Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Социальная экология. Взаимодействие общества и природы. Учебное пособие
.pdf
§ 9. ВОДА КАК РЕСУРС И ОБЪЕКТ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 101
мого земледелия, рыбного хозяйства, борьбы с наводнениями,
туризма и спорта.
Характерная для водных ресурсов неравномерность терри
ториального распределения наводит гидрологов на мысль
о целесообразности перераспределения речного стока. Данный
вид регулирования водных ресурсов требует обычно строите
льства каналов. Несмотря на огромную трудоемкость такого
строительства, опыт переброски речных стоков накоплен в це
лом ряде стран и имеет давнюю историю. Известно, например,
что в Индии более чем 500 лет назад были построены каналы
для переброски стекающих с Гималаев вод в штаты Пенджаб,
Уттар-Прадеш и Раджастхан.
Одним из примеров межбассейнового перераспределения
водных ресурсов может служить переброска стока из реки
Мста в бассейн реки Тверца, осуществленная в XVIII в. в Рос-
1
ñèè
. В США в 1842–1904 годах была построена система переброски стока для Нью-Йорка из реки Кротон. Протяженность
канала составила 250 км. На сегодняшний день самым впечатляющим примером межбассейновой переброски стока является Каракумский канал. Его протяженность — 760 км, годовое
количество переброшенной воды — 7,8 км
3
. Рекой-донором
является Амударья, основным потребителем воды — сельское
хозяйство.
Следует отметить, что с увеличением масштабов проектов
территориального перераспределения водных ресурсов повсю
ду нарастает сопротивление общественности реализации таких
проектов. Известный американский специалист по проблемам
регулирования водных ресурсов А. К. Бисвас вынужден был
признать, что с конца 1960-х годов противодействие крупным
проектам переброски стоков в США нарастает в связи с широ
кой озабоченностью общественности проблемами охраны ок
ружающей среды. Он считает сомнительным, что такие проек
2
ты будут реализованы в ближайшем будущем
.
-
-
-
-
-
-
-
1
Хубларян М. Г. Предисловие к русскому изданию // Зональное пере
распределение водных ресурсов. — М., 1984. — С. 5.
2
Бисвас А. К. Проекты межзонального перераспределения водных ре
сурсов в Северной Америке // Зональное перераспределение водных ресур
сов. — М., 1984. — С. 39.
-
-
-
102 ГЛАВА IV. ВОДА
Задачи регулирования водных ресурсов должны решаться
с максимальной осторожностью (это особенно касается круп
ных проектов) и по возможности опираться на естественные
силы и особенности самих природных систем. Например, в Ка
ракумах туркменами издавна практиковался способ удержания
поверхностного стока методом его магазинирования. Способ
этот состоял в следующем: формируемый на глинистых участ
ках пустыни (так называемых такырах) поверхностный сток
направляется в вырытые колодцы, через которые вода посту
пает под землю, образуя там линзы пресной воды. Этой воде
уже не угрожает испарение.
В будущем регулирование водных ресурсов путем созда
ния подземных водохранилищ станет, видимо, довольно рас
пространенным. Подземные воды менее подвержены загрязнению. К тому же отпадает необходимость в затоплении территорий. В целом преимущество подземных водохранилищ по
сравнению с поверхностными не вызывает сомнений.
3. Водохозяйственные системы
Хотя вода представляет собой самый распространенный
на Земле минерал, использование ее в различных сферах человеческой деятельности предполагает, какивслучае с другими
минеральными ресурсами, выполнение ряда процедур, предшествующих потреблению: добыча, предварительная обработка, доставка потребителю. Для добычи воды создаются водоза
борные сооружения. Предварительная обработка осуществля
ется на особых предприятиях водоподготовки. Доставка по
требителю обеспечивается обычно через систему трубопрово
дов. Водохозяйственные системы включают в себя всю сово
купность технических и организационных средств, при помо
щи которых выполняются все три названные процедуры. Ос
новной целью водохозяйственных систем является водоснаб
1
жение
. Водохозяйственные системы могут быть различными
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Иногда в число функций водохозяйственной системы включают так
же мероприятия по удалению сточных вод (водоотведение) и даже по охра
не вод. Первое, в принципе, допустимо. Но что касается охраны вод, то этот
вид мероприятий в силу прежде всего его комплексного характера нельзя
относить к одной только водохозяйственной деятельности.
