Водные ресурсы планеты. Земля обладает колоссальным объемом воды - около 1,5 млрд. куб. км. Однако 98% этого объема составляют соленые воды Мирового океана, и только 28 млн. куб. км - пресные воды. Поскольку уже известны технологии опреснения соленых морских вод, воды Мирового океана и соленых озер можно рассматривать как потенциальные водные ресурсы, использование которых в будущем вполне возможно. Ежегодно возобновляемые запасы пресных вод не столь велики " по разным оценкам они колеблются от 41 до 45 тыс. куб. км (ресурсы полного речного стока).

Мировое хозяйство расходует для своих нужд около 4-4,5 тыс. куб. км, что равно примерно 10% общего водозапаса, и, следовательно, при условии соблюдения принципов рационального водопользования эти ресурсы можно рассматривать как неисчерпаемые. Однако при нарушении этих принципов ситуация может резко обостриться, и даже в планетарном масштабе может ощущаться дефицит чистых пресных вод. А пока природная среда ежегодно "дарит" человечеству в 10 раз больше воды, чем ему нужно для удовлетворения самых разнообразных потребностей.

Гидросфера - одна из главнейших составляющих нашей планеты. Она объединяет все свободные воды, которые могут передвигаться под влиянием солнечной энергии и сил гравитации, переходить из одного состояния в другое. Гидросфера тесно связана с другими элементами Земли - атмосферой, литосферой и биосферой.

Океаническая вода составляет 98% всей массы гидросферы и занимает свыше 70% всей земной поверхности. Роль океана в жизни биосферы огромна: в нем протекает основное количество химических реакций, обуславливающих производство биомассы и химическую очистку биосферы. Вода входит в состав клеток и тканей любого животного и растения. Сложнейшие реакции в животных и растительных организмах могут протекать только при наличии воды.

Можно сказать, что вода господствует в биосфере, играя большую роль в процессах выветривания, осадкового образования, растворения многих соединений. Огромное число биохимических процессов может протекать только в присутствии воды. По этой причине живые организмы состоят в основном из воды.

Хорошо заметно, что на Земле становится все больше мест, где катастрофически не хватает пресной воды. Пресную воду для питья, получают в основном из подземных водоносных горизонтов и из подземных водоемов (естественных рек, ручьев или искусственно созданных водоемов). В прошлом грунтовые воды были менее загрязненным источником, чем поверхностные.

Однако опасна практика размещения отходов, а так же добывание воды с все более глубоких водоносных горизонтов приводит к увеличению концентрации химических соединений и минеральных солей в грунтовых водах. Поскольку многие водоносные горизонты восстанавливаются очень медленно, даже однократное загрязнение может сохраниться на протяжении жизни многих поколений. Уровень загрязнения воды определяется присутствием органических отходов. Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения.

Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на такие типы:

механическое - повышение содержания механических примесей, свойственное, в основном, поверхностным видам загрязнений; химическое - наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия;

бактериальное и биологическое - наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;

радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;

тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных электростанций.

Основными источниками загрязнения и засорения водоемов являются недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы производства при разработке рудных ископаемых; воды шахт, рудников, обработке и сплаве лесоматериалов; сбросы водного и железнодорожного транспорта; отходы первичной обработки льна, пестициды и т.д.

Производственные сточные воды загрязнены, в основном, отходами и выбросами производства. Качественный и количественный состав их разнообразен и зависит от отрасли промышленности и технологических процессов; их делят на две основные группы: содержащие неорганические примеси, в т.ч. и токсические, и содержащие яды. К первой группе относятся сточные воды содовых, сульфатных, азотно-туковых заводов, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд и т.д., в которых содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов и др. сточные воды этой группы, в основном изменяют физические свойства воды.

Сточные воды второй группы сбрасывают нефтеперерабатывающие, нефтехимические заводы, предприятия органического синтеза, коксохимические и др. В стоках содержатся разные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и другие вредные вещества. Вредоносное действие сточных вод этой группы заключается главным образом в окислительных процессах, вследствие которых уменьшается содержание в воде кислорода, увеличивается биохимическая потребность в нем, ухудшаются органолептические показатели воды.

Нефть и нефтепродукты на современном этапе являются основными загрязнителями внутренних водоемов, вод и морей, Мирового океана. Попадая в водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, растворенные или эмульгированные в воде нефтепродукты, осевшие на дно тяжелые фракции и т.д.

Водоем - часть гидросферы (гидросфера - водная оболочка Земли - место обитания гидробионтов - совокупность океанов, их морей, озер, прудов, водохранилищ, рек, ручьев, болот (в понимании некоторых авторов - также подземных вод всех типов, поверхностных и глубинных).

Водоемы разделяются на следующие зоны: Литораль - мелководная прибрежная зона. Пелагиаль - это поверхностный слой открытых вод, где достаточно света, и обитают планктонные организмы и поедающие планктон рыбы. Профундаль - слабо освещенная зона, где живут хищные и придонные рыбы. Бенталь - дно, покрытое илом.

