1. Водные ресурсы. Их современное экологическое состояние

2. Земельные ресурсы. Их современное экологическое состояние

3. Атмосферный воздух. Их современное экологическое состояние

Ключевые слова: природные ресурсы, водные, земельные ресурсы, атмосферный воздух

1. Водные ресурсы. Их современное экологическое состояние

Все природные воды на Земле находятся в непрерывном круговороте. Круговорот воды в природе происходит под воздействием солнечной энергии и силы тяжести. Подсчитано, что на его осуществление расходуется около 23% всей достигающей Землю солнечной энергии. Распределение вод Мирового океана и суши неравномерно (в северном полушарии суша занимает 39, в южном – только 19% его поверхности), и количество поступающей в различные районы Земли солнечной энергии изменяется по сезонам года, что приводит к фазовым переходам воды (ее замерзанию, таянию, конденсации водяных паров и испарению).

Благодаря постоянному круговороту общее количество воды в гидросфере не уменьшается. Ежегодно в нем участвует 577 тыс. км³ воды, что составляет 0,04% от всех ее запасов на Земле. С поверхности океана испаряется 505 тыс., суши – 72 тыс. км³ воды в год; выпадает в виде атмосферных осадков: на поверхность океана – 458 тыс., суши – 119 тыс. км³ /год. Разность между осадками и испарением с поверхности океана, равная 47 тыс. км³ /год, представляет собой объем воды, который идет на пополнение рек, озер, болот, подземных вод и ледников.

Круговорот воды объединяет в единый механизм все водные ресурсы, где бы они не находились – в океане, атмосфере, биосфере, земной коре. В результате круговорота возникает единство всех природных вод Земли, на что указывали В. И. Вернадский, В. Г. Глушков.

Большой круговорот на Земле, по М. И. Львовичу, состоит из трех основных звеньев: океанического, химического и материкового. В материковом звене выделяют звенья меньших размеров: литогенное, почвенное, речное, озерное, ледниковое, биологической и хозяйственное. Различные звенья круговорота неравнозначны по их хозяйственной ценности. Так, самые значимые – биологическое и почвенное звенья круговорота являются основой обеспечения водой населения и развития сельского хозяйства. Именно эти звенья подвергаются наибольшему целенаправленному преобразованию в результате создания водохранилищ и прудов, проведения мелиоративных мероприятий. Гидротехнической строительство и мелиоративные мероприятия осуществляются с целью искусственного замедления круговорота воды, а в некоторых случаях – ускорения, образуя в целом его хозяйственное звено.

В качестве водных ресурсов обычно рассматриваются не все пресные воды, а только доступные для использования. Они оцениваются двумя основными показателями: статическими, или вековыми, запасами воды (км³ или м³) и возобновляемыми (км³/год или м³/сек). К статическим запасам относятся воды, единовременно находящиеся в таких водных объектах, как реки, озера. Болота и ледники, в водоносных породах земли. Возобновляемые воды – та их часть, которая периодически возобновляется в водных объектах благодаря происходящему на Земле круговороту воды.

В России общий статический запас пресных поверхностных вод составляет 43,7 тыс. км³. Больше всего их в озерах (27,5 тыс. км³) и ледниках (около 13 тыс. км³), меньше в болотах (около 3 тыс. км³), водохранилищах (1,2 тыс. км³) и руслах рек (200 км³). Объем подземных пресных вод достигает 1 млн. 480 тыс. км³.

Суммарный объем возобновляемых водных ресурсов принято определять как ежегодно возобновляемый речной сток, следовательно, в России он равен 4,74 тыс. км³/год. На подземную составляющую речного стока приходится 1 тыс. км³/год.

Возобновление и накопление воды на любой территории за определенное время в результате круговорота можно оценить уравнением водного баланса, включающего приходную расходную его части. Наиболее общие уравнения, рассмотренные М. И. Львовичем, следующие:

для периферийной части суши – Е_п = Р_п – R_п;

для бессточных областей – Е_б = Р_б;

для Мирового океана – Е_о = Р_о + R_п ;

для всего земного шара – Е = Е_с + Е_о = Р,

где Е_п – испарение с периферийной части суши; Р_п – атмосферные осадки в этой части суши; R_п – речной сток с периферийной части суши; Е_б и Р_б – испарение и осадки в бессточных областях; Е_о и Р_о – испарение и осадки в Мировом океане; Е и Р – испарение и осадки на всем земном шаре; Е_с – испарение с поверхности всей суши. Уравнение водного баланса для земного шара или его отдельных областей справедливо только при условии, что средний годовой объем воды, участвующей в круговороте, постоянен, а основные элементы водных балансов находятся в равновесном состоянии. Баланс среднегодового объема воды, участвующей в круговороте на Земле, приведен в таблице 1, (7).

