2.4 Вплив діяльності людини на гідросферу. Забруднення природних вод України

1 Джерела забруднення гідросфери

2 Антропогенний вплив на води Світового океану

3 Забруднення природних вод України

1 Джерела забруднення гідросфери

Проблеми, пов'язані з гідросферою, зумовлені браком прісної води для потреб людства, її забрудненням, порушенням природних колообігів та зменшенням продуктивності водних екосистем.

Насамперед вода — найголовніша мінеральна сировина, якої людство витрачає в 1000 разів більше, ніж вугілля чи нафти. Крім того, використовуючи чисту воду для власних потреб, людина повертає в природу меншу її кількість і значно гіршої якості, найчастіше у вигляді стічних вод.

Оскільки вода здійснює взаємозв'язки в екосистемах, то порушення будь-якого ланцюга впливає і на кількість та якість води. За стосунком до водних ресурсів усі галузі господарства поділяють на дві групи:

• споживачі, які забирають воду, використовують воду для виготовлення продукції, а потім повертають у меншій кількості та гіршої якості (у вигляді стічних вод);

• користувачі, які використовують воду як середовище (рибальство, водний транспорт, лікувальні установи чи курорти для купання та відпочинку) або як джерело енергії (гідроелектростанції), але й вони, як правило, погіршують якість води.

За даними ВООЗ, багато захворювань пов'язані зі споживанням води низької якості (кожен шостий житель Землі використовує для питних потреб воду, яка не відповідає санітарним вимогам).

Критерієм забруднення води є погіршення її якості внаслідок зміни органолептичних властивостей і появи речовин, шкідливих для людини, тварин, птахів, риб, кормових і промислових організмів (залежно від типу водокористування), а також підвищення температури, що змінює умови для нормальної життєдіяльності живих істот.

Забруднення природних водойм і підземних вод поділяють за джерелом походження на природне та антропогенне (стічні води, звалища відходів, випадання різних речовин з атмосфери). Одночасно із забрудненням відбувається і самоочищення вод, у якому беруть участь фізичні, хімічні та біологічні чинники. Інтенсивність процесів самоочищення залежить від: типу та концентрації забрудників; умов водойми (зокрема, рослинного й тваринного світу); зовнішніх умов (температури, освітленості).

Самоочищення водойм — це сукупність фізичних, гідродинамічних (розбавляння, перемішування), фізико-хімічних, хімічних та біохімічних процесів, які зумовлюють зниження концентрації забрудників у воді.

Забруднення поверхневих вод. Зниження якості природних вод (як поверхневих, так і підземних) зумовлене головним чином споживанням води, про що йшлося вище. Найбільшим споживачем води є сільське господарство — використання води для поливу сільськогосподарських угідь (близько 70%). До 20% водних ресурсів витрачається в промисловості. Найбільш водомісткими галузями є, %: чорна металургія - 24, кольорова металургія - 17, хімічна промисловість - 16, паливна і нафтохімічна промисловість - 13, целюлозно-паперова промисловість - 11.

Забруднення вод негативно впливає на процеси, що відбуваються у водоймі, на функціонування гідробіонтів, здоров'я людей, існування екосистем.

За призначенням води класифікують на господарсько-питні; поливні; технічні, які, в свою чергу, поділяють на охолоджувальні, енергетичні, технологічні (останні використовують як реагент, середовище, транспортний агент).

Найнебезпечнішими і найпоширенішими забрудниками природних вод є сполуки нітрогену і фосфору та пестициди, що змиваються з полів чи потрапляють у воду при їх внесенні (особливо в разі розпилення з літаків), важкі метали, радіонукліди, нафтопродукти та багато інших.

Надмірне використання води зменшує стік річок. Збільшення забрудненості річок і уповільнення процесів самоочищення зумовлене і створенням ГЕС та штучних водосховищ, що значно зменшує швидкість течії, погіршує перемішування та аерацію вод.

