Ресурсы пресной воды
Покровные ледники имеют значительную мощность, скрывают неровности рельефа и занимают большую площадь (напр., покровный ледник Антарктиды мощностью около 2 км, и ледник Гренландии). От края этих ледниковых покровов постоянно откалываются огромные глыбы льда — айсберги, сидящие на мели или свободно плавающие.
Горные ледники занимают вершины гор, различные углубления на их склонах (кары, цирки) и долины. Горные ледники значительно меньших размеров, чем покровные, и более разнообразны.
В ледниках законсервировано большое количество пресной воды. Частично она расходуется на питание рек (от интенсивности таяния ледников зависит водоносность горных рек). Для засушливых районов мира ледниковое питание рек имеет важное хозяйственное значение. Ныне разрабатываются интересные проекты использования айсбергов для снабжения пресной водой засушливых районов Австралии, Африки, Южной Америки и Аравийского полуострова.
6. Болота
Болота — избыточно увлажненные участки суши с влаголюбивой растительностью, при отмирании и разложении которой образуется торф. В зависимости от источников питания болота подразделяются на верховые и низинные.
Верховые болота питаются атмосферными осадками, бедны минеральными солями и обычно располагаются на водоразделах. Растительность этих болот бедна по видовому составу; преобладают сфагновые мхи.
Низинные болота возникают в местах выхода на поверхность или близкого залегания подземных вод. Значительно более богатое минеральное питание создает условия для произрастания здесь разнообразной растительности — зеленых мхов, осок, злаков, а из древесных пород — ольхи и березы. В результате накопления торфа поверхность низинных болот постепенно повышается. На определенной стадии поверхность болота может достигнуть такой высоты, при которой болотная растительность уже не может использовать подземные воды и переходит на питание атмосферными осадками: низинное болото сменяется верховым.
Болотам принадлежит важная роль в природе: они увлажняют воздух окружающих территорий, являются местами обитания многих видов животных и произрастания ценных видов растений.
Болота используются человеком. На них разрабатывают торф, который применяют как удобрение, топливо и химическое сырье, собирают ягоды, лекарственные растения, часть низинных болот осушивают и превращают в сельскохозяйственные угодья, отличающиеся высоким потенциальным плодородием. Следует, однако, помнить, что не все болота подлежат осушению, часть из них необходимо сохранить, чтобы не нарушить сложившихся в природе взаимосвязей.
7. Охрана пресных вод.
7.1. Вода как ценнейший природный ресурс. Это одна из наиболее жизнеобеспечивающих природных сред, сложившихся в процессе эволюции. Помимо другого хозяйственного значения, главная роль запасов пресных вод – снабжать человека водой, прежде всего для питья. Чистая пресная вода – лимитирующий фактор существования человека как биологического вида.
Вода – составная часть биосферы – имеет ряд аномальных свойств, влияющих на протекающие в экосистемах физико-химические и биологические процессы. К таким свойствам относят очень высокие и максимальные среди жидкостей теплоемкость, теплоту плавления и теплоту испарения; поверхностное натяжение, растворяющую способность и диэлектрическую сопротивляемость, прозрачность.
Для воды также характерная повышенная миграционная способность, имеющая важное значение для ее взаимодействия с сопредельными природными средами. Из-за перечисленных свойств, вода потенциальной может накопить очень много загрязняющих веществ – химических элементов и патогенных микроорганизмов.
Большая часть потребляемой на земном шаре воды используется в сельском хозяйстве (70%), затем идет промышленность и хозяйственно-бытовые нужды. Во многих районах мира, ¾ населения Земли ощущают острый недостаток чистой пресной воды. Поэтому охрана пресных вод заключается в их бережном использовании: 1) экономным расходе воды с применением более совершенных технологий в промышленности и сельском хозяйстве; 2) введении оборотного водоснабжения на предприятиях; 3) предотвращении загрязнения вод, неукоснительном соблюдении правил очистки сточных вод.
Задача охраны вод - сложная и дорогостоящая. Затраты на охрану вод занимают первое место среди всех расходов на охрану природы. Поэтому ее, к сожалению, пока удается решать лишь только частично.
7.2. Сокращение и антропогенное загрязнение пресных вод. Практически на всех промышленных и урбанизированных территориях мира снижается качество и сокращаются запасы пресной воды. Поэтому обеспечение ею населения и народного хозяйства России стало одной из наиболее важных социально-экономических нужд.
Постановление № 862 от 18 октября 1992 «О неотложных мерах по обеспечению питьевого водоснабжения в РФ» обязало соответствующие министерства и ведомства провести мероприятия по улучшению качества питьевой воды и повышению надежности, устойчивости систем водоснабжения городов, поселков и других водопотребителей (Среднесрочная программа, 1991). В этой связи особую ценность имеют крупные резервуара пресной воды (напр., озеро Байкал).
