Антропогенное воздействие на гидросферу

Введение.

Вода - это один из источников жизни на земле. Без  данного вещества Существование  организмов невозможно. Так человек  примерно на 60 - 70% состоит из воды. В  природе существует такой процесс  как круговорот воды в природе. Вода непременно проходит, все фазы и  при этом может оказаться в  любом месте мира в том или  ином состоянии. Таким образом, загрязняя  воду или то или иное место на нашей планете, мы соответственно портим все, что существует на планете Земля. Поэтому сейчас в экологии одна из главных проблем - это вода и её чистота, так как известно, что  запасов пресной воды всего 1-2% от существующей на Земле, а население  планеты неуклонно растет. Так, можно  привести пример: во Франции, где есть река, практически все пьют дистиллированную воду, покупаемую в бутылках. В России запас пресной воды самый большой в мире. Россия омывается водами 12 морей, принадлежащих трем океанам, а также внутриматериковому Каспийскому морю. На территории России насчитывается свыше 2,5 млн. больших и малых рек, более 2 млн. озер, сотни тысяч болот и других объектов водного фонда. Суммарные запасы воды в озерах России достигают 26,5 – 26,7 тыс. км3. Всего в России насчитывается порядка 2 млн. пресных и соленых озер; среди них самое глубокое в мире пресноводное озеро Байкал, а также Каспийское море.

Загрязнение атмосферы, принявшее крупномасштабный характер, нанесло ущерб рекам, озерам, водохранилищам, почвам. Загрязняющие вещества и продукты их превращений рано или поздно из атмосферы попадают на поверхность  Земли. Эта и без того большая  беда значительно усугубляется тем, что и в водоемы, и на землю  непосредственно идет поток отходов. Огромные площади сельскохозяйственных угодий подвергаются действию различных  пестицидов и удобрений, растут территории свалок. Промышленные предприятия сбрасывают сточные воды прямо в реки. Стоки  с полей также поступают в  реки и озера. Загрязняются и подземные  воды - важнейший резервуар пресных  вод. Загрязнение пресных вод  и земель бумерангом вновь возвращается к человеку в продуктах питания  и питьевой воде.

Развитие ядерной  энергетики и широкое применение источников ионизирующих излучений (ИИ) в различных областях науки и  техники создали потенциальную угрозу радиационной опасности для человека и загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами.

Содержание.

      Введение.

1) Что такое Антропогенный фактор  и механизм его воздействия

2) Какая у нас вода?

3) Общая характеристика гидросферы

4) Антропогенное воздействие на  гидросферу.

5) Что ждет нас в будущем при  таком ведении ситуации.

1) Что такое Антропогенный фактор и механизм его воздействия

Слово "антропогенный" означает, обусловленный деятельностью человека (человечества).

Антропогенные факторы - совокупность факторов окружающей среды, обусловленных случайной  или преднамеренной деятельностью  человечества за период его существования. Данные факторы в настоящее время  оказывают непосредственное влияние  на структуры экосистемы и изменение  химического состава и режима, в том числе и гидросферы.

Гидросфера (в  переводе с греч. Hydro - вода и sphaire - шар) - водная оболочка Земли - место обитания гидробионтов, совокупность океанов, их морей, озер, прудов, водохранилищ, рек, ручьев, болот (некоторые ученые включают в гидросферу также подземные воды всех типов, поверхностные и глубинные).

Говоря об антропогенном  воздействии необходимо сказать  о среде и условиях существования  организмов, так как непосредственное влияние оказывается на них. Среда - это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое или косвенное воздействие. Из среды организмы получают все необходимое для жизни и в нее же выделяют продукты обмена веществ. Среда каждого организма слагается из множества элементов неорганической и органической природы и элементов, привносимых человеком и его производственной деятельностью. Таким образом, если нарушается баланс элементов то организмы либо адаптируются к данным изменениям, либо исчезают. Все приспособления организмов к существованию в различных условиях выработались исторически. В результате сформировались специфические для каждой географической зоны группировки растений и животных. Поэтому если изменения произойдут быстро то, скорее всего что организмы не смогут приспособиться к новым условиям существования и погибнут.

Отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организмы, называются экологическими факторами.

Экологический фактор - любой элемент окружающей среды, способный прямо или косвенно влиять на живой организм, хотя бы на одном из этапов его индивидуального  развития.

Многообразие  экологических факторов подразделяется на две большие группы: абиотические и биотические.

Абиотические  факторы - факторы неорганической (неживой) природы. Это свет, температура, влажность, давление и другие климатические и геофизические факторы; природа самой среды - воздушной, водной, почвенной; химический состав среды, концентрации веществ в ней. К абиотическим факторам относят также физические поля (гравитационное, магнитное, электромагнитное), ионизирующую и проникающую радиацию, движение сред (акустические колебания, волны, ветер, течения, приливы), суточные и сезонные изменения в природе. Многие абиотические факторы могут быть охарактеризованы количественно и поддаются объективному измерению.

Биотические факторы - это прямые или опосредованные воздействия других организмов, населяющих среду обитания данного организма. Все биотические факторы обусловлены внутривидовыми (внутрипопуляционными) и межвидовыми (межпопуляционными) взаимодействиями.

Особую группу составляют антропогенные факторы, порожденные деятельностью человека, человеческого общества. Часть их связана с хозяйственным изъятием природных ресурсов, нарушением естественных ландшафтов. Это вырубка лесов, распашка степей, осушение болот, промысел растений, рыб, птиц и зверей, замена природных комплексов сооружениями, коммуникациями, водохранилищами, свалками и пустырями. Другие антропогенные воздействия обусловлены загрязнением природной среды (в том числе и среды обитания человека) - воздуха, водоемов, земли побочными продуктами, отходами производства и потребления. Преобладающая часть антропогенных факторов, связанная с производством, с применением техники, машин, с влияниями промышленности, транспорта, строительства на природные экологические системы и окружающую человека среду, носит название техногенных факторов.

Соглашаясь с  вышеуказанным, мы все же считаем более правильным классифицировать антропогенные факторы, как часть факторов биотического влияния, так как понятие "биотические факторы" охватывает действия всего органического мира, к которому принадлежит и человек. Антропогенные факторы мы и будем рассматривать.

2) Какая у нас  вода?

В естественном состоянии вода никогда не свободна от примесей. В ней растворены различные  газы и соли, взвешены твердые частички. Даже пресной мы называем воду с  содержанием растворенных солей  до 1 г на литр. Откуда же берется  и почему никогда не иссякает этот мировой родник пресной воды? Ведь почти все запасы мировой воды -- это соленые воды Мирового океана и подземных кладовых.

Пресные водные ресурсы существуют благодаря вечному  круговороту воды. В результате испарения  образуется гигантский объем воды, достигающий 525 тыс. км³в год.  86% этого  количества приходится на соленые воды Мирового океана и внутренних морей  -Каспийского. Аральского и др. ; остальное испаряется на суше, причем половина благодаря транспирации влаги растениями.

Каждый год  испаряется слой воды толщиной примерно 1250 мм. Часть ее вновь выпадает с  осадками в океан, а часть переносится  ветрами на сушу и здесь питает реки и озера, ледники и подземные  воды. Природный дистиллятор питается энергией Солнца и отбирает примерно 20% этой энергии.

Всего 2% гидросферы приходится на пресные воды, но они  постоянно возобновляются. Скорость возобновления и определяет доступные  человечеству ресурсы. Большая часть  пресных вод -- 85% -- сосредоточена  во льдах полярных зон и ледников. Скорость водообмена здесь меньше, чем в океане, и составляет 8000 лет. Поверхностные воды суши обновляются  примерно в 500 раз быстрее, чем в  океане. Еще быстрее, примерно за 10--12 суток, обновляются воды рек. Наибольшее практическое значение для человечества имеют пресные воды рек.

