Проблемы водных и почвенных ресурсов Разрушение и химическое

Зарегистрируйтесь, чтобы просмотреть полный документ!

Проблемы водных и почвенных ресурсов Разрушение и химическое загрязнение водных ресурсов Вырубка лесов (ресурсы истреблены на 80% площади лесов, покрывавших Землю 5− 6 тыс лет назад), деградация водно болотных угодий (сохранилось не более 50%), зарегулирование речного стока (течение 60% самых больших в мире рек прерывается гидротехническими сооружениями) и прочие факторы приводят к нарушению природного гидрологического баланса. Деградация водных и прибрежных экосистем поставила под угрозу вымирания 24% видов млекопитающих, 12%, птиц 3% рыб. Эти процессы влекут за собой увеличение числа природных катастроф. Так, за последние 10 лет в мире произошло свыше 2 200 крупных и малых катастроф, так или иначе связанных с водой (наводнение, засуха, оползни, лавины). На состояние водных ресурсов влияет и изменение климата. Наметилась тенденция к учащению экстремальных погодных условий.

2. 2. 2. 1. Потребление водных ресурсов Вода рек и озер покрывает потребности че ловечества в питьевой воде, используется на орошении в сельском хозяйстве, в промышленности, служит для охлаждения атомных и тепловых электростанций. На все виды водопользования тратится 2200 км 3 воды в год. Но именно эта незначительная часть водных ресурсов (0, 016% мировых вод) подвергается наиболее интен сивному воздействию. Классификация пресных вод по целевому назначению приведена на рис. 8. Гидроэнергетика В гидроэнергетике вода используется непосредственно как для получения энергии, так и опосредовано – для охлаждения энергетических установок иа тепловых электростанциях. В 2010 г. гидроэлектроэнергия составляла 19% от общего объема производимой энергии (2710 Тераватт в час); на стадии планирования или строительства находились мощности для выработки еще 377 ТВт·ч. Однако только треть всех проектов, считавшихся экономически осуществимыми, осуществилась на практика. Это объясняется снижением энтузиазма в отношении сооружения больших плотин.

Рис. 10. Классификация природных вод по целевому назначению

Создание водохранилищ привело и к негативным социальным последствиям: переселению около 80 млн. чел. , необратимым изменениям окружающей природной среды. По этим причинам в США в последнее десятилетие было разобрано 500 средних плотин. В дальнейшем получит развитие и малая гидроэнергетика. Небольшие (до 1 О МВт) установки полезны в сельских и удаленных местностях. Промышленность Общее потребление пресной воды промышленностью и сельским хозяйством составляет более 3000 км 3 в год. При этом связывается в технологических процессах и безвозвратно теряется около 150 км 3 в год, т. е. более 1% устойчивого стока пресных вод. Так, на производство 1 т продукции расходуется воды, м 3: стали − 20, серной кислоты − 80, вискозного шелка − 400, синтетического каучука − 3000. Тепловая электрическая станция мощностью 300 МВт потребляет 300 км 3 воды в год, химический комбинат средней мощности имеет суточный водооборот до 2 млн. м 3 воды. Во все больших масштабах потребляется вода в крупных города — до 1 м 3 в сутки на человека. Часть потребляемой воды связывается, а часть возвращается в водные объекты в состоянии загрязненном энергетически, химически и биологически.

Сельское хозяйство Основными потребителями водных ресурсов являются сельское хозяйство (70%), промышленность (22%), бытовые нужды (8%) воды. На выращивание 1 т пшеницы требуется 1, 5 т, 1 т риса − 7 т воды. Неуправляемые системы Земли способны прокормить не более 500 млн. чел. и потому сельское хозяйство постоянно развивается. Недопустимо высокая ирригация привела к тому, что река Колорадо перестала впадать в Калифорнийский залив, в маловодные годы реки Сырдарья и Амударья не достигают Аральского моря. По этой же причине стремительно сокращается количество озер (Рис. 9). Наблюдается истощение грунтовых вод, понижение их уровня во многих регионах. В Северном Китае произошло понижение уровня грунтовых вод более чем на 30 м на территории, где проживает свыше 100 млн. чел. Между тем 10% мирового урожая зерновых производится с использованием грунтовых вод. По данным Международного института продовольственной политики, уже с 2005 г. из за нехватки пресной воды человечество ежегодно недополучает по меньшей мере 130 млн. т продовольствия. В настоящее время от голода страдает 1, 5 млрд. чел.

Рис. 11. Здесь раньше было Аральское море

Потребление воды для коммунально-бытовых нужд Запасы пресной воды распределены по планете крайне неравномерно. Так, в Африке лишь около 10% населения обеспечены регулярным водоснабжением, тогда как в Европе этот показатель превышает 95%. Острый недостаток чистой питьевой воды испытывают жители 80 стран мира. Во многих государствах подача воды уже нормируется. Все напряженнее становится положение с водой в крупнейших городах мира. В соответствии с гидрологической классификацией, страны, имеющие 1000− 1700 м. З возобновляемой воды в год на человека, живут в условиях водного стресса, а менее 1000 куб м в условиях дефицита воды. Проблема обеспечения людей водой и услугами канализации стоит очень остро: 1, 1 млрд. человек не имеют доступа к чистой пресной воде, из них 65% − в Азии, 27% − в Латинской Америке и 2% − в Европе. В неудовлетворительных санитарных условиях (без канализации) живут 2, 4 млрд. чел. , из них 80% в Азии, 13% − в Африке, 5% − в Латинской Америке, 2% − в Европе.

Усиление напряженности в международных речных бассейнах Наряду с проблемой распределения водных ресурсов между разными областями внутри стран (развитие ирригации, выработке энергии, городское хозяйство и т. д. ) существует и проблема согласования интересов разных стран, использующих одни и те же бассейны рек или источники грунтовых вод. По прогнозам ООН, к 2050 г. население Земли составит 8, 9 млрд чел. , от дефицита воды будут страдать от 2 до 7 млрд. чел. Споры вокруг распределения водных ресурсов могут стать причиной многих экономических и политических конфликтов или даже войн. В настоящее время число международных бассейнов рек составляет 261 и делят их между собой 145 государств. Например, реки Нил, Дунай, Тигр и Евфрат, Ганг и Брахмапутра когда то обеспечивали водой все государства их бассейнов. Теперь же в связи с ростом населения и экономики использование водных ресурсов странами, находящимися в верховьях рек, уменьшает уровни воды ниже по течению.

. В Европе более 150 крупных рек и 50 озер пересекают границы двух и более стран. В Западной и Центральной Европе обнаружено более 100 бассейнов подземных трансграничных вод. Около 31% европейцев уже сталкиваются с серьезными проблемами нехватки воды (особенно в период засух), которые в перспективе будут порождать конфликты между государствами. Мировой опыт последних 50 лет показывает, что при совместном использовании речного бассейна конфликтные ситуации возникали в 42% случаев. К наиболее типичным причинам возникновения споров в бассейнах рек относятся осуществление водохозяйственных проектов в одностороннем порядке без учета интересов других водопользователей. Проблемы совместного использования вод решаются путем принятия необходимого законодательства и создания соответствующих управленческих структур (межгосударственных комиссий). За прошедшие 50 лет в мире подписано более 200 договоров об использовании трансграничных акватории.

Последствия нерационального использования водных ресурсов: 1. Перерасход поверхностных вод Считается, что нельзя использовать больше 30% среднегодового речного стока без риска испытать недостаток воды. Однако на многих реках забирается более 90% среднегодового стока. Экологические последствия перерасхода поверхностных вод затрагивают не только саму реку, но и все биоценозы связанные с ней. 2. Перерасход грунтовых вод Грунтовые воды истощаются, если потребление из них воды превышает пополнение. Падение уровня грунтовых приводит к обмелению поверхностные водоемов. 3. Просадка грунта Грунтовые воды вымывают в недрах земли полости, которые заполняются водой. Вода сама отчасти поддерживает вышележащие породы и почвы. Когда уровень грунтовых вод падает, эта опора исчезает, и может происходить постепенное опускание поверхности суши называемое просадкой грунта. Скорость ее может составлять 15− 30 см в год. Особый вид просадки грунта – образование карстовых воронок – может быть внезапным и вести к катастрофическим последствиям.

Пути преодоления дефицита пресной воды Дефицит пресной воды в мире постоянно растет и наблюдается не только в засушливых, но и нормально увлажняемых регионах. Это связано с увеличением расходования запасов пресной воды и загрязнением гидросферы. Пути преодоления нарастающего дефицита пресной воды: 1. Экономное расходование воды. 2. Прекращение сброса загрязненных вод в водоемы. 3. Восполнение недостающих водных ресурсов за счет использования нетрадиционных источников (опресненная морская вода, перераспределенные речные стоки, айсберги, сбор в подземных хранилищах дождевых и талых вод). Во многих районах подземные воды хорошего качества расположены довольно близко к поверхности. Даже в пустыне Сахаре обнаружены огромные запасы подземных вод. 4. Использование замкнутого оборотного водоснабжения, а также внедрение безводных производств. Все водные ресурсы планеты связаны между собой глобальным круговоротом воды, охватывающим атмосферу, гидросферу и земную кору. Непродуманное вмешательство человека в этот процесс может

Загрязнения водных ресурсов Загрязнение водных систем представляет большую опас ность, чем загрязнение атмосферы. Это обусловлено тем, что про цессы регенерации или самоочистки протекают в водной среде гораздо медленнее, чем в воздушной. Кроме того, источники загрязнения во доемов более разнообразны и менее предсказуемы. Ранимость жизненных процессов в водных экосистемах выражена гораздо заметнее, чем в сухопутных (рис. 12). Рис. 12. Гибель молоди рыбы в загрязненных водоемах

Антропогенное загрязнение гидросферы в настоящее время приобрело глобальный характер и существенно уменьшило доступные эксплуатационные ресурсы пресной воды на планете. Общий объем промышленных, сельскохозяйственных и коммунально бытовых стоков достигает 1300 км 3 (по некоторым оценкам до 1800 км 3), для разбавления которых требуется примерно 8, 5 тыс. км 3 воды, т. е. 20% полного и 60% устойчивого стока рек мира (рис. 13). Причем по отдельным водным бассейнам антропогенная нагрузка гораздо выше средних значений. Рис. 13. Стоки промышленных предприятий

Общая масса загрязнителей гидросферы около 15 млрд. т в год. Наиболее опасные загрязнители: соли тяжелых металлов, фенолы, пестициды и другие органические яды, нефтепродукты, насыщенная бактериями биогенная органика, синтетические поверхностно активные вещества (СПАВ) и минеральные удобрения. Ежегодно в мире из за некачественной воды заболевают 500 млн. и умирают 10− 18 млн. чел. Загрязнение водоемов происходит не только отходами промышленного производства, но и попаданием с полей в водоемы органики, минеральных удобрений, пестицидов, применяемых в сельском хозяйстве. Радиационное загрязнение поверхностных вод в РФ охватило территорию в 25 тыс. км 2 с населением более 500 тыс. человек. Классификация сточных вод: • сточные воды промышленных предприятий; • сточные воды коммунального хозяйства населенных пунктов; • стоки систем орошения, поверхностные стоки с полей и других сельскохозяйственных объектов; • загрязнителей на поверхность водоемов с осадками; • сток осадков (ливневые стоки, талые воды).

Загрязнители сточных вод делят на минеральные и органические и биологические. Загрязнения большей частью содержат около 42% минеральных веществ и до 58% органических. 1. Минеральные загрязнения несут сточные воды металлургических и машиностроительных предприятий, отходы нефтяной, нефтеобрабатывающей и горнодобывающей промышленности. Эти загрязнения содержат песок, глинистые и рудные включения, шлак, растворы минеральных солей, кислот, щелочей, минеральные масла и др. Следует иметь в виду, что промышленные и селитебные зоны располагаются преимущественно по берегам водных экосистем, вследствие чего формируются зоны особо сильно го локального (прибрежного) загрязнения и ухудшения качества воды. Из рек загрязняющие вещества неизбежно выносятся в моря. В очень тяжелом положении находятся Балтийское, Черное и Средиземное море. Хозяйственно бытовые и промышленные сточные воды содержат широчайший спектр органических и минеральных соединений. Их разнообразие объясняется современными масштабами "химизации" общества. Так, десятки тысяч продуктов бытовой химии неизбежно рассеиваются в водных экосистемах, не говоря уже о миллионах тонн побочных продуктов циклов их производства, безусловно яв ляющихся ксенобиотиками.