Так же существует классификация, основанная на образе жизни организмов:

1.       Бентос: прикрепленные или покоящиеся на дне организмы, а также организмы, живущие в толще воды.

2.      Перифитон: животные и растения, прикрепленные или уцепившиеся за стебли или листья высших растений и другие поверхности, возвышающиеся над дном.

3.   Планктон: плавающие организмы, которые перемещаются с течениями. Хотя некоторые представители зоопланктона способны совершать активные плавательные движения, помогающие им поддерживать вертикальное положение.

4.        Нектон: плавающие, свободно перемещающиеся организмы - рыбы, амфибии, крупные плавающие насекомые.

5.  Нейстон: неподвижные или плавающие на поверхности организмы.

Водоем бессточный - водоем, из которого вода не вытекает. (Аральское и Каспийское моря, некоторые озера, болота и т.п). Из таких водоемов вода удаляется за счет испарения и фильтрации. Аэрация в таких водоемах замедлена, поэтому они легче подвержены эвтрофикации.

Эвтрофикация (эфтрофирование, эвтрофия) вод (гр. эутрофия - хорошее питание) - накопление в водах питательных веществ для растений (биогенных элементов) под воздействием антропогенных и природных факторов. Эвтрофикация ведет сначала к повышению биологической продуктивности водных бассейнов, а затем, с возрастающей нехваткой кислорода - к заморам.

Замор - массовая гибель водных организмов, вызванная снижением (редко - значительным увеличением) содержания кислорода в воде. Это происходит из-за естественного ухудшения аэрации водоема при его замерзании или в результате антропогенного загрязнения окисляющимися органическими веществами. Кроме того, в связи со скоплением гниющей растительности или развитием микроорганизмов, выделяющих токсичные вещества (например, сине-зеленые "водоросли"). Замор может возникнуть и вследствие отравления вод ядовитыми веществами - отходами производства. Заморы бывают летние (от "цветения" воды) и зимние (как правило, из-за нехватки кислорода).

Питательные вещества - важнейший лимитирующий фактор для всех растений. Пышный рост растений в водоеме со временем может превратиться в проблему. Плотные массы водорослей могут вызвать гибель придонных укореняющихся растений, прекращая доступ к ним света.

Эта растительность (водоросли) может заполнять акватории, пригодные для культурной или хозяйственной деятельности. Они могут придавать гнилостный запах воде. Отмирая, они создают благоприятную среду для гнилостных микроорганизмов, в результате жизнедеятельности которых выделяется сероводород.

Имеется три основных источника питательных веществ:

1)     сельхозудобрения, содержащие азот, фосфор, калий и другие элементы, необходимые для питания водорослей: они смываются в водоемы поверхностным стоком;

2)                     хозяйственно-фекальные и другие сточные воды;

3)                     промышленные     отходы.

Каждый кубометр сточных вод загрязняет 60 м чистой воды.

Эвтрофикацию водоема могут вызвать загрязнения из каждого отдельного вида источника. Более значимую опасность представляет совместное воздействие загрязнителей. Например, когда в водоем попадают смывы удобрений с полей или смывы с животноводческих ферм, и, кроме этого, еще хозяйственно-фекальные сточные воды. Соленость вод: до 1 г/л - пресные воды; 1-25 г/л - солоноватые; 26-50 г/л - соленые; Выше 50 г/л - рассолы.

Методы очистки сточных вод.

В реках и водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно-бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.

Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения - сложное производство. В нем, как и в другом производстве, имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода).

Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Коагуляция - введение в сточные воды коагулянтов: солей аммония, железа, меди

Сорбция - способность некоторых веществ: активированный уголь, силикагель,

тор поглощать загрязнения.

Флотация - пропуск через воду струи воздуха.

Применение того или иного метода, в каждом конкретном случае, определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.

Вопросы по самоконтролю

1.                 Способы очистки вод.

2.                 Роль микроорганизмов, высших растений, водных животных в очистке воды.

3.                 Какие существуют зоны в водоемах?

Литература:

Основная литература

1.     Муравей Л.А. . Экология и безопасность жизнедеятельности.-М.: ЮНИТИ, 2000.

2.   Одум Ю.М.: . Экология в 2-х томах.-М.: Мир, 1986.

3.     Рыбальский Н.Г., Малярова М.А., Горбатовский В.В., Савицкий А.И. Экология и безопасность. Справочник в 3-х томах: Безопасность человека-1 том. Экологическая безопасность-2 том. Технологическая безопасность-3 том.-М.: ЭКИП. АУТО, 1994.

4.   Цветкова Л.И., Алексеев М.И., Усанов Б.П. и др. . Экология. Учебник для технических вузов.-М.: АСВ, СПб.: Химиздат, 1999.

Дополнительная литература

1.     Гирусов Э.В. Экология и экономика природопользования.-М.: Закон и право, ЮНИТИ, 1998.

2.   Будыко М.И. Глобальная экология.-М.: Мысль, 1997.

3.   Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология.-М.: Издательство ЮНИТИ, 1998