Тесты и контрольные вопросы Тесты

1. К космическим ресурсам относятся:

а) солнечная радиация, энергия приливов и отливов;

б) энергия солнца и энергия ветра;

в) энергия звезд и энергия комет.

2. Что составляет основную часть используемых челове­ком водных ресурсов?

а) речной сток;

б) воды морей и озер;

в) ледниковые воды.

3. С чем связано загрязнение почвы тяжелыми металла­ми?

а) с использованием навоза как удобрения;

б) с внесением фосфорных удобрений;

в) с автомашинами, использующими этилированный бензин;

г) с пестицидами

4. Какой из перечисленных газов является основным заг­рязнителем воздуха?

а) бор;

б) оксид серы;

в) озон;

г) диоксид углерода.

5. Какие из перечисленных объектов относятся к рекреа­ционным системам?

а) луга;

б) скверы;

в) парки;

г) сады.

6. Что имеет наибольший период разложения (более 1000 лет) в природной среде из нижеперечисленного мусора?

а) консервная банка;

б) стекло;

в) полиэтиленовый пакет; в) фильтр от сигарет.

7. Процесс развития городов с увеличением их доли в био­сфере называется:

а) агломерацией;

б) урбанизацией;

в) мелиорацией

8. Главной задачей продуцентов в составе городских эко­систем является:

а) производство органического вещества;

б) регулирование газового обмена;

в) потребление живых организмов;

г) уничтожение отходов.

9. Какой способ используется в очистных сооружениях с физической очисткой?

а) отстаивание;

б) осаждение;

в) электролиз;

г) фильтрация

10. Какие из станций, вырабатывающих энергию, менее опасны?

а) ГЭС;

б) АЭС;

в) ТЭС.

11. На сколько лет, по подсчетам ученых, хватит запасов угля?

а) 40-50 лет;

б) 250 лет;

в) они не ограничены;

г) 20-30 лет.

12. Что еще можно получать из медных руд?

а) железо;

б) золото;

в) серебро;

г) фтор.

Контрольные вопросы

1. Исчерпаемые и неисчерпаемые природные ресурсы.

2. Возобновимых и невозобновимые природные ресурсы

3. Охрана природных ресурсов.

4. Цели экологического аудита.

5. Виды экологической экспертизы.

6. Мониторинг окружающей среды.

7. Принципы классификации загрязняющих веществ.

8. Какие факторы оказывают влияние на загрязнения атмосферы?

9. К каким видам загрязняющих веществ относятся вещества, выбрасы­ваемые автомобильным транспортом?

10. Какие показатели используют при классификации загрязняющих ве­ществ по степени опасности?

Глава 7. Водные ресурсы биосферы

7.1. Рациональное использование водных ресурсов

Проблему потребления пресной воды испытывает население 80 стран мира. Наиболее стра­дают от неустойчивого водного снабжения Средний Восток, Ки­тай, северо-восток Мексики, большая часть Африки, многие за­падные районы США, часть Чили и Аргентины, а также почти вся Австралия. Около 1,2 млрд. человек, главным образом жители Африки и Азии, живут в условиях ост­рой нехватки чистой воды. Это означает, что они не имеют дос­тупа к 50 литрам чистой питьевой воды в день, которые международ­ные организации установили как минимальный уровень потребления на душу населения. Так, среднестатистический жи­тель США потребляет около 600 литров в день, средний европеец - около 350 литров, а жители стран Африки, прилегающих к пустыне Сахара, - около 10 литров в день на человека. Кроме этого, существенна разница и в качестве воды. По данным ООН, еже­годно от болезней, связанных с плохим качеством воды, умирает около 5 млн. человек.

В десятках стран дефицит пресной во­ды привел к её жёст­кому нормированию в засушливые годы, а некоторые страны ввозят пресную воду вместе с прочими им­портными товарами. Например: Голландия и ФРГ импортируют воду из Норвегии и Новой Зеландии, на привозной воде живёт население Алжира, Сингапура и Гонкон­га. И если без отдель­ных минеральных ре­сурсов человеческая цивилизация выжи­вет, то без пресной во­ды это будет сделать сложно.

Водная поверхность планеты составляет 71%, а с учётом лед­ников и снежного покрова - 86% её общей поверхности. Со­гласно современным оценкам, объем воды на планете составля­ет около 1390 млн. км³. Но 96,4% всей воды гидросферы приходится на минерализованные воды морей и океанов, а пре­сная вода составляет только 2,65% - хотя и эта цифра не ото­бражает реальное количество доступной для потребления пре­сной воды. Если принять всю пресную воду за 100%, то становится очевидным, что большая ее часть - 70,2% - «запер­та» в виде льда и постоянного снежного покрова, главным обра­зом в ледниковых щитах Антарктиды и Гренландии. Другая зна­чительная часть - 28,7% - находится в литосфере. И только 0,27% общего количества пресной воды, легкодоступной для ис­пользования, течёт по поверхности планеты в виде рек, скапли­вается в озёрах и водохранилищах. Но и этих небольших про­центов пресной воды хватило бы, если бы она была равномерно распределена по планете и её расходование предполагалось ис­ключительно в бытовых целях.