2 Антропогенний вплив на води Світового океану

72% поверхні Землі (361 млн км²) вкрито водами Світового океану. Світовий океан виконує надзвичайно важливі функції у біосфері: продукування біомаси; підтримання оптимального газового й гідрологічного режимів планети (формує клімат, атмосферні опади, регулює вміст вуглекислого газу, є джерелом кисню — понад половину його кількості надходить в атмосферу з океану; поглинає сонячну енергію і випаровує воду: щодоби з поверхні Світового океану випаровується майже стільки води, скільки її зосереджено в руслах річок усього світу); біохімічне очищення гідросфери. Світовий океан є для людини: джерелом прісної води; транспортною артерією; "кухнею погоди" — виробником атмосферних умов, які визначають погодні умови не тільки на узбережжях, а й у центральних частинах континентів; джерелом рибних ресурсів; рекреаційною зоною, об'єктом туризму (прибережні та інші регіони); джерелом корисних копалин, які добувають з води, на поверхні дна, в породах під дном, на шельфі; джерелом енергії (припливні та хвильові електростанції); місцем захоронення відходів, зокрема радіоактивних; полігоном для випробування ядерної зброї. Через значне зростання антропогенних забруднень Світового океану в останні десятиліття різко погіршується стан його екосистем і знижується біологічна продуктивність.

Основні забрудники Світового океану: 1) нафта і нафтопродукти . Нафтове забруднення призводить до зміни газо- і водообміну між атмосферою і поверхнею Світового океану; зміни температурного режиму вод; загибелі ікри та деяких водяних організмів внаслідок отруєння (особливо небезпечне для малорухомих видів, зокрема молюсків); появи неприємного запаху і смаку води; злипання пір'я у водоплавних птахів внаслідок потрапляння нафти і їх загибель; розчинення жиру на поверхні шкіри тварин і загибель від переохолодження.

Зважаючи на кількість вилитої нафти, погодні умови та засоби, якими озброєна людина, нафтові плями ліквідують одним із методів: спалюють на танкері, який потерпів аварію; гасять пожежу, а танкер затоплюють; збирають нафту механічним шляхом, обробляють пляму сорбентом (пісок, силікагель, лігніновий чи тальковий пил) або речовиною, що переводить нафту в твердий стан; розпилюють поверхнево-активні речовини, які емульгують нафту; за допомогою мікробіологічного руйнування: використовують цілий ланцюг "пожирачів" (руйнівників) нафти (у центральній частині океану 1 "нафтовий" мікроб припадає на 40 мл води, в 1 мл заб досягає 10 000).

2) Важкі метали потрапляють у Світовий океан зі стоком річок, вимиваються з поверхні, випадають з атмосфери. Найбільшим їх джерелом є стічні води підприємств металургії та металообробки. Вплив важких металів на гідробіонти залежить від їх токсичності, концентрації, доступності, стійкості у водному середовищі тощо.

3) Забруднення сміттям і продуктами його спалювання в морі.

4) Захоронення токсичних і радіоактивних відходів на океанічному дні внаслідок пошкодження контейнерів спричинює забруднення вод шкідливими речовинами і радіонуклідами.

Інші проблеми Світового океану

Інтенсивне використання Світового океану як транспортної артерії та джерела біологічних ресурсів зумовило забруднення і зменшення чисельності багатьох видів морських мешканців. Основними причинами збіднення Світового океану є: перевилов окремих видів риб і морських тварин та зміна трофічних ланцюгів; хижацьке їх винищення; знищення місць нересту, зміна шляхів міграцій риб; зниження, через забруднення води, стійкості імунної системи тварин до різних захворювань; забруднення вод і отруєння токсичними речовинами внаслідок їх накопичення по трофічних ланцюгах (найвищий вміст токсинів, зокрема пестицидів, виявлено у великих довгожителів океану, які харчуються рибою).

Усього в океані мешкає близько 160 тис. видів різних істот, існування яких багато в чому залежить нині від свідомості людей.

3 Забруднення природних вод України

До водного фонду України належать:

• поверхневі води: природні водойми (озера), водотоки (річки, струмки), штучні водойми (ставки, водосховища) і канали; інші водні об'єкти;

• підземні води та джерела;

• внутрішні морські й територіальні води.

Річковий стік України становить у середньому 83,5 млрд м у маловодні роки знижується до 48,8 млрд м³причому розподілений нерівномірно: 70% припадає на Південно-Західний економічний район, що становить 45% території і в якому проживає 40% населення; 30% — на Донецько-Придніпровський і Південний райони (55% території і 60% населення), де зосереджені найбільш водомісткі галузі народного господарства.