-
-
§ 9. ВОДА КАК РЕСУРС И ОБЪЕКТ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 103
в зависимости от типа водопотребителя. В укрупненном виде
можно выделить три основных типа водопотребителя: про
мышленность и энергетика, сельское хозяйство, коммунальное
хозяйство. Однако создание водохозяйственных систем иногда
требуется также в рыбном хозяйстве (прудовые хозяйства, ры
боводные заводы и т. д.), на водном транспорте (водохранили
ща, каналы, шлюзы и т. д.), для рекреации (грязеводолечебни
цы, плавательные бассейны и т. д.).
На промышленном предприятии, если оно не требует мно
го воды или работает в условиях достаточных водных ресур
сов, применяется прямоточное водоснабжение, при котором
отработанная вода, пройдя через систему канализации и очи
стные сооружения, сбрасывается обратно в водоем (реку, озе
ро и т. д.). Однако на современных предприятиях, как правило,
применяется оборотное водоснабжение, при котором отработанная вода снова возвращается в производственный цикл. Дополнительный забор воды из источника осуществляется лишь
для целей компенсации безвозвратно теряемой (за счет испарения и инфильтрации) воды (рис. 3).
В развитых странах, где промышленные предприятия давно уже работают в условиях дефицита чистой воды, кратность
ее использования достигает 10–14 раз. Основная трудность
при разработке систем оборотного водоснабжения состоит
в обеспечении надлежащей водоподготовки перед повторным
использованием воды. Оборотная вода должна отвечать опре
деленным требованиям, которые соблюсти бывает далеко не
просто, поскольку, в отличие от свежей воды, она уже побыва
ла в производственном процессе. Даже в том случае, когда
вода используется для охлаждения, она должна удовлетворять
ряду требований. В частности, она не должна содержать серо
водорода и железа, ее карбонатная жесткость не может превы
шать 2–7 мг · экв/л (в зависимости от содержания углекислоты
и температуры нагрева)
1
. Если вода применяется для питания
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Жесткость воды в России после 1952 года измеряется суммой мил
лиграмм-эквивалентов ионов кальция и магния, содержащихсяв1лводы:
1мг · экв/л отвечает содержанию 20,04 мг/л кальция или 12,16 мг/л магния.
Очень мягкая вода бывает при 1,5 мг · экв/л и менее, очень жесткая — при
9мг· экв/л и более.
-
104 ГЛАВА IV. ВОДА
Ðèñ. 3. Схема оборотного водоснабжения:
1 — канал или трубопровод для подпитки чистой водой; 2 è 6 — насосные стан-
öèè; 3 — обратный трубопровод; 4 — охлаждающее устройство (градирни, брыз-
гальный бассейн); 5 — выпуск отработанной воды; 7 — подводящий канал; 8 —
промышленные предприятия
котлов высокого давления, то она не должна содержать растворенного кислорода, соединений кремния и должна быть
полностью умягченной и практически обессоленной. Основ
ным требованием к воде, используемой для приготовления це
мента, является отсутствие грубых механических примесей.
Содержание взвешенных веществ в ней не должно превышать
30 мг/л. Во многих случаях предъявляются определенные тре
бования к температуре воды. Например, при получении карба
мидных смол, жирных кислот температура оборотной воды не
должна превышать 25 °С. Для охлаждения оборотной воды на
промышленных предприятиях, а также в теплоэнергетике ис
пользуют градирни, брызгальные бассейны, иногда специаль
ные водохранилища-охладители с возможно большой площа
дью. Для крупных ТЭС и особенно атомных электростанций,
где охлаждение агрегатов требует огромного количества воды,
обычно строятся прямоточные системы водоснабжения, и го
-
-
-
-
-
-
-
-
§ 9. ВОДА КАК РЕСУРС И ОБЪЕКТ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 105
рячая вода поступает непосредственно в реки и озера, создавая
в них тепловое загрязнение.