В отличие от минеральных ресурсов, вода является возобнов­ляемым природным ресурсом. Находясь в природном кругово­роте, вода выпадает на землю в виде дождей, твёрдых осадков, с речными потоками возвращается в моря, затем с поверхности морской глади испаряется в атмосферу и вновь превращается в облака, чтобы затем опять выпасть на землю живительной вла­гой. В атмосфере обновление воды происходит за 8 дней, в ре­ках - за 19 суток, в океанах - за 2650 лет, в ледниках - за 9700 лет. Гидрологическая система планеты в течение года про­качивает и переносит на сушу около 47 тыс. км³ воды, из ко­торых на каждого жителя приходится 6900 м³. А минималь­ный пороговый показатель, установленный гидрологами в качестве минимального объёма на каждого человека, необходи­мого для выращивания продуктов питания, промышленных нужд и сохранения окружающей среды, составляет 1700 м³.

Количество пресной воды в некоторых регионах планеты ограничено. Связано это с неравно­мерностью обеспеченности планеты водными ресурсами и ин­тенсивным их перерасходом.

Даже в пределах одной страны обеспеченность водными ре­сурсами сильно варьирует, например: в северных районах Китая на душу населения приходится менее четверти объёма воды, по сравнению с южными провинциями. Бразилия является лиди­рующей страной в мире по обеспеченности водой, но миллионы её жителей, проживающих на северо-востоке страны в зоне по­лупустыни, регулярно испытывают хронический дефицит пре­сной воды. Искажённые представления о реальной обеспечен­ности водными ресурсами территории также связаны с сезонностью выпадения осадков. Так, некоторые азиатские страны с муссонным климатом и коротким периодом дождей, получающие почти 90% своего годового объёма осадков менее чем за 100 часов, в это время страдают от наводнений, но ос­тальные - от длительной засухи. Поэтому фактическая обеспе­ченность пресной водой зависит также и от запасов воды в водо­хранилищах, объёмов речного стока и пополнения запасов грунтовых вод.

Использование водных ресурсов. Исторически люди всегда селились около водных источников. Они обеспечивали их пресной водой, давали воду для полива и развития производства. В середине XX века у человечества появи­лись новые возможности в устойчивом обеспечении водными ресурсами: стали строиться водохранилища и каналы, бурились артезианские скважины. Параллельно с увеличением возможно­стей и появлением всё больших потребностей в пресной воде - росла и способность тратить воду впустую. При пе­ресчёте на каждого жителя планеты величина водозабора увели­чилась с 140 до 780 л/сут. И во всех расчётах водопотребления, учитывающих сельское хозяйство, промышленность и бытовые нужды, никогда не учитывался другой важный потребитель во­ды - окружающая среда.

В результате неразумного потребления расходование воды стало превышать темпы её возобновления. Реки, больше не достигающие морей, высыхающие озера, истощающиеся водо­носные слои, деградирующие экосистемы - всё связано с пере­расходом воды и недооценкой стоимости этого ресурса в усло­виях непродуманной политики потребления.

Вот уже век, как потребление воды растёт быстрее, чем насе­ление планеты. За последнее 100 лет её население увеличилось в 4 раза, а потребление воды возросло в 7 раз. Наиболее высокий расход пресной воды проявляется в регионах орошаемого зем­леделия, а также в городских агломерациях и промышленных центрах.

Сейчас в мире на сельскохозяйственное, промышленное и бытовое водоснабжение расходуется более 4 тыс. км³ в год, что составляет около 4,5% пресной воды, сконцентрированной в озёрах, водохранили­щах и реках. За один день тратится около 10 млрд. тонн воды, что сопоставимо с го­довой добычей всех ви­дов полезных ископае­мых.

Наибольшая вели­чина расхода пресной воды приходится на Азию (60% общемиро­вого расхода), где рас­полагаются основные орошаемые площади планеты, около 15% - на Северную Америку, в пределах 13% - на Европу, оставшиеся 12% распределяются поровну ме­жду Южной Америкой и Африкой.

Несмотря на доли воды, используемой в промышленном производстве и для муниципальных нужд, львиная доля потреб­ления воды как в начале XX века, так и сейчас приходится на сель­ское хозяйство, в развивающихся странах на него приходится до 80% совокупного водопотребления.

Так, чтобы вырастить 1 тонну пшеницы требуется 1500 тонн воды, риса - 7 тыс. тонн, хлопка - 10 тыс. тонн, на производство 1 т ку­рятины расходуется 3500-5700 тонн, а говядины - от 15 тыс. до 70 тыс. тонн. Можно произвести простые расчёты. Человеку для ежедневных нужд требуется 20 ~ 50 литров воды. Но для производства продуктов питания с энергетической ценностью 3 тыс. килока­лорий в день расходуется около 3,5 тыс. литров пресной воды. Таким образом, чтобы накормить и напоить семью из четырёх человек, ежедневно требуется такой объём воды, который сопоставим с плавательным бассейном.

Основные потери воды связаны с небольшими фермерскими хозяйствами в развивающихся странах, использующими уста­ревшие методы орошения. По различным оценкам, в мире на­считывается около 525 млн. таких мелких ферм, где живут и тру­дятся около 2,5 млрд. человек. И многие исследования в области селекции сейчас направлены на выведение новых засу­хоустойчивых культур растений и разработку капельной систе­мы орошения, позволяющей сэкономить до 70% пресной воды.

В результате орошения возникли кризисы речных сис­тем, характеризующихся чрезмерным водопотреблением и сни­женным водостоком, к которым в первую очередь относятся ре­ки: Колорадо, Ганг, Инд, Иордан, Нил, Тигр, Евфрат и др. Усугубляют складывающую ситуацию загрязнение поверхност­ных вод и активная разработка грунтовых вод.

