Современные проблемы водных ресурсов. Какие проблемы, связанные с водными ресурсами, помогают решить водохранилища? А какую проблему создают сами водохранилища? Нужна помощь в учебе
В течении многих сотен лет воздействие человека на водные ресурсы было незначительным и носило исключительно локальный характер. Великолепные свойства воды - ее возобновление благодаря круговороту и возможность очищаться - делает пресную воду относительно очищенной и обладающей количественным и качественными характеристиками, которые будут неизменными в течении длительного времени. Однако, эти особенности воды породили иллюзию неизменности и неисчерпаемости данных ресурсов. Исходя из этих предубеждений возникла традиция небрежного использования чрезвычайно важных водных ресурсов.
Ситуация сильно изменилась за последние десятилетия. Во многих частях мира были обнаружены результаты долгосрочных и неправильных действий по отношению к столь ценному ресурсу. Многие части мировых водных ресурсов становятся настолько истощенными сильно загрязненными, что они уже не в состоянии удовлетворять постоянно растущие потребности.
Общий объем гидросферы поражает своим количеством, однако только 2% от этой цифры составляет пресная вода, более того, доступны для использования всего 0,3%. Учеными были подсчитаны ресурсы пресной воды, которые необходимы всему человечеству, животным и растениям. Оказывается, что запас водных ресурсов на планете - это только 2,5% воды нужного объема. Во всем мире ежегодно воды потребляется около 5 тыс.м3, при этом больше половины потребляемой воды уходит безвозвратно.
Процентное соотношение потребления водных ресурсов:
Ё Сельское хозяйство - 63%
Ё Промышленное водопотребление - 27% общего количества
Ё Коммунально -бытовые потребности забирают 6%
Ё Водохранилища потребляют 4%
Мировое водопотребление.
По отдельным составляющим водохозяйственный баланс мира в современный период складывается следующим образом.
Коммунально-бытовое водоснабжение. В начале 80-х годов на нужды населения расходовалось около 200 км куб., и при этом 100 км куб. терялось безвозвратно. В 1990 г, для этих целей изымалось уже более 300 км куб. Нормы водопотребления на 1 человека составляют в среднем 120-150 л в сутки. В действительности они сильно колеблются. В городах промышленно развитых стран водопотребление особенно велико. Например, в странах Европы оно поднимается до 300-400 л/сутки. В городах развивающихся стран, расположённых в субаридных или аридных районах, нормы снижаются до 100-150 л/сутки. Много меньше расходует воды сельский житель. В гумидных областях в развитых странах он потребляет в сутки до 100-150 л воды, а в сухих тропических районах - не более 20-30 л.
Согласно данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) в настоящее время в мире более 1,5 млрд. человек не обеспечены чистой, безопасной для здоровья водой, а к 2000 г. их число может достигнуть 2 млрд. человек.
Промышленное водоснабжение. Уникальные свойства воды как природного тела позволяют очень широко использовать ее в разнообразных отраслях промышленности. Она употребляется в энергетических целях, в качестве растворителя, охладителя, составного компонента многих технологических процессов. Водоемкость различных производств меняется в зависимости от вида продукции, применяемых технических средств и технологических схем. На производство 1 т готовой продукции в настоящее время расходуется следующее количество пресных вод: бумаги 900-1000 м 3 , стали - 15-20 м3 , азотной кислоты - 80-180 м3 , целлюлозы - 400-500 м3 , синтетического волокна 500 м3 , хлопчатобумажной ткани 300-1100 м3 и т.д. Огромные объемы воды потребляют энергетические установки для охлаждения энергоблоков. Так, для работы ТЭС мощностью в 1 млн. кВт необходимо 1,2-1,6 км3 воды в год, а для работы АЭС той же мощности - до 3 км3 (Розанов, 1984), Только на нужды энергетики забирается из водных источников 320 км3 воды, при этом 20 км3 теряется.
Теплоэнергетика широко применяет оборотные системы водоснабжения, привлекая часть отработанных и очищенных вод других промышленных производств, так как для охлаждения можно употреблять воды относительно низкого качества. Водопотребление в энергетических целях дает 300 км3 термических стоков, требующих для разбавления 900 км3 свободных пресных вод.
