Xreferat.com » Рефераты по экологии » Водные ресурсы: использование и загрязнение

Водные ресурсы: использование и загрязнение

Водные ресурсы:

использование и загрязнение


План


Введение……………………………………………...…3

Использование и загрязнение водных ресурсов:

географические особенности размещения водных ресурсов………………………………………………....4

использование пресных вод…………………...…….6

качественное истощение ресурсов пресных вод…...9

основные источники загрязнения гидросферы...…13

Заключение…………………………………………...18

Список литературы……………………………...…...19


Введение


Организация рационального использования вод — одна из наиболее важных современных проблем охра­ны и преобразования природы. Интенсификация про­мышленности и сельского хозяйства, рост городов, развитие экономики в целом возможны лишь при ус­ловии сохранения и умножения запасов пресной воды. Затраты на сохранение и воспроизводство качества воды занимают первое место среди всех расходов че­ловечества на охрану природы. Суммарная стоимость пресной воды намного дороже любого другого вида используемого сырья.

Успешное преобразование природы возможно лишь при достаточном количестве и качестве воды. Обычно любой проект преобразования природы в большой сте­пени связан с тем или иным воздействием на гидроре­сурсы.

В связи с развитием мирового хозяйства потребле­ние воды растет стремительными темпами. Оно удваивается каждые 8-10 лет. Одновременно увеличивает­ся степень загрязнения вод, т. е. происходит их каче­ственное истощение. Объем воды гидросферы очень велик, но человечество непосредственно использует лишь небольшую часть пресных вод. Все это, вместе взятое, и обусловливает остроту задач охраны вод, их первостепенное значение во всем комплексе проблем охраны и преобразования природы.


Использование и загрязнение водных ресурсов

Географические особенности размещения водных ресурсов

К числу важнейших водных ресурсов, пригодных для использования в тех или иных отраслях хозяйст­ва, относятся речные, озерные, морские, подземные поды, лед высокогорий и полярных районов, атмосферная влага. Таким обра­зом, за исключением вод, находящихся в составе ми­нералов и биомассы, все со­ставные части гидросферы могут рассматриваться в качестве источников водных ресурсов (табл. 1). Однако в промышленности, сель­ском хозяйстве и в быту наиболее широко использу­ются пресные воды — реч­ные, подземные, озерные. Они более доступны, легче поддаются регулированию, непрерывно возобновляются в процессе круговорота. Пресные воды составляют около 2 % общего объема гидросферы. Но пока чело­век не использует большую их часть, законсервирован­ную в виде льдов. Исполь­зуемая часть составляет ме­нее 1 % от общего объема вод гидросферы. В этом и состоит одна из причин воз­никновения угрозы не толь­ко региональной, но и гло­бальной нехватки воды для хозяйственно-бытовых целей. Очевидно, для пополнения ресурсов пресных вод необходимо вовлекать в хозяй­ственный водооборот все более широкие массы воды из всех частей гидросферы. Работы в этом направлении ус­пешно развиваются, в ряде стран опресняют морскую воду, разрабатывают способы воздействия на атмосфер­ную влагу, все шире вовлекают в хозяйственный оборот подземные воды, составляют проекты использования во­ды полярных льдов.

Наиболее ценная часть гидроресурсов — пресная вода размещена на территории материков крайне не­равномерно. Наиболее высокая обеспеченность ресурсами полного речного и подземного стока приходится на экваториальный пояс. Особенно отли­чаются в этом отношении экваториальные части Юж­ной Америки и Африки, где на одного человека прихо­дится 25-50 тыс. м3 полного речного стока и более 10-25 тыс. м3 подземного стока в год. Тропический, субтропический пояса и юг умеренного пояса Евразии имеют водообеспеченность почти в 10 раз ниже. Очень слабо обеспечены водными ресурсами юг Сред­ней Азии, Афганистан, Аравия, Сахара. В северной половине умеренного и субтропического поясов обес­печенность ресурсами полного стока, как правило, превышает 25 тыс. м3 на одного человека, а на северо-востоке и востоке Советского Союза, в северной части Канады превышает 100 тыс. м3 на одного человека. Особое место занимает Австралия. Несмотря на то, что в целом на территории Австралии воды мало, ее отно­сительная водообеспеченность выше среднемировой величины.

Таблица 1.

