3. Водні ресурси і їх використання

Водне середовище включає поверхневі і підземні води. Поверхневі води в основному зосереджені в океані змістом 1 млрд. 375 млн. км³ – близько 98 % всієї води на Землі. Поверхню океану (акваторія) складає 361 млн.км. Вона приблизно в 2,4 рази більша площі суші території, що займає 149 млн. км² . Підземні води бувають солоними, солонуватими (меншої солоності) і прісними; ще існують геотермальні води, мають підвищену температуру (більше 30 °С). Для виробничої діяльності людства і його господарсько-побутових потреб потрібна прісна вода, кількість якої складає всього лише 2,7 % загального об'єму води на Землі, причому дуже мала її частка (всього 0,36 %) є в досяжних для здобичі місцях. Велика частина прісної води міститься в снігах і прісноводних айсбергах, що знаходяться в районах в основному Південного полярного круга. За відсутності прісної води використовують солону поверхневу або підземну воду, проводячи її опріснення або гіперфільтрацію: пропускають під великим перепадом тиску через полімерні мембрани з мікроскопічними отворами, що затримують молекули солі. Обидва ці процеси дуже енергоємні, тому представляє інтерес пропозиція, що полягає у використанні як джерело прісної води прісноводних айсбергів (або їх частини), які з цією метою буксирують по воді до берегів, що не мають прісної води, де організовують їх танення. По попередніх розрахунках розробників цієї пропозиції , отримання прісної води буде зразкове, удвічі менші енергоємні по порівнянню з опрісненням і гіперфільтрацією. Без води не може житии людина. Вода – один з найважливіших чинників, що визначають розміщення продуктивних сил, а дуже часто і засіб виробництва.

Збільшення витрачання води промисловістю зв’язане не тільки з її швидким розвитком, але й із збільшенням витрати води на одиницю продукції. Наприклад, на виробництво 1 т., бавовняної тканини фабрики витрачають 250 л води. Багато води потрібно хімічній промисловості. Так, на виробництво 1т аміаку витрачається близько 1000 л води.

Сучасні крупні теплоелектростанції споживають величезну кількість води. Тільки одна станція потужністю 300 000 кВт витрачає до 120 м/с, або більше 300 млн.куб.м. в рік. Валове споживання води для цих станцій в перспективі зросте приблизно в 9 – 10 разів. Одним з найбільш значних водоспоживачів є сільське господарство. У системі водного господарства це найбільший водоспоживач. На вирощування 1т пшениці потрібний за вегетаційний період 1500 куб.м. води; 1 т рису – більше 7000 куб.м. Висока продуктивність зрошуваних земель стимулювала різке збільшення з площі у всьому світі – вона зараз рівна 200 млн.га. Складаючи близько 1/6 всієї площі посівів, зрошувані землі дають приблизно половину сільськогосподарської продукції. Особливе місце у використанні водних ресурсів займає водоспоживання для потреб населення. На господарчо-питні цілі, наприклад, Росії доводиться близько 10% водоспоживання. Щоб представити, скільки води бере участь в колообігу, охарактеризуємо різні частини гідросфери. Більше 94% її складає Світовий океан. Інша частина (4%) – підземні води. При цьому слід врахувати, що велика їх частина відноситься до глибинних розсолів, а прісні води складають 1/15 частку.

Значний також об’єм льоду полярних льодовиків: з перерахунком на воду він досягає 24 млн.км., або 1,6% об’єму гідросфери. Озерної води в 100 разів менше – 230 тис.км., а в руслах річок міститься всього лише 1200 м. води або 0,0001% всієї гідросфери. Проте, не дивлячись на малий об'єм води річки грають дуже велику роль: вони, як іпідземні води задовольняють значну частину потреб населення промисловості і зрошуваного землеробства. Води на Землі досить багато. На долю прісних вод, виключаючи воду скуту в полярних льодовиках, доводиться небагато чим більше 2 млн.км., або тільки 0,15% всього об'єму гідросфери.

Гідросфера – це переривиста водна оболонка Землі, сукупність морів, океанів, континентальних вод (включаючи підземні) і крижаних покривів. Моря і океани займають близько 71% земної поверхні, в них зосереджено близько 96,5% всього об'єму гідросфери. Сумарна площа всіх внутрішніх водоймищ суші складає менше 3% її площі. Льодовиків припадає на частку 1,6% запасів води в гідросфері, а їх площу складає близько 10% площі континентів.

