1.5. Влияние растительности.

Растительный покров уменьшает возможности проявления эрозии или полностью ее предупреждает.

Растения защищают почву от разрушающего действия капель дождя: листья принимают на себя удар капель, как рессоры, и до почвы доходит лишь частичный (смягченный) удар, а некоторая часть осадков вообще не достигает почвы, оставаясь на листьях и стеблях и постепенно испаряясь.

Корневая система скрепляет почвенные агрегаты, армирует почву, повышая во много раз ее сопротивление растягивающим усилием.

Растительный покров уменьшает эродирующую и транспортирующую способность потока, снижая его мощность и скорость склонового стока за счет увеличения инфильтрации и повышения шероховатости поверхности почвы.

Растительный покров способствует равномерному распределению снега по поверхности, предохраняя почву от глубокого промерзания.

2. Загрязнение рек и водоемов.

Одной из определяющих особенностей рек являются небольшие площади водосборов, малая водность, а, значит, высокая чувствительность качества воды к различным видам повсеместно растущей антропогенной нагрузки.

Антропогенное загрязнение вод вызывает их качественное изменение, а именно:

- изменение физических и органолептических свойств;

- изменение химического состава в т.ч. появление в воде токсических соединений;

- образование донных отложений, а также пены, комьев и пленок на поверхности воды, нарушающее гидрохимический и биохимический режимы водоемов;

- уменьшение количества растворенного в воде кислорода вследствие расхода его на окисление органических примесей, поступающих в водоем;

- появление различных видов новых микроорганизмов, в т.ч. болезнетворных бактерий.

Эти и многие другие последствия бездумного загрязнения наносят огромный урон и природе, и экономике. Они нарушают экологию водоемов, сокращают их биологические ресурсы. Загрязненные воды рек и водоемов становятся ограниченно пригодными, а то и совсем непригодными для хозяйственно-бытового или промышленного водоснабжения и орошения сельскохозяйственных угодий. Их нельзя использовать для спорта и отдыха, они нередко становятся источниками инфекционных заболеваний.

2.1. Виды загрязнений природных вод.

Загрязняющие примеси, поступающие в водоемы и водотоки, можно подразделить на 4 большие группы.

1. Минеральные загрязнения – песок, глина, различные золы и шлаки, растворы и эмульсии солей, кислот, щелочей и минеральных масел, радиоактивные загрязнения и др. неорганические соединения.

Наиболее вредны радиоактивные отходы, тяжелые металлы, особенно ртуть, мышьяк, свинец, кадмий, сероводород и сернистые соединения.

2. Органические загрязнения включают как разнообразные вещества растительного и животного происхождения (остатки растений и животных), так и многочисленные техногенные отходы. Это смолы, фенолы, красители, спирты, различные пестициды и др. большинство этих примесей обладает токсическим действием или выделяет токсические вещества в процессе разложения.

3. Биологические загрязнения выделяют в особую группу из-за специфической роли, они играют в жизни водоемов. С бытовыми сточными водами и стоками производств в водоемы попадают болезнетворные бактерии и вирусы, возбудители инфекций. Использование таких вод для питья, купания, мытья овощей, фруктов, посуды вызывает заболевание холерой, инфекционным гепатитом, дизентерией, брюшным тифом и т.д. (фермы, сахарные, молочные заводы, мясокомбинаты, бытовые сточные воды)

4. Термические (электростанции, металлургические и др. производства, использующие воду для охлаждения).

2.2. Основные источники загрязнения природных вод.

Промышленные стоки, образуются в результате технологических процессов, в процессе производства различных товаров, изделий, продуктов, материалов и пр.

Качество сточных вод и концентрация загрязняющих веществ определяются следующими факторами: видом промышленного производства и исходного сырья, режимами технологических процессов. На предприятиях, например, металлообрабатывающих производственные сточные воды загрязнены минеральными веществами. Пищевая промышленность дает загрязнения органическими примесями. Большинство же предприятий имеет загрязнения сточных вод как минеральные, так и органические, в различных соотношениях. Почти все промышленные сточные воды загрязнены в той или иной степени нефтепродуктами. Даже небольшое содержание нефти (0,2-0,4 мг/л) придает воде специфический запах, не исчезает и после фильтрации и использования хлора.