Реки всегда были источником пресной воды. Но в  современную эпоху они стали  транспортировать отходы. Отходы на водосборной  территории по руслам рек стекают  в моря и океаны. Большая часть  использованной речной воды возвращается в реки и водоемы в виде сточных вод. До сих пор рост очистных сооружений отставал от роста потребления воды. И на первый взгляд в этом заключается корень зла. На самом деле все обстоит гораздо серьезнее. Даже при самой совершенной очистке, включая биологическую, все растворенные неорганические вещества и до 10% органических загрязняющих веществ остаются в очищенных сточных водах. Такая вода вновь может стать пригодной для потребления только после многократного разбавления чистой природной водой. И здесь для человека важно соотношение абсолютного количества сточных вод, хотя бы и очищенных, и водного стока рек.

Мировой водохозяйственный  баланс показал, что на все виды водопользования  тратится 2200 км воды в год. На разбавление  стоков уходит почти 20% ресурсов пресных  вод мира. Расчеты на 2000 г. в предположении, что нормы водопотребления уменьшатся, а очистка охватит все сточные  воды, показали, что все равно  ежегодно потребуется 30 --35 тыс. км пресной  воды на разбавление сточных вод. Это означает, что ресурсы полного  мирового речного стока будут  близки к исчерпанию, а во многих районах мира они уже исчерпаны. Ведь 1 км очищенной сточной воды "портит" 10 км речной воды, а не очищенной -- в 3--5 раз больше. Количество пресной воды не уменьшается, но ее качество резко падает, она становится не пригодной для потребления.

3) Общая характеристика гидросферы

Гидросфера, как водная среда занимает около 71% площади и 1/800 часть объема земного шара. Основное количество воды, более 94%, сосредоточено в морях и океанах.

В пресных водах  рек, озер количество воды не превышает 0,016% общего объема пресной воды.

В океане с входящими  в него морями прежде всего различают две экологические области: толщу воды – «пелагиалъ» и дно – «бенталь». В зависимости от глубины «бенталь» делится на сублиторольную зону - область плавного понижения суши до глубины 200 м, батиальную - область крутого склона и абиссальную зону - океанического ложа со средней глубиной 3-6 км. Более глубокие области «бентали», соответствующие впадинам океанического ложа (6-10 км), называют ультраабиссалью. Кромка берега, заливаемая во время приливов, называется литоралью. Часть берега выше уровня приливов, увлажняемая брызгами прибоя, получила название «супралиторали».

Открытые воды Мирового океана также делятся на зоны по вертикали соответственно зонам  бентали: типелигиалъ, бати-пелигиаль, абиссопелигиаль.

В водной среде  обитает примерно 150 000 видов животных, или около 7% общего их количества (рис.5.4) и 10 000 видов растений (8%).

Следует обратить внимание и на то, что представители  большинства групп растений и  животных остались в водной среде (своей "колыбели"), но число их видов  значительно меньше, чем наземных. Отсюда вывод - эволюция на суше проходила  значительно быстрее.

Разнообразием и богатством растительного и  животного мира отличаются моря и  океаны экваториальных и тропических  областей, в первую очередь Тихого и Атлантического океанов. На север  и юг от этих поясов качественный состав постепенно обедняется. Например, в  районе Ост-Индского архипелага распространено не менее 40 000 видов животных, тогда  как в море Лаптевых всего 400. Основная масса организмов Мирового океана сосредоточена  на относительно небольшой по площади  зоне морских побережий умеренного пояса и среди мангровых зарослей тропических стран.

Удельный вес  рек, озер и болот, как уже было отмечено ранее, по сравнению с морями и океанами незначителен. Однако они  создают необходимый для растений, животных и человека запас пресной  воды.

Известно, что  не только водная среда оказывает  сильное влияние на ее обитателей, но и живое вещество гидросферы, воздействуя на среду обитания, перерабатывает ее и вовлекает в круговорот веществ. Установлено, что вода океанов, морей, рек и озер разлагается и восстанавливается в биотическом круговороте за 2 млн лет, т.е. вся она прошла через живое вещество на Земле не одну тысячу раз.

Следовательно, современная гидросфера представляет собой продукт жизнедеятельности  живого вещества не только современной, но и прошлых геологических эпох.

Характерной чертой водной среды является ее подвижность, особенно в проточных, быстро текущих  ручьях и реках. В морях и океанах  наблюдаются приливы и отливы, мощные течения, штормы. В озерах вода перемещается под действием температуры и ветра.