Найважливіша властивість гідросфери – єдність всіх видів природних вод (Світового океану, вод суші, водяної пари в атмосфері, підземних вод),яке здійснюється в процесі колообігу води в природі. Рушійними силами цього глобального процессу служить те, що постуапає на поверхню Землі теплова енергія Сонця і сила тяжіння забезпечуючи переміщення і відновлення природних вод всіх видів. Випаровування з поверхні Світового океану і з поверхні суші є початковою ланкою колообігу води в природі, що забезпечує не тільки відновлення найбільш цінного його компоненту – прісних вод суші, але і їх висока якість. Показником активності водообміну природних вод служить висока швидкість їх ”відновлення” хоча різні природні води поновлюються (заміщаються) з неоднаковою швидкістю. Найбільш мобільний агент гідросфери – річкові води, період відновлення яких складає 10-14 діб.

Переважаюча частина гідросферних вод зосереджена у Світовому океані. Світовий океан – основна замикаюча ланка колообігу води в природі. Він віддає велику частину вологи, що випаровується в атмосферу. Водні організми, що населяють поверхневий шар Світового океану забезпечують повернення в атмосферу значної чатини вільного кисню планети. Величезний об'єм Світового океану свідчить про невичерпності природних ресурсів планети. Крім того, Світовий океан є коллектором річкових вод суші щорічно приймаючи близько 39 тис.куб.м. води. Що намітилося в окремих районах забруднення Світового океану загрожує порушити природний процесс вологообігу в його найбільш відповідальній ланці – випаровуванні з поверхні океану.

Під забрудненням водоймищ розуміється зниження їх біосферних функцій і економічного значення в результаті надходження в них шкідливих речовин. Одним з видів забруднення водоймищ є теплове забруднення. Електростанції, промислові підприємства часто скидають підігріту воду у водоймище. Це приводить до підвищення в нім температури води. З підвищенням температури у водоймищі зменшується кількість кисню збільшується токсичність забруднених вод домішок порушується біологічна рівновага. У забрудненій воді з підвищенням температури починають бурхливо розмножуватися хвороботворні мікроорганізми і віруси. Потрапивши в питну воду вони можуть викликати спалахи різних захворювань.

У ряді регіонів важливим джерелом прісної води були підземні води. Раніше вони вважалися найбільш чистими. Але в даний час в результаті господарської діяльності людини багато джерел підземної води також піддаються забрудненню. Нерідко це забруднення настільки велике, що вода з них стала непридатною для пиття. Людство споживає на свої потреби величезну кількість прісної води. Осноними її споживачами є промисловість і сільське господарство. Найбільш водоємні галузі промисловості – гірничодобувна сталеливарна, хімічна, нафтохімічна, целюлозно-паперова і харчова. На них йде до 70% всієї води, що витрачається в промисловості. Головний же споживач прісної води – сільське господарство: на його потреби йде 60 – 80% всієї прісної води. У сучасних умовах сильно збільшуються потреби людини у воді на комунально-побутові потреби. Об'єм споживаної води для цих цілей залежить від регіону і рівня життя, складав від 3 до 700 л на одну людину, в Москві, наприклад, на кожного жителя доводиться близько 650 л, що є одним з найвищих показників у світі.

З аналізу водокористування за тих, що 5 – 6 пройшли десятиліть витікає, що щорічний приріст безповоротного водоспоживання, при якому використана вода безповоротно витрачається для природи, складає 4 – 5%. Перспективні розрахунки показують, що при збереженні таких темпів споживання із урахуванням приросту населення і об'ємів виробництва до 2100 р. людство може вичерпати всі запаси прісної води. Вже в даний час недолік прісної води випробовують не тільки території , які природа обділила водними ресурсами, але і багато регіонів, що недавно учиталися благополучними в цьому відношенні. На даний час потреба у прісній воді не задовольняється у 20% міського і 75% сільського населення планети. Втручання людини в природні процеси торкнулося навіть великих річок (такі як Волга, Дон, Дніпро) змінивши у бік зменшення об'єми переносних водних мас (стік річок). Використовувана в сільському господарстві вода по більшій частині витрачається на випаровування і освіту рослинної біомаси і, оже не повертається в річки. Вже зараз в найбільш обжитих районах країни стік річок скоротився на 8%, а біля таких річок , як Дон, Терек, Урал – на 11 – 20%. Дуже драматична доля Аральського моря, по суті що припинило існування ізїза надмірної огорожі вод річок Сирдар'ї і Амудар'ї на зрошування. Обмежені запаси прісної води ще більше скорочуються із-за їх забруднення. Головну небезпеку представляють стічні води (промислові, сільськогосподарські і побутові), оскільки значна частина використаної води повертається в водні басейни у вигляді стічних вод. Якість води більшості водних об'єктів не відповідає нормативним вимогам. Багаторічні спостереження за динамікою якості поверхневих вод виявляють тенденцію збільшення числа створів з високим рівнем забрудненості і числа випадків екстремально високого вмісту забруднюючих речовин у водних об’єктах. Стан водних джерел і систем централізованого водопостачання не може гарантувати необхідної якості питної води, а у ряді регіонів (Південний Урал, Кузбас, деякі території Півночі) це стан досяг небезпечного рівня для здоров'я людини. Служби санітарно-епідеміологічного нагляду постійно відзначають високе забруднення поверхневих вод. Близько 1/3 всієї маси забруднюючих речовин вноситься в вододжерела з поверхневим і зливовим стоком з територій санітарно невпорядкованих місць сільськогосподарських об'єктів і угідь, що впливає на сезоне, в період весняного паводку, погіршення якості питної води, що щорічно відзначається у великих містах. У зв'язку з цим проводиться гіперхлорування води, що, проте небезпечно для здоров'я населення у зв'язку з токсичністю хлорорганічних сполук.