В Мировой океан кроме нефтепродуктов ежегодно выносится до 5 тыс. т ртути, 6 млн. т фосфора, свыше 2 млн. т свинца и многие другие химические вещества. В Балтийское море в 1997 г. было сброшено 4, 26 тыс. т фосфора, около 37 тыс. т азота. Катастрофическим считается состояние Черного моря из за резкого падения стока в него пресных вод. Уровень зоны сероводородного загрязнения поднялся до глубины 60− 70 м. Из за загрязнения численность популяции дельфинов уменьшилась здесь с 500 тыс. особей до 120 тыс. Сильнейший источник загрязнения − сток нефти и нефтепродуктов с территорий предприятий по переработке нефти, нефтехранилищ, транспортных хозяйств, а также с крупных внутри и межгородских магистралей. Кроме нефтепродуктов в сточных водах промышленных предприятий присутствуют углеводороды, тяжелые металлы, радиоактивные вещества, полихлорированные бифенилы и др. Стоки коммунального хозяйства кроме веществ бытовой химии содержат пестициды, красители, моющие средства (детергенты), а также фекалии. Хозяйственно бытовые и промышленные сточные воды содержат широчайший спектр органических и минеральных соединений. Десятки тысяч продуктов бытовой химии рассеиваются в водных экосистемах.

2. Органические загрязнения вод связаны с городскими фекально хозяйственными стоками, водами боен, отходами кожевенных, бумажно целлюлозных, пивоваренных и других производств. ОЗ бывают растительного и животного происхождения. К растительным относятся остатки бумаги, растительные масла, остатки плодов, овощей и др. К загрязнениям животного происхождения относятся: экскрименты, остатки жировых и мускульных тканей, клеевые вещества, и пр. 3. Биологические загрязнения представляют собой различные живые микроорганизмы: дрожжевые и плесневые грибы, микроскопические водоросли и бактерии. Этот вид загрязнений свойствен бытовым водам, а также сточным водам боен, кожевенных заводов, шерстомоек, больниц и др. Общий объем бактериальной массы довольно велик: на каждые 1000 м 3 сточных вод – до 400 л. При рассмотрении вопроса о составе сточных вод одним из важных понятий является концентрация загрязнения, т. е. количество загрязнений в единице объема воды, исчисляемом в мг/л или г/м 3. Большое значение имеет р. Н сточных вод. Оптимальной средой для биологических процессов очистки являются воды с р. Н около 7− 8. Бытовые сточные воды имеет слабощелочную реакцию, производственные – от сильнокислой до сильнощелочной.

Загрязнение водоемов характеризуется следующими признаками: появление плавающих веществ на поверхности воды; отложение на дне осадка; изменение физических свойств воды (прозрачности и цветности, появление запахов и привкусов); изменение химического состава воды (реакции, количества органических и минеральных примесей, появление ядовитых веществ и др. ), уменьшение растворенного в воде кислорода; изменение видов и количества бактерий и появление болезнетворных бактерий. Кроме химического загрязнения водоемов существенное значение нередко имеют также механическое, термическое и биологическое загрязнение. Вода обладает чрезвычайно ценным свойством непрерывного самоочищения под влиянием солнечной радиации и микроскопических организмов. Оно заключается в перемешивании загрязненной воды со всей ее массой, минерализации органических веществ и гибели бактерий. Агентами самоочищения являются бактерии, грибы и водоросли. Установлено, что летом в ходе бактериального самоочищения через 96 часов остается не более 0, 5% числа поступивших бактерий. Чтобы обеспечить самоочищение загрязненных вод, необходимо их многократное разбавление чистой водой.

В основе оценки опасности всех видов нарушений лежит общий принцип, основанный на определении объемов загрязненных стоков и размеров превышений их нормативных уровней. Следует подчеркнуть, что важны не столько конкретные объемы сточных вод, сколько их соизмеримость с величинами природного стока. Исходя из этого, специалисты приходят к выводу, что природные водоемы в настоящее время уже не могут обеспечить разбавление многих токсичных ингредиентов до не опасных концентраций (табл. 4). 4. Сточные воды агропромышленного комплекса. Это выращивание сельскохозяйственной продукции и животноводство. Первый источник обеспечивает поступление в водоемы смываемых с полей удобрений и ядохимикатов. Основные компоненты удобрений − соединения азота, фосфора и калия. Попав в водоем они приводят к повышению продуктивности высших растений и фитопланктона. Вслед за этим возрастает и биомасса консументов. Все эти аэробные организмы интенсивно используют растворенный в воде кислород для дыхание. Происходит отмирание организмов, и часть кислорода тратится на окисление мертвой органики. В результате расход кислорода опережает его поступление в водную экосистему, где начинают преобладать анаэробные процессы. Вода становится непригодной для жизни аэробных организмов.

Таблица 4 Основные загрязнители океана и континентальных вод планеты Группа веществ Млн. т/год Затонувшие суда, плавающий и погруженный мусор 1200 Взвешенные вещества техногенного происхождения 1400 Растворенные неорганические вещества 4000 В том числе минеральные удобрения 80 соли тяжелых металлов 3 Синтетические органические вещества 2500 В том числе моющие средства, СПАВ 15 фенолы и другие циклические углеводороды 5 пестициды 2 Биогенная органика 1200 Нефтепродукты Аэрогенные выпадения техногенной природы 1800

Ядохимикаты (пестициды) оказываются в почве, а из нее с поверхностным и грунтовым стоком выносятся в водоемы, где включаются в пищевые цепи. Наиболее опасными ядохимикатами являются хлорорганические (ДДТ, а также ГХЦГ и многие другие), фосфорорганические, ртуть и мышьяк содержащие. Аналогичную угрозу представляют для водоемов и другие яды, применяемые в растениеводстве: гербициды, арборициды, дефолианты, десиканты (содержат серную и мышьяковую кислоты, хлораты кальция, магния, натрия и др. ). Стойловое животноводст водает отходы в виде навоза. Согласно закону 10% (закону Линдемана) в среднем 90% всех кормов превращаются в навоз. Поголовье крупного рогатого скота оценивается в 2, 2 млрд. , а мелкого − в 3, 5 млрд. голов. Есть данные, что суммарное загрязнение жидким навозом в 10 раз превышает загрязнение бытовыми сточными водами. Выращивание сельскохозяйственных культур и разведение скота требуютя большие затраты воды. При стойловом содержании на поение единицы крупного рогатого скота в сутки расходуется до 70 л воды, а суммар ный годовой расход воды в животноводстве прогнозируется равным в ближайшем будущем примерно 112 км 3. Безвоз вратный асход оценивается в 100 км 3, причем половина из них р

Биогены, поступающие в водоемы со сточными водами и смываемыми с полей удобрениями, стимулируют рост фито планктона, водорослей. Данный процесс называют эвтрофикацией. Водоросли окрашивают воду в различные цвета, и поэтому данный процесс называют «цветением» водоемов. Под влиянием водорослей изменяется вкус воды, приобретается неприятный запах. Бактерии, окисляющие органические вещества водорослей, потребляют кислород, создавая тем самым его дефицит в водоеме. Вода начинает гнить, испускать аммиачное и метановое зловоние, на дне скапливаются черные липкие серо водородные отложения. В процессе разложения отмирающие во доросли ыделяют также фенол, индол и другие ядовитые веще ства. в От недостатка кислорода, пищи и убежищ гибнут рыба, моллюски, ракообразные. Вода в таких водоемах становится не пригодна ля питья д и даже для купания. 5. Другие источники загрязнения 1. Молевой сплав леса. Экстрагированные из древесины вещества разлагаются в воде, поглощают кислород. От недостатка кислорода гибнут икра и мальки рыб, нередко и кормовые беспозвоночные. Засорение рек усиливает сброс в них отходов лесозаводов (кора, опилки и др. ). Часть сплавляемых бревен тонет. Вся эта гниющая органика отравляют воду.

2. Добыча нефти. Первый источник поступления нефти в океан − это ее выброс при разработке морских месторождений в момент входа бура в нефтяной пласт. Если не срабатывают специальные системы безопасности, то нефть начинает фонтанировать непосредственно в воду. Катастрофа 2010 г. в Мексиканском заливе ежесуточно выбрасывалось более 2 млн. л нефти. Аварии и гибель танкеров. С затонувшего танкера "Торри Каньон" вылилось 118 тыс. т нефти, вклад катастрофы танкера "Амоко Кадис" составил 230 тыс. т. Нефтяные пятна перемещаются под воздействием ветра и морских течений, причем в воде нефть подвергается определенным изменениям: летучие фракции испаряются, водорастворимые выщелачиваются, а остающийся вязкий остаток образует с водой стойкие длительно существующие эмульсии. Мазут и нефть, находящиеся в трюмах затонувших судов, и неконтролируемые сбросы в открытом море трюмных нефтесодержащих вод. Нефть опасна для рыбы и водоплавающих птиц. Помимо того, что она приводит их к гибели при непосредственном контакте, неизбежно ее

3. Захоронение отходов в морских глубинах. На дне морей находится затопленное химическое оружие (боеприпасы). Оно находится в металлических контейнерах. Однако существует опасность разрушения металла морской водой и разгерметизация емкостей. Некоторые страны, например США, планируют затопить в Атлантике на больших глубинах в течение 30 лет более 100 старых атомных подводных лодок с остатками радиоактивных материалов. В Швеции существует проект хранилища радиоактивных отходов под морским дном на глубине 50 м ниже его уровня. 4. Электроэнергетика. Эта область деятельности связана с огромным потреблением воды, расходуемой, в частности, на охлаждение. Обычно в водоемы сбрасывается вода, имеющая температуру до +30 °С. Гидроэлектростанции связаны с затоплением больших площадей наземных экосистем, включая леса, сельскохозяйственные угодья. Водохранилища связаны с двумя важными негативными процессами. Во первых, они представляют серьезную угрозу для рыбных запасов. Плотины являются непреодолимыми барьерами для прохода рыб к местам нереста, причем создаваемые рыбопроводы этой проблемы не

Кроме того, водохранилища оказываются акцепторами сточных вод, что приводит к сильному эвтрофированию. Во вторых, неизбежны потери воды на испарение с поверхности водохранилищ. В настоящее время существует свыше 2, 2 тыс. крупных водохранилищ, имеющих суммарную акваторию 590 тыс. км 2, в том числе 350 тыс. км 2 − затопленные земли. Приблизительные потери на испарение с акваторий водохранилищ оцениваются для 2007 г. в 260 км 3/год. Крупные водохранилища могут приводить к локальным климатическим изменениям, например к частым стабильным туманам, снижающим прозрачность воздуха и приход тепла к поверхности Земли. Может также меняться и ветровой режим на больших площадях. Наряду с тепловым загрязнением водных экосистем элек тростанциями, теплоэнергетический комплекс может вызывать и ингредиентное загрязнение. Здесь имеются в виду системы гидрозолоудаления тепловых электростанций, использующих твердое топливо − угли, сланцы, торф. Например, Уруссинская ГРЭС в Татарстане сбрасывает в год 107 млн. м 3 загрязненных вод. Кроме того, сами шлако и золоотвалы являются источниками загрязнения грунтовых вод.