Україна належить до держав з низьким рівнем водозабезпеченості. За запасами місцевих ресурсів річкового стоку на душу населення Україна посідає одне з останніх місць у Європі (в Україні на 1 жителя припадає 1,0 тис. м³, в Європі — 4,6 тис. м³).

В Україні 3039 річок завдовжки понад 10 км, близько 22 000 малих річок, на яких розміщено майже 90% населених пунктів. Більшість річок несуть свої води до Чорного і Азовського морів і лише 4% — до Балтійського.

Дніпро — третя за довжиною і площею басейну річка Європи (після Волги і Дунаю). її басейн займає 65% площі України, загальна довжина — 2201 км (в Україні — 1205). Греки називали Дніпро Борисфеном — "той, що тече з півночі". Ця річка — одна з колисок людської цивілізації.

З невеликим обсягом водних ресурсів на душу населення в Україні пов'язано створення ставків і водойм, що спричинило зникнення малих річок, затоплення значних територій родючих земель. В Україні 748 водосховищ об'ємом понад 1 млн м³ кожне. Створення на Дніпрі каскаду гідроелектростанцій і водосховищ зумовило спрямлення його русла; зменшення у 8—10 разів швидкості течії та інтенсивності процесів самоочищення; збільшення рівнів підземних вод; зникнення цінних порід риб, що віддавали перевагу швидкій течії; забруднення води гниючими органічними рештками стоячих вод.

З Дніпра п'ють воду майже 30 млн жителів України. Вода, що досягає південних територій України, потрапляє на поля для зрошення значно забрудненою важкими металами, радіонуклідами, нітратами, фосфатами та ін., що призвело за умов низької вологості й високої температури до забруднення земель Криму та південних областей України і накопичення забрудників у сільськогосподарській продукції.

Внаслідок підняття рівня підземних вод багато міст України потерпають від підтоплення, на крутих схилах морського узбережжя, берегів річок і ставків ведеться боротьба зі зсувами. Значної кількості води потребують АЕС (Рівненська АЕС витрачає практично весь стік річки Горинь).

Екологічні проблеми України, пов'язані з водою: нестача води в певних місцевостях; незадовільна якість води для питних потреб; забруднення вод Чорного і Азовського морів та зменшення їх біорозмаїття; забруднення річок та водосховищ пестицидами, сполуками нітрогену і фосфору, важкими металами, радіонуклідами, нафтопродуктами; підтоплення територій поблизу водосховищ; "цвітіння" стоячих вод водосховищ; зникнення малих річок; зсуви і селі в гірських районах тощо.

У водосховищах Кременчуцької і Канівської ГЕС та в морях України накопичуються радіонукліди. 20% акваторії Чорного моря вважають гостро кризовими, ще 67% — кризовими. Це зумовлено підвищенням рівня радіоактивності внаслідок аварії на ЧАЕС, підняттям шару гідрогенсульфуру до глибини близько 100 м, який збільшується внаслідок скидання в море неочищених господарсько-побутових стічних вод з високим вмістом органічних речовин, збільшенням концентрації забрудників у зв'язку зі зменшенням річкового стоку.

У Чорному морі спостерігається руйнування та зменшення продуктивності шельфів внаслідок штучного переміщення осадового матеріалу під час видобутку корисних копалин та поглиблення акваторій портів.

Останнім часом зменшення використання добрив і пестицидів у сільському господарстві Криму та південних областей України дещо поліпшило екологічну ситуацію в морях, про що свідчить збільшення біологічної продуктивності.

У Чорному і Азовському морях відкриті нові родовища нафти, природного газу, газогідрату (з 1 м³ газогідрату виділяють до 200 м³ газу), поклади залізних, титанових і цирконієвих руд, залізо-манганових конкрецій, дрібні зерна алмазів, золото, срібло, самородні мідь та свинець, а в черепашках мідій виявлено невеликі перли. З початком видобутку цих корисних копалин значно зросте ймовірність виникнення кризових екологічних ситуацій.

