1. Гидросфера

Вода – важнейший компонент любой экосистемы. Состав и свойства воды прямо или косвенно влияют на экологическое состояние всех природных объектов, т. к. совершая круговорот, природная вода участвует во многих химических и физических процессах живой и неживой природы. Высокая растворяющая способность воды приводит к ее загрязнению опасными для жизнедеятельности организма твердыми, жидкими и газообразными веществами. В организме человека массовая доля воды равна 70 %. Потеря организмом более 10 % воды может привести к смерти. Без воды человек может прожить только три дня, в то время как без пищи – 30–50 дней. С водой в организм поступают химические соединения (и необходимые, и вредные), водная среда служит для осуществления процессов очищения организма от шлаков, регуляции температуры тела, транспортной работы крови и поддержки кислотно-основного равновесия в организме.

Вода – обязательное условие жизни. Вода входит в качестве неотъемлемого компонента в любой организм. Ей принадлежит важнейшая роль в строении и функционировании живой клетки. Процессы питания и метаболизма невозможны без воды. Водный баланс в системе живого организма так же важен, как и водный баланс в окружающей среде и биосфере в целом.

Гидросфера неразрывно связана с атмосферой и литосферой. Благодаря высокой подвижности и растворяющей способности вода проникает в различные природные образования, существуя в трех фазах: в газообразном, жидком, твердом состоянии. Вода находится в виде паров и облаков в земной атмосфере, формирует реки, озера, океаны и моря, в замороженном состоянии сосредоточена в высокогорных районах континентов и в виде мощных ледяных панцирей покрывают полярные участки суши. Через толщу осадочных пород просачиваются атмосферные осадки, образуя подземные воды.

По мнению многих видных ученых, водный кризис уже охватил большую часть планеты, а к 2025 г. останется только 3 страны с достаточной обеспеченностью пресной водой: Бразилия, Канада и Россия.

Глоссарий: гидросфера, гидробионты, круговорот воды, водопотребление, бассейн реки, водоохранная зона, качество воды, вода питьевая, вода сточная, водоподготовка, очистка сточных вод, предельно допустимый сброс.

Задание 1. Определите понятия глоссария, перечисленные выше.

Гидросфера – водная оболочка Земли, включающая океаны, моря, реки, озера, подземные воды, ледники и атмосферную влагу.

Гидробионты – организмы, приспособленные к жизни в водной среде (рыбы, водоросли, планктон и др.).

Круговорот воды – непрерывный процесс перемещения воды между гидросферой, атмосферой, литосферой и биосферой через испарение, осадки и сток.

Водопотребление – использование водных ресурсов для хозяйственных, промышленных, сельскохозяйственных и бытовых нужд.

Бассейн реки – территория, с которой все поверхностные и подземные воды стекают в данную реку, включая её притоки.

Водоохранная зона – территория, прилегающая к водному объекту, где устанавливается особый режим хозяйственной деятельности для защиты воды от загрязнения.

Качество воды – характеристика состава и свойств воды, определяющая её пригодность для конкретных целей (питьевая, промышленная и т. д.).

Вода питьевая – вода, соответствующая санитарно-гигиеническим нормам и безопасная для употребления человеком.

Вода сточная – использованная вода, загрязнённая в результате хозяйственной деятельности и требующая очистки перед сбросом в водоёмы.

Водоподготовка – процесс обработки воды для приведения её качества к требуемым нормам (фильтрация, обеззараживание и др.).

Очистка сточных вод – удаление загрязняющих веществ из сточных вод перед их сбросом в окружающую среду или повторным использованием.

Предельно допустимый сброс (ПДС) – максимально разрешённое количество загрязняющих веществ в сточных водах, которое не приводит к нарушению экологических норм в водном объекте.

Задание 2. Каковы, по вашему мнению, главные причины водно-экологического кризиса? В каких странах уже сейчас запасы пресной воды стали лимитирующим фактором развития не только в экосистемах, но и в социальной сфере и экономике?

Главные причины водно-экологического кризиса:

1. Чрезмерное водопотребление – рост населения, сельское хозяйство (70% мирового водозабора), промышленность.

2. Загрязнение вод – промышленные стоки, пестициды, микропластик, бытовые отходы.

3. Изменение климата – засухи, сокращение ледников, нарушение круговорота воды.

4. Неэффективное управление – устаревшая инфраструктура, потери при транспортировке, отсутствие очистки.

5. Деградация экосистем – осушение болот, вырубка лесов, засоление почв.

Страны, где дефицит воды лимитирует развитие:

• Ближний Восток и Северная Африка (Йемен, Саудовская Аравия, ОАЭ, Иордания) – водозабор превышает возобновляемые ресурсы.

• Южная Азия (Индия, Пакистан) – истощение подземных вод, конфликты из-за рек.

• Центральная Азия (Узбекистан, Туркменистан) – зависимость от трансграничных рек (Амударья, Сырдарья).

• Африка южнее Сахары (Сомали, Эфиопия) – засухи, отсутствие инфраструктуры.