2. 2. 2. 6. Изменение распределения поверхностных вод «Зарегулирование» водных экосистем происходит при перегораживании рек плотинами и создании водохранилищ для целей гидроэнергетики, ороше ния рекреации. Водохранилища это водоемы и с замедленным водообменом. Их питают воды впадающих рек, сток с поверхности земли, грунтовый сток. По имеющимся данным, в мире существует более 30 тыс. водохранилищ вместимостью более 1 млн. м 3 каждое. Общая площадь их поверхности около 400 тыс. км 2. . Одновременно водохранилища являются и акцепторами сточных вод. В условиях мелководий здесь характерно явление эвтрофикации. Осушение болот. Болота важнейший регулятор речного стока, так как в периоды избыточного увлажнения накапливают воду, а в засушливые − постепенно отдают ее прилегающим территориям. Со второй половины ХХ в. возросли темпы осушения болот с целью выращивания лесов и сельско хозяйственных культур. В ряде случаев пахотные земли лишались воды, заливные луга превращались в бесплодные солончаки. Особо тяжелыми последствиями характеризовались в России осушительные (мелиоративные) мероприятия в заболоченных лесах, хотя главная цель − повышение продуктивности (увеличение прироста древесного сырья) достигалась очень редко.

Гидрологическая специфика городов. В конце ХХ в. городскими экосистемами было занято около 1 млн. км 2 территории суши. В них проживает почти 50% всего населения планеты. Гидрологическая роль городов связана с экстремальным состоянием проницаемости поверхности из за асфальтированных и иных водонепроницаемых покрытий, а также крыш домов. Поэтому поверхностный сток с территории городов значительно выше, чем грунтовый, и питание подземных вод ограничено. Как правило, эти воды сильно загрязнены. Это приведет к ощутимому нарушению водного баланса не только в локальных, но и в глобальных масштабах. Для городов характерен так называемый твердый сток, формирующийся за счет размыва непокрытых твердыми материалами территории, включая площади зеленых насаждений, а также смыва с площадей застройки во время земляных работ. Весной или. в периоды оттепелей зимой талые воды содержат массы твердых органических и минеральных веществ, аккумулированных снежным покровом и льдом. Определенная часть талых вод попадает в ливневую канализацию, но при интенсивном и быстром таянии неизбежен непосредственный сток в природные водотоки.

2. 3. Меры по очистке и охране вод Вода обладает чрезвычайно ценным свойством самоочищения. Оно заключается в перемешивании загрязненной воды со всей ее массой и в дальнейшем процессе минерализации органических веществ и отмирании внесенных бактерий. Агентами самоочищения являются бактерии, грибы и водоросли. Установлено, что в ходе бактериального самоочищения через 24 часа остается не более 50% бактерий, через 96 часов − 0, 5%. Однако следует учитывать, что для обеспечения самоочищения загрязненных вод необходимо их многократное разбавление чистой водой. При сильном загрязнении самоочищения воды не происходит. В этих случаях необходимы специальные методы и средства для улучшения качества воды, очистки загрязнений, поступающих со сточными водами, с отходами сельскохозяйственного производства. Методы очистки сточных вод. При сбросе 1 м 3 неочищенных сточных вод портится до 60 м 3 природных чистых вод. Чтобы очищенные сточные воды стали пригодными для использования, требуется 7− 14 кратное их разбавление. Только тогда воды рек могут стать пригодными для вторичного использования.

Меры по защите водных объектов от промышленных загрязнений включают: • применение безводных и замкнутых циклов водоснабжения; • предотвращение или снижение загрязнения воды, забираемой из природных источников; • очистку сточных вод (рис. 12) Водообеспечение потребителей воды может быть прямоточным, последовательным и оборотным. При прямоточном водоснабжении вся забираемая вода за исключением безвозвратных потерь (испарение, пролив, включение в продукцию) после проведения технологического процесса возвращается в водоем. При последовательной схеме вода, поступающая из источника водоснабжения, многократно используется в нескольких процессах. Наиболее перспективный путь уменьшения потребления свежей воды и сведения к минимуму сброса стоков в водоемы − внедрение оборотных и замкнутых систем водоснабжения.

Рис. 12. Классификация методов очистки промышленных сточных

Для предотвращения коррозии, биологического обрастания трубопроводов и аппаратуры часть оборотной воды выводят из системы, добавляя свежую воду из водоема или очищенные сточные воды (продувочная вода). Кроме того, некоторая часть воды теряется на охладительных установках − градирнях (испарение с поверхности, разбрызгивание). Для компенсации безвозвратных потерь воды осуществляют подпитку системы из открытых водоемов и подземных источников водоснабжения. Количество добавляемой воды, как правило, не превышает 5− 10% от ее количества, циркулирующего в системе. Применение оборотного водоснабжения позволяет уменьшить потребление свежей воды в промышленных производствах в 10− 50 раз. В замкнутой (бессточной) системе вода используется в производственных процессах многократно без очистки или после соответствующей обработки, исключающей образование каких либо отходов и сброс сточных вод в водоем. Замкнутые системы технически сложнее, но они в наибольшей степени соответствуют принципам безотходного производства.

Различные методы очистки сточных вод подразделяют на рекуперационные и деструктивные. Первые предусматривают извлечение из промышленных сточных вод ценных веществ и дальнейшую их переработку. При деструктивных методах очистки загрязнители разрушаются с последующим удалением разрушенных продуктов из воды в виде газов или осадков. Механическая очистка служит предварительным этапом очистки сточных вод. Удаление взвешенных примесей достигается отстаиванием, фильтрованием или циклонированием. Отстаивание производят в отстойниках, песколовках, осветлителях различных конструкций. Для интенсификации осаждения взвешенных частиц вода подвергается действию центробежной силы в открытых или напорных гидроциклонах и центрифугах. Фильтрование применяют для выделения из сточных вод тонкодисперсных примесей. Распространены два основных типа фильтров: зернистые и микрофильтры. В зернистых фильтрах воду пропускают через насадки из несвязных пористых материалов (антрацит, песок, мраморная крошка и др. ). Фильтрующие элементы микрофильтров изготавливают из сеток с ячейками размером от 40 до

Химическая очистка. Основные метод: нейтрализация, окисление и восстановление. Нейтрализации подвергают сточные воды, содержащие кислоты или щелочи с целью приведения реакции среды близкой к нейтральной (р. Н = 6, 5− 8, 0). Нейтрализацию проводят смешиванием кислых и щелочных сточных вод, добавлением реагентов, фильтрованием сточных вод через нейтрализующие материалы. Окисление применяют для обезвреживания сточных вод от токсичных примесей. В качестве окислителей при очистке сточных вод используют газообразный и сжиженный хлор, кислород воздуха, озон и другие реагенты. Физико химические методы используют для глубокой очистки сточных вод, удаления из них тонкодисперсных взвешенных частиц и растворимых примесей: коагуляция, флотация, сорбция, ионный обмен, экстракция, гилерфильтрация, электрохимическая очистка, эвапорация, десорбция, дезодорация, дегазация и другие. К ним примыкают электрохимические методы очистки сточных вод, включающие процессы анодного окисления и катодного восстановления, электрокоагуляцию, электрофлотацию и электродиализ. Все эти процессы происходят при пропускании через сточную воду постоянного электрического тока.

Электрохимическая очистка позволяет извлекать из сточных вод растворимые и взвешенные примеси, обеспечивает возможность автоматизации технологического процесса очистки, упрощает эксплуатацию очистных сооружений. Наиболее рациональным считается сочетание оборотных систем водоснабжения, методов локальной и общей очистки. Локальная очистка позволяет извлечь из стоков разных производств наиболее ценные компоненты, а также вещества, затрудняющие общую очистку. Воды, очищенные от характерных для данного производства примесей, проходят вторую ступень очистки в общезаводских очистных сооружениях. В общем стоке можно использовать нейтрализующие, коагулирующие и другие свойства компонентов локальных стоков. Производственные сточные воды разделяют или объединяют в потоки по преобладающим загрязнителям с учетом мест образования и количества стоков. При отсутствии резко выраженных видов загрязнений все производственные сточные воды объединяют в один поток, устанавливая на входе очистных сооружений специальные емкости − коллекторные усреднители.

Перспективным направлением водообеспечения и защиты водных объектов от загрязнения является создание межотраслевых водохозяйственных систем, учитывающих взаимосвязанное развитие технологий производства, водопользования, обработки и утилизации отводимых вод. При этом часть промышленных сточных вод, прошедших локальную очистку, и стоки коммунального хозяйства обрабатываются совместно на централизованных (региональных, городских) очистных сооружениях. Межотраслевые водохозяйственные системы позволяют использовать очищенные бытовые и промышленные сточные воды для орошаемого земледелия, а тепло сбросных вод электроэнергетики − для интенсификации сельскохозяйственного производства (например, обогрева теплиц) и рыбного хозяйства. При этом одновременно решаются и природоохранные проблемы, так как экономятся водные ресурсы, уменьшается сброс сточных вод в водоемы.

Биологическая очистка освобождение воды от органических и некоторых минеральных загрязнений. Она сходна с природным процессом самоочищения водоемов. Биоочистка осуществляется сообществом организмов, которое состоит из различных бактерий, водорослей, грибков, простейших, червей и др. Процесс очистки основан на способности этих организмов использовать растворенные примеси для питания, роста и размножения. В аэробных процессах микроорганизмы, культивирующиеся в активном иле либо в биопленке, используют растворенный в воде кислород. Для их жизнедеятельности необходимы постоянный приток кислорода и температура 20− 30° С. Анаэробная очистка протекает без доступа кислорода, основной процесс здесь − сбраживание ила. Эти методы применяют для очистки от органики сильно концентрированных сточных вод и для обезвреживания осадков. Биологическая очистка сточных вод может проходить в естественных условиях (на полях орошения, полях фильтрации, биологических прудах) и в искусственных сооружениях − аэротенках и биофильтрах разной конструкции. Биологическую очистку производственных сточных вод проводят обычно в искусственных условиях, где процессы очистки протекают с большей скоростью.

Аэротенки представляет собой разделенный перегородками на отдельные коридоры железобетонный резервуар. Процесс очистки в аэротенке идет по мере пропускания через него аэририруемой смеси сточной воды и активного ила, состоящего из живых организмов и твердого субстрата (отмершей части водорослей и различных твердых остатков). Из аэротенка смесь обработанной сточной воды и активного ила поступает во вторичный отстойник. Осевший на дно активный ил отводится в резервуар насосной станции, а очищенная сточная вода поступает либо на дальнейшую доочистку, либо дезинфицируется. В процессе биологического окисления происходит прирост биомассы активного ила. Избыток его направляется в сооружения по обработке осадка, а основная часть в виде циркуляционного активного ила снова возвращается в аэротенк. В биофильтрах сточная вода фильтруется через слой кусковой загрузки, в качестве которой используют щебень, гравий, шлак, керамзит, пластмассу, металлическую сетку и другие материалы, на поверхности которых образуется биологическая пленка, выполняющая те же функции, что и активный ил. Она адсорбирует и перерабатывает органические вещества, находящиеся в сточных водах.

В процессе биологической очистки сточных вод образуется большая масса осадков, которые необходимо утилизировать либо обезвредить и изолировать. С этой целью применяют уплотнение активного ила, обезвоживание, термическую обработку и другие операции. После обезвреживания осадки можно использовать в качестве органоминеральных удобрений или компонента некоторых материалов. Разработаны технологии рекуперации активного ила, с помощью которых получают белково витаминные продукты, кормовые дрожжи и технические витамины для комбикормовой промышленности. Эффективная очистка промышленных и коммунально бытовых сточных вод представляет одну из наиболее актуальных инженерно экологических проблем. Даже при очистке сточных вод биологическим методом из них извлекается не более 90% органических веществ и всего лишь 10− 40% неорганических соединений. Существующие процессы биологической очистки сточных вод позволяют разрушать только относительно простые органические соединения, степень очистки от неорганических и сложных органических веществ гораздо ниже. Это приводит к необходимости получения новых штаммов микроорганизмов, пригодных для очистки специальных промышленных стоков.

Улучшение качества воды для хозяйственно питьевых целей Осветление воды — удаление из нее взвешенных веществ. В зависимости от требуемой степени осветления применяют: от стаивание воды в отстойниках, в гидроциклонах, осветление воды, пропуская ее через слой ранее образованного взвешенного осад ка, осветителях со в взвешенным осадком, фильтрование воды через слой зернистого или порошкообразного фильтрующего материала в фильтрах или фильтрование через ткани и сетки. Обесцвечивание воды — устранение или обесцвечивание различных окрашенных коллоидов или истинно растворенных веществ. Для этого воду подвергают коагулированию, исполь зуют различные окислители (хлор, перманганат калия, озон) и сорбенты (активный уголь). Обеззараживание воды проводят для уничтожения содержа щихся ней в болезнетворных вирусов и бактерий. Применяют чаще всего хлорирование воды, бактерицидное облучение, озо нирование другие и способы обеззараживания. Используют и специальные способы обработки как хозяйствен но питьевой, так и производственной воды, такие, как дезодора ция − удаление привкусов и запахов. При высоком содержании в воде железа или фтора может потребоваться ее обезжелезивание (или обесфторирование).