Ще однією проблемою України є забруднення підземних вод. У підземні води забрудники потрапляють зі звалищ побутових і промислових відходів, у разі протікання нафтопроводів, внаслідок втрат нафти і нафтопродуктів під час добування чи переробки, при будівництві метро, бурінні свердловин тощо. Всі ці забрудники (пестициди, нітрати, важкі метали, вуглеводні) можуть потрапляти з питними водами і в організм людини, спричинюючи отруєння чи захворювання.

Проблеми гідросфери планується розв'язати такими шляхами:

• економія води;

• розширення використання морської води для потреб народного господарства і побуту;

• очищення стічних вод;

• зменшення забруднення природних вод.

Економія води: встановлення лічильників витрачання води в кожній квартирі; створення краплинного поливу в сільському господарстві; покриття водонепроникними матеріалами дна й стінок водосховищ з метою уникнення підтоплення прилеглих територій, розмивання й замулення; використання для поливу сільськогосподарських угідь морської води.; розширення морського водопостачання.; опріснення морської води.; впровадження "сухих" технологій. В Україні такі технології впроваджують у нафтопереробній галузі та в целюлозно-паперовій промисловості; переход на оборотний та замкнутий цикл водопостачання, що дає змогу зменшити не лише витрату чистої води, а й забруднення природних поверхневих водойм; заміна водяного охолодження повітряним, що забезпечить скорочення використання води в різних галузях промисловості на 70—90% ; зменшення забруднення стічних вод після вилучення з них цінних компонентів.

Стічні води, їх класифікація та методи очищення

Стічні води — це комунальні та промислові стоки населених місць (побутові, виробничі, дощові з вулиць, промислових майданчиків, районів усіх типів забудов), використані людиною і відведені після користування.

За походженням стічні води поділяють на промислові, сільськогосподарські та побутові.

Промислові стічні води дуже різноманітні за спектром забрудників. Стічні води металургійних комбінатів містять важкі метали, нафтопродукти, завислі; целюлозно-паперових виробництв — збагачені целюлозними волокнами, солями алюмінію, хлором, танідами, сульфатами, сульфітами та іншими забрудниками.

Сільськогосподарські стічні води утворюються переважно на тваринницьких фермах під час приготування кормів, миття обладнання, прибирання приміщень. У них високий вміст органічних сполук, суспендованих часток, сполук нітрогену і фосфору; надходження їх у водойми надзвичайно небезпечне для водних екосистем внаслідок токсичності аміаку, можливості евтрофікації водойм.

Побутові стічні води містять органічні речовини, сполуки нітрогену і фосфору, поверхнево-активні речовини. Промислові стічні води частково очищають на цехових чи заводських очисних спорудах, а потім разом з побутовими направляють на міську станцію водоочищення.

Методи очищення стічних вод класифікують за процесом, що лежить в їх основі, на: механічні (фільтрування, ультрацентрифугування, відстоювання);

• фізичні (сорбція, виморожування, ультрафільтрація, зворотний осмос, обробка ультразвуком, УФ-опромінення);

• фізико-хімічні (хемосорбція, електроліз, електродіаліз, коагуляція, електрокоагуляція, електрофлотація, екстракція, флокуляція);

• хімічні (осадження у вигляді малорозчинних сполук, озонування і хлорування (окиснення), відновлення);

• біологічні (аеробне і анаеробне окиснення, використання ланцюга живих організмів від найпростіших до вищих тварин);

• термічні (дистиляція, спалювання);

• радіаційні методи використовують для очищення поверхневих та стічних вод, обробки осадів, що утворилися під час очищення стічних вод та надлишкового активного мулу; радіаційно-флотаційний метод застосовують для очищення вод від поверхнево-активних речовин; радіаційно-полімеризаційний — для видалення мономерів, які при опроміненні полімеризуються і осаджуються; радіаційно-коагуляційний — для очищення від барвників; деякі органічні сполуки окиснюються до вуглекислого газу і води; води, що містять нафтопродукти, після опромінення стають стерильними.

Закріплення знань

1 Назвіть основні джерела забруднення гідросфери.

2 Перелічить основні проблеми Світового океану.

3 Яким чином відбувається забруднення природних вод України?