Концентрация загрязнений сточных вод различных предприятий неодинакова. Она колеблется в весьма широких пределах, в зависимости от расхода воды на единицу продукции, совершенства технологического процесса и производственного оборудования. Концентрация загрязнений в производственных сточных водах может сильно колебаться во времени и зависит от хода технологического процесса

Наибольшее загрязнение природных вод дает промышленность: нефтеперерабатывающая, химическая, мыловаренная, целлюлозно-бумажная, текстильная, металлургическая, горнодобывающая и др.

В сточных водах одного целлюлозно-бумажного комбината средней мощности содержится такое же количество органических веществ, как в сточных водах города с населением 2,5 млн. чел.

Коммунальные стоки поступают от жилых домов, бытовых помещений промышленных предприятий, комбинатов общественного питания и лечебных учреждений. Бытовые сточные воды образуются в жилых, административных и коммунальных (бани, прачечные и др.) зданиях, а также в бытовых помещениях промышленных предприятий. Особенности образования этих сточных вод хорошо известны.

В составе коммунальных стоков, кроме фекальных вод, содержится значительное количество вредных соединений от использования химических веществ в быту, а также предприятий пищевой промышленности, общественного питания, торговли и т.д. Наличие в коммунальных стоках болезнетворных микробов и вирусов делает их особо опасными для здоровья.

Основная часть органических загрязнений таких вод представлена белками, жирами, углеводами и продуктами их разложения. Неорганические примеси составляют частицы кварцевого песка, глины, соли, образующиеся в процессе жизнедеятельности человека. Из общей массы загрязнений бытовых сточных вод на долю органических веществ приходится 45-58%.

Особенность коммунальных стоков – неравномерность их поступления, что затрудняет работу канализации.

Населенные пункты дополнительно загрязняют водные объекты поверхностным стоком от дождей или таяния снега с улиц, дворов и с территорий промышленных предприятий. Они содержат в себе нефтепродукты и другие специфические загрязнения.

Сельское хозяйство.

а) Интенсификация сельскохозяйственного производства сопровождается быстрым наращиванием темпов применения минеральных удобрений и химических средств защиты растений от сорняков, вредителей и болезней. В результате в окружающую среду поступает много химических веществ, в т.ч. пестицидов, в течение длительного температурного периода сохраняют свои свойства.

Особая опасность загрязнения вод удобрениями заключается в том, что стоки с полей невозможно пропустить через очистные сооружения. Кроме того, огромные площади сельскохозяйственных угодий являются основными речными водосборами, с которых вода поступает в водные объекты.

В поверхностном стоке с полей, обрабатываемых гербицидами, обнаруживается органический хлор (0,43..1,7 мг/л), гексахлорциклогексан, симазин, абразин и т.п. Все эти составляющие пестицидов оказывают сильно выраженное токсическое действие. Так, гексахлорциклогексан уже в малых концентрациях опасен для экосистем рек. Симазин и абразин (компоненты очень многих пестицидов), даже в небольших концентрациях смертельны для рыб.

б) Известно, что парк тракторов, комбайнов, автомобилей и других машин исчисляется миллионами. Машины и механизмы в сельском хозяйстве требуют воды. Но организация водоснабжения – это полбеды. Мастерским, гаражам, фермам нужно сбрасывать воду использованную. А в ней – бензин, лигроин, керосин, разные масла, органические вещества. Даже малых объемов этих стоков, сброшенных без очистки, вполне достаточно чтобы испортить малый водоем.

в) Кроме склонового стока с сельхозугодий, на качество воды также влияет дренажный сток с территорий орошаемого земледелия. Основной особенностью этого водопотребления является несовпадение по фазе максимумов водозабора и расхода в реке.

(Лимитирующий период для орошения – лето. Меженный уровень воды в реке – лето). Это приводит кроме непосредственного загрязнения, еще и к увеличению неравномерности стока малой реки, что также сказывается на ухудшении качества воды.

в) Стоки животноводческих хозяйств.

Для облегчения водопоя фермы обычно располагают по берегам водоемов или вблизи от них. При отсутствии жижесборников и навозохранилища их отходы легко смываются ливневыми стоками или спускаются в водоисточники. Если учесть, что от фермы крупного рогатого скота ежесуточно образуется один тонн навозной жижи от каждой сотни голов, то становится ясной степень возможного загрязнения водных источников. По содержанию биогенных элементов свинокомплекс на 108 тыс. голов дает годовой сток, соответствующий городу с населением 350 тыс. человек.