Наиболее масштабные водохозяйственные системы созда
ются в сельском хозяйстве для мелиорации. Это прежде всего
оросительные системы. Они наиболее расточительны, поско
льку характеризуются высоким коэффициентом безвозвратно
го водопотребления: до 75 % расходуемой на орошение воды
теряется на испарение и инфильтрацию. В оросительной сис
теме выделяют четыре основных группы элементов: водоза
борный узел, межхозяйственную сеть, внутрихозяйственную
сеть и технические средства полива. Специальные мероприя
тия по водоподготовке не проводятся, если только для ороше
ния не используются сточные воды (хозяйственно-бытовые и
смешанные городские или поселковые стоки). В этом случае
подаваемая на орошение вода должна проходить полную (механическую и биологическую) очистку. Биологическая очистка имеет своей целью прежде всего обеззараживание и уничтожение патогенной микрофауны. Что же касается количества
органики, то оно может быть достаточно высоким. Например,
как показывает опыт, можно с успехом применять сточные
воды сахарных заводов и животноводческих комплексов, где
БПК
достигает 1000–2000 мг/л и более1.
5
Поверхностные воды, если они сильно загрязнены, тоже
могут нуждаться в специальной очистке.
Как уже говорилось, особые требования предъявляются к
водохозяйственным системам, функционирующим в сфере
коммунального хозяйства. В этой сфере важно добиться высо
кого качества воды и стабильности ее подачи. В сельских рай
онах высокое качество хозяйственно-питьевой воды, если за
грязнены поверхностные источники, может быть обеспечено
только одним способом: вода извлекается из подземных гори
зонтов. Около 85 % всего забора воды на хозяйственно-быто
вые нужды сельских поселений приходится на подземные
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
БПК5— показатель загрязнения воды (биохимическая потребность
в кислороде), характеризуемый расходом кислорода на окисление органи
ки, содержащейсяв1лводы, в течение 5 суток. В природных водах БПК
колеблется обычно от 0,5 до 2 мг/л.
-
5
106 ГЛАВА IV. ВОДА
воды. В настоящее время эксплуатируется около 1 млн шахт
ных колодцев и порядка 300 тыс. буровых скважин.
В городах, особенно крупных, действуют достаточно
сложные технологические схемы водоподготовки. В ее про
цессе из воды удаляются взвешенные частицы методом осаж
дения, затем применяется фильтрование. Обе процедуры мо
гут осуществляться либо с использованием реагентов, либо
без таковых. Схема включает в себя также установки для фто
рирования и обеззараживания воды. Осаждение и фильтрова
ние могут осуществляться (при необходимости) в несколько
ступеней.
§ 10. Загрязнение вод
1. Общее состояние водных объектов
В современном мире загрязнение вод стало широко распространенным явлением. В водные объекты в конечном счете попадают практически все загрязнители, выбрасываемые производственной деятельностью в окружающую среду. Сбросы неочищенных промышленных и коммунально-бытовых стоков —
одна из серьезных причин загрязнения поверхностных вод. Помимо промышленных и коммунально-бытовых загрязнителей
в водные объекты вместе с продуктами эрозии почв попадают
используемые в сельском хозяйстве минеральные удобрения
и пестициды, отходы животноводческих ферм. Многие загряз
нители, выбрасываемые в атмосферу, осаждаются на поверх
ности земли и опять-таки уносятся в реки и озера с дождевыми
и талыми водами. Таким образом, состояние водных объектов
может служить индикатором общего загрязнения природной
среды. Многие исследователи отмечают, что именно поверх
ностный смыв загрязнителей вносит наибольшую лепту в ухуд
шение состояния водных объектов. В Кузбассе, при большом
количестве источников промышленных сбросов, загрязнение
водных объектов поверхностным смывом оказывается более су
щественным. В частности, поверхностный смыв с площади во
досбора реки Томь превышает сброс сосредоточенных выпус
ков сточных вод. То же самое можно сказать о бассейнах дру
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
§ 10. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОД 107
ãèõ ðåê. Поверхностный смыв с загрязненных территорий ста
новится фактором номер один. Особенно большой вклад дают
стоки с сельскохозяйственных площадей, на которых применя
ется минеральное удобрение (нитраты). Например, по Оби скла
дывается такая картина: в 1993 году в реку попало 3,3 тыс. т
нефтепродуктов, 12,2 тыс. т соединений азота, 19,8 тыс. т нит
ратов, 1,5 тыс. т железа, а также 16,3 т фенолов и 121,9 т цинка.
Как видим, нитраты составляют наибольшую (по массе) часть
загрязнений Обского бассейна.