Мировые запасы воды

Вид воды Объем (тыс. км3) Доля в мировых запасах (%) Активность водообмена (число лет)


общих пресных
Воды Мирового океана 1338000 96,50 - 2600
Подземные воды 23400 1,70 - 2000
Преимущественно пресные 10530 0,76 30,1 880
Почвенная влага 16,5 0,001 0,05 1
Полярные и горные ледники 24064,1 1,74 68,7 9700
Подземные льды зоны многолетне мерзлых пород 300 0,022 0,86 10000

Вода в озерах

пресная

соленая

176,4

91

85,4

0,013

0,007

0,006

-

0,26

-

17

-

-

Воды болот 11,5 0,0008 0,03 5
Воды в руслах рек 2,1 0,0002 0,006 0,044
Биологическая вода 1,1

0,0001


0,003 -
Вода в атмосфере 12,9 0,001 0,04 0,22
Вся гидросфера 1385985 100 - 2400
Пресные воды 35029 2,53 100 -

Территориальное размещение гидроресурсов, водо­обеспеченность отдельных географических регионов не отличаются постоянством и изменяются с течением времени. В прошлом эти процессы происходили глав­ным образом под воздействием естественных природ­ных причин — климатических, геолого-тектонических и т.д. Чаще всего естественные изменения водообеспеченности совершались медленно и постепенно. Так, на протяжении последних 5 000 лет обводненность Сахары неоднократно менялась. В IV тысячелетии до н. э. тер­ритория современной пустыни была занята ландшаф­тами саваннового типа. Здесь протекали полноводные реки, бравшие начало в горных массивах Центральной Сахары (Ахаггар, Тассилин-Адджер и др.). Эти реки впадали в озеро Чад, реку Нигер и образовывали раз­ветвленную гидрографическую сеть. Затем на протя­жении нескольких столетий происходило иссушение громадных пространств Северной Африки и формиро­вание ландшафтов пустынь.

Использование пресных вод

Темпы и масштабы изменений в водообеспеченности географических регионов резко возросли за последние десятилетия.

Научно-техническая революция сопровождается все большим потреблением воды. Это обусловлено ростом объемов промышленной продукции, формированием но­вых очень водоемких отраслей производства.

Водные ресурсы: использование и загрязнениеТак, на производство 1 т стали расходуется до 300 м3 воды, для получения 1 т бумаги — 900, 1 т кап­рона — 5600 м3. Рост энергетики также приводит к рез­кому увеличению потребления воды. Современные теп­ловые электростанции мощностью в 1 млн. кВт ис­пользуют в год 1,2-1,6 км3 воды, а атомные — до 3,5 км3. Город с населением в 1 млн. человек расходует около 0,5 млн. м3 воды в сутки. Наиболее крупный по­требитель воды — сельское хозяйство. Среднемировой расход воды для производства 1 кг растительной пищи составляет 2 тыс. л воды, а 1 кг мяса — 20 тыс. л. Для орошения гектара хлопкового поля необходимо 5 тыс. м3, а рисового — 15-20 тыс. м3 воды за сезон. Улучшение агротехники, подъем урожаев сопровожда­ются ростом транспирации воды сельскохозяйственны­ми культурами. Это в свою очередь приводит к умень­шению поверхностного стока, полного речного стока, к снижению уровней половодий и паводков. Таким образом, рост урожаев сопровождается уменьшением воды и реках. В перспективе в результате интенсификации земледелия можно ожидать уменьшения полного речного стока во всем мире примерно на 700 км3 в год. Следовательно, интенсификация сельского хозяйства неизбежно приводит к ухудшению водообеспеченности других отраслей хозяйства. Поэтому при планировании размещения и развития производительных сил приходится учитывать не только региональные запасы ресурсов пресных вод, но и их потребление всеми отраслями хозяйства как в настоящее время, так и в будущем.

Дальнейшая интенсификация сельского хозяйств« требует развития прежде всего орошаемого земледелия. Большая часть орошаемых площадей используется под такие водоемкие и высокоурожайные культуры как рис (примерно 65% от всей площади поливных земель) и хлопчатник (18%). На орошаемых землях расход воды в 10 раз выше, чем на неорошаемых, и в среднем составляет 12-14 тыс. м3 на 1 га пашни. К 2000 г. необходимо будет увеличить поливные площади не менее чем в 3 раза. Соответственно с этим возрастет и потребление воды в сельском хозяйстве.