На небольших реках ниже ферм при отсутствии природоохранных мероприятий вода становится мутной, приобретает запахи, рыба погибает.

Сложность проблемы охраны вод от стоков животноводческих хозяйств заключается в трудности санитарного обеспечения накопителей и утилизации отходов.

Подземные воды.

На загрязнение воды в реках и водоемах оказывает влияние как качество питающей воды из подземных горизонтов (непосредственное попадание загрязняющих веществ), так и ее количество. Сброс неочищенных сточных вод и размещение промышленных отходов в водосборных бассейнах рек отрицательно сказывается на качестве подземных вод и на состоянии родникового стока.

3. Другие виды антропогенной нагрузки на водные объекты как причины деградации рек и водоемов.

1. Среди серьезных причин, угрожающих нашим рекам, можно назвать распашку пойм. Уже давно замечено, как только в пойме вспахивают землю, это приводит к иссушении реки и истощении земли.

2. Распашка земли на водосборах ведет:

- к увеличению объема почвы, смываемой с водосборов;

- увеличению попадания загрязняющих веществ;

- интенсификации процесса образования наносов;

- увеличению внутригодовой неравномерности родникового стока, т.к. влияние распаханной территории на объем родникового стока неодинаково по сезонам года (увеличиваются колебания уровня подземных вод).

3. В результате бессистемной вырубки лесов реки и водоемы почти лишились защитных насаждений, и смыв почвы принял угрожающие размеры. Из-за наносов происходит обмеление реки, уменьшается ее водность. Кроме того, качество воды резко ухудшается, т.к. наносы образуются за счет смываемого с водосборов материала, загрязненного удобрениями и ядохимикатами.

Вырубка лесов приводит к увеличению склонового стока и, как следствие, к уменьшению инфильтрационного питания подземных вод, и, следовательно, к увеличению внутригодовой неравномерности стока, приводящей к дополнительному ухудшению качества воды.

4. Неверная мелиорация пойм без регулирования стока, с вырубкой деревьев приводит к иссушению почвы в прибрежной полосе рек. С осушенных территорий увеличивается вынос минеральных веществ.

5. Повышенная загрязненность атмосферного воздуха приводит к попаданию загрязняющих веществ непосредственно в реки и на площади их водосборов. Такое влияние бывает весьма существенным.

ЛЕКЦИЯ № 3

ПЛАН

1. Характеристика общего комплекса работ по рекультивации рек и водоемов

2. Мелиорация на водосборах

2.1. Основные принципы мероприятий

2.2. Организационно-хозяйственные мероприятия

2.3. Агротехнические (агромелиоративные) мероприятия

2.4. Лесомелиоративные мероприятия

2.5. Гидротехнические мероприятия

1. Характеристика общего комплекса работ по рекультивации рек и водоемов

В последние десятилетия в руслах и бассейнах рек, а также в водоемах, в связи с увеличением их использования (сброс сельскохозяйственных вод, промышленных и городских стоков, распашка и сведение лесов на склонах долин, строительство запруд, часто-глухих плотин неинженерного типа) стали усиленно развиваться такие негативные процессы, как истощение, заиление и загрязнение рек и озер, русловые деформации, смыв почвы.

Это приводит к обмелению и высыханию рек, заболачиванию озер, исключению их из промышленного, сельскохозяйственного, рекреационного использования.

Необходим целый комплекс мероприятий по рекультивации рек и водоемов с целью восстановления их природной ценности.

Эти мероприятия условно можно разделить на следующие группы (выполняться они должны комплексно, с учетом их взаимосвязи):

1. Мелиорация на водосборах

а) организационно-хозяйственные

б) агротехнические (агромелиоративные)

в) лесомелиоративные

г) гидротехнические

2. Гидротехнические мероприятия при восстановлении водных объектов

3. Мероприятия по сохранению и восстановлению качества воды.

а) защита рек и водоемов от загрязнений сельскохозяйственными стоками;

б) защита рек и водоемов от загрязнений промышленными и коммунальными стоками;

в) защита рек и водоемов от загрязнений подземными водами;

г) защита рек и водоемов от загрязнений других видов загрязнений;

д) меры по очистке загрязненной воды рек и водоемов.

Рассмотрим более подробно вышеназванные работы.