Чрезмерное водопользование приводит к резкому пониже­нию уровня грунтовых вод. Так, фермеры Йемена, живущие вблизи реки Сана, за последние годы были вынуждены углубить свои колодцы в среднем на 50 метров, а количество извлекаемой воды из них сократилось на две трети. В некоторых районах Индии уровень грунтовых вод падает более чем на 1 метр в год, обуслов­ливая кризисную ситуацию для сельскохозяйственного произ­водства.

Но самый яркий пример экологической катастрофы, возник­шей в результате непродуманного орошения, - Аральское мо­ре. В результате забора воды из рек Сырдарья и Амударья были получены рекордные урожаи хлопка, но практически потеряно навсегда море, с уникальным биоразнообразием. Предпринятые в последние годы действия приостановили катастрофу, но преж­них очертаний моря и сочетания флоры и фауны добиться уже не удастся.

Для защиты от наводнений и сохранения запасов воды на за­сушливый период года издавна сооружали плотины и водохра­нилища. Сейчас в мире существует не менее 30 тыс. водохрани­лищ с общей площадью более 500 млн. м³, что, например, превосходит площадь Черного моря. Водохранилища предназна­чаются в первую очередь для выравнивания стока, а также для гидроэнергетики и орошения. Однако зарегулирование стока рек имеет и отрицательные последствия для экосистем: сокра­щается водообмен, транзитный в природе тип круговорота ста­новится всё более замкнутым.

Кроме уменьшения стока рек на функционирование вод­ных и прибрежных экосистем оказывает своё действие строи­тельство гидротехнических сооружений. Сейчас лишь 21 из 177 крупнейших рек мира имеют свободный доступ к мо­рю, а большая их часть перекрыта плотинами, системами водо­забора. И если в середине XX столетия крупных дамб было около 5 тыс., то сейчас их количество возросло до 45 тыс. Соответственно все виды организмов, обитающие в этих реках, живут по режиму, существенно отличающемуся от привычной среды обитания. В результате, европейский Дунай потерял большую часть заболоченных уникальных прибрежных ланд­шафтов, в североамериканскую реку Рио-Гранде из-за её обме­ления стали попадать морские воды и океанические виды орга­низмов. По данным Фонда ди­кой природы, из 10 тыс. разно­видностей пресноводных видов около 20% уже либо вымерли, либо находятся на грани выми­рания. Очевидно, что в условиях роста населения и увеличивающих­ся потребностей в продуктах питания, процессов урбанизации и промышленного роста конкуренция за воду в ближайшие деся­тилетия увеличится. Поскольку вода является ресурсом - бегле­цом, пересекающим государственные границы, во многих угол­ках планеты уже «тлеют искры» возможных будущих войн за водные ресурсы. Недостаток воды, особенно, на Ближнем Восто­ке, неоднократно приводил к политической напряженности ме­жду государствами. Например, шестидневная война 1967 г. ме­жду Израилем и Сирией вспыхнула, когда сирийские инженеры начали работы по частичному забору воды из реки Иордан, одной из главных водных артерий Израиля.

Согласно данным Международного комитета по изменению климата, в ближайшем будущем климатические контрасты бу­дут усиливаться: изменение распределения количества осадков приведёт к увеличению засух в одних уголках планеты и навод­нениям в других. Это ещё более обострит снабжение пресной водой в зонах пустынного климата, характеризующихся малым количеством осадков и понижающимся уровнем залегания грунтовых вод. По прогнозам, к 2015 году в странах с хронической нехваткой воды будет проживать более половины населения планеты, а к 2025 г. две трети человечества уже будут испыты­вать её недостаток. Недостаток пресной воды в свою очередь может спровоцировать нехватку продовольственных ресурсов. Проблема обостряется тем фактом, что в настоящий момент не существуют ни влиятельная международная организация, ни нормы международного права, которые регулировали бы рас­пределение воды.

И некоторые страны Персидского залива, столкнувшиеся с острой нехваткой пресной воды, уже приступили к опреснению морской воды. В течение последних лет серьезно обсуждаются проекты по транспортировке антарктических айсбергов. Но многие считают, что основная проблема заключается не столько в недостатке пресной воды, сколько в нерациональном её ис­пользовании. Многие западные страны уже разработали целый комплекс водосберегающих технологий.

Таким образом, основными проблемами водоснабжения яв­ляются:

- недостаток ресурсов в районах с высокой плотностью населения, развитой промышленностью или сельским хозяйст­вом;

- повышенный водозабор для орошения;

- осушение бо­лот, приводящее к смене водного баланса территории и микро­климата;

- загрязнение поверхностных и подземных вод.

Загрязнение водных ресурсов и экологические последствия. Существует поговорка: «спасение от загрязнения есть разве­дение». И действительно, многие вещества становятся безвред­ными, разбавленные в большом объёме воды и разложенные составляющие с помощью кислорода и гидробионтов. Но при­родная способность самоочищения имеет свои пределы. Впер­вые проблемы загрязнения рек возникли во время промышлен­ной революции вместе с ростом городов и становлением машинно-фабричного производства. Промышленные и бытовые стоки сливались в водоёмы, а затем неочищенные, загрязненные воды поступали в водопровод, вызывая вспышки инфекционных заболеваний.