Основные технологические схемы водоподготовки. Сочета ние необходимых технологических процессов и сооружений со ставляет технологическую схему улучшения качества воды. В практике водоподготовки технологические схемы подразделяют на реагентные и безреагентные, по эффекту осветления, по числу технологических процессов и числу ступеней каждого из них, напорные и безнапорные. Реагентые и безреагентные технологические схемы приме няют при подготовке воды для хозяйственно питьевых целей и для нужд промышленности. Данные технологические схемы существенно отличаются друг от друга по размерам водоочистных сооружений и условиям их эксплуатации. Для осаждения основной массы взвешенных веществ с применением реагентов необходимо 2− 4 часа, а без реагентов − несколько суток. Фильтрование с использованием реагентов проходит со скоростью 5− 12 м/ч и более, а без реагентов (медленное фильтрование) − 0, 1− 0, 3 м/ч. При обработке воды с применением реагентов водоочистные сооружения значительно меньше по объему, ком пактнее дешевле, хотя и и сложнее в эксплуатации.

Безреагентные технологические схемы (с гидроциклонами, намывными и медленными фильтрами) обычно применяют для водоснабжения небольших водопотребителей при цветности исходной воды до 50 ºС, для грубого осветления воды, для водо снабжения яда промышленных р объектов. В этих случаях достаточно одного отстаивания или одного фильтрования на грубозернистых фильтрах. По эффекту осветления подразделяют технологические схемы для полного (глубокого) и неполного (грубого) осветления воды. При полном осветлении очищенная вода отвечает требованиям питьевой, при неполном — содержание взвеси в очищенной воде во много раз больше (до 50− 100 мг/л). Технологические схемы для глубокого осветления воды применяют для хозяйственно питьевых и для многих промышленных водопроводов, где к качеству технической воды предъявляются высокие требования. Технологические схемы неполного осветления используются при подготовке технической воды.

2. 2. 2. 4. Состояние водных ресурсов в России Водные ресурсы распределены по территории страны неравномерно: 90% общего годового объема стока приходится на бассейн Северного Ледовитого и Тихого океанов, и менее 8% − на бассейн Каспийского и Азовского морей, где проживает свыше 80% населения России и сосредоточен ее основной промышленный и сельскохозяйственный потенциал. В целом суммарный водозабор на хозяйственные нужды относительно невелик − 3% среднемноголетнего стока рек. Однако в бассейне Волги он составляет 33% всего водозабора по территории страны, а по ряду речных бассейнов забор среднегодового стока превышает экологически допустимые объемы изъятия (Дон − 64%, Терек − 68, Кубань − 80% и т. д. ). На юге европейской территории России практически все водные ресурсы вовлечены в народнохозяйственную деятельность. Даже в бассейнах рек Урала, Тобола и Ишима водохозяйственная напряженность стала фактором, в определенной степени сдерживающим развитие народного хозяйства. В России водные ресурсы представлены в основном пресными водами поверхностного стока и в меньшей доле подземными. Воды морей и океанов, солоноватые и соленые воды, ледники и снежники − это резервы

На территории страны имеется около 3 млн рек, ручьев и временных водотоков, 2, 7 млн. озер (26, 5 тыс. м 3 пресных вод), сотни тысяч болот , большие запасы подземных вод, около 30 тыс. водохранилищ и прудов (вместимостью 800 м 3). В РФ сосредоточено около 1/4 мировых запасов пpecных поверхностных и подземных вод. По объему речного стока − 4264 км 3/ год (10% мирового речного стока, или 30 тыс. км 3/ год на одного жителя) − она занимает второе место в мире после Бразилии. Однако распределены водные ресурсы по территории страны крайне неравномерно. Свыше 71% объема речного стока приходится на районы Сибири и Дальнего Востока и лишь 8% (менее 3 м 3/год на человека) − на европейскую часть, где сосредоточено до 80% населения и производственного потенциала. Выделяются регионы со средней водообеспеченностью − Центр, Урал, юг Западной Сибири, Восточная Сибирь, и низкой − Ставропольский край, Заволжье, Нижнее Поволжье, Барабинская низменность в Западной Сибири, Забайкалье, Центральная Якутия.

В бассейнах ряда рек (Дон, Кубань, Терек, Сулак, Волга, Обь, Томь, Тобол, Иртыш, Лена, Енисей, Амур) наблюдается сложная ситуация. Ресурсные возможности этих рек не удовлетворяют требованиям гидроэнергетики, водного транспорта и рыбного хозяйства. Дефицит водных ресурсов (усиливающийся в маловодные годы) усугубляется неудовлетворительным качеством вод. По данным государственного использования вод, суммарный забор воды из природных водных объектов в 2007 г. составил 80, 0 км 3. Всего в Российской Федерации в 2007 г. использовано 62, 5 км 3 свежей воды, в т. ч. : из поверхностных источников – 49, 7 км 3, подземных – 7, 5 км 3, морской воды – 5, 3 км 3. Структура водопотребления характеризуется следующими показателями: – производственные нужды – 60, 8%; – хозяйственно питьевые нужды – 18, 6%; – орошение – 13, 4%; – сельскохозяйственное водоснабжение – 1, 0%; – прочие нужды – 6, 2%.

Потери воды во внешних сетях при транспортировке от водоисточников до водопотребителей в 2007 г. составили 7, 9 км 3. Потери воды водопользователями, относящимися к разделу ОКВЭД “Сельское хозяйство, охота и лесное хозяйство”, составили 25, 8% от объема забранной воды, в основном за счет орошения. Практически все поверхностные и большая часть подземных водных объектов в регионах размещения крупных промышленных и сельскохозяйственых комплексов испытывают значительное антропогенное воздействие. Вода перестала быть ресурсом, в полной мере возобновляемым, по причине разрушения человеком природных систем, ее воспроизводящих. Осушение болот, хозяйственное освоение водосборных территорий, территориальное перераспределение стока (в стране используется 37 крупных водохозяйственных систем суммарной протяженностью 3 тыс. км и объемом перебрасываемого стока 17 км 3/год), хозяйственное освоение водосборных территорий и др. − все это изменило характер формирования стока и водный режим многих водных объектов. В России сложилась напряженная (предкризисная) водохозяйственная обстановка. Она характеризуется обострением следующих социально

Массовая гибель малых рек На территории бассейнов малых рек (длиной до 100 км), составляющих 30% суммарного многолетнего стока, проживает значительная часть городского и сельского населения. За последние 15− 20 лет интенсивное хозяйственное использование веяных ресурсов и прилегающих земель привело к истощению, обмелению и загрязнению рек. Бесконтрольное изъятие воды, уничтожение водоохранных полос и осушение верховых болот привело к массовой гибели малых рек. Особенно ярко этот процесс наблюдается в лесостепных и степных зонах, на Урале и вблизи крупнейших промышленных центров. Истощение запасов и загрязнение подземных вод Ресурсный потенциал подземных вод России составляет 869, 1 млн. м 3/сут. Степень освоения разведанных месторождений подземных вод и их запасов пока остается низкой: из 5837 месторождений полностью или частично введено в эксплуатацию лишь 2975 (51%). Эксплуатационные запасы подземных вод составляют 92, 48 млн. м 3/сут, в том числе по сумме категорий А+В+С 1 – 82, 12 млн. м 3/сут.

Для удовлетворения питьевых нужд населения и водоснабжения объектов промышленности из подземных источников добывалось 25, 08 млн. м 3/сут подземных вод. При этом 23, 7 млн. м 3/сут было использовано по целевому назначению и 2, 12 млн. м 3/сут потеряно при транспортировке воды в водопроводно канализационной сети. При вертикальном дренаже и водоотливе было извлечено 4, 71 млн. м 3/сут подземных и шахтных вод, из которых 3, 92 млн. м 3/сут сбрасывалось в гидросеть без использования и 0, 79 млн. м 3/сут расходовалось на технические нужды. Для различных целей использовалось 23, 75 млн. м 3/сут, в том числе: на хозяйственно питьевое водоснабжение 16, 92 млн. м 3/сут (71%), производственно техническое водоснабжение – 6, 31 млн. м 3/сут (27%), остальное – на орошение земель и обводнение пастбищ. Загрязнение 2321 участка (39% общего количества) связано с деятельностью промышленных предприятий, 721 участка (12%) – с сельскохозяйственной деятельностью, 739 участков (12%) – с коммунальным хозяйством, 512 участков (9%) – в результате подтягивания некондиционных природных вод при нарушении режима их эксплуатации, 594 участков (10%) обусловлены деятельностью промышленных, коммунальных и сельскохозяйственных объектов (загрязнение подземных вод “смешанное”), а для 1080 участков (18%) источник загрязнения подземных вод не установлен.

Основными загрязняющими подземные воды веществами являются соединения азота (нитраты, нитриты, аммиак или аммоний – на 2321 участке), нефтепродукты (1793), сульфаты, хлориды (975), тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий, кобальт, никель, ртуть или сурьма – 437), фенолы (371). На 4138 участках (69%) интенсивность загрязнения подземных вод составляет 1– 10 ПДК, на 1293 участках (22%) изменяется в пределах 10– 100 ПДК, на 536 участках (9%) превышает 100 ПДК. Согласно нормативам Сан. Пи. Н 2. 1. 4. 1074 01 чрезвычайно опасному загрязнению подземных вод (I класс опасности загрязняющих веществ) подвержены 157 участков (3% общего количества загрязненных участков), высокоопасному (II класс) – 1266 участков (21%), опасному (III класс) – 2776 участков (46%) и умеренно опасному (IV класс) – 477 участков (8%). На крупных водозаборах подземных вод, находящихся в ведении жилищно коммунального хозяйства городов, как правило, организованы зоны санитарной охраны, в пределах которых в основном соблюдаются требования Сан. Пи. Н 2. 1. 4. 027 95 “Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов хозяйственно питьевого водоснабжения”. На малых водозаборах в ряде случаев зоны санитарной охраны либо вообще не созданы, либо хозяйственная деятельность в пределах таких зон не соответствует требованиям

Выявлено около 1000 очагов загрязнения подземных вод, 75% которых приходится на наиболее заселенную европейскую часть России. Ухудшение качества воды отмечено в 60 городах и поселках на 80 питьевых водозаборах производительностью более 1000 м 3 в сутки. По экспертным оценкам, суммарный расход загрязненных вод на водозаборах составляет 5− 6% от общего количества подземных вод, используемых для хозяйственно питьевого водоснабжения. Степень загрязнения достигает 10 ПДК по тому или иному ингредиенту − нитратам, нитритам, нефтепродуктам, соединениям меди, фенолам и др. Наблюдается и истощение подземных вод, проявляющееся в снижении их уровней и формировании обширных депрессионных воронок, глубиной до 50− 70 м, диаметром − до 100 м. В целом состояние используемых подземных вод оценивается как критическое и имеет опасную тенденцию дальнейшего ухудшения.

Ухудшение качества питьевой воды Состояние водных источников (поверхностных и подземных) и систем централизованного водоснабжения не может гарантировать требуемого качества питьевой воды. Более 50% россиян вынуждены пользоваться водой, не соответствующей стандартам по различным показателям. Более 20% проб питьевой воды не удовлетворяет действующим нормам по химическим показателям и более 11% по микробиологическим, 4, 3% проб питьевой воды представляют реальную опасность для здоровья населения. Основными причинами ухудшения качества питьевой воды являются: несоблюдение режима хозяйственной деятельности в зонах санитарной охраны (17% водоисточников и 24% коммунальных водопроводов из поверхностных источников вообще не имеют санитарно охранных зон); отсутствие в ряде случаев очистных сооружений на коммунальных водопроводах (13, 1%) и обеззараживающих установок (7, 2%), а также вторичное загрязнение воды в разводящих сетях при авариях, количество которых ежегодно возрастает. Об опасности сложившегося положения свидетельствует и ежегодное увеличение количества эпидемических вспышек острых кишечных инфекционных заболеваний, вирусного гепатита, обусловленных водным фактором передачи инфекции.