2. Мелиорация на водосборах или (противоэрозионные мероприятия)

2.1. Основные принципы мероприятий

При разработке мероприятий на водосборной площади должны быть обеспечены:

- взаимоувязанность защитных мер на всей территории проявления эрозии (водосборный бассейн, административный или географический район и т. д.); мероприятия должны осуществляться в границах водосборного бассейна и в последовательности от водораздела до подножия склона, от водораздельной линии овражно-балочной системы до ее устья; при всем этом надо учитывать влияние одних факторов эрозии на интенсивность действия других;

- зональность противоэрозионных мер, т. е. наиболее полный учет природных особенностей территории (климатических условий местности, характера рельефа, особенностей почвенного и растительного покрова) и экономических условий сельскохозяйственного производства; тщательный анализ природных условий позволяет установить для конкретного хозяйства зональные особенности возникновения и развития эрозии и способы борьбы с ней;

- комплексность защитных мер, т.е. одновременное применение в необходимых соотношениях взаимоувязанных организационно-хозяйственных, агротехнических, лесомелиоративных и гидротехнических мероприятий с целью ликвидации или предупреждения (в худшем случае - ослабления) эрозионных процессов*;

- экономичность защитных мер, т. е. получение наибольшей возможной почвозащитной эффективности от проектируемых мероприятий при минимальном отводе ценных земель и наименьших затратах труда и средств на их осуществление; для выполнения этого требования нужна специализация сельскохозяйственного производства, экономическое обеспечение защиты почв от эрозии и дифференцированная система закупочных цен на сельскохозяйственную продукцию;

- реализация принципа "от общего к частному", т. е. проектирование противоэрозионных мероприятий сначала на больших регионах, затем - на конкретных участках и, после этого, уточнение общей системы мероприятий в регионе.

Выбирая те или иные противоэрозионные мероприятия, следует также иметь в виду, что, хотя агротехнические и лесомелиоративные мероприятия являются мощными средствами предупреждения эрозии и борьбы с ней, однако, применение первых ограничивается крутизной склона (до 4-5°), а действие вторых проявляется не сразу, а только через 10-12 лет .

В противоэрозионных мероприятиях важное место должна занимать и борьба с пожарами, т. к. на площадях с сожженной растительностью интенсивность эрозии очень велика. В особо опасных местах должны быть применены специальные заграждения от огня; для ликвидации пожара с минимальной затратой времени необходимо иметь хорошие дороги.

При размещении дорог на склонах, во избежание размывов полотна и кюветов, необходимо учитывать свойства почв и грунтов, а также длину, крутизну и форму склонов, интенсивность осадков и другие местные условия.

При оценке эрозионной опасности и разработке систем противоэрозионных мероприятий должны учитываться различия в характере склоновой эрозии, вызываемой снеготаянием и ливнями. Эти различия, в общем, сводятся к следующим:

- эрозия при снеготаянии обычно охватывает большие площади, при ливнях - весьма ограниченную территорию и притом - не каждый год одну и ту же;

- эрозия от стока талых вод обычно продолжается 5... 15 дней и проявляется ежегодно примерно в один и тот же период;

- мутность вод при снеговой эрозии обычно значительно ниже, чем при дождевой, хотя объем смыва может быть и больше в первом случае - за счет значительно большего объема стока при снеготаянии, нежели при ливнях;

- эрозия талых вод происходит обычно тогда, когда почва не покрыта растительностью и большая ее часть (кроме оттаявшего поверхностного слоя) находится в промерзшем состоянии и имеет низкую водопроницаемость. При ливневой эрозии на значительной части почвы имеется растительный покров и состояние почвы обеспечивает высокую водопроницаемость.

Следует учитывать при их разработке, что защита земли от эрозии тесно связаны с задачами интенсификации сельскохозяйственного производства, в ряде случаев – с вопросами промышленного производства, развития населенных пунктов, речного транспорта, рекреации и т.д. Поэтому стоит задача разработки не отдельных противоэрозионных мероприятий, а комплекса взаимосвязанных работ, который должен учитывать в максимально возможной мере все требования и ограничения водопользователей. В частности, надо иметь в виду необходимость предотвращения возможности проявления эрозии или повышения противоэрозионной устойчивости, восстановления плодородия смытых почв и повышения почвозащитной роли растительного покрова, экономических условий хозяйств, возможных экологических последствий.