Доля остальных производств в общем водопотреблении на нужды промышленности еще больше - 440 км3 ; за счет систем оборотного водоснабжения расходуют 700 км3 , одновременно теряя более 10% этого объема. Именно в промышленных установках возникают стоки, обогащенные особо токсичными соединениями, трудно поддающимися удалению из отработанных вод. Общий объем стоков - 290 км3 . Поскольку современная технология водоочистки еще далека от совершенства и многие предприятия в различных странах сбрасывают свои стоки в водоемы недостаточно или слабо очищенными, то в результате на разбавление этого объема загрязненных вод требуется 5800 км3 свободных вод, т. е. в 20 раз больше.
Водоснабжение сельского хозяйства. Самый крупный водопотребитель -сельское хозяйство. По приблизительным расчетам в 1990 г. эта отрасль-мировой экономики израсходовала более 3000 км3 , т.е. в 3,5 раза больше, чем промышленность. Почти весь этот объем использовался на полив орошаемых угодий и всего 55 км3 - на водоснабжение животноводства.
К началу 80-х годов в мире орошалось 230 млн. га земель. При средней норме орошения 12-14 тыс. м3 /га на полив тратилось от 2500 до 2800 км3 чистых свободных вод и значительная часть (около 600 км3) очищенных и разбавленных стоков бытового сектора и некоторых промышленных производств. По весьма ориентировочным подсчетам примерно 1900 км3 испарялось с поверхности поливных земель и транспортировалось растительностью, 500 км3 дренировалось в подземные горизонты. Таким образом, в отличие от промышленного водопотребления использование вод для орошения резко увеличивает безвозвратные потери на непродуктивное испарение с поверхности поливных земель и создает стоки в виде ирригационных или возвратных вод, которые трудно уловить, очистить и вновь использовать. В то же время их объем огромен, они насыщены биосильными (азотом, фосфором) и другими легкорастворимыми соединениями, за счет которых увеличивается минерализация вод. Появление в субаридных или аридных ландшафтах с поливными угодьями значительных объемов минерализованных грунтовых вод создает опасность вторичного засоления почв и их деградации.
Особую проблему представляют стоки животноводческих ферм. Хотя их общий объем в мировом водопотреблении на нужды сельского хозяйства невелик (всего 10 км3), они чрезвычайно перегружены органическими соединениями, трудно восстанавливаются и вызывают особенно быстрое загрязнение водоемов. водный загрязнение море очистной
По расчетам М.И. Львовича (1994г), современный водозабор из различных источников (рек, озер, водохранилищ, подземных горизонтов) для промышленных и бытовых нужд, орошения и животноводческих комплексов составляет более 4000 км3 , а объем стоков примерно 2000 км3 . Если допустить, что все стоки нормативно очищаются, то и в этом случае потребуется не менее 8300 км3 чистых вод для их разбавления (20% полного стока и 60% -устойчивого). Но в результате несовершенства современного водопользования и очистки загрязняется воды намного больше. Таким образом, если количественное истощение водозапасов традиционных источников в глобальном масштабе в ближайшем будущем человечеству не грозит, то качественное ухудшение - налицо уже в наши дни.
Резкая напряженность водохозяйственного баланса и кризисные ситуации в водопользовании неизмеримо возрастают в странах с ограниченным водоресурсным потенциалом, где реально отсутствуют свободные водозапасы для разбавления отработанных и очищенных вод. Подобные явления типичны для многих промышленно развитых стран мира, где недопотребление практически поглощает все водные ресурсы. Такова ситуация в странах зарубежной Европы, во многих районах США. Еще более остро встает проблема водоснабжения в развивающихся странах, в которых часто обнаруживается нехватка качественных питьевых вод, а имеющиеся водотоки и поверхностные водоемы служат коллекторами для сбросов совершенно неочищенных промышленных стоков.
По-разному складывается водопотребление и его структура на отдельных материках. Особенности современного водного хозяйства зависят и от природных факторов (прежде всего обеспеченности речным стоком, климатических особенностей, устройства поверхности), и от социально-экономических структур. Наибольшие объемы воды поглощает хозяйство азиатских стран. Почти на 90% этот объем в Азии расходуется на нужды сельского хозяйства. Сходная ситуация характерна и для Южной Америки и Африки, хотя в целом участие этих материков в мировом водопотреблении незначительно. В Северной Америке и в Европе промышленное и сельскохозяйственное расходование воды примерно равны между собой.