Загрязнение морей Все внутренние и окраинные моря Российской Федерации испытывают интенсивную антропогенную нагрузку, как самой акватории, так и в результате хозяйственной деятельности на водосборном бассейне. Для морских берегов характерно развитие абразионных процессов, более 60% береговой линии испытывает разрушение, размыв и подтопление, что наносит значительный ущерб народному хозяйству и является дополнительным источником загрязнения морской среды. Особую опасность вызывает захоронение радиоактивных отходов в северных морях. В последние годы контроль за качеством морских вод несколько ослаб и проводится по сокращенной программе в связи с недостаточным финансированием. Усиление негативного влияния антропогенной деятельности на состояние и условия воспроизводства рыбных запасов. Гидростроительство, забор большого количества пресной воды на орошение и другие хозяйственные нужды, эксплуатация водозаборов без рыбозащитных устройств, загрязнение вод, превышение квоты добычи и другие факторы резко ухудшили состояние и условия воспроизводства рыбных запасов: сокращаются уловы рыбы (напряженная обстановка для рыбного хозяйства сложилась в бассейнах рек: Обь, Иртыш, Енисей, Кубань.

Объем вылова только в 2007 г. в наиболее крупных пресноводных водоемах России снизился на 22, 4%; снижается рыбопродуктивность озерного фонда − в среднем она составляем 4− 6 кг/га, а в заполярных озерах − менее 1 кг/га; добыча в оз. Ильмень сократилась на 40%; средняя рыбопродукгивность водохранилищ колеблется от 0, 5 до 40 − 50 кг/га; сокращаются уловы рыбы и в морях, так рыбопродуктивность Белого моря составляет около 1 кг/га, а запас мойвы в Баренцевом море в 2007 г. сократился по сравнению с 2006 г. в 6, 5 раза, при этом нерестовый запас стал ниже оптимального неприкосновенного запаса. Моря Дальнего Востока характеризуются исчезновением сардины иваси и сокращением запасов минтая, что вызвано нерегулируемым иностранным промыслом; происходит исчезновение ценных пород рыбы, угнетение и гибель многих видов ихтиофауны (в Волге полностью исчезли естественные нерестилища белорыбицы, сохранились только 12% пересилит осетровых рыб; исчезли заросли морской капусты (ламинарии) в некоторых районах Приморья; увеличивается заболеваемость ценных пород рыбы и накопление в ней вредных загрязняющих веществ (в мышечных тканях осетровых отмечается накопление хлороргапнческих пестицидов, солей тяжелых металлов, ртути). Результаты проверки показали: из 193 проб рыбы различных участков Ветлуги, Чебоксарского и Куйбышевского водохранилищ в 156

Загрязнение поверхностных вод По данным государственного водного кадастра, охватывающим в 2007 г. деятельность 42 тыс. водопользователей, на хозяйственно питьевые и производственные нужды, на нужды орошения и сельскохозяйственного водоснабжения, на прочие нужды использовано 62, 5 км 3 воды. Без изменения остается показатель экономии воды в результате функционирования систем оборотного водоснабжения (79, 2%). В поверхностные водные объекты страны в 2007 г. поступило 51, 4 км 3 сточных вод, из которых 33, 4% – доля сброса загрязненных сточных вод, 62, 6% – нормативно чистых и 4, 0% – нормативно очищенных. Суммарный объем сброса загрязненных сточных вод в поверхностные водные объекты России в 2007 г. составил 17, 2 км 3, при этом 3, 4 км 3 сточных вод сбрасываются без какой либо очистки. Около четверти объема сточных вод сброшено в поверхностные водные объекты Центрального федерального округа, по 18% – Приволжского и Северо Западного федеральных округов. Для подавляющего большинства субъектов Российской Федерации одним из основных источников загрязнения водных объектов являются предприятия, связанные со сбором, очисткой и распределением воды, удалением сточных вод, отходов и с аналогичной деятельностью (жилищно коммунальное хозяйство).

В ряде городов вклад этих предприятий в сброс загрязненных сточных вод в поверхностные водные объекты составляет: в Москве и Омске – больше 90%, Ульяновске и Санкт Петербурге – до 80%, Волгограде – до 70%, Нижнем Новгороде, Саратове и Воронеже – около 50%. Наибольшую нагрузку на водные ресурсы в стране оказывают химическая и нефтехимическая промышленность – 6, 6%, лесная, деревообрабатывающая и целлюлозно бумажная – 7, 2%, сельское хозяйство − 7, 2% и нематериальное производство – 61, 0%. Резко возросло бактериальное загрязнение поверхностных водоемов. В значительной степени это связано с ежегодно увеличивающимся числом аварийных сбросов неочищенных сточных вод, крайне неудовлетворительным состоянием канализационных коллекторов и нарушением в большинстве случаев режима обеззараживания стоков, сбрасываемых предприятиями коммунального хозяйства. Загрязнение водоемов происходит не только отходами про мышленного производства, но и попаданием с полей в водоемы органики, минеральных удобрений, пестицидов, применяемых в сельском хозяйстве. Радиационное загрязнение поверхностных вод в РФ охватило территорию в 25 тыс. км 2 с населением более 500 тыс. человек.

Сохраняется многолетняя тенденции нарастания загрязнения поверхностных вод. Годовой объем сброшенных стоков составляет 20 км 3. Со сточными водами промышленности, сельского и коммунального хозяйства и водные объекты поступает огромное количество загрязняющих веществ. На территории страны практически все водные объекты подвержены антропогенному влиянию, качество воды большинства из них не отвечает нормативным требованиям. Наибольшей антропогенной нагрузке подвергнется Волга со своими притоками Камой и Окой. Среднегодовая токсичная нагрузка на экосистемы Волги в 6 раз превосходит нагрузку на водные экосистемы других регионов страны. Качество вод Волжского бассейна не соответствует гигиеническому, рыбохозяйственному и рекреационному нормативам. В связи с перегруженностью и низкой эффективностью работы очистных сооружений объем нормативно очищенных сточных вод, сброшенных в водоемы, составляет только 10, 7% от общего объема воды, подлежащей очистке.

ПДК вредных ингредиентов в воде превышают в десятки, а порой и в сотни раз: воды реки Урал в районе городов Орел и Оренбург содержат железо, нефтепродукты, аммонийный и нитратный азот, среднегодовые концентрации которых колеблются от 5 до 40 ПДК; в Приморье воды реки Рудной загрязнены борсодержащими веществами и соединениями металлов концентрации меди, цинка, бора достигают соответственно 30, 60 и 800 ПДК и т. д. Результаты проверки качества водных источников показали: только 12% обследованных водных объектов можно отнести к условно чистым (фоновым); 32% − находятся в состояний антропогенного экологического напряжения (умеренно загрязненные); 56% − являются загрязненными годными объектами (или их участками), экосистемы которых находятся в состоянии экологического регресса.

Трансграничное загрязнение поверхностных вод Качество трансграничных поверхностных водных объектов в 2007 г. оценено по результатам режимных наблюдений в 62 пунктах, расположенных на 51 водном объекте на границе России с сопредельными государствами. Наиболее распространенными загрязняющими веществами в пограничных районах являлись легко и трудноокисляемые органические вещества (по БПК 5 и ХПК), соединения металлов (медь, железо, марганец). В целом в пограничных районах России нарушение норм качества чаще всего было в пределах от 1 до 10 ПДК, отмечены единичные случаи выше этих значений ПДК. Наиболее загрязненными остаются участки водных объектов на границах с Норвегией, Казахстаном и Китаем. Расчет переноса химических веществ выполнен по результатам наблюдений на 33 реках в районе пересечения границ с Финляндией, Польшей, Белоруссией, Украиной, Грузией, Азербайджаном, Казахстаном, Монголией и Китаем.

Результаты расчета свидетельствуют, что наибольшее количество водной массы внесено на территорию России через границу с Казахстаном (39, 8% контролируемой), вынесено с территории России в Украину (43, 4%). Максимальное количество большей части определяемых веществ с водой рек поступило на территорию России из Казахстана; главных ионов, общего фосфора и кремния – с территории Украины; общего железа – с территории Монголии. Наибольшее количество органических, биогенных веществ, главных ионов, соединений никеля и нефтепродуктов со стоком рек было вынесено из России на территорию Украины; соединений меди и цинка – на территорию Азербайджана, соединений общего хрома, фенолов и хлорорганических пестицидов – на территорию Казахстана.

Расточительное водопользование. Для отечественной экономики характерны традиционно высокие удельные расходы воды на единицу произведенной продукции (в 3– 10 раз больше, чем в развитых странах). Наиболее водоемкие отрасли промышленности черная и цветная металлургия, химическая и нефтехимическая, топливная и машиностроение. При суммарном объеме забора воды из природных источников 117 км 3, потери составили 9, 1 км 3: промышленности – 25%; в жилищно коммунальном хозяйстве – до 40%; в сельском хозяйстве – 35%. В сельском хозяйстве завышены нормы подачи воды на нужды как животноводства, так и растениеводства. Самым крупным водопотребителем остается орошаемое земледелие. За последние 10 15 лет площади орошаемых земель сократились почти вдвое и составляют около 3 млн га. Значительно понизился технический уровень оросительных систем, износ сети и оборудования достигает 75%. Потери воды при транспортировке достигают 60% от общего объема ее забора на орошение. Велики потери воды в жилищно коммунальном хозяйстве – от 20 до 40% (за счет утечек в жилых и общественных зданиях, коррозии и износа водопроводных сетей). А нормы водопотребления завышены в 1, 5– 2 раза по сравнению с экономически развитыми странами и

Снижение качества питьевой воды. Основные источники питьевого водоснабженин речной сток и подземные воды. Качество поверхностных вод неудовлетворительное. В связи с загрязненностью требует специальной подготовки вода, забираемая для водоснабжения из Волги, Днепра, Дона, Кубани, Северной Двины, Печоры, Оби, Енисея, Лены, Камы, Амура и многих озер. Основные реки России – Волга, Дон, Кубань, Обь, Енисей, Лена, Печора – оцениваются как «сильно загрязненные» . Вода в Неве, Томи, Oкe н Урале непригодна по качеству для питьевого ихозяйственно бытового назначения. Водопроводной водой (с забором из поверхностных источников) обеспечивается 68 %, населения в городах и более 10%, в селах. Водоснабжение сельских населенных пунктов в основном осущеетвляется из подземных источников. Имеющиеся технологии водоподготовки в условиях продолжающегося ухудшения качества воды в водных источниках не обеспечивают подготовку воды до нормативных требований. Норма содержания хлора в российской питьевой воде в 2, 5 раз выше, чем в США, и в 12 раз выше, чем в Западной Европе. Более 40% водопроводов не имеют необходимых очистных сооружений для обезвреживания и очистки воды. Мощности водопроводов используются со значительной перегрузкои и

Почти 30% населения страны пользуется децентрализованными источниками водоснабжения без соответствующей водоподготовки. В ряде регионов люди страдают от недостатка питьевой воды и отсутствия связанных с этим надлежащих санитарно бытовых условий. К регионам с наибольшими отклонениями качества питьевой воды относятся республики Дагестан, Ингушетия, Калмыкия, Карачаево Черкесия, Карелия и Татарстан, Алтайский и Приморский край, Архангельская, Ивановская, Кировская, Костромская, Рязанская, Смоленская и Ульяновская области. Микробное загрязнение питьевой воды представляет серьезную опасность для здоровья россиян. В 2004 г. в РФ зарегистрировано 19 вспышек острых кишечных заболеваний водного характера, число пострадавших выросло на 23% и составило 1715 человек. Наиболее крупные вспышки связаны с употреблением недоброкачественной водопроводной воды среди населения Махачкалы (Республика Дагестан). Каждый второй россиянин вынужден использовать для питьевых целей воду, не соответствующую по ряду показателей гигиеническим требованиям, что создает серьезную угрозу для здоровья. Отставание России по средней продолжительности жизни (мужчины – 59 лет, женщины 72 года) от экономически развитых стран в значительной

Ухудшение экологического состоянuя водных объектов. Многоцелевое и, как правило, нерациональное использование водных ресурсов приводит к их загрязнению, истощению и деградации. Биогенные элементы и органические соединения (попадающие в реки и озера со сточными водами), вызывают эвтрофикацию – бурное развитие водорослей ( «цветение» вод) с выделением токсичных веществ. В результате происходит уменьшение кислорода в воде, замор рыб и других животных. Чрезмерный антропогенный пресс на водные и околоводные системы приводит к обеднению ландшафтного и биологического разнообразия. Развитие хозяйственной деятельности на водосборных территориях значительно изменило характер формирования и водный режим многих водных объектов. Это выразилось в усилении паводков, более частых наводнениях, подтоплении и затоплении земель и других стихийных бедствиях, связанных с водой.

Повышение опасности возникновения стихийных бедствий. Площадь паводкоопасных территорий 400 тыс. км 2, из которых 50 тыс. ежегодно подвергается затоплению. Паводкоопасные регионы: Приморский край, Амурская и Сахалинская области, Забайкалье, Средний и Южный Урал, Нижняя Волга, Северный Кавказ и Восточная Сибирь. Наводнения – одно из наиболее часто повторяющихся стихийных бедствий. Наводнениям с катастрофическими последствиями подвержены территории в 150 тыс. км 2, на которых расположены 300 городов, десяки тысяч населенных пунктов, большое количество хозяйственных объектов и свыше 7 млн. га земель сельскохозяйственного назначения. Обострение проблемы наводнений связано не только с сокращением аккумулирующей способности водосборов в результате антропогенной деятельности, но и с действием таких факторов, как: старение основных водного хозяйства (более 40% всех гидротехнических сооружений требуют капитального ремонта и реконструкции); выделение бюджетных средств на ремонтно восстановительные работы осуществляется несвоевременно (часто после наступления паводков) и в недостаточных объемах; аварийность

интенсивное хозяйственное использование и бесконтрольная застройка паводковых территорий без проведения защитных мероприятий; низкая достоверность прогнозов в результате сокращения гидрологической сети и др. Обострившиеся водохозяйственные проблемы в различной степени затрагивают население и экономику всей страны и требуют принятия действенных мер для нормализации сложившегося положения.

2. 2. 3. Разрушение и загрязнение эдафосферы 2. 2. 3. 1. Краткая характеристика почвенных ресурсов Почвенные ресурсы обеспечивают определяющую роль в продуцировании растениями органического вещества, одновременно являясь средой обитания всех сухопутных организмов. В настоящее время площадь земель, не затронутых хозяйственной деятельностью составляет всего около 38 млн км 2, т. е. 28% площади суши, не считая материковых льдов (табл. 5). Таблица 5 Площадь земель, не затронутых хозяйственной деятельностью, % *Без Антарктиды и других ледяных и скальных поверхностей Европа 5, 7 Азия 22, 9 Африка 27, 0 Северная Америка 34. 0 Южная Америка 20, 9 Австралия 27, 1

В Северном полушарии наибольшие площади ненарушенных хозяйственной деятельностью территорий имеют Россия и Канада, где сохранились самые крупные массивы естественных лесных сообществ. В Южном полушарии наиболее ощутимый вклад в стабилизацию окружающей среды экваториальная Южная Америка, Африка и Австралия. Особенно важную роль в поддержании устойчивости биосферы играют высокопродуктивные влажные тропические леса в бассейне Амазонки. Чем мощнее энергетика страны и чем выше потребление первичной продукции биоты в ней, тем больший вклад она вносит в глобальную деформацию окружающей среды. Ее показателем может служить мощность, приходящаяся на единицу площади. Если соотнести эти величины с глобальной мощностью, то для каждой страны можно определить коэффициент антропогенного давления (табл. 6).

Таблица 6 Коэффициент антропогенного давления и доля ( %) ненарушенных территорий Страны Коэффициент Доля антропогенного ненарушенных давления территорий Нидерланды 42 0 США 34 4 ФРГ 19 0 Япония 16 0 Республика Корея 4 0 Мексика 1, 2 2 Китай 1, 1 20 Индия 1, 0 1 Россия 0, 7 45 Бразилия 0, 5 68 Канада 0, 4 64 Австралия 0, 2 71 Все страны 1 39

Из 149 млн. км 2 площади суши на долю земель, пригодных для хозяйственного освоения, приходится лишь около 60 млн. км 2. В настоящее время площадь занятых и возделанных человеком земель близка к 25 млн. км 2 (1/6 площади суши). Из них около 10 млн км 2 заняты городами и другими поселениями, сооружениями, коммуникациями, полигонами, горными выработками. Остальные 15 млн. км 2 (1, 5 млрд. га) заняты агроценозами, а также сильно измененными ландшафтами. Площадь постоянных пастбищ для сельскохозяйственных животных близка к 25 млн. км 2. Следовательно, под прямым контролем человека находится около 50 млн. км 2. По мнению экологов, эта площадь уже превышает допустимый предел земельных ресурсов, подлежащих хозяйственному использованию. Пашня может быть увеличена лишь за счет пастбищ и лесов, что чревато серьезными эколого экономическими потерями. В то же время с возделанными землями соседствуют огромные пространства пустынь и полупустынь, занимающие в разных зонах более 30 млн. км 2. На каждого жителя Земли в настоящее время приходится в среднем около 25% га пашни. Почти 90% площади возделанных земель находится в тропиках, субтропическом, суббореальном пояса. Хозяйственная структура земель всего мира и Российской Федерации приведена в табл. 7.

Таблица 7 Хозяйственная структура земель всего мира и Российской Федерации Категории земель Все страны РФ млн. га % Сельскохозяйственные угодья 3218 21, 6 224 13, 1 в том числе пашня 1518 10, 2 131 7, 7 Леса и кустарники 4550 30, 5 806 47. 2 Нелесные растительные ландшафты 1132 7, 6 387 22, 7 Под водой и болотами 1030 6, 9 96 5, 6 Под постройками, дорогами и т. п. 980 6, 6 68 4, 0 Пустыни 2270 15, 2 2 0, 1 Прочие 1720 11, 6 124 7, 3 Всего 14900 100, 0 1707 100, 0

Разрушение почв Почвы планеты по вине человека разрушаются все быстрее и быстрее. Наибольшей трансформации подвергается самый верх ний, поверхностный горизонт литосферы в пределах суши. Суша занимает 29, 2% поверхности земного шара и включа ет земли различной категории, из которых важнейшее значение имеет плодородная почва. Почвенные ресурсы обеспечивают определяющую роль в фор мировании и развитии фотосинтезирующих процессов, являются земельным фондом для человека, животных, растений. При неправильной экс плуатации очвы безвозвратно уничтожаются. За п последнее столетие утрачено 2 млрд. га плодород ных земельных угодий, или 27% земель сельскохозяйст венного спользования. За всю и историю человечества было потеряно больше земель, чем обрабатывается сейчас. Сейчас этот процесс идет в среднем со скоростью 7, 5 млн. га в год. Несмотря на большую потребность в расширении посевных площадей освоение новых земель в отдельных регионах мира уже не приводит к увеличению мировой пашни. Это связано с тем, что одновременно с распашкой новых земель значительные площади сельхозугодий выбывают из хозяйственного использования под разного рода строительные объекты, а также в результата разрушения и деградации почв. Ниже рассмотрены основные причины разрушения и деградации

Эрозия почв. Это процесс разрушения и сноса почв и рыхлых пород потоками воды и ветром (водная и ветровая эрозия). Дея тельность человека ускоряет этот процесс по сравнению с есте ственными явлениями в 100 раз (рис. 13). Из 149 млн. км 2 площади суши на долю земель, пригодных для хозяйственного освоения, приходится лишь около 60 млн. км 2. В настоящее время площадь занятых и возделанных человеком земель близка к 25 млн. км 2 (15% площади суши). Из них около 10 млн. км 2 заняты городами и другими поселениями, сооружениями, коммуникациями, полигонами, горными выработками. Остальные 15 млн. км 2 (1, 5 млрд. га) заняты агроценозами, а также сильно измененными ландшафтами. Площадь постоянных пастбищ для сельскохозяйственных животных близка к 25 млн. км 2. Только за последнее столе тие трачено более 2 млрд. га плодородных у сельскохозяйственных угодий, или 27% земель сельскохозяйственного использования. Эрозия уносит вместе с водой и почвой биогенные элементы (Р, К, N, Ca, Mg) в количествах гораздо больших, чем вносится с удобрениями. Разрушается структура почвы, а ее продуктивность снижается на 35− 70%. Основная причина эрозии в неправильной обработке земель (при распашке, посевах, прополках, уборках уро жая др. ), приводящей к разрыхлению и измельчению слоя и по чвы одная эрозия преобладает в местах интенсивных дождей и при В использовании дождевальных установок в местах уклонов по верхностей

Поливное земледелие. Деградация орошаемых земель проис ходит з и за больших потерь воды на фильтрацию, строительства оросительных каналов без гидроизоляции, неконтролируемого расхода воды, орошения минерализованными водами, бездренаж ного орошения. Результатом является вторичное засоление почв, забола чивание земель и деградация почв. Засоление происходит при на коплении в верхних слоях почвы вредных для растений солей (Na 2 CO 3, Mg. CO 3, Ca. CO 3, Na 2 SO 4, Na. CI и др. ) из за поднятия грунтовых вод при избыточном орошении или в результате строи тельства равнинных водохранилищ. Машинная деградация почвы (переуплотнение, нарушение структуры пахотного слоя, смешивание его с подстилающей породой). Результатом таких воздействий является забивание пор земли, образование плотных конгломератов, что приводит к снижению влагоемкости, наруше нию кислородного режима. Сокращение площади пахотных земель из за горнопромышленных разработок, расширения селитебных зон, промышленного и гидротехнического строительства (рис. 14).

Рис. 14. Карьер

Вырубка лесов приводит к разрушению почв и интенсификации эрозионных про цессов. Их площадь за последние 10 тыс. лет со кратилась. Перевыпас скота. В Ар гентине и Чили из за этого выведено из использования свыше 100 млн га некогда обрабатываемых земель. Выпас скота при вел в негодность пастбища и способствует продвижению пус тынь в Ираке, Сирии, Индии. Отторжение от сельхозугодий площадей для возведения городов и поселков, строительства дорог, промышленных предприятий, свалок и т. д. Снижение почвенного плодородия вследствие неправильной агротехники, в основном из за отсутствия севооборотов и недостаточного возвращения в почву питательных веществ;

2. 2. 3. 3. Химическое загрязнение почв Поверхность земли испытывает самую значительную по массе и очень опасную антропогенную нагрузку. Если в атмосферу выбрасывается менее 1 млрд т вредных веществ (без СО 2), а в гидросферу около 15 млрд т загрязнителей, то на землю попадает ежегодно примерно 90 млрд т техногенных отходов. Если даже преобладающая часть этой массы химически инертна, то все равно она вытесняет природные экосистемы на значительной площади. В почвах накапливаются соединения металлов, на пример железа, ртути, свинца, меди и др. Ртуть поступа ет в почву с пестицидами и промышленными отходами. Суммарные неконтролируемые выбросы ртути составляют 4− 5 тыс. т в год, а из каждой тонны добываемого свинца до 25 кг поступает в окружающую среду. Огромное коли чество свинца выделяется в атмосферу и с выхлопными га зами автомобилей. О масштабах химического преобразования поверхности литосферы можно судить по следующим данным: за ХХ в. на земную поверхность осело свыше 20 млрд. т шлаков, 3 млрд. т золы. Выбросы цинка, сурьмы составили по 600 тыс. т, мышьяка − 1, 5 млн. т, кобальта − свыше 0, 9 млн. т, никеля − более 1 млн. т. Ниже приводится характеристика основных источников загрязнения почв.

Бытовые отходы Значительный урон литосфере наносит антропогенное за грязнение бытовыми отходами. Особенно это касается крупных го родов и населенных пунктов. Отходы деятельности человека растут с развитием общества во все возрастающих масштабах. Для их скла дирования используются хранилища (свалки, фекальные поля и др. ), размеры которых ежегодно возрастают, а объем утилизации отходов остается относительно невысоким. С 1975 по 1990 г. коли чество всех видов твердых бытовых отходов в мире возросло со 120− 280 до 160− 380 кг на душу населения (в России соответствен но с 137 до 159 кг на душу населения). Сегодня практически во всех странах мира твердые бытовые отходы (отходы бумажной про дукции, пластмассы, стекла, металлов, дерева и др. ) вывозят на свалки (полигоны): в СНГ — 97%, Великобритании − 90%, Ка наде − 80%, Италии − 74%, США − 67%, Испании − 65%. Складирование этих отходов сопряжено с отчуждением больших площадей земель, существенным их загрязнением, выделениями в фунтовые воды и атмосферу загрязнителей, возникновением очагов инфекционных заболеваний и пожаров. В то же время ис пользованные полигоны в большинстве случаев не подвергаются рекультивации и площади, занимаемые ими, на многие годы ос таются "мертвой" землей и источником загрязнений.

Промышленные отходы Отходы промышленного производства включают остатки от добычи сырья, его переработки, пришедшие в негодность обору дование и материалы. Несмотря на то, что значительная часть та ких отходов утилизируется, их накопление в зонах промышленных регионов наносит существенный урон почвенным экосистемам. Только с начала XX века на промышленных свалках осело более 20 млрд. т шлаков и 3 млрд. т золы. В них, например, содержится свыше 0, 6 млн т цинка и сурьмы, 1, 5 млн. т мышьяка, 0, 9 млн. т кобальта, 1 млн. т никеля. Основной вред, наносимый твердыми отходами промышленности, состоит в загрязнении почв тяжелы ми еталлами и их соединениями, в м безвозвратных потерях по чвенных экосистем, занятых свалками отходов. Основная масса твердых отходов образуется в виде отвалов, шлаков, «хвостохранилищ» ), шламов, пыли, опилок, стружки золы, стеклобоя, пластмассы, ре зины, ости, шерсти. Наибольшее воздействие на почвы к оказывают кислотные осадки и промышлен ные пыли, содержащие тяжелые металлы и иные загрязнители. Отрицательное влияние на почву оказывают отходы промышленных предприятий, выхлопные газы автотранспорта, шахтные воды, отходы нефтепромыслов. Избыточное количество марганца, хрома, меди,

Накопление значительного количества твердых отходов во многих отраслях обусловлено существующим уровнем про мышленных технологий, не предусматривающих комплекс ной переработки сырья. Многие технологии предусматривают использование не более 8− 10% сырья, а некоторые даже ме нее 1% от добытого. Все остальное поступает в отходы или от валы. Помимо того, что промышленные отходы занимают зна чительную территорию, они служат источником химического загрязнения почвы, гидросферы и атмосферы. Стекающие с гор отвалов атмосферные осадки преимущественно загрязне ны химически активными и вредными для биосферы вещест вами. Это ведет к формированию вокруг отвалов и хранилищ зараженных зон. Загрязняющие вещества попадают в грунто вые оды и поверхностные в водоемы. В сухую погоду отвалы пылят, а отвалы угольных шахт даже самовозгораются, что за грязняет тмосферу. К твердым отходам также а относится обез воженный активный ил, образующийся на очистных сооруже ниях промышленных предприятий и городов. Ежегодное потребление минерального сырья в мире со ставляет олее 100 млрд. т. б В результате столь интенсивного использования недр Земли облик планеты сильно изменился. В промышленно развитых районах сформировался антропо генный ландшафт1, значительно отличающийся от природно го. то привело к существенному изменению Э

Особо опасные токсиканты С производством и применением пестицидов связано появление в окружающей среде еще одной группы крайне ядовитых веществ − диоксинов. Они оказались образовавшимися в процессе производства примесями к некоторым гербицидам. Один из диоксинов − ТХДД занимает пятое место в ряду самых сильных из известных ядов. Предполагается, что максимальная недействующая доза этого вещества для человека не превышает 10 6 мкг/кг. Диоксины очень стойки: период полувыведения у человека − больше года. Известны случаи заболеваний и гибели людей, связанные с диоксинами. Применение американской армией во Вьетнаме дефолианта, содержащего ТХДД, вызвало заболевания более 2 млн. жителей. Диоксины могут образовываться при сжигании угля, углеводородов, пластмасс.

Пестициды Понятие пестициды объединяют группу веществ, которые используются для уничтожения или снижения численности нежелательных для человека организмов. В зависимости от объекта назначения их подразделяют на инсектициды (лат. инсекта – насекомое) – убивают насекомых, гербициды (лат. херба – трава) – уничтожают сорняки, фунгициды (лат. фунгус – гриб) – средства против грибковых заболеваний, акарициды (лат. акарос – клещ) – уничтожение клещей, альгициды (лат. альга – водоросль) – уничтожения водорослей и др. Ни один из этих химикатов не обладает абсолютной избирательностью и представляет угрозу для других групп организмов, в том числе для людей. Поэтому все они – биоциды, т. е. вещества, угрожающие различным формам живого. Даже сравнительно мало токсичные пестициды не подвергаются ферментативному разложению. Никакие организмы не располагают соответствующими механизмами детоксикации. В группу пестицидов входят, кроме этого, вещества, изменяющие физиологические функции организмов или воздействующие на отдельные их органы (бесплодие, болезни, поведение и т. п. ). Соответственно существует большое количество более частных названий веществ из группы пестицидов. Дефолианты – для удаления листвы с растений; дефлоранты – для уничтожения цветков растений; репелленты – для

Пестициды применяют чаще всего в искусственно создаваемых человеком системах (агроценозах) или в природных экосистемах, где нарушены механизмы саморегулирования (гомеостаз). Иногда пестициды приходится применять и в стабильных естественных экосистемах для подавления вспышек массового размножения отдельных организмов. Последнее обычно наиболее часто встречается в лесных экосистемах. Например, подобные вспышки характерны для насекомых, питающихся листвой или хвоей деревьев. Установлено, что устойчивые пестициды, защищающие растения от вредителей, болезней и сорняков, сохраняют до трети урожая, но одновременно они отрицательно влияют на численность и активность почвенной фауны и микроорганизмов. Пестициды и продукты их естественных превращений вредны для личинок таких необходимых в природе животных, как насекомые опылители и насекомые энтомофаги, насекомоядные, хищные, для промысловых птиц и млекопитающих. Остатки пестицидов вместе с собранным урожаем и водой могут попадать в воду, причиняя вред здоровью человека. Решить проблему применения пестицидов в сельском хозяйстве можно строгой дозировкой и умелым их использованием. Необходимо создавать такие препараты, которые сравнительно быстро разрушаются, а продукты их естественной переработки должны быть неядовитыми. В последние

Только около 1% вносимых в среду ядов имеет непосредственный контакт с теми видами организмов, против которых они применяются. Остальная их масса попадает в различные звенья среды и небезразлична для их обитателей. Попадая в живой организм, они пере даются о цепям питания, долгое время циркулируют во внешней п среде, попадая из почвы в воду, из воды в планк тон, атем в организм з рыбы и человека или из воздуха и почвы в растения, организм травоядных животных и человека. В по чве пестициды вызвают депрессию процесса естественной нитрифика ции. Уничтожение пестицидами (в форме гербицидов) травяного покрова многократно увеличивает эрозию почвы. Пестициды су щественно подавляют деятельность насекомых — опылителей рас тений, ругих организмов, не являющихся мишенями их действия. До д 80% пестицидов адсорбируется почвенным гумусом и практи чески не подвергаются биологическому разложению. В результате происходит их постоянная миграция в грунтовые воды и испарение с поверхности почв при их увлажнении и нагреве. Многие виды пестицидов, накапливаясь в почвах, растениях и животных, вызывают заметные изменения в естественных биохимических про цессах. В результате загрязнения почвы и заражения биосферы гибнут целые популяции полезных насекомых, рыб, птиц и других животных. По

Минеральные удобрения Применение удобрений можно рассматривать как одно из проявлений закона увеличения вложения энергии в единицу производимой сельскохозяйственной продукции. Это значит, что для получения одной и той же прибавки урожая требуется все большее количество минеральных удобрений. Так на начальных этапах применения удобрений прибавку зерна 1 т/га обеспечивает внесение 180− 200 кг азотных туков. Следующая дополнительная тонна зерна связана с дозой удобрений в 2– 3 раза большей. Экологические последствия применения минеральных удобрений: Местное влияние удобрений на экосистем, в почвы которые они вносятся; Влияние на водную среду и атмосферу; Влияние на качество продукции и здоровье людей. В почве под влиянием неумеренного внесения удобрений как системе происходят такие изменения, которые ведут к потере плодородия: повышается кислотность, изменяется видовой состав почвенных организмов, нарушается круговорот веществ, разрушается структура, ухудшающая другие свойства. Кроме того, многие удобрения содержат посторонние примеси. В частности, их внесение может повышать радиоактивный фон, вести к прогрессивному накоплению

Минеральные удобрения способны оказывать отрицательное воздействие как на сами растения, так и на качество их продукции, а также на организмы, ее потребляющие. При высоких дозах азотных удобрений увеличивается риск заболевании растений. Влияние минеральных удобрений на атмосферный воздух, как и воду, связано в основном с их азотными формами. Азот минеральных удобрений поступает в воздух либо в свободном виде (в результате денитрификации), либо в виде летучих соединений (например, в форме закиси N 2 O). Влияние на водные источники, кроме азотных, оказывают и фосфорные удобрения, в которые при смывании с полей в водоемы приводят к эвтрофикации последних. Основной способ уменьшить эти негативные последствия – и научно обоснованное применение удобрений (оптимальные дозы, минимальное количество вредных примесей, чередование с органическими удобрениями и пр. ).

Органические удобрения Наряду с минеральными удобрениями в сельском хозяйстве широко используют органические удобрения (навоз, торф, ком пост). При большом количестве в почвах таких удобрений, содер жащих много патогенных микроорганизмов, и при обогащении водной среды ими создаются условия для возникновения очагов болезнетворных организмов. Применение в качестве удобрений ила очистных сооружений и компоста после переработки отходов создало дополнительные проблемы. В таких удобрениях высокие концентрации тяжелых метал лов, органических загрязнителей, и их использование возможно главным образом для цветоводства и выращивания декоративных растений. Самоочищение почв, как правило, − медленный про цесс. Токсичные вещества накапливаются, что способству ет постепенному изменению химического состава почв, нарушению единства геохимической среды и живых ор ганизмов. Из почвы токсичные вещества могут попасть в организмы животных, людей и вызвать нежелательные по следствия.

2. 2. 3. 3. Почвенные ресурсы России По данным Федерального агентства кадастра объектов недвижимости площадь земельного фонда Российской Федерации на 1 января 2008 г. составила 1709, 8 млн. га без учета внутренних морских вод и территориального моря. Преобладающую часть территории страны занимают тайга, тундра и лесотундра, мало освоенные и практически непригодные для земледелия. Около 11 млн. км 2 находятся в зоне вечной мерзлоты. Из всей площади земель Евразии, не затронутых хозяйственной деятельностью (табл. 8), почти 70% приходятся на Россию. Расчеты показывают, что эффективная территория России составляет 5, 5 млн. км 2 менее 30% общей территории. Это пятое место в мире после Бразилии, США, Австралии и Китая. Она вытянута длиной более 8000 км, полосой, определившей большую протяженность транспортных магистралей. В ней сосредоточены более 95% населения и 93% хозяйственной инфраструктуры страны, в т. ч. все сельскохозяйственные угодья − 224 млн. га.