Прошло 200 лет, в те­чение которых росло ко­личество землян, проис­ходила интенсификация сельского хозяйства, раз­вивалась промышлен­ность, росли города. По мере увеличения всех этих составляющих объ­ём загрязняющих ве­ществ и число их видов росли в геометрической прогрессии, приводя ис­точники природных вод к удручающим показателям загрязненности. Многие реки, «погло­щающие» отходы, стали похожи на сточные безжизненные ка­навы, по которым течёт уже не вода, а «химический коктейль». Согласно статистике, количество условно чистых водных объек­тов в России составляет только 12%, умеренно загрязненных - 32%, а остальные 56% охарактеризованы как загрязнённые вод­ные объекты.

Загрязнением водной среды уже охвачена не только суша, но и Мировой океан. У океана незавидное положение: занимая са­мые низкие гипсометрические позиции рельефа на планете, он волей-неволей аккумулирует загрязнение всех воздушных и реч­ных потоков, являясь конечным пунктом разгрузки. По мере увеличения степени загрязнения, возрастает опасность не толь­ко снижения разнообразия живых организмов в природных во­дах - критическая загрязненность может привести к тому, что выловленную рыбу употреблять в пищу скоро будет небезо­пасно. В океане загрязняющие вещества приурочены к зонам наибольшего сосредоточения организмов: прибрежным и шельфовым зонам, внутренним морям, эстуариям, приповерхност­ным слоям воды. Особенности вертикального океанического пе­ремешивания водных слоёв и течений обусловливают перенос веществ на большие расстояния и в глубокие океанические слои.

Для оценки качества вод используются показатели предель­но-допустимых концентраций (ПДК), разработанные для бо­лее 200 веществ. Так, ПДК в воде составляют: мышьяка - 0,05 мг/л; оксида меди - 1,0; нефти - 0,1; нитратов - 10 мг/л и т.д.

Нормативы качества воды устанавливаются в зависимости от назначения водоёмов. При этом для оценки качества воды используют 4 группы показателей:

1. органолептические (запах, вкус, цветность, мутность, пенистость, на­личие плёнок);

2. гидрохимические: рН, содержание кислорода, минерализация (карбо­наты и гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды, сухой остаток, общая жёст­кость, катионы кальция и магния, натрия и калия), биогенные элементы (нитраты, фосфаты, аммоний, нитриты), фториды, железо общее;

1. содержание химических токсикантов;

2. микробиологические показатели.

В основу нормирования (установления величины ПДК для водоёма) по­ложен лимитирующий показатель вредности (ЛПВ), под которым понимает­ся наибольшее отрицательное влияние, оказываемое данным веществом в водоёме.

В водоёмах питьевого и культурно-бытового назначения при нормирова­нии химических веществ учитывают 3 показателя:

- органолептический, отражающий влияние вещества на изменение свойств воды, определяемых органами чувств человека;

- общесанитарный, характеризующий воздействие вещества на процессы самоочищения водоёма;

- санитарно-токсикологический, отражающий влияние вещества на орга­низм лабораторных животных.

ПДК загрязняющего вещества в воде - это максимальная концентрация вещества в воде, которая не оказывает прямого или косвенного влияния на организм человека в тече­ние всей его жизни и на здоровье последующих поколений и не ухудшает гигиенические условия водопользования.

Сточные воды. По источнику загрязнений сточные воды разделяют на промышленные; сельскохозяйственные; бытовые; атмосферные. Попадающие в природные воды загрязняющие вещества сточных вод ведут себя по-разному - в зависимости от их состава. Часто загрязнение вод даже визуально достаточно трудно определить, поскольку загрязняющие вещества раство­рены в воде. Среди исключений - пенящиеся моющие средства и плавающие на поверхности воды нефтяные плёнки и неочи­щенные стоки. Эти соединения трудно ассимилируются водной средой, поскольку требуют повышенного количества кислорода для окисления.

Среди промышленных сточных вод и наиболее ёмких отрас­лей хозяйства «лидируют» крупные потребители воды, к кото­рым относятся энергетика, черная и цветная металлургия, ма­шиностроение, химическая, нефтехимическая, лесохимическая, нефтеперерабатывающая промышленность, а также жилищ­но-коммунальное и сельское хозяйство. При этом сливные трубы часто достаточно тяжело обнаружить, поскольку они погру­жены в водоём и находятся, как правило, вне черты поселения. Промышленные сточные воды в зависимости от специфики от­раслей промышленности содержат нефтепродукты, синтетиче­ские поверхностно активные вещества (СПАВ), фенолы, фтори­ды, тяжёлые металлы и т.д.

Газо-дымовые выбросы. Газо-дымовые выбросы попадают в водные объекты с атмосферными осадками и в процессе меха­нического оседания. Они содержат как грубодисперсные загряз­нители, к которым можно отнести золу, сажу, пыль, так и газы, в первую очередь сернистый газ и закись азота, которые при со­единении с водой образуют серную и азотную кислоту.