Поверхностные воды, имеющие возможность самоочищаться, более защищены от загрязнений, чем подземные (Крайнов и др., 1991). В связи с нарастающим загрязнением поверхностных вод подземные воды становятся практически единственным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения населения. Поэтому их охрана от истощения и загрязнения стратегически важна.
Опасность загрязнения подземных вод заключается в том, что подземная гидросфера (особенно артезианские бассейны) – это конечный резервуар накопления загрязнителей поверхностного и глубинного происхождения (Крайнов, Швец, 1987). Наиболее опасным антропогенным процессом загрязнения вод является сброс стоков с промышленно-урбанизированных и сельскохозяйственных территорий; выпадение продуктов антропогенной деятельности с атмосферными осадками.
Загрязнение бессточных озер также бывает долговременным и часто необратимым. Усиленный и сосредоточенный водоотбор из подземной гидросферы приводит к образованию обширных и глубоких воронок с провалами грунтов, понижению уровня поверхностных вод.
Общая черта антропогенного загрязнения воды – высокая концентрация токсичных веществ в локальных участках среды обитания человека. В ряде регионов пресные воды приобрели аномальные геохимические свойства (концентрация хлоридов до 15 г/л, нитратов до 10 г/л, фторидов до 3-5 г/л; это уже экологически опасные концентрации). По органическим соединениям некоторые водные системы уже вошли в стадию необратимых изменений (эвтрофикации), возрастающих во времени. Такие системы способны долгое время удерживать высокие концентрации загрязнителей.
В последнее время резко возросло потребление минеральных, лечебных и столовых вод, а также геотермальной энергии. Необдуманное использование таких ресурсов без выяснения процессов протекающих в водных резервуарах, приводит к трагическим и дорогостоящим ошибкам. Например, в знаменитой Долине Гейзеров в Калифорнии из-за большого количества эксплуатационных скважин исчез пар и быстро нарушилось равновесие. На ликвидацию возникшего кризиса в 1970-х гг. было затрачено 3,5 млн. долларов.
Рассолы осадочных бассейнов привлекают внимание как важный источник гидроминерального сырья и биологически активных вод. Такие рассолы выявлены и в Тимано-Печорском осадочном бассейне. Практика показывает, что при добыче рассолов невосполнимый вред наносится вышележащим водоносным горизонтам.
Исследования в России и за рубежом доказывают прямую корреляционную связь между качеством (степенью загрязнения) питьевой воды и здоровьем человека. Широко распространенные кариес зубов и флюороз обусловлены соответственно недостатком и избытком фтора в питьевой воде. Недостаток F и кариес характерны для Карело-Кольского региона и большинства областей Европейской России. В 1960-е гг. было принято правительственное постановление о фторировании питьевой воды с содержанием F менее 0,5 мг/л. Избыток F и вспышки флюороза зафиксированы в Мордовии и Забайкалье.
При недостатке йода в воде (особенно у сельских жителей) развиваются заболевания щитовидной железы. Такие регионы известны на Крейнем Севере, Урале, Алтае, Северном Кавказе, Среднем Поволжье и на севере Русской Равнины. Длительный дефицит I в питьевой воде приводит к умственной и физической отсталости.
Выявлена связь рака мочевого пузыря и употребления воды с высоким содержанием хлора. К наиболее опасным загрязняющим веществам питьевых воды относятся хлорированные углеводороды и диоксины (высокотоксичные устойчивые хлорорганические соединения).
В сельскохозяйственных районах вода накапливает пестициды Список заболеваний человека при ее употреблении очень широкий. Особую опасность представляет загрязнение воды патогенными микроорганизмами, вызывающими вспышки эпидемических заболеваний у человека и животных. Причиной большинства эпидемий является употребление некачественной воды.
Отрицательно влияют на животных, рыб, птиц, планктон аварийные разливы нефти. В Республике Коми чаще всего случаются аварии на нефтепроводах. Нефть окрашивает воду в черный цвет, резко снижает количество растворенного кислорода, вызывая гибель организмов. Подземные воды не способны окислить огромное количество поступающей органики (нефти), загрязнение становится необратимым (вплоть до появления линз мазута).
При привносе метана, тяжелых углеводородов и сероводородов в природных водах создается восстановительная бескислородная среда, губящая гидробионтов.
Экологически опасными могут быть биологические процессы, связанные с жизнедеятельностью водорослей, планктона, бактерий и других микроорганизмов (эвтрофикация водоемов).