Одним з основних забруднювачів поверхневих вод є нафта і нафтопродукти. Нафта може потрапляти в воду в результаті природних її виходів в районах залягання. Але основні джерела забруднення пов'язані з людською діяльністю: нафтовидобутком, транспортуванням, переробкою і використанням нафти в якості палива і промислової сировини. Серед продуктів промислового виробництва особливе місце по своїй негативній дії на водне середовище і живі організми займають токсичні синтетичні речовини. Вони знаходять все більш широке застосування в промисловості, на транспорті, в коммунальному господарстві. Ці речовини можуть утворювати у водоймищах шар піни, особливо добре помітний на порогах, перекочуваннях, шлюзах. Здібність до піноутворення у цих речовин з'являється вже при концентрації 1 – 2 міліграм/л. Найбільш поширеними забруднюючими речовинами в поверхневих водах є феноли, легко органічні речовини, що окислюються, сполуки міді, цинку. Величезна кількість забруднюючих речовин вносився в поверхневі води із стічними водами підприємств чорної і кольорової металургії, хімічної, нафтохімічної, нафтової, газової, вугільної, лісової, целюлозно-паперової промисловості, підприємств сільського і комунального господарства, поверхневим стоком з прилеглих територій.

Невелику небезпеку для водного середовища з металів представляють ртуть, свинець і їх сполуки. Розширене виробництво (без очисних споруд) і застосування отрутохімікатів на полях приводять до сильного забруднення водоймищ шкідливими сполуками. Забруднення водного середовища відбувається в результаті прямого внесення отрутохімікатів при обробці водоймищ для боротьби з шкідниками, надходження у водоймища води, що стікає з поверхні оброблених сільськогосподарських угідь, при скиданні у водоймища відходів підприємств-виробників, а також в результаті вират при транспортуванні, зберіганні і частково з атмосферними осіданнями. Разом з отрутохімікатами сільськогосподарські стоки містять значну кількість залишків добрив (азоту, фосфору, калію), що вносяться на поля. Крім того, великі кількості органічних сполук азоту і фосфору потрапляють із стоками від тваринницьких ферм, а також з каналізаційними стоками. Підвищення концентрацій живильних речовин у грунті приводить до порушення біологічної рівноваги у водоймищі. Спочатку в такому водоймищі різко збільшується кількість мікроскопічних водоростей. Із збільшенням кормової бази зротає кількість ракоподібних, риб і інших водних організмів. Потім відбувається відмирання величезної кількості організмів. Воно приводить до витрачання всіх запасів кисню, що міститься у воді і накопиченню сірководню. Обстановка у водоймищі міняється настільки, що воно стає непридатним для існування будь-яких форм організмів. Водоймище поступово «вмирає». Сучасний рівень очищення стічних вод такий,що навіть у водах, що пройшли біологічне очищення,вміст нітратів і фосфатів досить для інтенсивного євтрофування водоймищ. Євтрофізація – збагаченя водоймища міогенами стимулююче зростання фітопланктону. Від цього вода каламутніє. Гинуть бентосні рослини, скорочується концентрація розчиненого кисню, задихаються ті, що мешкають на глибині: риби і молюски. Забруднення підземних вод. Забрудненню піддаються не тільки поверхневі, але і підземні води. В цілому стан підземних вод оцінюється як критичне і має небезпечну тенденцію подальшого погіршення. Підземні води (особливо верхніх, неглибоко залягаючи, водоносних горизонтів) вслід за іншими елементами навколишнього середовища випробують те, що забруднює вплив господарської діяльності людини. Підземні води страждають від забруднення нафтових промислів підприємств гірничо-добувної промисловості, полий фільтрації, сховищ хімічних відходів і добрив звалищ, тваринницьких комплексів, не каналізованих населених пунктів. Відбувається погіршення якості води в результаті підтягання некондиційних природних вод припорушенні режиму експлуатації водозаборів. Площі вогнищ забруднення підземних вод досягають сотні квадратних кілометрів. З тих, що забруднюють підземні води речовин переважають: нафтопродукти, феноли, важкі метали (мідь,цинк, свинець, кадмій, нікель, ртуть) сульфати, хлориди, сполуки азоту.