Таблица 1 – Водный баланс земного шара

Области земного шара	Площадь, тыс. км2	Осадки		Испарение		Сток
		тыс. км3	мм	тыс. км3	мм	тыс. км3	мм
Мировой океан	361	411	1140	453	1254	41	114
Периферийные части суши	107	106	910	65	560	41	350
Замкнутые части суши	42	75	238	75	238	−	−
Вся суша	149	181	1148	140	798	41	350
Весь земной шар	510	525	1030	525	1030	−	−

Водные ресурсы – это запасы поверхностных и подземных вод суши, которые используются в процессе материального производства или могут быть вовлечены в него. К концу ХХ в. они стали фактором, лимитирующим развитие производительных сил во многих странах и даже на континентах. Это связано с тем, что ряд регионов мира начали испытывать дефицит воды. Такое положение обусловило необходимость качественного и количественного сохранения водных ресурсов.

Достижения научно-технического прогресса постоянно создают предпосылки для более полного использования вод благодаря рациональной организации водосберегающих технологий, включение в хозяйственный оборот ранее не использовавшихся вод (солоноватых, соленых и др.), созданию различных гидротехнических сооружений, регулирующих речной сток для хозяйственных целей. Все большее внимание уделяется изучению многолетних и сезонных колебаний, процессам возобновления водных ресурсов, асинхронности их распределения по крупным регионам. Учет этих особенностей при оценке водных ресурсов позволяет более равномерно и рационально организовывать их использование. (19)

Гидросфера - водная оболочка Земли, включающая океаны, моря, реки, озера, подземные воды и ледники, снеговой покров, а также водяные пары в атмосфере. Гидросфера Земли на 94% представлена солеными водами океанов и морей. При этом 75% всей пресной воды законсервировано в полярных шапках Арктики и Антарктиды. Таким образом, легкодоступные запасы типа рек, озер и водохранилищ совсем не велики, при этом часть воды загрязнена и непригодна к употреблению.

Роль гидросферы в поддержании относительно неизменного климата на планете огромна, так как она выступает как основной накопитель и распределитель солнечной энергии, а за счет фитопланктона продуцирует почти половину всего кислорода атмосферы.

Без воды не могло бы быть человека, животного и растительного мира, так как большинство растений и животных состоит из воды. Для многих живых существ вода служит средой обитания.

Водная среда используется для лова рыбы и других морепродуктов, сбора растений, добычи подводных залежей руды (марганца, никеля, кобальта) и нефти, перевозки грузов и пассажиров. В производственной и хозяйственной деятельности человек применяет воду для очистки, мытья, охлаждения оборудования и материалов, полива растений, гидротранспортировки, выработки электроэнергии и т.д.

Согласно рекомендациям Всемирной организации здоровья вода в водоеме считается загрязненной, если в результате изменения ее состава или состояния она становится менее пригодной для любых видов водопользования, в то время как в природном состоянии вода соответствовала этим требованиям.

В настоящее время все источники загрязнения гидросферы принято делить на четыре основные группы:

1. Атмосферные воды. Приносят в гидросферу массу загрязнителей промышленного происхождения. Вымывают из воздуха оксиды серы и азота, образуя кислотные дожди. При стекании со склонов атмосферные и талые воды увлекают с городских улиц и промышленных предприятий мусор, нефтепродукты, кислоты, фенолы и др.

2. Городские сточные воды, включающие преимущественно бытовые стоки, содержащие фекалии, моющие средства (детергенты), микроорганизмы, в том числе патогенные.

3. Промышленные сточные воды, образующиеся в самых разнообразных отраслях промышленности. Наиболее активно потребляют и загрязняют воду черная металлургия, химическая, лесохимическая, нефтеперерабатывающая промышленность, энергетика. Внутри предприятий сточные воды подразделяются на сильно загрязненные, слабо загрязненные, условно чистые (охлаждающие воды), специфические чрезвычайно концентрированные стоки (кубовые остатки, маточные растворы), бытовые и хозяйственно-фекальные стоки.