Загрязнение водных ресурсов
Основные причины загрязнения водных ресурсов
v Сточные воды
Бытовые, промышленные и сельскохозяйственные сточные приводят к загрязнению многих рек и озер.
v Захоронение отходов в морях и океанах
Захоронение мусора в морях и океанах может вызвать огромные проблемы, ведь оно отрицательно сказывается на живых организмах, которые обитают в водах.
v Промышленность
Промышленность - это огромный источник загрязнений вод, который производит вещества, вредные для людей и окружающей среды.
v Радиоактивные вещества
Радиоактивное загрязнение, при котором в воде находится высокая концентрация радиации, является самым опасным загрязнением и может распространяется в океанические воды.
v Разлив нефти
Разлив нефти несет угрозы не только водным ресурсам, но и поселениям людей, расположенным вблизи загрязненного источника, а также всем биологическим ресурсам, для кого вода является средой обитания или жизненно важной необходимостью.
v Утечки нефти и нефтепродуктов из подземных хранилищ
Большое количество нефти и нефтепродуктов хранятся в резервуарах, изготовленных из стали, которая со временем подвергается коррозии, что в следствии создает утечки вредных веществ в окружающую почву и грунтовые воды.
v Атмосферные осадки
Атмосферные осадки, такие как кислотные осадки, образовывающие при загрязнении воздуха и изменяют кислотность воды.
v Глобальные потопления
Повышение температуры воды вызывает гибель многих живых организмов и разрушает большое количество мест обитания.
v Эвтрофикация
Это процесс снижения качественных характеристик воды, связанный с чрезмерным обогащением питательными веществами.
Водные ресурсы являются одним из наиболее важных и вместе с тем наиболее уязвимых компонентов окружающей среды. Их быстрое измеение под влиянием хозяйственной деятельности приводит к обострению следующих проблем.
- 1) Усиление водохозяйственной напряженности. 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 водны" ресурсы вовлечены в народнохозяйственную деятельность. Даже в бассейнах рек Урала, Тобола и Ишима водохозяйствснная напряженность стала фактором, в определенной степени сдерживающим развитие народного хозяйства.
- 2) Загрязнение поверхностных вод. Сохраняется многолетняя тенденции нарастания загрязнения поверхностных вод. Годовой объем сброшенных стоков за последние 5 лет практически не изменился и составляет 27 км3. 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 8,7% от общего объема воды, подлежащей очистке.
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.
- 3) Снижение водности крупных рек. К началу 80-х гг. уменьшение годового стока крупных рек юга европейской части страны под влиянием хозяйственной деятельности составило; Волги - 5%, Днепра - 19, Дона - 20, Урала - 25%. Вследствие высокого объема водозабора в бассейнах рек Амударья и Сырдарья и сокращения поступления воды в Аральское море, его площадь за 25 лет уменьшилась примерно на 23 тыс. км2, или на 1/З, уровень упал более чем на 12 м.
- 4) Массовая гибель малых рек. На территории бассейнов малых рек (длиной до 100 км), составляющих 1/3 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. Многолетний сброс сточных вод в объемах, сравнимых с годовым объемом стока, свел на нет способности многих рек к самоочищению, превратив их в открытые канализационные коллекторы. 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.
- 5) Истощение запасов и загрязнение подземных вод. 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 м3 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 депрсссионных 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.
- 6) Ухудшение качества питьевой воды. Состояние водных источников (поверхностных и подземных) и систем централизованного водоснабжения не может гарантировать требуемого качества питьевой воды (191). 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.
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 1993 г. в наиболее крупных пресноводных водоемах России снизился на 22,4%; снижается рыбопродукгивность 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 рыбопродуктивность водохранилищ колеблется от 0,5 до 40 - 50 кг/га; сокращаются уловы рыбы и в морях, так рыбопродуктивпость Белого моря составляет около 1 кг/га, а запас мойвы в Баренцевом море в 1993 г. сократился по сравнению с 1992 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 хлорорганических пестицидов, солей тяжелых металлов, ртути). Результаты проверки показали: из 193 проб рыбы различных участков Ветлуги, Чебоксарского и Куйбышевского водохранилищ в 156 обнаружены органические соединения ртути в концентрациях от 0,005 до 1,0 мг/кг веса рыбы.