Пестициды, минеральные и органические удобрения. Минеральные удобрения и пестициды появились в качестве за­грязнителя вместе с «зелёной революцией». Только 30~ 50% удобрений и инсектицидов, вносимых на поля для повышения урожайности и избавления посевов от вредителей, поглощаются растениями, а остальная часть накапливается в почве и вместе с талыми и дождевыми водами выносится в водоёмы. В тех мес­тах, где вода слабопроточна и хорошо прогрета, добавление азота и фосфора в водную среду является идеальной «подкорм­кой» для водорослей и цианобактерий. Начинается их бурное размножение, а вследствие этого - «цветение» и помутнение воды. Соответственно глубина проникновения солнечных лу­чей уменьшается, что приводит к гибели донных растений. Де­фицит кислорода впоследствии приводит к массовой гибели рыб. Этот процесс получил название «эвтрофикация водоёмов». Проблема эвтрофикации усугубляется вырубкой лесов в водоох­ранных зонах, нарушаю­щих природные фильт­ры и водный режим территории. В результа­те происходит наруше­ние режима питания рек: пересыхает родни­ковое питание, дожде­вые осадки превраща­ются в грязевые потоки, попадающие беспрепят­ственно в реки.

Нефть и нефтепродукты. Именно нефть и нефтепродукты вышли на первое место среди загрязнителей Мирового океана и морей. Основными причинами загрязнения этими веществами морей и океанов являются крушение танкеров и выбросы неф­ти на буровых скважинах, расположенных в открытом море. Известно, что 1 т нефти, растекаясь по поверхности океана, за­нимает площадь 12 км². Ежегодно в океан, по разным оцен­кам, попадает около 10 миллионов тонн нефти. Нефть, создавая пленку на поверхности воды, препятствует газообмену, в том числе погло­щению водой кислорода. Отсутствие аэрации и дефицит кисло­рода приводят к гибели многих водных организмов. Так, в 1989 году в результате аварии танкера «Эксон Вальдес», севшего на мель вблизи берегов Аляски, нефтяное пятно разлива нефти рас­тянулось на 1600 километров вдоль побережья. Перепачканные мазутом чайки, мертвые рыбы и морские котики. В результате разлива нефти погибли тысячи морских млекопитающих и 250 тысяч морских птиц.

На водных экосистемах отражается также влияние кислот­ных осадков. Наиболее сильно это проявляется во внутренних морях, например в Балтийском море. Развитие атомной энерге­тики обусловило распространение радионуклидов, источниками которых являются отходы атомных электростанций и судов с атомными двигателями.

Так медленно, шаг за шагом, мир расточает один из важных природных ресурсов, наращивая экологический долг, который достанется в наследство будущим поколениям.

Для охраны и рационального использования водных ресур­сов биосферы необходимы следующие первоочередные меро­приятия:

- защита и сохранение водных ресурсов (рационализация системы водопользования, внедрение систем оборотного и замкнутого водоснабжения, сокращение удельных расхо­дов воды на единицу продукции в орошаемом земледелии и промышленности, контроль и наблюдение за водными ресурсами биосферы);

- предупреждение загрязнения воды и меры по борьбе с за­грязнением (строительство очистных сооружений, приме­нение принципа «загрязнитель платит», установление норм сброса, экологическая экспертиза всех крупных водохозяйственных проектов, рациональное использование удобрений и химикатов в сельском хозяйстве и др.);

- разработка и применение экологически чистых техноло­гий (контроль за сбросом промышленных отходов, очистка и безопасное повторное использование коммунально-бы­товых сточных вод в сельском хозяйстве, разработка био­технологий и др.);

- защита подземных вод (разработка сельскохозяйственных методов, которые не приводят к деградации подземных вод, предотвращение загрязнения водоносных слоев, созда­ние водоохранных зон в районах подпитывания и забора подземных вод, проведение мониторинга качества подзем­ных вод и др.);

- защита водных экосистем от загрязнения и деградации (сохранение водно-болотных угодий, восстановление за­грязненных водоемов и др.);

разработка национальных и международных правовых документов (для мониторинга и контроля за загрязнени­ем национальных и трансграничных вод, для контроля за переносом загрязнителей на большие расстояния через ат­мосферу и др.).

Наиболее часто встречаются химическое и бактериальное загрязнения, реже радиоактив­ное, механическое и тепловое.

Виды загрязнений воды. Среди факторов, способствующих загрязнению воды, различают:

- биоло­гические (микроорганизмы и способные к брожению органические вещест­ва);

- химические (токсичные или изменяющие состав водной среды вещест­ва)

- физические (нагревание, радиоактивность).

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), простей­ших, грибов и др. Этот вид загрязнений носит временный характер.

Биологическое загрязнение возникает в результате сброса в воду пато­генных микроорганизмов (бактерии, вирусы), условно-патогенных микро­организмов антропогенного и зоогенного происхождения, паразитов (лямб­лии, аскариды), непатогенных микроорганизмов (продуценты биологически активных соединений) и вследствие развития в водоёмах фитопланктона за счёт поступления нитратов и фосфатов (антропогенное эвтрофирование). Ор­ганическое загрязнение оценивают биохимическим потреблением кислоро­да (БПК) - это количество кислорода (мг), требуемое для окисления органи­ческих веществ в 1 литре воды в аэробных условиях при 20°С за определенный период времени (БПК за 3, 5,10, 20 суток). В аналитической практике чаще всего определяют 5-суточное БПК (установлено, что БПК₅ составляет 70% БПК полного).

В воде, бедной кислородом, встречаются некоторые виды сульфобакте-рий (Desulfovibrio desulphuricans), восстанавливающие сульфаты до серни­стых соединений и вырабатывающие сероводород. Отдельные виды сапро­фитных бактерий, потребляя сахара, быстро размножаются в загрязнённой углеводами воде (Sphaerotilus natans). Кроме бактерий, загрязнённая вода содержит богатую флору грибов (Apodya lacteal, Fusarium aqueducttum, Mucor, Geotrichum, Penicillium).