Расширение пахотных угодий в значительных рал мерах возможно лишь при широком применении орошения. Так, многие бесплодные ныне земли Африки, Южной Америки и Австралии могут давать высокие урожаи при поливе. При полном использовании речной воды можно удвоить площади возделываемых земель в нижнем течении Ганга и Брахмапутры, увеличить их вчетверо в Южной Австралии. Все это приведет к дальнейшему росту безвозвратного использования воды для нужд орошения. Орошаемое земледелие занимало и будет занимать первое место по объему используемых вод среди других водопотребителей.

Процессы урбанизации сопровождаются все большим потреблением воды для хозяйственно-бытовых нужд. Расход воды на одного человека в городе значительно выше, чем в сельской местности. Поэтому рост городского населения резко увеличивает использование воды для бытовых целей. В целом в мире 71 % потребляемой воды расходуется сельским хозяйством, 23%—промышленностью и 6%—на коммунально-бытовые нужды.

Круговорот воды приводит к тому, что все части гидросферы возобновляются с той или иной интенсивностью. Особенно быстро происходит возобновление пресных вод. Если воду использовать в объеме круговорота, то источники водных ресурсов будут неисчерпаемыми, вечными. Но на практике, особенно за последние годы, потребление воды в отдельных регионах превышает скорость ее возобновления. Неравномерное размещение по территории ресурсов пресных вод, про­мышленности, городов, сельскохозяйственных пред­приятий, развитие экономики все чаще приводит к обострению диспропорций между ними, сопровождается возникновением очагов «водного голода». Так, в США в 1900 г. всеми отраслями хозяйства потреблялось 6% среднегодового стока речных вод, а в 1981 г. использовалось уже свыше 25% (с учетом слабоосвоенных водных запасов Аляски). К 2000 г. водопотребление в США, очевидно, составит 50% от среднегодового стока всех рек. Поэтому для решения проблем водоснабже­ния аграрных и промышленных районов страны пред­полагается в перспективе осуществить межбассейновую переброску вод канадских рек в объеме 246 км3 в год. Очень остро в последние годы встали проблемы водоснабжения в целом ряде индустриальных стран Европы. По этой причине ФРГ, Нидерланды и Дания обсуждают со Швецией возможности переброски отту­да пресной воды по трубопроводам. В настоящее время уже десятки стран мира испытывают серьезные труд­ности в связи с нехваткой пресной воды.

Таким образом, все основные тенденции научно-технической революции приводят к росту использова­ния ресурсов пресных вод, способствуют возникнове­нию региональных и глобальных проблем, связанных с их истощением.

Нехватка пресных вод в ряде регионов мира усу­губляется противоречиями между капиталистическими государствами, экономической отсталостью ряда стран. Мо этой причине на Ближнем Востоке в очень неболь­шой степени используются гидроресурсы реки Иордан, на полустрове Индостан — воды реки Инд. Запасы Пресных вод стали предметом политических и экономических спекуляций. Более сильные в экономическом отношении капиталистические государства пытаются овладеть большей долей гидроресурсов.

По социальным, политическим и экономическим причинам в ряде стран водные ресурсы используются далеко не полностью. Однако это не обеспечивает их сохранения. Как правило, и в развивающихся странах, где нет достаточных средств и технических возможностей для строительства очистных сооружений, происходит качественное истощение водных ресурсов за счет их загрязнения.

Таким образом, развитие всех отраслей мировой хозяйства сопровождается интенсивным ростом водопотребления. В 1900 г. оно составило 400 км3 (в том числе 270 км3 воды было израсходовано безвозвратно), в 1981 г. — соответственно 2600 и 1500; в 2000 г. произошло увеличение расхода воды до 6000 км3 (безвозвратно — 3000 км3). Однако уровень водопотребления во многом определяется степенью экономического развития каждого государства. Например, общее годовое потребление воды на душу населения в развивающихся странах не превышает 150-200 м3, в индустриальных составляет в среднем 500-600 м3, а в высокоразвитых странах достигает 1500 м3.

Качественное истощение ресурсов пресных вод

Общемировое водопотребление в 1981 г. достигла 2600 км3 в год, что составляет лишь 6% ежегодно возобновляемых ресурсов пресных вод на Земле. Поэтому нехватку пресных вод в тех или иных регионах зем­ного шара вызыва­ет не прямое водопотребление гидроресурсов, а их качественное истощение.

За последние десятилетия все более значительную часть круговорота пресных вод стали составлять про­мышленные и коммунальные стоки. На промышленные и бытовые нужды потребляется около 600-700 км3 воды в год. Из этого объема безвозвратно расходует­ся 130-150 км3, а около 500 км3 отработанных, так называемых сточных, вод сбрасывается в реки, озера и моря.