Водоросли, планктон и микроогранизмы играют роль как в процессе загрязнения, так и самоочищения природных вод. известны разнообразные грибки, дрожжи, галофильные сульфат-редуцирующие, метилотрофные, метаногенные и другие бактерии, присутствующие в воде различной температуры и солености.
Длительный монитринг качества поверхностных вод показывает, что в них во всем мире возросли концентрации соединений азота, углерода, в меньшей степени – фосфора и тяжелых металлов. Соединения азота обладают высокой растворимостью; их концентрация в воде может беспрепятственно увеличиваться. Азот трансформирует свои миграционные формы в зависимости от температурных, окислительно-восстановительных условий подземной гидросферы; одни его хорошо растворимые формы переходят в другие и накапливаются в новой геохимической обстановке. Эта приспособляемость азота к любым геохимическим ситуациям определяет чрезывычайно широкий диапазон его водной миграции.
Подземные воды не имеют буферности к азоту. Темпы же естественной денитрификации подземных вод бактериями очень низки. Поэтому в сельскохозяйственных районах Коми воды верхних водоносных горизонтов из гидрокарбонатных превращаются в нитратно-гидрокарбонатные (засоленные).
Также при внесении избыточных удобрений в поверхностных водах увеличивается содержание фосфора (благоприятный фактор для эвтрофикации озер и болот).
7.3. Контроль качества пресных вод. Качество природных вод оценивается путем сравнения присутствующих в них загрязняющих веществ с их ПДК или ОВОС для объектов хозяйственно-питьевого, культурно-бытового водопользования.
Такие показатели разработаны не только для выявления избытка загрязняющих веществ, но и недостатка жизненно важных химических элементов (напр., Se). Нормативный подход – начальный шаг оценки состояния воды, позволяющий быстро и с небольшими затратами определить приоритетные загрязнители и выработать практические рекомендации по снижению негативных последствий загрязнения. Во всех странах существуют нормативы качества питьевой воды.
Однако нормативный подход не учитывает сочетанного воздействия (синергизма или антагонизма) веществ. Это особенно касается случаев, когда эти вещества присутствуют в концентрациях, близких к ПДК, и когда вода употребляется длительное время.
Установлено, что долговременный эффект низких доз может быть более губительным для популяции гидробионтов, чем острое кратковременное токсическое воздействие.
Кроме того, каждый водоем уникален из-за больших различий в химическом составе, скорости перемешивания, температурном режиме и вертикальной стратификации водных масс. Нормативный подход при установлении ПДК недостаточно опирается на эксперименты.
Надежный прогноз и оценка состояния водной системы осложнены одновременным воздействием на систему множества изменчивых природных и антропогенных факторов; сложными физико-химическими и микробиологическими процессами, происходящими в водной среде.
Для понимания таких процессов надо учитывать химическое взаимодействие «вода – донные отложения» (особенно в случае подтока в воду флюидов или накопления тяжелых металлов в озерных илах). Также установлена важная роль в водных химических реакциях соединений углерода, серы, азота и фосфора, окислительно-восстановительного потенциала.
Наилучшим способом получения эмпирических данных о процессах в водной среде является гидрогеохимическое картирование с последующим обоснованием сети мониторинга. Информация, собранная в ходе долгих режимных наблюдений, служит основой для прогноза состояния водной системы во времени.
В настоящее время для экологического прогнозирования используется компьютерное моделирование гидрогеохимических процессов загрязнения поверхностных и подземных вод, вовлекающее в сферу изучения огромные массивы данных и позволяющие получить качественно новую информацию.
Список литературы
Крайнов С.Р., Швец В.М. Геохимия подземных вод хозяйственно-питьевого назначения. М.: недра, 1987.
Крайнов С.Р., Фойгт Г.Ю., Закутин В.П. Геохимические и экологические последствия изменений химического состава подземных вод под влиянием загрязняющих веществ // Геохимия. 1991. № 2.
Куренной В.В. , Пугач С.Л., Седов Н.В., Рачков М.М. Проблемы сосредоточенной эксплуатации подземных вод // Геол. вестник центр. районов России // 1999. №3.
Среднесрочная программа (1997 – 2001) рационального использования и охраны водных ресурсов Российской Федерации. М., 1991. Вып.1.
Руководство по контролю качества питьевой воды. Том 1. Рекомендации. ВОЗ, Женева, 1986.
Справочник предельно допустимых концентраций вредных веществ в пищевых продуктах и среде обитания. М., 1993.
Физическая география. М., 1991. С.56-65.
Небел Б. Наука об окружающей среде. М.: Мир, 1993.Т.1. С.229 – 248.