Показатели, характеризующие эпидемиологическую безопасность воды, делятся на две группы:

1. санитарно-микробиологические (микробное число, колииндекс, коли-титр, патогенные бактерии и вирусы);

2. санитарно-химические, характеризующие наличие органических ве­ществ или продуктов их распада: окисляемость перманганатная, бихроматная (химическое потребление кислорода-ХПК), группа азота (азот аммоний­ный, нитритный, нитратный), ВПК и растворенный кислород.

Микробное число - это количество колоний, вырастающих за 24 часа при температуре 37°С при посеве 1 см³ воды на 1,5% мясопептонный агар. Колииндекс показывает количество кишечных палочек в 1 мл воды. Коли-титр - это наименьшее количество воды, в котором обнаруживается хотя бы одна кишечная палочка. Биологическое загрязнение нормируется коли-индексом и числом сапрофитных бактерий. Вода безопасна в эпидемиологи­ческом отношении, если её колииндекс не выше 3, а число сапрофитных бактерий не более 5 • 10⁶ кл/мл.

Эвтрофирование водоёмов сопровождается развитием фитопланктона (в ос­новном, цианобактерий), биомасса которого не должна превышать 10 г/м³. Уровень эвтрофирования водоёмов оценивают по стадиям цветения и по со­держанию в планктоне хлорофилла (норма не более 0,01 мкг/л); по фитомассе нитчатых водорослей (норма не выше 2 мг/м²) и

Химическое загрязнение - наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть ор­ганическим (фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи), токсич­ным (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия и др.) и нетоксичным. При осаждении на дно водоёмов или при фильтрации в пласте вредные химические вещества сорби­руются частицами пород, окисляются и восстанавливают­ся, выпадают в осадок и т.д. Однако, как правило, полного самоочищения загрязнённых вод не происходит. Очаг хим ического загрязнения подземных вод в сильно проницае­мых грунтах может распространяться до 10 км и более.

Химическое загрязнение происходит в результате сброса в воду химиче­ских соединений, используемых в сельском хозяйстве, пищевой и перераба­тывающей промышленности.

Основными источниками свинца являются автомобили и сжигание отхо­дов. Среднее время пребывания частиц свинца в атмосфере, диаметр кото­рых 0,05-5 мкм, равняется нескольким неделям, что объясняет их перенос на значительные расстояния. Загрязнение водных источников ртутью про­исходит вследствие применения пестицидов, так как около 17% ртути слу­жит для их приготовления. Серьёзную опасность представляют фенольные соединения. Распад летучих фенолов наиболее интенсивен при температуре 20-30°С, а ниже 7°С происходит резкое снижение скорости самоочищения воды от фенолов. Токсичность фенольных вод сильно увеличивают присут­ствующие в них сероводород и цианистые соединения. При содержании в таких водах 0,02-0,03 мг/л фенолов происходит полная потеря вкусовых качеств рыбы. Ионы меди и цинка попадают в воду в результате применения ядохимикатов и сброса хозяйственно-бытовых стоков. Они не удаляются пол­ностью из водоёма, меняются лишь формы и скорость их миграции, то есть следует рассчитывать только на их разбавление. В результате деятельности кожевенных, сахарных, вино- и спиртзаводов, мясо- и жиркомбинатов в вод­ные источники поступают хлориды, азот, фосфор. Углеводородное загрязне­ние воды возникает в результате использования топлива и смазочных мате­риалов. Бензин проникает в почву в семь раз быстрее, чем вода и придаёт неприятный вкус воде. Пестициды практи­чески не растворимы в воде и могут находиться в ней либо во взвешенном состоянии, либо адсорбируются органическим веществом.

Необычайная чувствительность рыб к некоторым загрязняющим веще­ствам позволяет использовать их в экологических тестах по загрязнению. Параметрами для определения действия загрязнения являются летальная концентрация (ЛК₅₀, ЛК₁₀₀) и летальное время (ЛВ₅₀, ЛВ₁₀₀), которые харак­теризуют гибель соответственно 50 и 100% особей в течение 24 и 48 часов.

Тепловое загрязнение связано с повышением температу­ры вод в результате их смешивания с более нагретыми по­верхностными или технологическими водами. При повыше­нии температуры происходит изменение газового и химиче­ского состава в водах, что ведёт к размножению анаэробных бактерий и выделению ядовитых газов - сероводорода, ме­тана. Одновременно происходит «цветение» воды, вследствие ускоренного развития микрофлоры и микрофауны, что спо­собствует развитию других видов загрязнения.

Основной источник теплового загрязнения - производство электро­энергии. Сброс нагретой воды повышает температуру природных вод на 6-9°С и более, что ведёт к уменьшению содержания растворённого в ней ки­слорода, вызывает усиление клеточной активности и интенсивности дыха­ния всего биоценоза, уменьшает видовое разнообразие фитопланктона.

Тепловое загрязнение может способствовать размножению некоторых видов диатомовых водорослей (Navicula, Surirella ovata, Oscillatoria limosa) и бес­позвоночных (Lacinularia f losculosa, Plumatella repens).