Чтобы снять проблему обеспеченности жителей Земли водными ресурсами, необходимо коренным образом пересмотреть пути и способы использования гидросферы, более экономно использовать водные ресурсы и тщательно охранять водоемы от загрязнения, которое чаще всего связано с хозяйственной деятельностью человека.
Ученые выделяют гидролого-географические и технические методы решения водной проблемы.
Первоочередная техническая задача – сокращение объемов сброса сточных вод в водохранилища и введение на предприятиях оборотного водоснабжения, построенного на замкнутых циклах. Перед рядом промышленных предприятий и коммунальных служб остро стоит задача использования части стока для орошения посевных площадей после соответствующей очистки. Такие технологии сегодня разрабатываются очень активно.
Один из способов избавиться от дефицита воды, пригодной для питья и приготовления пищи, состоит во введении режима экономии водных ресурсов. Для этой цели разрабатываются бытовые и промышленные системы контроля над расходом воды, которые позволяют существенно снизить необоснованное ее потребление. Подобные системы контроля помогают не только экономить ценный ресурс, но и сократить финансовые расходы населения на данный вид коммунальных услуг.
Наиболее продвинутые в технологическом отношении государства ведут разработки новых способов ведения хозяйственной деятельности и методов производства, которые дают возможность избавиться от технического потребления воды или хотя бы снизить расход водных ресурсов. Примером может служить переход с систем на воздушные, а также внедрение способа плавки металлов без доменных печей и мартенов, изобретенного в Японии.
Гидролого-географические методы
Гидролого-географические методы состоят в управлении оборотом водных ресурсов в масштабах целых регионов и в целенаправленном изменении водного баланса больших площадей суши. При этом речь пока не идет об абсолютном увеличении объемов водных ресурсов.
Цель подобного подхода – воспроизводство воды путем поддержания устойчивого стока, создания запасов подземных вод, увеличения доли почвенной влаги посредством использования паводковых вод и естественных ледников.
Гидрологи разрабатывают методы регулирования стока крупных рек. Намечаются также меры по накоплению влаги в подземных скважинах, которые могут в итоге превратиться в крупные водохранилища. В такие резервуары вполне можно сливать отработанную и тщательно очищенную техническую воду.
Достоинство данного метода в том, что при нем вода, проходя через слои грунта, дополнительно очищается. В районах, где на протяжении длительного периода наблюдается устойчивое снежное покрытие, возможны работы по снегозадержанию, которые также дают возможность решить вопрос с обеспеченностью водой.
Современные проблемы водных ресурсов
Проблемы чистой воды и охраны водных экосистем становятся все более острыми по мере исторического развития общества, стремительно увеличивается влияние на природу, вызываемого научно- техническим прогрессом.
Уже сейчас во многих районах земного шара наблюдаются большие трудности в обеспечении водоснабжения и водопользования в следствие качественного и количественного истощения водных ресурсов, что связано с загрязнением и нерациональным использованием воды.
Загрязнение воды преимущественно происходит вследствие сброса в нее промышленных, бытовых и сельскохозяйственных отходов. В некоторых водоемах загрязнение настолько велико, что произошла их полная деградация как источников водоснабжения.
Небольшое количество загрязнений не может вызвать значительное ухудшение состояния водоема, так как он имеет способность биологического очищения, но проблема состоит в том, что, как правило, количество загрязняющих веществ, сбрасываемых в воду, очень велико и водоем не может справиться с их обезвреживанием.
Водоснабжение и водопользование часто осложняется биологическими помехами: зарастание каналов снижает их пропускную способность, цветение водорослей ухудшает качество воды, ее санитарное состояние, обрастание создает помехи в навигации и функционировании гидротехнических сооружений. Поэтому разработка мер с биологическими помехами приобретает большое практическое значение и становится одной из важнейших проблем гидробиологии.
