Проблемы использования и охраны ресурсов гидросферы

Лекция №6

Вопросы для изучения:

1. Роль гидросферы в глобальной геосистеме. Понятие о водных ресур­сах.

2. Антропогенные изменения элементов гидрологического цикла и их следствия.

3. Водопользование и водопотребление.

4. Источники и виды за­грязнения поверхностных и подземных вод.

5. Охрана подземных и поверхностных вод.Нормирование и мониторинг загрязнения водоемов.

6. Экономический механизм охраны водных объектов. Основные направления охраны вод: совершенствование технологий и снижение водопотребления.

7. Основ­ные методы очистки стоков. Очистка стоков, прямоточное и оборотное водоснабжение. Ограничение нагрузки на водоемы.

8. Особенности охра­ны подземных вод: профилактические и специальные мероприятия.

9. Загрязнение морских экосистем

1. Роль гидросферы в глобальной геосистеме. Понятие о водных ресур­сах.

Вода на Земле образует гидросферу, которая объединяет все свобод­ные (не связанные физически или химически) воды, способные свобод­но передвигаться под влиянием солнечной энергии, переходить из од­ного состояния в другое.

Известно, что гидросфера состоит из Мирово­го океана, поверхностных и подземных вод суши, ледников, почвенной влаги, паров атмосферы. Количество воды на Земле таково, что если бы Земля представляла идеально ровный шар, то ее покрывал бы океан глу­биной около 3 км.

На Мировой океан приходится до 96,5% всей воды, но вследствие солености хозяйственное использование этих вод неве­лико. На пресные воды приходится лишь 2,53% всей воды Земли. Но и из этого количества 68,7% — вода ледников и 30,1% — пресные подземные воды. На реки приходится 0,006% запаса пресных вод и 0,0002% всех вод Земли.

Годовой сток всех рек — 45 тыс. км3, это меньше суммарного объема воды озера Байкал (23 тыс. км3) и Великих озер (24 тыс. км3). Объем ежегодно возобновляемых ресурсов пресных вод приближенно равен суммарному годовому стоку рек и составляет 45 тыс. км3/год.

Все воды, входящие в различные части гидросферы, участвуют в круговороте и обновляются за разные промежутки времени: от несколь­ких часов (биологическая вода), нескольких суток (атмосферная влага и вода в руслах рек) до десятков тысяч лет (многолетнемерзлые породы и полярные ледники), сотен тысяч и даже миллионов лет (подземные воды зон замедленного и весьма замедленного водообмена). Во­зобновление запасов вод происходит за счет их участия в круговоротах; различают большой и малый круговороты воды. Большой круговорот включает высвобождение части химически связанной воды из пород мантии и коры Земли, выделение свободной воды в ходе вулканической деятельности, связывание свободной воды в осадочных породах (в пос­леднее время это звено дополнилось связыванием воды в процессе про­изводства), вовлечение части осадочных пород со связанной в них во­дой в мантию и, таким образом, возврат воды в недра. Следствием этого круговорота является образование Мирового океана за счет выделен­ной из мантии воды.

Малый круговорот водыпроисходит по схеме «испарение—осадки—сток», его следствие — непрерывный поверхностный и надземный сток, пополнение подземных вод и ледников. Масштабы малого круговорота обеспечиваются тепловым балансом и общей циркуляцией атмосферы и составляют 577 тыс. км'/год.

Водные ресурсы наиболее яркий пример возобновимых ресурсов, их возобновление происходит в процессе круговорота воды. Однако на этом же примере хорошо видна грань между возобновимыми и невозобновимыми ресурсами: отбор речных вод в объеме сверх мест­ного стока ведет к понижению уровня, обмелению и целому комплексу связанных с этим проблем. Отбор подземных вод в объеме больше подземного стока также ведет к понижению уровня, подтягиванию солоноватых и соленых вод зоны замедленного водообмена. Загрязнение дела­ет воды непригодными для использования и также истощает водные ресурсы. Загрязнение водных объектов имеет особенности, затрудняющие его контроль. Хотя количество точек сброса сточных вод меньше числа точек атмосферных выбросов, через каждый источник (коллектор) в водоемы обычно поступают стоки разного происхождения (коммуналь­но-бытовые, ливневые, производственные от разных предприятий), со­става и форм нахождения поллютантов (растворенные, нерастворенные, коллоидные). Баланс загрязняющих веществ в системе «источник заг­рязнения — водоем» искажается в связи с наличием промежуточных объектов, играющих неоднозначную роль: пруды-накопители и донные отложения могут и связывать поллютанты с выведением их из геохими­ческого потока рассеяния, и служить источниками вторичного загрязнения.

2. Антропогенные изменения элементов гидрологического цикла и их последствия. Техногенные воздействия пока существенно не сказались на ходе большого круговорота воды, но привели к значительным каче­ственным и количественным изменениям малого круговорота. Воздей­ствию деятельности человека в той или иной степени подвергаются все основные звенья гидрологического цикла: испарение, осадки и сток. Испарение под воздействием деятельности человека изменяется не­однозначно: оно уменьшается при осушительных мелиорациях, сведе­нии лесов, понижении уровня водоемов вследствие водохозяйственных мероприятий, застройке и асфальтировании поверхностей; увеличива­ется при орошении и создании водохранилищ. Поскольку районы осу­шительных и оросительных мелиоративных мероприятий в основном не совпадают, деятельность человека приводит к территориальному перераспределению объемов испарения. Масштабы перераспределения объемов испарения для территории бывшего СССР составляют от де­сятков до сотен км3 в год.

Выпадение осадков меняется в рамках изменений климата. Мас­штабы этих изменений пока не выходят за пределы естественных меж­годовых колебаний. Более существенный экологический фактор — из­менение химического состава осадков, в частности их закисление. Сток под воздействием деятельности человека претерпевает наиболее мно­гообразные и глубокие изменения. Самым заметным по своим послед­ствиям является изменение состава стока, т.е. загрязнение, происходя­щее главным образом вследствие водопотребления и водоотведения.

Замена естественных ландшафтов техногенными, в том числе све­дение лесов, распашка земель, выпас скота, приводит к изменению со­отношения между подземным и поверхностным стоками в сторону пос­леднего. Это увеличивает высоту весенних паводков и понижает уро­вень грунтовых вод, истощает родники, понижает уровни и ведет к пересыханию малых рек в летнее время. Сток рек сокращается и под воздействием прямого безвозвратного водопотребления. Локальное уве­личение поверхностного стока происходит при застройке и создании ас­фальтовых покрытий. Регулирование стока, связанное с созданием во­дохранилищ, занимает видное место в этой природной цепной реакции (см. выше).

Формы рельефа, генетически связанные со стоком, также подвер­жены техногенным изменениям. Существенно изменяются условия сто­ка при оврагообразовании, русловых деформациях при добыче полез­ных ископаемых, обустройстве судоходных путей, укреплении берегов.