4) Антропогенное воздействие  на гидросферу.

     Классификация техногенных воздействий, обусловленных  загрязнением среды, включает такие  основные категории:

     Материально-энергетические характеристики воздействий: механические, физические (тепловые, электромагнитные, радиационные, акустические), химические, биологические факторы и агенты и их различные сочетания). В большинстве случаев в качестве таких агентов выступают эмиссии (т.е. испускания - выбросы, стоки, излучения и т.п.) различных технических источников.

     Количественные  характеристики воздействия: сила и степень опасности (интенсивность факторов и эффектов, массы, концентрации, характеристики типа "доза - эффект", токсичность, допустимость по экологическим и санитарно-гигиеническим нормам); пространственные масштабы, распространенность (локальные, региональные, глобальные).

     Временные параметры и различия воздействий по характеру  эффектов: кратковременные и длительные, стойкие и нестойкие, прямые и опосредованные, обладающие выраженными или скрытыми следовыми эффектами, обратимые и необратимые, актуальные и потенциальные; пороговость эффектов.

     Категории объектов воздействия: различные живые реципиенты (т.е. способные воспринимать и реагировать) - люди, животные, растения; компоненты окружающей среды (среда поселений и помещений, природные ландшафты, поверхность земли, почва, водные объекты, атмосфера, околоземное пространство); изделия и сооружения.

     Действие  человека как экологического фактора  в природе огромно и чрезвычайно  многообразно. В настоящее время  ни один из экологических факторов не оказывает столь существенного  и всеобщего, т.е. планетарного, влияния, как человек, хотя это наиболее молодой  фактор из всех действующих на природу. Влияние антропогенного фактора  постепенно усиливалось, начиная от эпохи собирательства (где оно  мало чем отличалось от влияния животных) до наших дней, эпохи научно-технического прогресса и демографического взрыва.

     Влияние антропогенного фактора в природе  может быть как сознательным, так  и случайным, или неосознанным.

     Загрязнение водоемов зависит от различных факторов миграции веществ в аквальных системах, среди которых важнейшими являются степень проточности водоема (река, озеро, водохранилище), масса и состав гидрополлютантов, температура и состав воды, насыщенность ее органикой, тип бассейна, количество и состав растений и животных водоема. Этими факторами определяется соотношение между осаждением, разбавлением, выносом и гидро - и биохимической трансформацией загрязнителей, т.е. путями самоочищения водоема.

     Состав, количество и опасность гидрополлютантов. Основной причиной современной деградации природных вод Земли является антропогенное загрязнение. Главными его источниками служат:

     -сточные  воды промышленных предприятий;

     -сточные  воды коммунального хозяйства  городов и других населенных  пунктов;

     -стоки  систем орошения, поверхностные  стоки с полей и других сельскохозяйственных  объектов;

     -атмосферные  выпадения загрязнителей на поверхность  водоемов и водосборных бассейнов.  Кроме этого неорганизованный  сток осадков (ливневые стоки,  талые воды) загрязняет водоемы  техногенными терраполлютантами.

     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 км³), для разбавления которых требуется примерно 8,5 тыс. км³ воды, т.е. 20% полного и 60% устойчивого стока рек мира. Причем по отдельным водным бассейнам антропогенная нагрузка гораздо выше средних значений.

     Общая масса загрязнителей гидросферы огромна - около 15 млрд т в год. К наиболее опасным загрязнителям относятся соли тяжелых металлов, фенолы, пестициды и другие органические яды, нефтепродукты, насыщенная бактериями биогенная органика, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) и минеральные удобрения.

     Кроме химического загрязнения водоемов определенное значение имеют также  механическое, термическое и биологическое  загрязнение. Для определения опасности  нарушений поверхностных природных  водоемов важен еще и объем  безвозвратного водопотребления. В  основе оценки опасности всех видов  нарушений лежит общий принцип, основанный на определении объемов  загрязненных стоков и размеров превышений их нормативных уровней.