Из-за нарушения экологического равновесия в водоемах создается серьезная угроза значительного ухудшения экологической обстановки в целом. Поэтому перед человечеством стоит огромная задача охраны гидросферы и сохранения биологического равновесия в биосфере.
Проблема загрязнения Мирового океана
Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 6 млн. т. нефти, что составляло 0,23% мировой добычи. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, - все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. В период за 1962-79 годы в результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн. т. нефти. За последние 30 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн. т. нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками.
Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн.т./год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн. т. нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности.
Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 1-10% (280 нм), 60-70% (400нм).
Пленка толщиной 30-40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую - "нефть в воде" - и обратную - "вода в нефти". При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.
Пестициды. Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Установлено, что пестициды, уничтожая вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подрывают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве давно уже стоит проблема перехода от химических (загрязняющих среду), к биологическим (экологически чистым) методам борьбы с вредителями. Промышленное производство пестицидов сопровождается появлением большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные воды.
Тяжелые металлы. Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк) относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединения тяжелых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий. Ртуть переносится в океан с материковым стоком и через атмосферу. При выветривании осадочных и изверженных пород ежегодно выделяется 3,5 тыс. т. ртути. В составе атмосферной пыли содержится около 12 тыс. т. ртути, причем значительная часть - антропогенного происхождения. Около половины годового промышленного производства этого металла (910 тыс. т./год) различными путями попадает в океан. В районах, загрязняемых промышленными водами, концентрация ртути в растворе и взвесях сильно повышается. Заражение морепродуктов неоднократно приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. Свинец - типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, свинец активно рассеивается в окружающую среду в процессе хозяйственной деятельности человека. Это выбросы с промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий, с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания.
Тепловое загрязнение. Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах может достигать 30 кв. км. Более устойчивая температурная стратификация препятствует водообмену поверхностным и донным слоям. Растворимость кислорода уменьшается, а потребление его возрастает, поскольку с ростом температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество. Усиливается видовое разнообразие фитопланктона и всей флоры водорослей.
Загрязнение пресноводных водоемов
Круговорот воды, этот долгий путь ее движения, состоит из нескольких стадий: испарения, образования облаков, выпадения дождя, стока в ручьи и реки и снова испарения, На всем своем пути вода сама способна очищаться от попадающих в нее загрязнений - продуктов гниения органических веществ, растворенных газов и минеральных веществ, взвешенного твердого материала.
В местах большого скопления людей и животных природной чистой воды обычно не хватает, особенно если ее используют для сбора нечистот и переноса их подальше от населенных пунктов. Если нечистот в почву попадает не много, почвенные организмы перерабатывают их, заново используя питательные вещества, и в соседние водотоки просачивается уже чистая вода. Но если нечистоты попадают сразу в воду, они гниют, и на их окисление расходуется кислород. Создается так называемая биохимическая потребность в кислороде. Чем выше эта потребность, тем меньше кислорода остается в воде для живых микроорганизмов, особенно для рыб и водорослей. Иногда из-за недостатка кислорода гибнет все живое. Вода становиться биологически мертвой в ней остаются только анаэробные бактерии; они процветают без кислорода и в процессе своей жизнедеятельности выделяют сероводород - ядовитый газ со специфическим запахом тухлых яиц. И без того безжизненная вода приобретает гнилостный запах и становится совсем непригодной для человека и животных. Подобное может произойти и при избытке в воде таких веществ, как нитраты и фосфаты; они попадают в воду из сельскохозяйственных удобрений на полях или из сточных вод, загрязненных моющими средствами. Эти биогенные вещества стимулируют рост водорослей, водоросли начинают потреблять много кислорода, а когда его становится недостаточно, они гибнут. В природных условиях