В определенных размерах сброс сточных вод в есте­ственные водоемы допустим, так как природно-аквальные комплексы способны к самоочищению. При доста­точно большом содержании в воде кислорода микроор­ганизмы превращают органические вещества стоков а минеральные соли. Часть органики потребляется рыбами. Минеральные соли, в свою очередь, усваиваются растениями. В естественных условиях процессы само­очищения водоемов протекают и завершаются на разном расстоянии от места сброса нечистот. Это расстоя­ние зависит от мощности водостока, его гидрологиче­ских и гидробиоло-гических особенностей, от количества и качества загрязняющих веществ. Если сброс нечи­стот превышает возможности природно-аквальных комп-лексов к самоочищению, происходит их деградация. При этом быстро расходуется кислород, растворенный в воде, что приводит к нарушению биологиче­ских процессов, прекращению процессов самоочистки. В ре-зультате степень загрязнения вод возрастает на­столько, что резко снижаются возможности их использования, — происходит качественное истощение водных ресурсов.

Для организации охраны вод от загрязнения крайне важно располагать данными о том, какое количество тех или иных стоков может быть очищено естественным образом в речной или озерной воде, за какое время, и на каком расстоянии от мест сброса. На основе таких материалов можно правильно сочетать искусственные и естественные способы очистки стоков. Способность природно-аквальных комплексов к самоочищению необ­ходимо учитывать также при размещении и строитель­стве очистных сооружений. Даже после самой совер­шенной очистки стоки очистных станций содержат не менее 10-20% наиболее стойких загрязнителей. По­этому для вторичного использования очищенных стоков необходимо 12-кратное их разбавление чистыми есте­ственными водами с большим содержанием кислорода.

С каждым годом все более значительные объемы воды расходуются на разбавление как очищенных, так и неочищенных стоков. В результате во многих регио­нах мира произошло качественное истощение водных ресурсов, все водоемы в той или иной степени загряз­нены. Уже в настоящее время при относительно не­большом количестве сточных вод (примерно 600 км3 в год) на их разбавление расходуется около 30% устой­чивого стока рек мира. Несмотря на совершенствование промышленных технологий количество сточных вод ра­стет. В 2000 г. на их разбавление потребуется израсхо­довать все мировые ресурсы речного стока. Строитель­ство дорогостоящих и самых совершенных очистных сооружений лишь отодвигает сроки качественного исто­щения водных ресурсов, но не может полностью ре­шить эту проблему.

Водные ресурсы: использование и загрязнениеПресные воды загрязняются не только промышленными и канализационными стоками. За последние десятилетия очень опасным источником загрязнения стали нефтепродукты. Даже небольшое количество нефти в водоеме может резко сократить или даже полностью ликвидировать способность природно-аквальных комплексов к самоочищению. 1 т нефти покрывает воду тончайшей мономолекулярной пленкой на площади 12 км2. Эта пленка препятствует газообмену воды и воздуха, затрудняет насыщение воды кислородом и тем самым препятствует нормальному ходу процессов биологической очистки. Рост во всех странах количества автомобилей, водно-моторного транспорта остро ставит проблемы защиты вод от нефтепродуктов. Для борьбы с нефтяным загрязнением принимаются все более строгие меры. Например, на озерах-водохранилищах канала им. Москвы запрещено движение моторных лодок. Все крупные суда должны иметь специальные емкости для приема загрязненных вод.

Значительную угрозу для водоемов представляют минеральные удобрения и ядохимикаты, которые попадают с полей вместе со струями дождевой и талой воды. Насыщение водоемов рядом минеральных веществ (азот, фосфор и др.) приводит к их эвтрофикации. А это в свою очередь заставляет решать ряд новых сложных проблем в организации рационального водопользования. После загрязнения минеральными удобрениями круг возможного использования вод резко сужается. Иногда они вообще не годятся ни для каких целей.

В последние годы все шире распространяется тепловое загрязнение водоемов. Теплые, отработанные воды, которые используются для охлаждения агрегатов и реакторов тепловых и ядерных электростанций, в значительных количествах накапливаются в водохранилищах, озерах и реках. Это сопровождается значительными изменениями в их экологических условиях. Термальные загрязнения вызывают уменьшение содержания кислорода в воде, ухудшают условия жизни многих водных организмов, способствуют развитию сине-зеленых водорослей, значительно увеличивают токсичность загрязняющих воду примесей, изменяют сроки нереста рыб и т. д.