Вызывает тревогу состояние Новосибирского водохрани
лища. Среднее содержание азота аммонийного, железа нитрит
ного и общего в воде водохранилища превышает норму
в 1,5–2 раза. Отмечается хроническое загрязнение водохрани
лища фенолами (2–4 ПДК), нефтепродуктами (2–5), солями
меди (2–6), цинка (8–10), марганца (10–15 ПДК). Более благоприятной оказывается ситуация по содержанию ряда тяжелых
металлов (ртуть, свинец, никель, хром, кадмий и др.). Оно не
выходило за пределы ПДК, определенные для рыбохозяйственных водоемов. В большинстве случаев соответствовала
нормам ПДК также величина ХПК (химическая потребность
в кислороде). Ее среднее значение в воде колебалось в пределах 7,0–13,8 мг O
/ë.
2
В целом качество воды Новосибирского водохранилища,
оцениваемое по комплексному показателю ИЗВ (индекс загрязненности вод), относится ко второму классу (умеренно за
грязненные). Воды боковых притоков более загрязнены и от
1
носятся к третьему и четвертому классам (загрязненные)
.
Весьма распространенными загрязнителями речных вод
являются фенолы. Они поступают в воду при распаде синезе
леных водорослей, а также при гниении древесины. Это, в ча
стности, карболовая кислота, крезол, тимол и т. д. Фенолы —
высокотоксичные соединения, ПДК по фенолам составляет ве
3
личину 0,001 мг/дм
. На окисление фенолов расходуется рас
творенный в воде кислород, жизненно необходимый обитате
лям водоемов.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Тарасенко С. Я., Варламова И. Е., Охалин С. Н. Современное эколо
гическое состояние Новосибирского водохранилища и его основных прито
ков // Состояние водных экосистем Сибири и перспектива их использова
ния. — Томск, 1998. — С. 362.
-
-
-
108 ГЛАВА IV. ВОДА
Во многих регионах мира состояние рек тоже вызывает
большую тревогу. Загрязнение водных ресурсов не без основа
ния рассматривается сейчас как самая серьезная угроза
окружающей среде. Речная сеть фактически функционирует
как естественная канализационная система современной циви
лизации.
Несмотря на огромные средства, затрачиваемые на строи
тельство очистных сооружений, многие реки Америки и Евро
пы остаются грязными, особенно на урбанизированных терри
ториях. Загрязненность рек США в XX веке за 70 лет выросла
в 10 раз. За это время река Миссисипи была доведена до такого
состояния, что ее воды стали непригодны даже для орошения.
На дне реки Потомак, на которой расположен Вашингтон, на
копился слой промышленных и коммунально-бытовых отходов, достигающий местами 3 м. В 1969 году в штате Огайо был
случай, когда — в буквальном смысле слова — загорелась загрязненная нефтепродуктами река Кайохога. При этом сильно
пострадало два железнодорожных моста
1
. Одна из главных рек
Западной Европы — Рейн до конца 1970-х годов оставалась,
по свидетельству специалистов из Голландии, Франции и ФРГ,
«химической клоакой»
2
. В 1980-х годах положение несколько
улучшилось. Рейнскую воду уже можно было очистить в процессе водоподготовки настолько, что она могла подаваться
в городские водопроводы. Это считалось уже большим достижением. В реке Эльба из обитавших в ней некогда 20 видов
рыб на сегодняшний день остались лишь угорь, речная камба
ла и корюшка. Причем 28 % молодых угрей оказываются пора
женными опухолью кожи. В странах Восточной Европы
в 30 % рек рыбы практически нет, а там, где она есть, регист
рируются ее массовые заболевания. Явление массового забо
левания рыбных популяций имеет место и у нас в Сибири. На
пример, практически весь бассейн Оби поражен описторхозом.
В целом по России ситуация в 1995 году сложилась следу
ющим образом. На 369 водных объектах страны зарегистриро
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Охрана, преобразование и рациональное использование природы.
Хрестоматия. — М., 1978. — С. 44.
2
Хефлинг Г. Тревога в 2000 году. — М., 1990. — С. 68.
§ 10. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОД 109
вано 2446 случаев высоких уровней загрязнения по 23 ингре
диентам. Превышение ПДК в 100 раз и более наблюдалось на
34 водных объектах в 171 случае (в бассейнах рек Чусовая,
Миасс, Тагил, Иртыш и др.)