озеро, прежде чем заилиться и исчезнуть, существует около 20 тыс. лет. Избыток биогенных веществ ускоряет процесс старения, и уменьшает срок жизни озера. В теплой воде кислород хуже растворяется, чем в холодной. Некоторые предприятия, особенно электростанции, потребляют огромное количество воды на охлаждение. Нагретая вода сбрасывается обратно в реки и еще больше нарушает биологическое равновесие водной системы. Пониженное содержание кислорода препятствует развитию одних живых видов и дает преимущество другим. Но эти новые, теплолюбивые виды тоже сильно страдают, как только прекращается подогрев воды. Органические отбросы, биогенные вещества и тепло становятся помехой для нормального развития пресноводных экологических систем только тогда, когда они перегружают эти системы. Но в последние годы на экологические системы обрушились огромные количества абсолютно чужеродных веществ, от которых они не знают защиты. Пестициды, применяемые в сельском хозяйстве, металлы и химикалии из промышленных сточных вод сумели проникнуть в пищевую цепь водной среды, что может иметь непредсказуемые последствия. Виды, стоящие в начале пищевой цепи, могут накапливать эти вещества в опасных концентрациях и становятся еще более уязвимыми для других вредных воздействий. Загрязненную воду можно очистить. При благоприятных условиях это происходит естественным путем в процессе природного круговорота воды. Но загрязненным бассейнам-рекам, озерам и т. п. - для восстановления требуется значительно больше времени. Чтобы природные системы сумели восстановиться, необходимо, прежде всего, прекратить дальнейшее поступление отходов в реки. Промышленные выбросы не только засоряют, но и отравляют сточные воды. Несмотря ни на что, некоторые городские хозяйства и промышленные предприятия все еще предпочитают сбрасывать отходы в соседние реки и весьма неохотно отказываются от этого только тогда, когда вода становится совсем непригодной или даже опасной.
Федеральное агентство по науке и образованию
Казанский Государственный Технологический Университет
Кафедра управления, экономики и права
Реферат по курсу «Экономика природопользования»
Проблема обеспечения пресными водными ресурсами и
пути ее преодоления
Казань 2007
Введение
Состояние пресноводных ресурсов мира
Обострение водохозяйственных проблем в России
Пути преодоления дефицита пресной воды
Заключение
Список литературы
Введение
Проблемы экологии во всем мире считаются одними из самых актуальных, ведь от нее напрямую зависят здоровье нации и, соответственно, существование любого государства.
Вода – основа жизни. Ей принадлежит важнейшая роль в геологической истории Земли и возникновении жизни, в формировании климата на планете. Без воды невозможно существование живых организмов. Она – обязательный компонент практически всех технологических процессов. Можно сказать, что главная функция воды – жизнеобеспечивающая.
Вода - самое распространенное вещество в природе. Однако 97,5 % гидросферы приходится на соленые воды и всего 2,5% - на пресные, 2/3 которых аккумулировано в ледниках и постоннном снежном покрове, а 1/5 представлена грунтовыми водами. Из 35 млн. куб км пресной воды человечество использует 200 тыс. км З (менее 1 % всех запасов), и во многих регионах наблюдаетсн водохознйственнап напрнженность. Около 1/3 населения живет на территориях, где забор пресной воды составляет от 20 до 10% и более наличных ресурсов.
Многоцелевое использование водных ресурсов увеличивает спрос на них, ведет к росту загрязнения и постепенному истощению природных источников. Эти проблемы с разной степенью остроты проявляются на региональном, государственном и глобальном уровнях.
Состояние пресноводных ресурсов мира
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% .
Все напреженнее становится положение с водой в городах мира. Наиболее трудное положение наблюдаетсн в Азии, в которой проживает более 50% населения, но располагает она лишь 36 % водных ресурсов. Острый недостаток чистой питьевой воды испытывают жители 80 стран мира. Во многих государствах подача воды уже нормируется.
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. Однако следует отметить, что способности человечества к адантации огромны: иорданцы, например, выживаютают при потреблении воды на душу населения всего 176 м З в год.
Проблема обеспечения людеи водои и услугами канализации стоит очень остро: 1,1 млрд человек не имеют доступа к чистой преснои воде, из них 65"% - в Азии, 27% - в Латикской Америке и Карибском бассеине 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 и Карибском басссейне, 2% - в Европе.
С увеличеним численности населения растет объем воды, вовлекаемой в сферу хозяиственной деятельности (потребление ее за ХХ век возросло в 6 раз,а население земли увеличилось в 4 раза). Половина населения (в Европе и Америке - 70%) проживает в больших и малых городах, которые, как правило, имеют экономические возможности для налаживания водоснабжения и строительства канализации, но при этом концентрируют и умножают отходы.
Растет масса, сбрасывасмых в воднные объекты загрезняющих веществ антропогенного (в настоящее время в реки и озера мира ежедневно сбрасывается около 6 млрдт отходов) Около 50 %., населенин развивающихся стран вынуждены брать воду из загрязненных источников. Специалисты ООН прогнозируют: если эта тенденция сохранится, то через 20 лет потребление воды на душу населения сократится на 1/3.
Неудловлетворительное качество питьевой воды создает реальную угрозу жизни и здоровью миллионов людей, их благосостоянию. Ежегодно в мире из-за некачественной воды заболевают 500 млн и умирают 10-18 млн чел.
Вода значима для решения энергетической проблемы. Два наиболее важных направления ее применения – выработка гидроэлектроэнергии и и использование для охлаждения иа тепловых электростанцию:.
В 2001 г. гидроэлектроэнергия составляла 19% от общщего объема производимои энергии (2710 Тераватт в час); на стадии планирования или строительства находились мощности для выработки еще 377 ТВт·ч. Но только треть всех проектов, считавшихся экономически осуществимыми, получила дальнейшую поддержку. Это объясняется снижением энтузиазма в отношении сооружения больших плотин.
Строительство плотин и создание водохранилищ внесло вклад в экономическое развитие (производство электроэнергии, развитие ирригации, водоснабжение промышленных преприятий и бытового сектора, регулирование паводков). Вместе с тем это привело к негативным социальным последствиям: переселению от 40 до 80 млн чел., снижению социального статуса и уровня жизни переселенцев, необратимым изменениям окружающей природной среды (потеря земель в результате наполнения ложа водохранилища, а также участков нетронутой природы и местообитаний животного мира и др.).
В США, например, было разобрано или законсервировано (главным образом по природоохранным причинам) почти 500 средних плотин. Несмотря на то, что эти сооружения представляют собой небольшую часть из 800 тыс. плотин и водохранилищ, построенных американцами в ХХ вe кe , начавшийся процесс отражает настороженность к широко используемым технологиям.
Несмотря на меняющееся отношение к крупным плотинам, планируется развертывание гидротехнических установок. Это строительство будет расширяться во многих регионах, прежде всего, в Азии, Африке и Латинской Америке. Прогнозируется, что в 2010 г. выработка гидроэлектроэнергии в мире составит 4210 ТВт Ч, из них 9 % - за счет крупной гидроэнергетики.
Получит развитие и малая гидроэнергетика. Небольшие (до 1О МВт) установки полезны в сельских и удаленных местностях. Так, в Китае уже работает около 60 тыс. установок. Ожидается, что к 2010 г. . производство энергии с помощью малой гидроэнергетики возрастет на Ближнем Востоке в 5 раз, в Австралии, Японии и Новой Зеландии - в 4,2 раза, в Центральной и Восточной Европе - в 3,5 раза, в СНГ - в 3 раза.
Основными потребителями водных ресурсов являются сельское хозяйство (прежде всего ирригация) - 70%, в промышленности используется 22 % на бытовые нужды идет 8% воды. В странах с высоким уровнем дохода эти цифры составляют 30:59:11%, с низким и средним доходом - 82:10:8% соответственно.
Продовольственное обеспечение населения осуществляется за счет продуктов земледелия, живодноводства, аквакультуры и лесного хозяйства. Неунравляемые системы Земли способны прокормить не более 500 млн чел., поэтому сельское хозяйство постоянно развивается.
Выкачивание грунтовых вод происходит значительно быстрее, чем их воспроизводство (восстановление идет медленно - в течение примерно 1400 лет). Известно, что выкачано уже боле 50% годной к употреблению воды. К импорту продовольствия могут прибегнуть лишь немногие страны. Если к нему обратится большинство государств то, вероятно, мировые рынки не смогут удовлетворить возросший спрос, поскольку число стран-экспортеров продовольствия быстро снижается.
В результате развития ирригации по ряду речных бассейнов забор среднегодового стока превышаст экологически допустимые объемы изъятия воды. Так, река Колорадо перестала впадать в Калифорнийский залив из-за расхода на орошение полей C ШA и Мексики. В маловодные годы реки Сырдарья и Амударья не достигают Аральского моря. Стремительно сокращается количество озер. Так, в Китае исчезли 543 крупных и средних озера – из них вычерпали воду до дна.
Наблюдается истощение грунтовых вод, понижение их уровня во многих регионах - прежде всего, в Индии, Ливии, Саудовской Аравии, США. В Северном Китае произошло понижение уровня грунтовых вод более чем на 30 м на территории, где проживает свыше 100 млн чел. Определено, что 10% мирового урожая зерновых производится с использованием грунтовых вод. Если не произойдет изменений в политике водопользования, эта доля урожая однажды перестанет существовать. По данным Международного института продовольственной политики, уже с 2005 г. из-за нехватки пресной воды мир ежегодно будет недополучать по меньшей мере 130 млн т продовольствия. В настоящее время от голода страдает 1,5 млрд чел.
Ожидается, что к 2030 г. площадь орошаемых земель возрастет на 20%, объем потребляемой воды увеличится на 14 %. Южная Азия будет использовать 40% своей возобновляемой пресной воды для орошаемого земледелия. Это тот уровень, на котором может возникнуть нелегкии выбор между сельским хозяйством и другими водопользователями. На Ближнем Востоке и в Северной Африке на нужды сельского хозяйства будет использоваться 58% воды.
Вырубка лесов (ресурсы истреблены на 80% площади лесов, покрывавщих Землю 5-6 тыс лет назад), деградация водно-болотных угодий (сохранилось не более 50%), регулирование речного стока (течение 60% самых больших в мире рек прерывается гидротехническими сооружениями) и прочие факторы приводят к нарушению природного механизма удержания вод.
Деградация водных и околоводных систем и ландшафтов, являющихся средой обитания многих живыхсуществ, уже сегодня поставила под угрозу вымиранин 24% видов млекопитающих, 12 %, птиц и треть из 10 % подробно изученных рыб. Биологическое разнообразие пресных вод (насчитывающее от 9 до 25 тыс. видов) резко сокращается.
Нарушение экосистемы влечет за собой также и рост природных катастроф. За последние 10 лет в мире произошло свыше 2200 крупных и малых катастроф, так или иначе связанных с водой (наводнение, засуха, оползни, лаваины и голод). Больше всего пострадали Азия и Африка.
На состояние водных ресурсов влияет и измение климата. Наметилась тенденция к учащению экстремальных погодных условий. По прогнозам специалистов, это усилит нехватку воды в мире на 20 %.
Усиление напряженности в международных речных бассейнах Наряду с проблемой распределения водных ресурсов между разными областями ее применения (развитие ирригации, выработке энергии, городское хозяйство и т. д.) существует и проблема согласования интересов и налаживания сотрудничества с другими администрациями или странами, которые пользуются бассейном реки или источниками 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 большинства экономических и политических конфликтов или даже войн.
В настоящее время число международных бассейнов рек равно 261 и делят их между собой 145 государств. Например, Нил, Дунай, Тигр и Евфрат, Ганг и Брахмапутра когда-то обеспечивали водой всех и в достаточных объемах. Но с ростом населения и экономики использование водных ресурсов странами, находящимися в верховьях реки, уменьшает уровни воды ниже по течению.
В Европе и Африке большинство речных бассейнов являются многонациональными. 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 и низкого уровня воды в реках), которые в перспективе будут обостряться и порождать конфликты как между водопользователями, так и между государствами.
Европейские страны все больше осознают важность сотрудничества и рационального управления водными ресурсами. Внемалой степепи этому способствовала конвенция Европейской экономической комиссии ООН об охране и использовании трансграничных водотоков и международных озер. Мировой опыт последних 50 лет показывает, что при совместном использовании речного бассейна конфликтные ситуации возникали в 42% случаев, но формально война не была объявлена ни разу.
К наиболее типичным причинам возникновения споров в бассейнах рек относятся: получение государствами независимости; осуществление водохозяйственного проекта в одностороннем порядке без учета интересов других водопользователей; враждебные отношения между странами по иным причинам.
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 испоьзовании трансграничных акватории, не имеющих отношения к судоходству, однако многие из них нуждаются в доработке.