлення, розчинення і перемішування забруднень відбувається зниження концентрації зважених часток. Відстоювання води і осідання нерозчинних опадів, окислення в них забруднюючих речовин сприяє очищенню і відмирання мікроорганізмів-забруднювачів. Ультрафіолетові промені сонця згубні для ряду мікроорганізмів, що знаходяться в поверхневому шарі води. Процесу самоочищення водойм сприяє життєдіяльність деяких бактерій, водоростей, цвілевих і дріжджових грибів, амеб. У морях і океанах крім зазначених факторів в самоочищення води беруть участь планктонні організми, мідії, устриці, морські гребінці та інші молюски.
Однак якщо забруднення хімічними речовинами та іншими мікроорганізмами настільки зростає, що порушуються природні механізми самоочищення води і саморегуляції водних екосистем, розвивається інша мікрофлора (особливо синьо-зелених водоростей), що сприяє подальшій деградації природного біоценозу, відбувається «цвітіння» водойми.
Для профілактики «цвітіння» рекомендується: обмежувати на території водозбору розвиток тваринницьких комплексів; застосовувати «щадну» агротехніку (зокрема, використовувати гранульовані добрива, збільшувати глибину їх заорювання в грунт, дотримуватися термінів внесення їх в грунт); створювати навколо водойм водоохоронні зони наземної і водної рослинності (зокрема, очерет пригнічує розвиток синьо-зелених водоростей, крім того, поглинає з води різні забруднюючі речовини); будувати буферні водойми і водосховища, які не допускають стічні води в основне водоймище; пов'язувати і осаджувати фосфор в водоймах; використовувати штучну аерацію; скидати збагачений поживними речовинами придонний шар води; видаляти надлишковий органічна речовина; використовувати рослиноїдних риб (товстолобик, теплолюбна тіляпія); цілеспрямовано регулювати видовий склад фітопланктону (використовувати популяції конкурентів, наприклад відбирати популяції зелених водоростей, стійких до продуктів метаболізму синьо-зелених). Наприклад, для «лікування» озера Вашингтон (США) від нього відвели стоки р Сіетл, що забезпечило зниження маси фітопланктону, підвищення прозорості води та інші відновлювальні процеси. «Цвітіння» Цюріхського озера в Швейцарії успішно усувається завдяки використанню технології, очищає стоки від сполук фосфору. У Німеччині практикуються установки для аерації глибинних шарів води.
Оцінюючи в цілому стан гідросфери, можна стверджувати, що в даний час неможливо отримати пробу поверхневих вод і верхнього горизонту фунтових вод, в якій не знайшлося б помітних слідів антропогенних забруднень.
Методи захисту гідросфери.
Щоб зберегти гідросферу придатною для життєдіяльності організмів, необхідно суворо дотримуватися норм гранично допустимих концентрацій радіоактивних та інших отруйних речовин у воді. Вода не повинна містити збудників захворювань, в іншому випадку вона повинна піддаватися знезараженню і очищення.
Дуже ефективно в боротьбі із забрудненням водойм повторне і оборотне водопостачання підприємств усіх галузей промисловості. Заходи по боротьбі із забрудненням водойм пов'язані також з удосконаленням виробничої технології, що дозволяє повністю виключити скидання в природні водойми стічних вод. Стічні води можна використовувати для зрошення сільськогосподарських культур.
Всі організації, діяльність яких впливає на водний режим, зобов'язані: проводити на використовуваних територіях гідромеліоративні, лесомеліоратівниє, агротехнічні та санітарні заходи, що поліпшують водний режим; використовувати водні джерела, не перевищуючи встановлених норм; споруджувати очисні пристрої зі штучною або природною очищенням.
Практична робота
Оцінка якості прісної води
Гідросфера, «цвітіння» водойми, закислення вод.
- Роль гідросфери в життєдіяльності людини.
- Назвіть фактори забруднення водного середовища.
- В чому полягає небезпека забруднення гідросфери?
- Назвіть основні технології захисту гідросфери.