     Загрязнение вод России. Для загрязнения природных  вод наибольший интерес представляют региональные, бассейновые особенности. По существующей санитарной классификации  сточные воды в зависимости от степени загрязнения подразделяют на нормативно чистые (они не проходят очистки), нормативно-очищенные и  загрязненные.

     В РФ на одного человека образуется примерно в 1,5 раза больше хозяйственных стоков, чем в среднем в мире. В 1996 г. в поверхностные водные объекты было сброшено 58,9 км³ сточных вод. Около 38% (22,4 км³) сточных вод отнесены к категории загрязненных. С ними сброшено в водоемы свыше 700 тыс. тонн загрязнителей: нефтепродуктов - 9,3, взвешенных веществ - 619, фосфора - 32, СПАВ - 4, соединений меди - 0,2, железа и цинка - 19,7, фенола - 0,1 тыс. т. Реальная масса загрязнителей, поступающих в водоемы, значительно больше, поскольку в приведенных данных не учтены атмосферные выпадения загрязняющих веществ, смыв органики и ядохимикатов с сельскохозяйственных угодий и др. Основной объем сброшен предприятиями промышленности (33%) и коммунального хозяйства (61%). Объем нормативно-очищенных стоков составляет 10% от всех вод, требующих очистки, что является следствием низкой эффективности работы имеющихся очистных сооружений.

     Качество  воды в большинстве водных объектов России не отвечает нормативным требованиям. Ежегодно растет число створов с  высоким уровнем загрязнения (более 10 ПДК), есть случаи экстремально высокого загрязнения (более 100 ПДК). Учет сброса сточных вод и система их оценки пока не упорядочены. Так, коллекторно-дренажные воды с орошаемых земель условно относятся к категории нормативно чистых, хотя обычно они загрязнены ядохимикатами, соединениями азота и фосфора. Для достижения нормального качества такие условно "чистые" воды требуют разбавления в 10-50 раз.

     Существенная  доля хозяйственно-питьевого водоснабжения  базируется на подземных водах. Хотя они лучше защищены от проникновения  поллютантов, но также подвергаются техногенному воздействию из-за загрязнения почвы и наземных водотоков. Оно происходит в первую очередь вокруг крупных промышленных центров, а также в районах интенсивного земледелия с применением химических удобрений, пестицидов и в местах расположения крупных животноводческих комплексов. На территории России выявлено около 1400 очагов загрязнения подземных вод, 80% которых находится в европейской части.

     Приведенные данные свидетельствуют, что масштабы и темпы загрязнения гидросферы намного выше, чем других природных  сред. Обостряющаяся водохозяйственная  обстановка в России из-за сброса загрязненных стоков в водные объекты и нерационального  использования воды наносит огромный экономический ущерб. Нарастающая  деградация природных вод требует  решительных действий и специальных  целевых программ по их спасению.

     Существенной  географической особенностью загрязнения  рек России является то, что основные промышленные районы и наибольшая концентрация населения приурочены главным образом  к верховьям водосборных бассейнов (Центр, бассейн Камы, Среднее Поволжье, Урал, Кузбасс, верхние течения Оби, Енисея, Ангары). Поэтому главные реки России - Волга, Дон, Кубань, Обь, Енисей, Лена, Печора - в той или иной мере загрязнены на всем протяжении и оцениваются как загрязненные, а их крупные притоки - Ока, Кама, Томь, Иртыш, Тобол, Исеть, Тура - относятся к категории сильно загрязненных. Несмотря на уменьшение сброса сточных вод, связанное со спадом производства, наблюдается рост загрязнения рек.

     Очень серьезные экологические проблемы возникли в бассейне Волги. Ее сток составляет только 5% от суммарного речного стока РФ. В то же время на хозяйственные нужды из Волги ежегодно забирается более 30 км³ свежей воды, т.е. треть всего водозабора России. А взамен река получает 19 км³ стоков - 39% от общего объема загрязненных сточных вод, образующихся на территории страны. От городов и промышленных предприятий, расположенных на берегах Волги и ее притоков, ежегодно в реку, а затем и в Каспий поступают сотни тысяч тонн нефтепродуктов, взвешенных веществ, сульфатов, органики, аммонийного азота, нитратов и нитритов, соединений тяжелых металлов и других загрязнителей.