На основе изучения влияния теплового загрязнения на рыб ФАО опреде­лило нормы повышения температуры для континентальных вод: зимой до 5-6°С; для карповых (плотва, карп, пескарь, лещ) - допустимая 9°С, причём температура воды не должна превышать 30°С; летом максимальная темпера­тура для сига - 23°С, лосося - 21°С. Предел температуры акклиматизации равен 37°С для сомика (Ameirus catus) и 23,9°С для кеты (Onchorrhynchus keta). Карповые лучше переносят тепловое загрязнение воды, чем лососевые, выдерживающие только небольшие колебания температуры.

Радиоактивное загрязнение воды весьма опасно даже при очень малых концентрациях радиоактивных веществ. Наиболее вредны «долгоживущие» и подвижные в воде ра­диоактивные элементы (стронций-90, уран, радий-226, це­зий и др.). Они попадают в поверхностные водоёмы при сбра­сывании радиоактивных отходов, захоронении их на дне и др., в подземные же воды - в результате просачивания в глубь земли вместе с атмосферными водами или в резуль­тате взаимодействия подземных вод с радиоактивными гор­ными породами.

Радиоактивное загрязнение водных источников происходит от атомных станций, реакторы которых работают по схеме: обогащенный уран - тяже­лая вода. Для охлаждения в открытом цикле реактора мощностью 1000 МВт требуется средний расход воды 40 м³/с. Большая часть радиоактивных эле­ментов содержится в сточных водах. Небольшой завод по производству ядер­ного горючего ежегодно сбрасывает 500-1500 м³ воды, заражённой радиоак­тивными примесями: ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs, ¹⁰⁶Ru, ¹⁴⁴Cs, ¹³¹I.

Производство ядерного горючего без отходов невозможно. Так, сердеч­ник работающего на легкой воде реактора мощностью 900 МВт включает 92 т обогащенного (на 3%) урана, заменяемого ежегодно на одну треть, то есть высвобождается 30,7 т/год отходов. Для дезактивации радиоактив­ных отходов до полной их безопасности необходимо время, равное пример­но 20 периодам полураспада. Это значит, что продолжительность хранения отходов, зараженных ¹³⁷Cs (период полураспада 32 года), составляет 640 лет, а в случае заражения плутонием - 239 (период полураспада 24 500 лет) - 490 000 лет.

Таким образом, заражение водных источников радиоактивными эле­ментами представляет серьезную опасность для здоровья человека и буду­щих его поколений.

Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песок, шлам, ил и др.). Механические примеси могут значительно ухудшать органолептические показатели вод.

Применительно к поверхностным водам выделяют ещё их загрязнение (а точнее засорение) твердыми отходами (му­сором), остатками лесосплава, промышленными и бытовы­ми отходами, которые ухудшают качество вод, отрицатель­но влияют на условия обитания рыб, состояние экосистем.

В России по характеру водопользования и нормированию качества воды водоемы подразделяются на две категории:

I - культурно-бытового и питье­вого назначения;

II – рыбо-хозяйственного назначения.

Водоемы также ха­рактеризуются допустимой степенью загрязнения, умеренной, высокой и чрезвычайно высокой.

В водных объектах как I, так и II категории состав и свойства воды долж­ны соответствовать санитарно-гигиеническим нормам в контрольных ство­рах, которые назначаются: для проточных водотоков на расстоянии не более чем 500 м ниже по течению от места сброса сточных вод; на непроточных водоемах - на расстоянии 500 м в обе стороны от места сброса.

Федеральное Законодательство и охрана водных объектов. Водное законодательство включает Водный кодекс РФ и принимаемые в соответствии с ним федеративные законы и иные нормативные правовые акты, а также законы и иные нормативные правовые акты субъектов РФ (республик, краёв, об­ластей).

Целью водного законодательства является регулирование отно­шений в области использования и охраны водных объектов. При этом использование водных объектов для питьевого и хозяйствен­но-бытового водоснабжения является приоритетным. Для указан­ного вида водоснабжения необходимо использовать защищенные от засорения и загрязнения поверхностные и подземные водные объекты.

На всех водопользователей в законодательном порядке возлага­ется обязанность сокращать изъятия и потери воды, не допускать засорения, истощения и загрязнения водных объектов. Запрещён сброс сточных вод в водные объекты, если последние отнесе­ны к особо охраняемым, содержат природные лечебные ресурсы, находятся в местах массового отдыха населения или курортных зо­нах, а также в местах нереста и зимовки ценных видов рыб и т.п.

Главную роль в охране вод играет государственный учёт повер­хностных и подземных вод, который осуществляется в целях теку­щего и перспективного планирования рационального использова­ния водных ресурсов, их восстановления и охраны. В его основе лежат данные государственного мониторинга и данные учёта, ко­торые предоставляются водопользователями. Своды систематизи­рованных данных о водных объектах, водных ресурсах, режиме, качестве и использовании вод, а также о водопользователях вклю­чаются в Водный кадастр.

Водный кодекс РФ запрещает вводить в эксплуатацию:

- любые объекты, которые не оборудованы очистными соору­жениями и устройствами, предотвращающими засорение, ис­тощение и загрязнение водных объектов;

- сбросные и водосборные сооружения, а также гидротехничес­кие сооружения (ГТС) без рыбозащитных устройств;

- объекты промышленности, сельского хозяйства и другие ком­плексы, которые не имеют санитарно-защитных зон;

- оросительные, обводнительные и осушительные системы, водохранилища, плотины и каналы до завершения меропри­ятий, которые предотвращают их вредное воздействие на вод­ные объекты.