• Отдельные регионы США (Калифорния), Мексики, ЮАР – перерасход воды в сельском хозяйстве.

Вывод: Кризис усугубляется там, где высокий спрос сочетается с засушливым климатом и слабым управлением ресурсами.

Задание 3. Основной объем пресной воды сосредоточен: а) в ледниках; б) во влаге атмосферного воздуха; в) в пресных озерах; г) в подземных водах.

3адание 4. Что означает термин «цветение воды»: а) период, когда расцветают кувшинки, водяные лилии; б) зарастание берегов водоема прибрежными растениями, разные сроки цветения которых обеспечивают продолжительный период красивого оформления береговой линии; в) массовое развитие сине-зеленых водорослей из-за избытка азота и фосфора, поступающего в водоем со сточными водами.

Контрольные вопросы

1. Лимитирующие показатели вредности, их виды.

Лимитирующие показатели вредности (ЛПВ) – это критерии, определяющие степень опасности загрязняющих веществ для водных экосистем и здоровья человека. Они устанавливают предельно допустимые концентрации (ПДК) с учётом наиболее чувствительного к загрязнению звена в экосистеме.

Виды ЛПВ:

Санитарно-токсикологический – влияние на здоровье человека (например, свинец, ртуть).

Общесанитарный – воздействие на процессы самоочищения воды (БПК, ХПК).

Рыбохозяйственный – опасность для водных организмов (например, аммиак, нефтепродукты).

Органолептический – изменение вкуса, запаха, цвета воды (фенолы, сероводород).

2. Основные источники загрязнения и засорения водоемов.

1. Промышленные стоки – токсичные химикаты (тяжёлые металлы, кислоты, нефтепродукты).

2. Сельское хозяйство – удобрения (азот, фосфор), пестициды, органические отходы (навоз).

3. Коммунальные сточные воды – бытовая химия, фекалии, микропластик.

4. Твёрдые отходы – пластик, мусор, строительные материалы (засорение дна и берегов).

5. Атмосферные осадки – кислотные дожди (SO₂, NOₓ), зола от лесных пожаров.

6. Судоходство и добыча ресурсов – разливы нефти, буровые отходы, инвазивные виды.

7. Тепловое загрязнение – сброс подогретых вод ТЭЦ и АЭС (нарушение кислородного режима).

3.Дайте краткую характеристику основным классам веществ, загрязняющих воду.

1. Неорганические вещества

   • Тяжёлые металлы (ртуть, свинец, кадмий, мышьяк) – токсичны, накапливаются в организмах.

   • Кислоты и щёлочи – изменяют pH воды, вредны для флоры и фауны.

   • Соли (нитраты, фосфаты, хлориды) – вызывают эвтрофикацию (цветение воды).

2. Органические вещества

   • Нефтепродукты (бензин, мазут, масла) – образуют плёнку, нарушают газообмен.

   • Пестициды и гербициды – токсичны, устойчивы в окружающей среде.

   • Бытовые стоки (фекалии, пищевые отходы) – приводят к росту бактерий и снижению кислорода.

3. Биологические загрязнители

   • Патогенные микроорганизмы (бактерии, вирусы, паразиты) – вызывают инфекции.

   • Водоросли (при эвтрофикации) – выделяют токсины, гниют, снижая кислород.

4. Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ)

   • Содержатся в моющих средствах, образуют пену, нарушают естественные процессы самоочищения.

5. Радиоактивные вещества

   • Радионуклиды (уран, цезий, стронций) – опасны даже в малых дозах, накапливаются в организмах.

6. Термальное загрязнение

   • Нагретые сточные воды (от ТЭС, АЭС) – снижают уровень кислорода, нарушают экосистемы.

4.Воздействие загрязняющих веществ на водные организмы.

1. Токсическое действие

   • Тяжёлые металлы (Pb, Hg, Cd) – накапливаются в тканях, вызывают мутации, нарушают работу нервной системы.

   • Пестициды – угнетают ферменты, приводят к гибели рыб и беспозвоночных.

   • Нефтепродукты – блокируют дыхание, вызывают удушье у рыб и моллюсков.

2. Нарушение кислородного режима

   • Органические стоки (фекалии, удобрения) → разложение бактериями → снижение O₂ → гибель аэробных организмов.

   • Термальное загрязнение → уменьшение растворимости O₂ → стресс у рыб.

3. Физическое воздействие

   • Взвешенные частицы (ил, глина) – забивают жабры рыб, снижают фотосинтез у водорослей.

   • Нефтяные плёнки – нарушают газообмен, приводят к гибели планктона.

4. Эвтрофикация

   • Избыток нитратов и фосфатов → бурный рост водорослей → цветение воды → гибель рыб из-за дефицита O₂ и токсинов.

5. Биоаккумуляция

   • Стойкие загрязнители (ртуть, ДДТ) накапливаются в пищевой цепи, отравляя хищников (птиц, млекопитающих).

6. Кислотное загрязнение

   • Кислотные дожди (H₂SO₄, HNO₃) → снижение pH → гибель икры, моллюсков, чувствительных видов рыб.