     Исследования, проведенные в бассейне Волги, показали, что две трети веществ, поступающих  со сточными водами промышленных предприятий, "проскакивают" через городские  очистные сооружения и остаются в  воде. Смесь "очищенных" таким образом промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод для ликвидации токсичности требует разбавления в 50-200 раз. Следовательно, для разбавления поступающих ежегодно в Волгу 19 км³ сточных вод требуется от 950 до 3800 км³ чистой воды, а среднегодовой сток Волги равен всего 254 км³.

     Угрожающие  размеры принимает загрязнение  морей и всего Мирового океана, которому в условиях современной  цивилизации отведена роль гигантской мусорной свалки. Реки выносят большую  часть поступающих в них стоков в моря. В составе речного стока  и атмосферных выпадений в  разные части океана попадает 100 млн т тяжелых металлов. Почти 70% загрязнений морской среды связано с наземными источниками, поставляющими промышленные стоки, мусор, химикаты, пластмассы, нефтепродукты, радиоактивные отходы. К числу наиболее опасных загрязнителей морей относятся нефть и нефтепродукты. Общее загрязнение ими Мирового океана превысило 6 млн т в год, причем из всех источников вклад судоходства (включая аварии танкеров) стал уже выше поступления с материковым стоком: соответственно 35% и 31%. Каждая тонна нефти покрывает тонкой пленкой порядка 12 км² водной поверхности. По оценкам специалистов, нефтью уже загрязнена 1/5 акватории Мирового океана. Нефтяная пленка приводит к гибели живых организмов, млекопитающих и птиц, нарушает процессы фотосинтеза и, следовательно, газообмен между гидросферой и атмосферой.

     Все внутренние моря Российской Федерации  испытывают интенсивную антропогенную  нагрузку, как на самой акватории, так и в результате техногенного воздействия на водосборном бассейне. К охарактеризованному выше стоку  загрязненной волжской воды в Каспийское море добавляется непосредственное его загрязнение морским нефтепромыслом. Концентрация нефтепродуктов и фенолов  в акваториях северного и восточного Каспия составляет 4-6 ПДК, а у берегов Азербайджана - 10-16 ПДК! Нефтепродуктами сильно загрязнены все европейские моря - Средиземное, Северное, Балтийское. 
 
 

5) Что ждет нас в будущем при таком ведении ситуации.

Человечеству  придется изменить стратегию водопользования. Необходимость заставляет изолировать  антропогенный водный цикл от природного. Практически это означает переход на замкнутое водоснабжение, на маловодную или малоотходную, а затем на "сухую" или безотходную технологию, сопровождающуюся резким уменьшением объемов потребления воды и очищенных сточных вод.

Запасы пресной  воды потенциально велики. Однако в  любом районе мира они могут истощиться из-за нерационального водопользования  или загрязнения. Число таких  мест растет, охватывая целые географические районы. Потребность в воде не удовлетворяется  у 20% городского и 75% сельского населения  мира. Объем потребляемой воды зависят  от региона и уровня жизни и составляет от 3 до 700 л в сутки на одного человека.

Ограниченные  и даже скудные во многих странах  запасы пресных вод значительно  сокращаются из-за загрязнения. Ученые ведут различные разработки очищающих  станций.

Болезнетворные  микроорганизмы и вирусы содержатся в плохо обработанных или совсем не обработанных канализационных стоках населенных пунктов и животноводческих ферм. Попадая в питьевую воду, патогенные микробы и вирусы вызывают различные  эпидемии, такие, как вспышки сальмонеллиоза, гастроэнтерита, гепатита и др. В развитых странах в настоящее время распространение эпидемий через общественное водоснабжение происходит редко. Могут быть заражены пищевые продукты, например овощи, выращиваемые на полях, которые удобряются шламами после очистки - 5 бытовых сточных вод (от нем. Schlamme -- буквально грязь) . Водные беспозвоночные, например устрицы или другие моллюски, из зараженных водоемов служили часто причиной вспышек брюшного тифа.