Важную роль в охране водных ресурсов играет лицензирование водопользования, а также сброса сточных и других вод. Порядок лицензирования водопользования регулируется ст. 48-53 и 83 Вод­ного кодекса РФ, а также постановлением Правительства РФ «Об утверждении Правил предоставления в пользования водных объек­тов, находящихся в государственной собственности, установления и пересмотра лимитов водопользования, выдачи лицензии на во­допользование и распространительной лицензии».

Нарушение требований по охране и рациональному использо­ванию водных объектов влечёт за собой ограничение, приостанов­ление и даже запрещение эксплуатации хозяйственных и других объектов, которые оказывают негативное влияние на состояние водных объектов. Решение об этом принимается Правительством РФ или органами исполнительной власти её субъектов. Предвари­тельно даётся представление специально уполномоченного госу­дарственного органа управления использованием и охраной вод­ного фонда, специально уполномоченных государственных орга­нов в области охраны ОПС, государственного органа санитарно-эпидемиологического надзора.

Мониторинг водных объектов. Государственный мониторинг водных объектов, являясь состав­ной частью системы государственного мониторинга окружающей природной среды, включает мониторинг поверхностных водных объектов суши и морей, мониторинг подземных водных объектов, мониторинг водохозяйственных систем и сооружений.

Он предусматривает:

1) постоянные наблюдения за их состоя­нием, качественными и количественными показателями как повер­хностных, так и подземных вод;

2) сбор, хранение и обработку дан­ных наблюдений;

3) создание и ведение банков данных;

4) оценку, составление прогнозов изменения состояния водных объектов и передачу соответствующей информации правительственным орга­нам Федерации и ее субъектов.

Государственный мониторинг водных объектов осуществляет Министерство природных ресурсов и экологии РФ, Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгид­ромет) и другие специально уполномоченные государственные органы в области охраны окружающей среды.

МПР РФ отвечает за развитие сети станций и постов наблюде­ния на водных объектах, разработку автоматизированных инфор­мационных систем (АИС) по ведению государственного монито­ринга водных объектов, создание наблюдательной сети постов на водохозяйственных системах и сооружениях. Росгидромет ведёт наблюдение за загрязнением поверхностных вод суши, охватывая при этом 154 водоёма и 1172 водотока, на которых исследуются гид­рохимические показатели.

Санитарно-эпидемиологическая служба России отвечает за са­нитарную охрану водоёмов. Она располагает 2600 санитарно-эпи­демиологическими учреждениями, 35 научно-исследовательскими учреждениями гигиенического и эпидемиологического профиля. Кроме того, имеется сеть санитарных лабораторий на предприяти­ях, занятых изучением состава сточных вод и качества воды водо­емов.

В настоящее время большое внимание уделяется развёртыванию сети автоматизированных станций, которые способны измерять и контролировать изменение десятков показателей качества воды, причем весьма быстро.

Организация водоохранных зон. Для поддержания водных объектов в состоянии, которое соот­ветствует экологическим требованиям, исключает загрязнение, за­сорение и истощение поверхностных вод и сохраняет среду обита­ния животных и растений, организуют водоохранные зоны. Ими яв­ляются территории, примыкающие к акватории рек, водохранилищ и других поверхностных водных объектов; на них устанавливается специальный режим использования и охраны природных ресурсов, а также осуществления иной деятельности. В пределах указанных зон устанавливаются прибрежные защитные полосы, где не разре­шается распахивать землю, рубить лес, размещать фермы и т.п.

Согласно Водному кодексу РФ, на правительство страны воз­ложена обязанность установления размеров и границ водоохран­ных зон и их прибрежных защитных полос. Так, минимальная ши­рина указанных зон для озёр от среднемноголетнего уреза в летний период и для водохранилищ от уреза воды при нормальном под­порном уровне при акватории до 2 км² составляет 300 метров, более 2 км² - 500 метров.

Аналогичный показатель для рек определяется длиной реки: от истока до 10 км - 15 м; от 11 до 50 км - 100 м; от 51 до 100 км - 200 м; от 201 до 300 км - 400 м; свыше 500 км - 500 м.

Большое значение в деле охраны поверхностных вод от засоре­ния и загрязнения имеют водоохранные лесные насаждения вокруг естественных и искусственных водоёмов и водотоков. Они пред­назначены для защиты их от разрушительных действий ветров и поступающей в них с водосбора воды, а также для уменьшения по­терь воды на испарение. Лесные насаждения улучшают водный ре­жим водоёмов, санитарно-гигиенические условия побережья и его ландшафтно-декоративное оформление, качество воды в водоёмах, уменьшают их заиление, сокращают потери земельных угодий из-за переработки берегов волнами (абразии). Водоохранные лесные насаждения, размещаемые вокруг питьевых водохранилищ, долж­ны удовлетворять санитарно-гигиеническим требованиям, которые предъявляются к питьевым водохранилищам. В их состав входят до 50% хвойных пород, которые размещают в крайних 2-3 рядах со стороны водохранилища для защиты его зеркала от опадающих листьев. Кроме хвойных, в эти насаждения вводят лиственные по­роды, обладающие большой фитоцидной способностью (липа, то­поль и др.).

Помимо водоохранных зон в целях обеспечения охраны вод мо­гут устанавливаться также зоны и округа санитарной охраны. Они ус­танавливаются в целях охраны водных объектов, используемых для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, а также содер­жащих природные лечебные ресурсы.