4. Сельскохозяйственные стоки, содержащие смытые в процессе эрозии частицы почвы, биогены, входящие в состав удобрений, пестициды, помет сельскохозяйственных животных.

Все эти загрязнения, так или иначе, являются результатом деятельности человека.

Среди загрязнителей гидросферы выделяют: биологические (органические микроорганизмы), вызывающие брожение воды; химические, изменяющие химический состав воды; физические, изменяющие прозрачность (мутность) воды, температуру и другие показатели.

Биологические загрязнения попадают в водоемы с бытовыми и промышленными стоками, в основном предприятий пищевой, медико-биологической, целлюлозно-бумажной промышленности. Например, целлюлозно-бумажный комбинат загрязняет воду также, как город с населением 0,5 млн. человек.

Химические загрязнения поступают в водоемы с промышленными, поверхностными и бытовыми стоками. К ним относятся: нефтепродукты, тяжелые металлы и их соединения, минеральные удобрения, пестициды, моющие средства. Наиболее опасны свинец, ртуть и кадмий (таб.4).

Таб.4 Поступление тяжелых металлов в Мировой океан (т/год)

 

Загрязняющее вещество	Сток с суши	Атмосферный перенос
Свинец	(1-20) х 10 5	(2-20) х 10 5
Ртуть	(5-8) х 10 3	(2-3) х 10 3
Кадмий	(1-20) х 10 3	(5-40) х 10 2

Физические загрязнения поступают в водоемы с промышленными стоками, при сбросах из выработок шахт, карьеров, при смывах с территорий промышленных зон, городов, транспортных магистралей, за счет осаждения атмосферной пыли.

В таб.5 представлено действие различных сточных вод на водоемы, которое может быть использовано для классификации сточных вод.

Таб.5 Классификация сточных вод по их действию на водоемы

 

Группа	Характер примесей	Характер действия примесей на водоемы и водные организмы	Источник сточных вод
1	Неорганические со специфическими токсическими свойствами	Изменение органо-лептических и физико-химических свойств воды, отравление водных организмов, жаберные заболевания рыб и т.д.	Производства химической промышленности, электрохимические производства, тепловые электростанции и др.
2	Неорганические без специфических токсических свойств	Содержат взвешенные вещества	Производство керамической, силикатной промышленности, углеобогатительные фабрики, тепловые электростанции и др.
3	Органические со специфическими свойствами	Отравляют водные организмы, ухудшают качество воды, создают дефицит кислорода	Химические и нефтехимические производства, тепловые электростанции и др.
4	Органические без специфических токсических свойств	Создают дефицит кислорода	Пищевая промышленность, тепловые электростанции и др

Водоемы представляют собой сложные экосистемы, в которых постоянно идут процессы адаптации биоценоза к изменяющимся условиям существования, направленные на достижения равновесия в экосистеме. Состояние равновесия может быть нарушено в результате многих причин, но особенно в результате сброса сточных вод.

Бытовые и сельскохозяйственные стоки вызывают не только эвфтрофизацию и обеднение воды кислородом, но и создают угрозу инфекционных заболеваний.

Действие токсичных соединений на гидробионты проявляется в зависимости от концентрации: при больших концентрациях наступает гибель гидробионтов, при малых - нарушается обмен веществ, темп развития, мутагенез и т.д.

Особую опасность для гидросферы несут ядохимикаты, загрязняющие как водоемы, так грунтовые воды. Наиболее распространены ядохимикаты на основе соединений тяжелых металлов (свинец, олово, мышьяк, кадмий, ртуть, хром, медь, цинк) и синтетических органических соединений. Ионы тяжелых металлов, попадая из воды в организм человека, подавляют активность ряда ферментов, что приводит к тяжелым физиологическим и неврологическим последствиям (умственная отсталость при свинцовом отравлении, психические аномалии и врожденные уродства при ртутных отравлениях). Синтетические органические соединения, прежде всего, галогенированные и, в частности, хлорированные углеводороды, попадая в организм, нарушают его функционирование, приводя к развитию рака, появлению мутаций, врожденным дефектам у детей.