1
.
Процессы загрязнения коснулись даже Мирового океана.
И это не кажется удивительным, так как все попавшие в реки
поллютанты в конечном счете устремляются в океан и достига
ют его, если являются трудноразложимыми. К тому же в океан
непрерывно попадают нефтепродукты с танкеров и морских
промыслов, а также огромное количество мусора. В 1993 году
было обследовано более 8 тыс. километров морских побере
жий. Работа проводилась в 33 странах мира,ивнейучаствова
ли около 160 тыс. добровольцев. Они собрали почти 5,5 млн
различных предметов, выброшенных морем на берег. Оказалось, что 59 % — это предметы из пластмасс (пластмассовый
мусор), окурки от сигарет — 17 %, бутылки и банки из-под напитков, а также пробки и крышечки от них — 13 %. Рыболовное снаряжение и его остатки (леска, блесны, поплавки, обрывки сетей) составили всего1%выброшенного на берег мусора.
Наиболее загрязненными оказываются внутренние моря,
такие как Балтийское и Средиземное. Они имеют более длинную береговую линию на 1 км
2
акватории и потому больше
подвержены загрязнениям. Накопленный опыт борьбы за чистоту морей свидетельствует о том, что это несравнимо более
трудная задача, чем охрана озер и рек.
-
-
-
-
2. Минеральные удобрения
Минеральные удобрения (иногда их называют также тука
ми) попадают в водные объекты в результате поверхностного
смыва с сельскохозяйственных угодий. Оказавшись в воде,
удобрения создают питательную среду для водной раститель
ности. В частности, азотные удобрения обогащают воду нит
рат-ионами NO
1
Владимиров А. Н., Орлов В. Г., Сакович В. М. Экологические аспекты
использования и охраны водных ресурсов (вод суши). — СПб., 1997. —
С. 120–121.
-
, представляющими собой именно ту форму,
3
-
-
-
110 ГЛАВА IV. ВОДА
в которой азот ассимилируется растениями при образовании
аминокислот и протеинов. Наиболее распространенным видом
азотных удобрений являются селитры (нитраты аммония, ще
лочных и щелочно-земельных металлов), а также соли аммо
ния. Может использоваться и жидкий аммиак. Соли аммония,
а также аммиак, приводят к появлению в воде аммониевой
+
формы азота в виде катионов NH
, которые с помощью авто
4
трофных бактерий проходят двухступенчатую нитрификацию.
На первой ступени под воздействием так называемых нитроз
ных бактерий аммониевая форма азота в результате окисления
порождает нитрит-ионы NO
-
, избыточное содержание кото
2
рых токсично для многих водных организмов. На второй сту
пени нитрификации происходит превращение нитрит-ионов
-
NO
в нитрат-ионы NO
2
-
. В этом процессе участвуют уже дру-
3
гие бактерии — нитратные. Если в воде сверхизбыточное количество нитрозных бактерий по сравнению с нитратными, то
в ней будет наблюдаться высокое содержание нитрит-ионов.
Однако по большей части загрязнение воды азотными удобрениями приводит к избытку в ней нитрат-ионов, что представляет опасность для здоровья человека и стимулирует бурный
рост водорослей, особенно синезеленых.
Явление повышенной биологической продуктивности водоемов, именуемое эвтрофикацией, приводит к резкому ухудшению физико-химических свойств воды. При массовом отмирании водорослей на дне водоемов скапливаются сотни тонн
разлагающихся остатков. На их разложение расходуется весь
или почти весь растворенный в воде кислород. В результате
наблюдается массовая гибель рыб и других гидробионтов. Ис
пользование населением воды эвтрофицированных водоемов
для хозяйственно-питьевых нужд нередко приводит к вспыш
ке желудочно-кишечных заболеваний, поскольку в таких водо
емах создаются благоприятные условия для размножения бо
лезнетворных микроорганизмов.
Применение в сельском хозяйстве фосфорных удобрений
также является причиной эвтрофикации водоемов. Некоторые
1
авторы даже склонны считать это основной причиной
.Ôîð
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Муллинс Т. Химия загрязнения воды // Химия окружающей среды. —
Ì., 1982. — Ñ. 327.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]