Во все большем числе экономически развитых стран и регионов приходится решать сложные проблемы водоснабжения. Так, в США около 150 млн. человек пьют воду, которая уже была в употреблении и прошла сложный и дорогой путь очистки до питьевых стандар­тов. Но, несмотря на самые совершенные методы под­готовки, эта вода уступает натуральной по целому ряду своих качеств. Сложные проблемы водоснабжения приходится решать Нидерландам, для которых прежде основным источником водоснабжения служил Рейн. Ныне Рейн приносит в Нидерланды сточные воды Швейцарии, Бельгии, Люксембурга, ФРГ и Франции.

Три четверти населения мира испытывает острую нехватку чистой питьевой воды. По данным Всемирной организации здравоохранения, в результате использо­вания недоброкачественной питьевой воды в мире еже­годно заболевает около 500 млн. человек. В связи с этим Генеральная Ассамблея ООН провозгласила 1981-1990 гг. Международным десятилетием обеспе­чения питьевой водой и улучшения санитарных ус­ловий.

Таким образом, региональные и глобальные пробле­мы охраны ресурсов пресных вод, их рационального использования обусловлены главным образом качест­венным истощением гидроресурсов.

Основные источники загрязнения гидросферы

Уровень загрязнения рек, озер, морей и океанов с каждым годом возрастает. Особую и едва ли не самую серьезную роль в загрязнении водных объектов играет сброс отработанных промышленных вод. Они загрязняют более 1/3 всего речного стока. Например, в США за 70 лет загрязненность рек выросла в 10 раз, что привело к запрещению купания в реке Миссисипи и ее притоках. Не лучшим образом обстоит дело и с водоемами, расположенными в Европейской части России. Так, концентрация аммонийного и нитритного азота увеличилась в 1,5 раза, количество взвешенных и органических веществ достигает от 2 до 12 ПДК, содержание фенолов — от 10 до 41 ПДК, тяжелых металлов — от 8 до 24 ПДК.

Наибольший вклад в загрязнение водных объектов сточными водами вносят такие отрасли промышленности, как черная и цветная металлургия, химическая, нефтеперерабатывающая, целлюлозно-бумажная и пищевая.

В зависимости от технологических особенностей производств сточные воды можно разделить на:


реакционные воды, загрязненные как исходными веществами, так и продуктами реакции;

воды, содержащиеся в сырье и исходных продуктах;

воды после промывки сырья, продуктов, тары, оборудования;

водные экстрагенты и абсорбенты;

бытовые воды из туалетов, после мытья помещений, душевых;

воды, стекающие с территории промышленных предприятий, загрязненные различными химическими веществами.

Промышленные сточные воды могут иметь кислую, нейтральную или щелочную среду, что приводит к изменению естественного рН в водоемах, в которые сбрасываются эти воды.

В шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов; в бытовых отходах содержание органических веществ составляет 32-40%. Эти вещества, попадая в почву, создают в грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов.

В случае образования в водоемах поверхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды, нарушается газообмен на границе сред воздух—вода. Кроме того, загрязняющие вещества могут акку­мулироваться в клетках и тканях гидробионтов и оказывать токсическое действие на них.

Поверхностные воды в промышленно развитых густонаселенных регионах подвергаются загрязнению коммунально-бытовыми и про­мышленными стоками, стоками сельхозпредприятий и др. Напри­мер, в пределах столицы ежегодно в р. Москву станциями аэрации сбрасывается до 4·106м3 сточных вод; к ним нужно добавить 8·103м3 сточных вод, поступающих от промышленных предприятий. Всего в бассейн р. Москвы поступает 9·103 т загрязняющих веществ, основу которых составляют соединения азота, нефтепро­дукты, металлы. Все это приводит к тому, что в черте города в водах р. Москвы в 2 раза возрастает количество взвешенных частиц, в 1,5 раза увеличивается минерализация, концентрация растворенного кислорода уменьшается до 1,5-2,0 мг/л, в 5 раз увеличивается кон­центрация биогенных элементов, в 2 раза по сравнению с фоновым возрастает содержание металлов и нефтепродуктов. По количеству сбрасываемых в водоемы стоков в РФ лидирует Москва — 2367-106 м3, далее следуют Санкт-Петербург — 1519·106 м3, Ан­гарск — 529·106 м3, Красноярск — 416·106

Похожие рефераты: