- •Т.В. Скрипко, л.Н. Котова практикум по прикладной экологии
- •Содержание
- •Предисловие
- •1. Атмосфера – скафандр земли
- •Глобальные экологические процессы атмосферы и их последствия
- •Озоновый слой и факторы, влияющие на его состояние
- •Кислотные дожди
- •Парниковый эффект
- •Городская атмосфера и смог
- •Лабораторные работы по теме «Атмосфера»
- •Определение содержания оксидов азота в дымовых газах
- •Фотометрическое определение аммиака в воздухе
- •Определение оксида серы (IV) в дымовых газах
- •Экспресс-метод определения оксида углерода (IV) в воздухе
- •Определение хлора в помещении лаборатории Индикация с помощью индикаторной трубки
- •Индикация с помощью индикаторной бумаги
- •Индикация с помощью йодокрахмальной бумаги
- •Парниковый эффект
- •Определение кислотно-основных свойств атмосферных осадков
- •2. Гидросфера как природная система
- •Проблемы гидросферы
- •Природа загрязнения вод. Загрязнённая вода – бомба замедленного действия. Основные виды загрязнения вод
- •Проблема дефицита и структура запасов пресной воды
- •Водные ресурсы России
- •Подземные воды. Загрязнение и истощение
- •Эвтрофикация водоемов
- •Самоочищение природных вод
- •Лабораторные работы по теме «Гидросфера»
- •Определение содержания растворенного кислорода. Биохимическое потребление кислорода (бпк)
- •Определение хлорид-ионов в сточных водах
- •Гравиметрическое определение сульфат-ионов
- •Определение ионов аммония и аммиака
- •Ориентировочное содержание ионов аммония и аммиака
- •Очистка сточных вод от хромат-ионов анионитами
- •Адсорбция нефтепродуктов активным углём
- •3. Литосфера – твердая оболочка земли
- •Проблемы литосферы
- •Литосфера – особая область планеты
- •Ноль отходов «Zero Waste» – альтернативная концепция управления отходами
- •Назад к природе!
- •Лабораторные работы по теме «Литосфера»
- •Приготовление водной вытяжки почвы и определение рН
- •Определение общей щелочности водной вытяжки почвы
- •Определение общей кислотности водной вытяжки из почвы
- •Определение ионов кальция и магния в водной почвенной вытяжке трилонометрическим способом
- •Определение состава гумуса
- •Определение органического азота
- •Определение содержания сероводорода в почве, загрязненной нефтепродуктами
- •Определение содержания ионов меди в почве
- •Библиографический список
- •1. Атмосфера
- •2. Гидросфера
- •3. Литосфера
Проблема дефицита и структура запасов пресной воды
Возможность получения пресной воды была одним из основных условий существования людей, зарождения цивилизации и развития любых производств. Для поселений человек всегда выбирал места вблизи водотоков. Древнейшие культуры начали развиваться как водные цивилизации.
Для жизни человеку нужна не просто вода, не любая вода, а вода пресная и определённого качества. Её очень мало. 97 % всей воды Земли имеет солёный вкус. Исследования показали, что суммарный запас всех видов пресной воды (реки, озёра, подземные и снежно-ледниковые ресурсы) не превышает 2,5 % от общего количества воды на Земле. Пресная вода является ограниченным и уязвимым ресурсом. Доступ к чистой и безопасной воде относится к основным и универсальным потребностям человека. Согласно некоторым оценкам, 1 млрд. человек в развивающихся странах не имеют доступа к чистой воде. В настоящее время в Эмиратах Персидского залива обмен литра сырой нефти на литр питьевой воды считается выгодной сделкой.
Известно, что 20 % населения Земли испытывает нехватку чистой питьевой воды. Нехватка воды возникает тогда, когда нет возможности удовлетворить все существующие потребности, и эксплуатация ограниченных водных ресурсов приобретает конкурентный характер. К странам, страдающим от недостатка воды, относятся государства Северной Африки, Ближнего Востока, Азии. Недостаток воды и водных ресурсов является ключевым лимитирующим фактором будущего развития в Южной Африке. Огромное количество воды потребляет Европа. Серьёзная нехватка воды, по данным ООН, – это превышение потребностей на 40 % от имеющихся запасов. В этом случае вода превращается в фактор, ограничивающий экономическое развитие. В регионах Африки и Ближнего Востока недостаток пресной воды порождает бедность и политическую нестабильность. Недостаток воды служит причиной этнических и межгосударственных конфликтов. Египет, Судан и Эфиопия постоянно враждуют из-за воды реки Нил. Индия и Бангладеш спорят из-за стока Ганга.
ЮНЕСКО обращает внимание на конкретные бассейны, которые могут стать объектами споров в ближайшие годы. Наряду уже с привычными – озером Чад и реками Брахманугира, Ганг, Замбези, Лимпопо, Леконг, Сенегал в докладе на III Всемирном форуме по проблемам воды в Киото (март 2003 г.) упоминаются реки Аракс, Иртыш, Кура, Обь. Не исключено, что Россия ощутила активность Китая в отношении водной политики, когда в 1999 г. начался переброс стока верхнего течения р. Иртыш. Уже сейчас заметен рост загрязнённости этой реки и резкое сокращение её «наполняемости» водой. На водном балансе Западной Сибири негативно отразилось нарушение правил пользования вод р. Иртыш Казахстаном при эксплуатации каскада Иртышских электростанций и водохранилищ. Быстро ухудшается качество воды в р. Ишим из-за роста загрязнённости в верхнем и среднем течениях – в Северном Казахстане.
По заключению экспертов ООН, самое высокое качество питьевой воды в Финляндии, Канаде и Новой Зеландии (Россия на седьмом месте), самое низкое – в Бельгии, Марокко и Индии. По запасам воды на душу населения лидирует Дания, Французская Гвиана и Исландия. Россия не входит даже в первую десятку. Хуже всего обеспечены водой Кувейт, Палестина и ОАЭ. Самая дорогая вода в Германии (2 доллара за 1 м3), самая дешевая – в Канаде (0,4 доллара за 1 м3).
По прогнозам института «World Watch», к середине XXI в. только три-четыре страны в мире не будут испытывать недостатка в пресной воде. Эту проблему в обозримом будущем вряд ли удастся решить за счёт опреснения морской воды. Половина опреснительных установок мира в настоящее время находится в странах Персидского залива, которые не испытывают недостатка в средствах и энергоресурсах.
Кризис водоснабжения в отдельно взятой стране, который представляется локальным, имеет глобальные последствия. Поэтому разрешение такого рода кризисных ситуаций требует сотрудничества на глобальном уровне. Разумное и дальновидное отношение к воде, как к одному из главных стратегических ресурсов, становится приоритетом XXI в.
Основная часть вековых запасов пресных вод суши (2,9∙107 км3) сконцентрирована в ледниковых покровах Антарктиды и Гренландии, которые рассматриваются в качестве реликтов последнего оледенения. Эти воды практически не потребляются человеком. Подземные воды суши по своему объёму в гидросфере занимают третье место (9,5∙106 км3), однако в активный водообмен вовлечена относительно небольшая их часть.
Ограниченно используются воды болот и труднодоступные для потребления воды глубинных слоёв Земли.
На территории России основная масса ледников сосредоточена на арктических островах и в горных районах Кавказа (свыше 1400 ледников), Камчатки, Алтая, Сибири. На островах Арктики распространены ледниковые щиты и покровы (табл. 2.1).
Таблица 2.1
Распределение ледников по территории России
Район |
Площадь ледников, км2 |
Новая Земля (Арктика) Северная Земля Земля Франца-Иосифа Горные районы Большой Кавказ (Северный склон) Алтай Камчатка Северо-восток Сибири Корякское нагорье Саяны Урал Саур Становой хребет |
24300 17470 13700
1230
900 870 480 180 40 25 17 15 |
В арктических ледниках, крупнейшим из которых является Новоземельский, в виде льда законсервировано около 35 тыс. км3 статических запасов пресной воды. В горных ледниках Урала, Сибири, Алтая и Камчатки общий объём статических запасов составляет около 5 тыс. км3. Ежегодно возобновляемые ресурсы воды, аккумулированные в ледниках, оцениваются ледниковым стоком, доля которого в общем объеме стока рек России относительно невелика.
Происходит изменение количества и качества пресной воды во времени. Различают сезонное (внутригодовое), многолетнее и вековое распределение ресурсов. Многолетнее и вековое распределение ресурсов пресных вод связывают с глобальными изменениями климата, эндогенными процессами, сейсмической активностью.
Таким образом, несмотря на достаточные запасы пресных вод на Земле, дефицит их для человека и многих экосистем реален. Он обусловлен медленным возобновлением отдельных категорий вод, непрерывным их распределением в пространстве, динамичностью запасов во времени, безвозвратным использованием и другими явлениями. С течением времени дефицит воды увеличивается и неизбежны поиски путей его уменьшения или исключения.
Недостаток воды во многом связан с неразумным отношением человека к воде. В сельском хозяйстве расходуется около 70 % потребляемой воды, причем почти половина теряется впустую из-за неэффективности оросительных систем. В ХХ в. для нужд сельского хозяйства осушена половина болот мира, что нанесло большой урон водным экосистемам. Расход воды на единицу сельскохозяйственной продукции не снижается. На производство 1кг говядины в среднем затрачивается 15 м3 воды, 1кг курятины – 6 м3, 1кг зерновых – 1,5 м3. Чтобы обеспечить человеку дневной рацион, требуется 1 м3 воды. Там, где воды для сельского хозяйства не хватает, производство резко падает, и население голодает.