№ № п/п Наименование категорий земель 1 Земли сельскохозяйственно го назначения 403, 2 2 Земли населенных пунктов, в том числе: 19, 2 2. 1 городских населенных пунктов 7, 8 2. 2 сельских населенных пунктов 11, 4 3 Земли промышленности и иного специального назначения 16, 7 4 Земли особо охраняемых территорий и объектов 34, 4 5 Земли лесного фонда 1105, 0 6 Земли водного фонда 27, 9 7 Земли запаса 103, 4 Итого земель в Российской Федерации 1709, 8 Таблица 8 Распределение земельного фонда Российской Федерации по категориям на 01. 2008 г. , млн. га

На 1 января 2008 г. площадь земель сельскохозяйственного назначения составила 403, 2 млн. га. Из 130 млн. га пашни России большая часть расположена в районах рискованного земледелия. Поэтому потенциальная продуктивность пашни у нас мала и компенсируется большой посевной площадью: на каждого жителя страны приходится почти 0, 9 га пашни (в 3, 5 раза больше среднемирового показателя). Однако и имеющийся продукционный потенциал пашни используется с низкой эффективностью. Она в 3− 5 раз ниже, чем во многих странах. Третья часть черноземов мира находится в России и дает более 80% сельскохозяйственной продукции. Черноземы отличаются высоким плодородием, мощностью гумусного горизонта и сбалансированностью минеральных элементов питания растений. Они являются как бы эталоном оптимального содержания химических элементов в почве и запасают огромное количество энергии. Однако почти полная распашка степей на юге, перевыпас скота участили пыльные бури, выметающие почву на сотнях тысяч гектаров пашни. Значительные площади теряются в ходе инженерно строитель ных, горных разработок и геолого разведочных работ. За 50 лет Россия потеряла более 30% своего чернозема.

Потери сельхозугодий в России Изъятие земель под строительство. Растущие города, прокладка трубопроводов, линий электропередач и пр. привели к отторжению не менее 6% сельскохозяйственных площадей. Значительные потери плодородных пойменных земель связаны с гидростроительством. Площадь затопленных земель в результате создания водохранилищ на равнинных реках Европейской части России достигла 3, 5 млн. га. Многие гидроузлы в бассейнах рек Волги, Дона и Кубани нанесли стране огромные убытки. Эрозия почвы В России общая площадь пашни, на которой необходимо проводить мероприятия по защите почв от эрозии, составляет 152 млн. га, сенокосов и пастбищ − 175 млн. га. Число оврагов достигло 13 млн. , их протяженность − более 1 млн. км, а ежегодный прирост в длину − 20 тыс. км. Оврагообразование ежегодно сокращает площадь пашен на 100− 150 тыс. га, а пло щадь смытых земель увеличивается почти на 1 млн. га. За последние 10 лет из за эрозии пахотные угодья сократились на 20 млн га, что соответствует ежегодным потерям 30− 40 т/га плодородной почвы. Водной эрозии в наибольшей степени подвержены территории европейской части России и Западной Сибири.

Ветровая эрозия связана с процессами выдувания частиц с поверхностного слоя (эоловая эрозия), разрушения частиц при их взаи модействии друг с другом (коррозионная эрозия) и перемещения частиц с их последующим накоплением в локальных зонах (эоловая аккумуляция). В Ставропольском и Краснодарском краях толщина снесенного ветром куль турного лоя земли ежегодно составляет 6− 10 с см. При сильных ветрах (скорость 20− 24 м/с) пылевые частицы поднимаются на высоту до 5− 6 км и уносятся на сотни и тысячи километров. В результате пылевых бурь в Ростовской области наносами были засыпаны многие оросительные каналы и рисовые чеки. Для их расчистки потребовалась выемка 913 тыс. м 3 осадков. По данным статистической отчетности, за последние 10 лет вет ровая эрозия почв России составляла в среднем 0, 37 т/га почвы, выносимой с поверхности плодородного слоя. Орошение В России около 6 млн. га орошаемых земель и более 5 млн. га осушенных земель. Большая их часть находится в неудовлетворитель ном состоянии (вторичное засоление, заболачивание, пересушива ние Большой ущерб нанесен также ). неправильным орошением.

Добыча полезных ископаемых. В ходе открытой до бычи минеральных ресурсов образуются карьеры, достигающие глу бины 400− 500 м и диаметра 1− 1, 5 км. Шахтная добыча создает мно гокилометровые одземные пустоты. Отходы, формирующиеся при п добыче рудных и нерудных материалов, их обогащении, а также при реализации различных промышленных технологий, используются в ограниченных количествах. Как правило, они складируются, занимая плодородные земли и выключая их из сельскохозяй ственного борота, о а также значительно загрязняя почву вне хранилищ. Наиболее повреждены земли в Центральном районе России, где на 1000 км 2 плодородного слоя приходится более 600 га поврежден ных земель. В зонах Дальнего Востока, Восточной Сибири и Севера России эти нарушения составляют около 100 га на 1000 км 2 земель. Рекультивация нарушенных земель предприятиями природо пользователями идет неудовлетворительно.

Загрязнение почв в России Токсиканты промышленного происхождения Общая площадь земель России, загрязненных токсичными веществами промышленного происхождения, достигла 70 млн га, что составляет более 1 % земельного фонда России. При средней нагрузке в 0, 2 т/км 2 локальные выбросы в зонах повышенного техногенного воздействия достигают 10 т/км 2 (Урал, Центральный и Центральночерноземный районы). В РФ ежегодно образуется около 7 млрд. т отходов производства и потребления. На территории страны в отвалах, свалках, полигонах, хранилищах накоплено порядка 80 млрд. т твердых отходов, в том числе более 1, 1 млрд. т токсичных промышленных отходов. Их количество ежегодно возрастает примерно на 120 млн. т. Согласно данным инвентаризации, общая площадь занятых отходами земель превышает 200 тыс. га. Отсутствие соответствующих технологий переработки, необходимых мощностей и специального оборудования приводит к тому, что в качестве вторичных ресурсов используется только 22%, а полностью обезвреживается лишь 3, 5% промотходов. Основная масса загрязнений в почву поступает вместе с атмос ферными осадками, распространяется с мест складирования отхо дов производства и потребления (полигонов отходов,

Установлено, что 1, 1 млн га существенно загрязнены соединения ми тяжелых металлов, представляющими особую экологическую опасность. Более 2% почвы загрязнены веществами первой группы опасности, более 3, 8% − веществами второй группы опасности. Превышение ПДК по тяжелым металлам установлено в Бурятии, Дагестане, Краснодарском, Красноярском и Приморском краях, на Среднем и Южном Урале, в Кемеровской, Костромской, Сахалин ской Читинской и областях, на Кольском полуострове. Таким обра зом, из за трансграничного переноса загрязнения имеют место не только в зонах крупных промыш ленных агломераций. Особенно тяжелая ситуация с загрязнением почв тяжелыми металлами сложилась в ряде городов России. В почвах 210 городов страны тяжелые металлы (Ni, Zn, Pb, Си, Cd, Co, Sn, Сг, Mo) со держатся в концентрациях, заметно превышающих ПДК, т. е. 0, 5% почв загрязнены чрезвычайно опасно, от 3 до 5% − опасно, более 8, 5% − умеренно опасно. Известно, что основным источником поступления соединений тяжелых металлов в почву являются предприятия металлургического комплекса. Так, в городе Рудная Пристань, где расположено свин цовое производство, содержание свинца в почве в 300 раз превыша ет ПДК. Интенсивному загрязнению почв соединениями свинца способствует

Среднее содержание свинца в почвах пятикилометровой зоны вокруг обследованных городов находится в пределах 0. 4− 80 ПДК. Превышение ПДК в 10 раз и более отмечено в Рудной Пристани, Белове, Верх Нейвинске, Дальнегорске, Санкт Петербурге, Свирске, Медногорске. Среднее содержание ванадия в почвах с наблюдается в пределах 0. 07 1. 5 ПДК в Петропавловск Камчатском, Свирске, Николаевске на Амуре и Самаре. Среднее содержание меди в почвах с превышением в 10 раз обнаружено в пригородах Ревды, Мончегорска, Санкт Петербурга, Ижевска, Рязани и Нижнего Новгорода. Вблизи Мончегорска почвы загрязнены никелем и кобальтом более чем в 10 раз выше нормы. Загрязнение почв нефтью в местах, связанных с ее добычей, переработкой, транспортированием и распределением, превышает фоновое в десятки раз. На расстоянии 10 км в западном и восточном направлениях от Владимира содержание нефти в почве превышало фоновое значение в 33 раза. Фтором загрязнены почвы вокруг Братска, Краснотурьинска, Новокузнецка, Волгограда и Красноярска. Максимальное содержание валового фтора превышает региональный средний уровень в 4− 10 раз, а содержание водорастворимого фтора в 10 30 раз превышает ПДК. В зонах городов Чапаевск, Новочебоксары, Серпухов, Новомос ковск, фа, У Щелково, Дзержинск отмечено высокое содержание в почвах диоксина −

Твердые бытовые отходы В городах и крупных поселках РФ каждый год образуется 140 млн. м 3 ТБО, т. е. почти по кубометру на каждого жителя. В целом по стране промышленным методом (на мусоросжигательных заводах) перерабатывается только до 5% ТБО, остальное идет в захоронения. Причем более 70% отходов вывозится на несанкционированные свалки, занимающие порядка 250 тыс. га земли. Общее количество накопленных в стране отходов − около 50 млрд. т, ежегодно образуется более 4. 5 млрд. т. За год образуется более 50 млн. т токсичных промышленных отходов, всего их накоплено более 1, 6 млрд. т. Огромное количество токсичных отходов хранится и захоранивается в совершенно не приспособленных для этого местах. Основной объем отходов размещается на свалках, в отвалах и полигонах. В России нет ни одного предприятия (полигона) по обезвреживанию и захоронению токсичных отходов, отвечающего современным требованиям. Радиоактивные отходы суммарной активностью около 4 млрд. Кюри находятся в хранилищах, часть которых − это открытые бассейны, водоемы и приповерхностные захоронения. 60 тыс. га занято отвалами породы и шламом, образовавшимися при добыче и переработке урановых и ториевых руд и имеющими повышенный радиоактивный фон. Часть отходов атомной энергетики хранится на территории АЭС.

Нефть и нефтепродукты Наиболее опасные формы нефтяного загрязнения связаны с многочисленными повреждениями нефтепроводов, когда на местах разливов нефти гибнут многие растения и животные. Из за нефтяных загрязнений в почве накапливаются стойкие ПАУ, среди которых есть сильные канцерогены. Почвы вокруг больших городов и крупных предприятий цветной и черной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, машиностроения на расстоянии в несколько десятков километров загрязнены тяжелыми металлами, нефтепродуктами, соединениями фтора и другими токсичными веществами. Из обследованных 85 городов РФ наибольшему загрязнению подвержены почвы вблизи городов Рудная Пристань, Ревда, Мончегорск, Свирск, Владивосток, Иркутск, Черемхово. Очень опасны загрязнения почв вследствие техногенных аварий и катастроф. В 2000 г. МЧС зафиксировало более 10 крупных ава рий на предприятиях нефтепереработки, а 7 из них привели к ката строфическому загрязнению почв. Аварийная инфильтрация нефте продуктов привела к образованию их крупных скоплений (в десят ки ысяч тонн) в зонах городов т Ангарск, Моздок, Туапсе, Ейск, Орел, Уфа, Комсомольск на Амуре.

Пестициды В 2007 г. загрязнено остаточными количествами (ОК) пестицидов около 5% обследованной площади в 38, 3 тыс. га. Ежегодное применение пестицидов в сельском хозяйстве уменьшилось до 100 тыс. т. К регионам со значительным загрязнением почвы следует отнести Иркутскую и Московскую области, к регионам средним загрязнением почвы Центрально Черноземный район, Приморский край, Северный Кавказ и Курганскую область. На каждого человека, проживающего на территории России приходится в среднем 28. 5 кг примененных пестицидов. Загрязнение сельскохозяйственных угодий России пестицида ми представляет реальную опасность для экологических систем и человека. Пестициды более 50 лет применяются для борьбы с сор няками, вредителями сельскохозяйственной продукции и паразита ми у домашних животных.

Скачать презентацию Проблемы водных и почвенных ресурсов Разрушение и химическое

3. Прблемы водных и почвенных ресурсов.ppt

Количество слайдов: 97