Водные ресурсы охрана вод кратко. Водные ресурсы

Проблемы охраны поверхностных вод в России по-прежнему остаются актуальными при том, что до 60 % питьевой воды в стране получают из поверхностных водоисточников. В ряде регионов до 50 – 80 % проб воды не соответствует нормативным требованиям по санитарно-химическим показателям.

В трехчленной системе охраны поверхностных вод (гигиенические нормативы, показатели и лимиты на сброс загрязнений в водоемы и осуществление контроля сбросов) основополагающая роль принадлежит нормативам качества водных объектов – величинам ПДК, которые имеют законодательно устанавливаемый государственный статус и призваны предупредить загрязнение воды. В соответствии с Федеральным законом «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» от 30 марта 1999 г. № 52-ФЗ гигиенические нормативы имеют прямое отношение к охране поверхностных вод, используемых как источники питьевого водоснабжения или для рекреационного водопользования населения. Очистные сооружения водопроводных станций обладают ограниченной эффективностью в отношении химических загрязнений и поэтому качество питьевой воды по химическому составу полностью зависит от уровней загрязнения исходной воды водоисточников.

Потребление воды человеком в сотни раз превышает потребление всех остальных видов природных ресурсов. Рост потребления вызывает истощение запасов пресных вод. И хотя вода покрывает свыше 70% поверхности Земли и относится к возобновимым ресурсам, она становится все более дефицитным природным продуктом.

Водные ресурсы - это воды (поверхностные и подземные), которые человек использует в быту, в промышленности, в сельском хозяйстве.

Для оценки водных ресурсов создан водный кадастр - свод сведений о водных ресурсах России. Он обобщает материалы гидрологических наблюдений и исследований.

В кадастре указано и распределение вод на территории нашей страны, и сезонное распределение многоводных рек.

На каждого жителя Русской равнины приходится 8500 м 3 воды в год, а на одного жителя Сибири - 100000 м 3 в год, т.е. в 12 раз больше. В южных районах (земледельческих) России дефицит воды, т.к. большая часть воды идет на орошение. На Урале водная проблема стоит очень остро, т.к. реки Урала маловодны (это верховья рек), а потребности для городов и многочисленных предприятий в воде очень большие.

В настоящее время сложилась напряженная обстановка с обеспечением населения России доброкачественной питьевой водой. Основным критерием качества питьевой воды является ее влияние на здоровье человека. Безвредность воды обеспечивается отсутствием в ней токсичных и вредных для организма примесей. Одной из причин неудовлетворительного качества питьевой воды является массивное загрязнение поверхностных водоемов. Ежедневно туда сливаются тонны отходов промышленных предприятий, сточные воды с полей и из хозяйственно-бытовых и ливневых канализаций городов и мелких населенных пунктов. Исследования последних лет показали, что каждая четвертая проба воды из водоемов не отвечает гигиеническим нормам по санитарно-химическим характеристикам и каждая третья - по микробиологическим показателям. Вода большинства поверхностных источников водоснабжения России характеризуется умеренным и высоким уровнем загрязнения. Приоритетными загрязнителями на протяжении многих лет остаются органические соединения, взвешенные вещества, нефтепродукты, фенолы, тяжелые металлы и др. Среди возбудителей заболеваний из воды водоемов чаще всего выделяются сальмонеллы, энтеровирусы и др. Результаты мониторинга качества поверхностных вод в местах водозаборов питьевых водопроводов России свидетельствуют о том, что в настоящее время концентрации приоритетных вредных химических веществ уже приближаются к предельно-допустимым, а в некоторых случаях даже превышают их. При таком положении резко усложняется возможность получения качественной питьевой воды, так как существующие водопроводные очистные сооружения практически не обеспечивают барьерную функцию по отношению к техногенным химическим веществам. Они транзитом поступают в питьевую воду. Сегодня практически все поверхностные водоисточники по уровню загрязнения приблизились к 3 классу качества, а по международной классификации - к 4-5, при этом состав очистных сооружений и технология очистки воды остаются неизменными. Традиционная технология подготовки питьевой воды (коагуляция, отстаивание, фильтрование, обеззараживание), которая применяется на водопроводных станциях с речными водозаборами, рассчитана на доведение природной воды до требований питьевой согласно действующему ГОСТу, лишь при условии общей низкой загрязненности воды и прежде всего токсичными элементами. В процессе технологической подготовки питьевой воды из поверхностных водоемов при применении различных реагентов могут образовываться химические соединения, зачастую более токсичные, чем первичные загрязнители. Использование современных методов анализа воды позволило обнаружить в питьевой воде более 700 органических соединений. Повсеместное применение на очистных станциях в технологии подготовки питьевой воды хлора приводит к образованию очень опасных хлорорганических соединений, которые имеют канцерогенные и мутагенные свойства. В отдельные периоды года концентрации, например, хлороформа в водопроводной воде в 3-5 раз превышают предельный уровень. То же самое можно сказать и об алюминии - веществе, оказывающем нейрогенное действие на организм. В ходе обработки воды соединениями алюминия содержание этого металла в питьевой воде, особенно в период паводка и цветения водоемов, может увеличиваться в 2 и более раз. Следующая важная проблема качественного водоснабжения - это практически повсеместное ухудшение санитарно-технического состояния распределительных водопроводных сетей, что является причиной вторичного загрязнения в них питьевой воды. Приведенная картина состояния водоснабжения и качества питьевой воды свидетельствует о том, что каждый из нас ежедневно подвергается опасности со стороны обычной воды из-под крана. Этот факт не вызывает сомнения в необходимости дополнительной ее очистки, которая соответствовала бы не только ГОСТу, но и требованиям каждой клетки нашего организма.

Охра́на вод – система мер, направленных на предотвращение, ограничение и устранение последствий загрязнения , засорения и истощения вод (ГОСТ 17.1.1.01-77. Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. Основные термины и определения).

Охрана вод от загрязнения – система мер, направленных на предотвращение, ограничение и устранение последствий загрязнения (СанПиН 2.1.5.980-00. Водоотведение населённых мест, санитарная охрана водных объектов . Гигиенические требования к охране поверхностных вод. Термины и определения).

Охрана водных объектов – система мероприятий, направленных на сохранение и восстановление водных объектов (Водный кодекс Российской Федерации от 3 июня 2006 г. № 74-ФЗ).

Вода – один из главных компонентов природной среды, основы охраны которой приведены в Федеральном законе «Об охране окружающей среды». Непосредственно основные принципы и правила охраны вод отражены в водном законодательстве.

На всех водопользователей в законодательном порядке возлагается обязанность сокращать объёмы изъятия и потери воды, не допускать засорения, истощения и загрязнения водных объектов. Запрещён сброс сточных вод (СВ) в водные объекты, если последние отнесены к особо охраняемым, содержат природные лечебные ресурсы, находятся в местах массового отдыха населения или курортных зонах, а также в местах нереста и зимовки ценных видов рыб и т.п.

В основу охраны вод положены следующие основные принципы:

Нормирование качества вод состоит в установлении для воды водного объекта совокупности допустимых значений показателей её состава и свойств, в пределах которых надежно обеспечиваются здоровье населения, благоприятные условия для хозяйственного использования вод и экологическое благополучие водного объекта.

К нормативам качества вод относятся:

нормативы, установленные в соответствии с химическими показателями состояния вод, в том числе нормативы предельно допустимых концентраций химических веществ, включая радиоактивные вещества;
нормативы, установленные в соответствии с физическими показателями состояния окружающей среды, в том числе с показателями уровней радиоактивности и тепла;
нормативы, установленные в соответствии с биологическими показателями состояния вод, в том числе видов и групп растений, животных и других организмов, используемых как индикаторы качества вод, а также нормативы предельно допустимых концентраций микроорганизмов.

Допустимые значения показателей состава вод устанавливаются в зависимости от вида водопользования . В настоящее время выделяют следующие виды водопользования : хозяйственно-питьевое, культурно-бытовое и рыбохозяйственное. Хозяйственно-питьевое водопользование предусматривает использование водных объектов в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения населения и предприятий пищевой промышленности. Под культурно-бытовым водопользованием понимается использование водных объектов для купания, отдыха и занятий спортом. Требования к качеству воды для этого типа водопользования распространяются на все водные объекты, находящихся в черте населённых пунктов.

Практически все водные объекты отнесены к рыбохозяйственным и делятся, исходя из требований рыбного хозяйства, на три категории. К высшей категории относятся места нерестилищ, массового нагула и зимовья ценных видов рыб, а также охранные зоны хозяйств, занимающихся разведением и выращиванием рыб и других водных животных. К первой категории относятся водоёмы и водотоки , которые используются для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, имеющих высокую чувствительность к концентрации растворённого кислорода в воде; ко второй категории относятся водоёмы, используемые для иных рыбохозяйственных нужд.

Существуют две группы нормативов качества: первая группа установлена исходя из рыбохозяйственного использования водных объектов, вторая группа – из санитарно-гигиенических требований. Разработку и утверждение государственных санитарно-эпидемиологических правил и гигиенических нормативов осуществляет Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор) .

Нормирование антропогенного воздействия заключается в ограничении негативного воздействия на водные объекты при хозяйственной и иной деятельности. К видам негативного воздействия на водные объекты относятся: сбросы загрязняющих веществ , иных веществ и микроорганизмов в поверхностные водные объекты, подземные водные объекты и на водосборные площади ; шумовое, тепловое, электромагнитное, ионизирующее и другие виды физических воздействий. Также устанавливаются нормативы изъятия вод из водных объектов.

Нормативы допустимых сбросов веществ и микроорганизмов устанавливаются для стационарных, передвижных и иных источников воздействия на окружающую среду субъектами хозяйственной и иной деятельности исходя из нормативов допустимой антропогенной нагрузки на водный объект или водохозяйственный участок, нормативов качества воды , а также технологических нормативов.

Нормативы допустимого воздействия на окружающую среду должны обеспечивать соблюдение нормативов качества окружающей среды (вод) с учётом природных особенностей территорий и акваторий. За превышение установленных нормативов допустимого воздействия на водные объекты субъекты хозяйственной и иной деятельности в зависимости от причинённого окружающей среде вреда несут ответственность в соответствии с законодательством.

Для контроля соблюдения водохозяйственного законодательства проводятся регулярные наблюдения за состоянием водных объектов, за количественными и качественными показателями поверхностных и подземных вод, что обеспечивается Государственной системой мониторинга водных объектов .

В настоящее время в рамках системы мониторинга проводятся следующие основные виды наблюдений:

за состоянием загрязнения поверхностных вод суши и морей;
за химическим составом и кислотностью атмосферных осадков и снежного покрова;
за фоновым загрязнением водных объектов;
за радиоактивным загрязнением водных объектов.

Основу Государственной системы мониторинга составляет наблюдательная сеть Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет), которая решает следующие задачи:

Система мониторинга базируется на сети пунктов режимных наблюдений, которые устанавливаются на водоёмах и водотоках как в районах с повышенным антропогенным воздействием, так и на незагрязнённых участках.

Помимо Росгидромета мониторинг поверхностных и подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевых целей, осуществляет Роспотребнадзор.

Ведение локального мониторинга в зоне их влияния в соответствии с законодательством возложено на хозяйствующие субъекты.

Организация и осуществление государственного мониторинга водных объектов в порядке, установленном законодательством Российской Федерации, возложено и на бассейновые водные управления . Велика роль наблюдательной сети бассейновых водных управлений в мониторинге трансграничных водных объектов, т. е. водных объектов, формирующих свой сток на территории двух и более государств.

Платность водопользования – основа, на которой базируется экономическое регулирование использования, восстановления и охраны водных объектов. Любое пользование водным объектом является платным. Ставки платы за пользование водными объектами, порядок расчёта такой платы устанавливается соответственно Правительством Российской Федерации, органами государственной власти субъектов Российской Федерации, органами местного самоуправления.

Объекты налогообложения – виды пользования водными объектами:

забор воды из водных объектов;
использование акватории водных объектов, за исключением лесосплава в плотах и;
использование водных объектов без забора воды для целей гидроэнергетики;
использование водных объектов для целей сплава древесины в плотах и кошелях.

Выплаты, связанные с водозабором, составляют около 85% общей суммы соответствующего налога и платежей (остальное приходится на налог/платежи за использование водных объектов для гидроэнергетики и иных целей). Часть платежей составляют платежи за негативное воздействие на водные объекты.

Постановлением Правительства Российской Федерации от 30 июля 2004 г. № 400 функции государственного надзора в области использования и охраны водных объектов возложены на Федеральную службу по надзору в сфере природопользования (Росприроднадзор), находящуюся в ведении Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации .

Данная служба осуществляет свою деятельность непосредственно через свои территориальные органы (Управления Росприроднадзора в соответствующих субъектах Российской Федерации) во взаимодействии с другими федеральными органами исполнительной власти, органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации, органами местного самоуправления, общественными объединениями и иными организациями.

Территориальные органы Росприроднадзора совместно с представителями Центра лабораторного анализа и технических измерений (ФБУ ЦЛАТИ) по соответствующему федеральному округу осуществляют контроль водопользователей.

Санитарно-эпидемиологический надзор на водных объектах и системах водоснабжения осуществляет Роспотребнадзор. Органы Роспотребнадзора проводят как плановые, так и внеплановые проверки предприятий на предмет соблюдения требований санитарного законодательства, защиты прав потребителей.

Соблюдение принципа: загрязнитель платит. Этот принцип включает два положения: во-первых, платежи должны идти целевым назначением на процессы восстановления, реабилитации водных объектов и никуда более; во-вторых, платить должен не только тот, кто сбрасывает загрязняющие вещества в водные объекты, но всякий, кто оказывает на водные объекты и их водосборы иные негативные виды воздействия, в том числе и в результате аварийных ситуаций (аварии на транспорте, продуктопроводах). При наличии этих двух дополнений сформулированный выше принцип становится принципом компенсации: наносящий природе ущерб обязан содействовать её оздоровлению. Иными словами, всякая деятельность, наносящая ущерб водным объектам, должна быть одновременно источником средств, труда по их восстановлению (реабилитации).

Охрана вод (водных объектов) включает реализацию следующих конкретных мероприятий:

установление водоохранных зон и прибрежных защитных полос, примыкающих к береговой линии водных объектов;
установление зон санитарной охраны источников водоснабжения;
строительство очистных сооружений перед сбросом производственных и коммунальных сточных вод в водные объекты;
внедрение оборотных систем водоснабжения на промышленных предприятиях;
сбор и очистку ливневых вод с территорий населённых пунктов (селитебных территорий), площадок предприятий и других объектов.

Водоохранными зонами являются территории, прилегающие к береговой линии морей, рек, ручьёв, каналов, озёр и водохранилищ с установленным специальным режимом осуществления хозяйственной деятельности.

Зоны санитарной охраны организуются в составе трёх поясов: первый пояс (строгого режима) включает территорию расположения водозаборов, площадок всех водопроводных сооружений и водопроводящего канала . Его назначение – защита места водозабора и водозаборных сооружений от случайного или умышленного загрязнения и повреждения. Второй и третий пояса (пояса ограничений) включают территорию, предназначенную для предупреждения загрязнения воды источников водоснабжения.

Очистные сооружения представляют собой комплекс инженерных сооружений в системе канализации населённого места или промышленного предприятия, предназначенный для очистки сточных вод от содержащихся в них загрязнений. Цель очистки – подготовка сточных вод к использованию на производстве или к спуску вводные объекты.

Производственные сточные воды, как правило, подвергаются вначале очистке на локальных очистных сооружениях для снижения концентрации загрязнений, извлечения и утилизации находящихся в них полезных веществ, а также для подготовки этих вод к очистке на общезаводских очистных сооружениях (если это необходимо). После локальной очистки или обработки на общезаводских очистных сооружениях сточные воды могут быть снова использованы в технологическом процессе. В отдельных случаях очищенные производственные воды спускаются в водоёмы либо (без полной очистки) – в городские канализационные системы.

В настоящее время стоит задача расширения систем оборотного водоснабжения, обеспечивающих как снижение потребления свежей воды из водных объектов или систем водоснабжения, так и снижение сбросов загрязнённых вод в водные объекты.

Одними из наиболее эффективных направлений организационных мероприятий по охране водных ресурсов являются организация водоохранных зон и разбавление сточных вод.

Организация водоохранных зон. В РФ большая часть источников водоснабжения – поверхностные (реки, озера, водохранилища). Для поддержания этих источников в состоянии, которое соответствует экологическим требованиям, исключает загрязнение, засорение и истощение поверхностных вод и сохраняет среду обитания животных и растений, организуют водоохранные зоны. Ими являются территории, примыкающие к акватории рек, водохранилищ и других поверхностных водных объектов; на них устанавливается специальный режим использования и охраны природных ресурсов, а также осуществления иной деятельности. В пределах указанных зон устанавливаются прибрежные защитные полосы, где не разрешается распахивать землю, рубить лес, размещать фермы и т.п .

Большое значение в деле охраны поверхностных вод от засорения и загрязнения имеют водоохранные лесные насаждения вокруг естественных и искусственных водоемов и водотоков. Они предназначены для защиты их от разрушительных действий ветров и поступающей в них с водосбора воды, а также для уменьшения потерь воды на испарение. Лесные насаждения улучшают водный режим водоемов, санитарно-гигиенические условия побережья и его ландшафтно-декоративное оформление, качество воды в водоемах, уменьшают их заиление, сокращают потери земельных угодий из-за переработки берегов волнами (абразии) .

Помимо водоохранных зон в целях обеспечения охраны вод могут устанавливаться также зоны и округа санитарной охраны. Они устанавливаются в целях охраны водных объектов, используемых для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, а также содержащих природные лечебные ресурсы .

Обеспечить чистоту поверхностных водоемов и водотоков практически невозможно без соответствующей защиты подземных вод , которая заключается в предотвращении истощения запасов подземных вод и предохранении их от загрязнения .

В целях борьбы с истощением запасов пресных подземных вод, являющихся стратегическим резервом для питьевого водоснабжения будущих поколений, предусматриваются следующие мероприятия :

1) рациональное размещение водозаборов по площади;

2) регулирование режима водоотбора подземных вод;

3) уточнение величины эксплуатационных запасов (чтобы не допустить их истощения);

4) для самоизливающихся артезианских скважин установление кранового режима эксплуатации.

Иногда для профилактики истощения подземных вод применяют искусственное пополнение их посредством перевода части поверхностного стока в подземный.

Борьба с загрязнением подземных вод включает профилактические и специальные мероприятия. Профилактические меры являются основными, поскольку требуют наименьших затрат. Специальные мероприятия направлены в первую очередь на изоляцию источников загрязнения от остальной части водоносного горизонта (противофильтрационные стенки, завесы), перехват загрязненных подземных вод с помощью дренажа или откачки их из специальных скважин.

Важнейшей профилактической мерой предупреждения загрязнения подземных вод в районах водозаборов служит устройство вокруг них зон санитарной защиты . Зоны санитарной защиты (ЗСЗ) состоят из трех поясов. Первый пояс включает территорию на расстоянии 30-50 м непосредственно от места водозабора (скважины). Это зона строгого режима, в ней запрещено присутствие посторонних лиц и проведение работ, не связанных с эксплуатацией водозабора. Второй пояс ЗСЗ служит для защиты водоносного горизонта от бактериальных загрязнений, а третий – от химических загрязнений. Здесь запрещается размещение любых объектов, которые могут вызвать то или иное загрязнение, например животноводческих комплексов. Не допускается рубка леса, использование ядохимикатов и др .

Согласно запрещается сбрасывать в водные объекты сточные воды, которые:

Могут быть устранены путем организации малоотходных производств, рациональной технологии, максимального использования в системах оборотного и повторного водоснабжения после соответствующей очистки и обеззараживания в промышленности, городском хозяйстве и для орошения в сельском хозяйстве;

Запрещается сброс сточных вод в границах зон санитарной охраны источников питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, рыбоохранных зон, рыбохозяйственных заповедных зон и в некоторых других случаях.

Сточные воды можно сбрасывать в водные объекты при условии соблюдения гигиенических требований применительно к воде водного объекта в зависимости от вида водопользования .

При сбросе сточных вод в водные объекты нормы качества воды водного объекта в расчетном створе, расположенном ниже выпуска сточных вод, должны соответствовать санитарным требованиям в зависимости от вида водопользования.

Нормы качества воды водных объектов включают :

Общие требования к составу и свойствам воды водных объектов в зависимости от вида водопользования;

Перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) нормированных веществ в воде водных объектов для различных видов водопользования.

В расчетном створе вода должна удовлетворять нормативным требованиям. В качестве норматива используется предельно допустимая концентрация – ПДК. Все вредные вещества, для которых определены ПДК, подразделены по лимитирующим показателям вредности (ЛПВ), под которым понимают наибольшее отрицательное влияние, оказываемое данными веществами. Принадлежность веществ к одному и тому же ЛПВ предполагает суммацию действия этих веществ на водный объект .

Для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования используют три вида ЛПВ: санитарно-токсикологический, общесанитарный и органолептический. Для рыбохозяйственных водоемов: санитарно-токсикологический, общесанитарный, органолептический, токсикологический и рыбохозяйственный .

Вещества, концентрация которых изменяется в воде водного объекта только путем разбавления, называются консервативными; вещества, концентрация которых изменяется как под действием разбавления, так и вследствие протекания различных химических, физико-химических и биологических процессов – неконсервативными.

Основной механизм снижения концентрации загрязняющего вещества при сбросе сточных вод в водные объекты – разбавление.

Разбавление сточных вод – это процесс снижения концентрации загрязняющих веществ в водоемах, вызванный перемешиванием сточных вод с водной средой, в которую они выпускаются .

Интенсивность процесса разбавления количественно характеризуется кратностью разбавления n , которая равна отношению суммы расходов сточной воды q ст, м 3 /с и окружающей водной среды Q , м 3 /срасходу сточной воды :

или отношением избыточных концентраций загрязнений в месте выпуска к аналогичным концентрациям в рассматриваемом сечении водотока (общее разбавление на участке) :

где С ст С ф – концентрация загрязняющих веществ в водоёмах до выпуска сточных вод, г/м 3 ; С – концентрация загрязняющих веществ сточной воды в рассматриваемом сечении водотока после выпуска сточных вод, г/м 3 .

Процесс разбавления сточных вод происходит в две стадии: начальное и основное разбавление. Общая кратность разбавления представляется в виде произведения :

n = n н ·n 0, (4)

где n н – кратность начального разбавления, n 0 – кратность основного разбавления.

Распространение примесей происходит в направлении господствующих течений, и в этом же направлении кратность разбавления имеет тенденцию к увеличению. Так, в начальном сечении (в месте выпуска) кратность разбавления n н = 1(Q = 0 или С = С ст), а затем по мере увеличения расходов жидкости концентрация примеси снижается, а кратность разбавления растет. В пределе, когда в процесс перемешивания вовлекаются все возможные для данного водного объекта расходы воды, наступает полное перемешивание. В условиях полного перемешивания концентрация загрязняющих веществ стремится к фоновой, т.е. С →С ф.

Участок водоёма или водотока от места выпуска сточных вод до сечения, где произойдет их полное перемешивание, условно разделяют на три зоны (рис. 13) :

1-я зона – начальное разбавление. Здесь процесс разбавления происходит за счет увлечения жидкости водоема турбулентным потоком струи сточной воды, истекающей из выпускных устройств. В конце первой зоны разность скоростей струйного потока и окружающей среды становится незначительной.

2-я зона – основное разбавление. Степень разбавления в этой зоне определяется интенсивностью турбулентного перемешивания.

3-я зона – в этой зоне разбавления сточной воды практически нет. Снижение концентраций загрязняющих веществ происходит в основном за счет процессов самоочищения воды.

Рис. 13. Схема распространения сточных вод в водоеме

Процессы, изменяющие характер веществ, поступающих в водные объекты, называют процессами самоочищения. Совокупность разбавления и самоочищения составляют обезвреживающую способность водного объекта .

Разбавление сточных вод в водотоках определяется комплексным влиянием следующих трех процессов :

Распределение сточных вод в начальном сечении водотока, которое зависит от конструкции выпускного сооружения;

Начальное разбавление сточных вод, протекающее под действием турбулентных струй;

Основное разбавление сточных вод, определяющееся гидродинамическими процессами водоёмов и водотоков.

Все факторы и условия, характеризующие процесс разбавления, можно разделить на две группы :

1-я группа – конструктивные и технологические особенности выпуска сточных вод (конструкция выпускного сооружения; число, форма и размеры выпускных отверстий; расход и скорость выпускаемых сточных вод; технология и санитарные показатели сточных вод (физические свойства, концентрация загрязняющих веществ и др.);

2-я группа – гидрометеорологические особенности водоёмов и водотоков (характер движения водных масс; причины, вызывающие эти движения (сток, ветер, температура, плотность и т.д.; морфологические характеристики русла водотока или ложа водоёма; степень проточности водоёма; состав и свойства водной среды).

Например, из факторов первой группы установлено, что разбавление протекает более интенсивно при рассеивающих выпусках. Из физических свойств сточной воды наибольшее влияние на разбавление оказывают начальная плотность и температура, причем не их абсолютные значения, а разность между параметрами сточной воды и окружающей водной среды.

Из факторов второй группы существенное значение имеют вторичные течения, которые имеют место, например, на повороте русла, когда потоки движутся не только в основном, но и обратном направлении.

Необходимую степень очистки сточных вод Э , %, можно рассчитать по формуле :

где С ст – концентрация загрязняющих веществ в сточной воде, г/м 3 ; С ст.дк . – допустимая концентрация вещества в сточных водах, г/м 3 .

Необходимая степень очистки сточных вод говорит о том, на сколько процентов необходимо снизить концентрацию загрязнения в процессе очистки сточных вод для обеспечения норм качества воды в приемнике сточных вод .

Вятский государственный гуманитарный университет

ЮРИДИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Контрольная работа

по предмету: Экология

на тему: Водные ресурсы и их охрана

студентки 3 курса

заочной формы обучения

юридического факультета, группа Ю-2

Мишариной Екатерины Сергеевны

проживающей по адресу: г.Сыктывкар

ул.Магистральная, 35-6

Преподаватель:____________________

Оценка:______

Подпись преподавателя:_____________

Дата проверки « » __________ 200 г.

Введение 3-4

1. Водные ресурсы и их роль в жизни общества 5-6

1.1. Водные ресурсы мира и России 7-8

1.2. Современное состояние качества воды в водных объектах 9-10

2. Охрана вод от загрязнения

2.1. Источники и пути загрязнения вод 11-14

2.2. Самоочищение 15-16

2.3. Охрана водных ресурсов от загрязнения 17-19

Заключение 20

Библиографический список 21

Введение

Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха.

Тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое!

Нельзя сказать, что ты необходима для жизни:

ты – сама жизнь.

Ты самое большое богатство на свете.

Антуан де Сент-Экзюпери

Гидросфера – это прерывистая водная оболочка Земли, совокупность морей, океанов, континентальных вод (включая подземные) и ледяных покровов. Моря и океаны занимают около 71% земной поверхности, в них сосредоточено около 96,5% всего объема гидросферы. Суммарная площадь всех внутренних водоемов суши составляет менее 3% ее площади. На долю ледников приходится 1,6% запасов воды в гидросферы, а их площадь составляет около 10% площади континентов.

Важнейшее свойство гидросферы – единство всех видов природных вод (Мирового океана, вод суши, водяного пара в атмосфере, подземных вод), которое осуществляется в процессе круговорота воды в природе. Движущими силами этого глобального процесса служат поступающая на поверхность Земли тепловая энергия Солнца и сила тяжести, обеспечивающие перемещение и возобновление природных вод всех видов.

Испарение с поверхности Мирового океана и с поверхности суши является начальным звеном круговорота воды в природе, обеспечивающим не только возобновление наиболее ценного его компонента – пресных воды суши, но и их высокое качество.

В настоящее время обеспеченность водой в расчете на одного человека в сутки в различных странах мира разная. В ряде стран с развитой экономикой назрела угроза недостатка воды. Дефицит пресной воды на земле растет в геометрической прогрессии. Однако существуют перспективные источники пресной воды – айсберги, рожденные ледниками Антарктиды и Гренландии.

Поэтому актуальность заключается в проблеме загрязнения водных объектов (рек, озер, морей, грунтовых вод и т.д.). Без воды человек не может прожить более трех суток, но даже понимая всю важность роли воды в его жизни, он все равно продолжает жестко эксплуатировать водные объекты, безвозвратно изменяя их естественный режим сбросами и отходами. Ткани живых организмов на 70% состоят из воды, и поэтому В.И. Вернадский определял жизнь как живую воду. Воды на Земле много, но 97% - это солёная вода океанов и морей, и лишь 3% - пресная. Из этих три четверти почти недоступны живым организмам, так как эта вода «законсервирована» в ледниках гор и полярных шапках (ледники Арктики и Антарктики). Это резерв пресной воды. Из воды, доступной живым организмам, основная часть заключена в их тканях.

Целью данной работы является исследование водных ресурсов, выявление и нахождение путей решения проблемы их рационального использования.

1. Водные ресурсы и их роль в жизни общества

Вода - самое распространенное на поверхности Земли химическое соединение и вместе с тем самое удивительное. Она - единственное вещество, встречающееся в природе одновременно во всех трех агрегатных состояниях - твердом, жидком и газообразном. Вода - универсальный растворитель, она растворяет больше солей и других веществ, чем любое другое вещество. Вода имеет очень редкую способность расширяться при замерзании, благодаря чему лед имеет плотность меньше единицы и плавает на воде, остающейся под ним в жидкой фазе, где водные организмы не замерзают. Вода - очень прочное химическое соединение. Вода имеет самое большое из всех жидкостей поверхностное натяжение, что обусловливает ее высокую капиллярность. Газообразная вода - водяной пар легче воздуха, благодаря чему возможно образование облаков, перенос воды в атмосфере и выпадение осадков.

Значение воды для мира велико. Вода обеспечивает существование живых организмов на Земле и развитие процессов их жизнедеятельности. Она входит в состав клеток и тканей любого животного и растения. В среднем вода составляет около 90 % массы всех растений и 75% массы животных. Сложные реакции в животных и растительных организмах могут протекать только при наличии водной среды. Тело взрослого человека содержит примерно 60-80 % воды. Физиологическую потребность человека в воде можно удовлетворить только водой и ничем иным. Потеря 6-8 % воды сопровождается полуобморочным состоянием, 10 % - галлюцинацией, 12% - приводит к смерти.

Климат и погода на Земле во многом зависят и определяются наличием водных пространств и содержанием водяного пара в атмосфере. В сложном взаимодействии они регулируют ритм термодинамических процессов, возбуждаемых энергией Солнца. Океаны и моря благодаря большой теплоемкости воды служат аккумуляторами тепла и способны изменять погоду и климат на планете. Океан, растворяя газы атмосферы, является регулятором воздуха.

В деятельности человека вода находит самое широкое применение. Вода – это материал, используемый в промышленности и входящий в состав различных видов продукции и технологических процессов, выступает в роли теплоносителя, служит для целей обогрева. Сила падения воды приводит в действие турбины гидроэлектростанций. Водный фактор является определяющим в развитии и размещении ряда промышленных производств. К водоемким отраслям, ориентирующимся на крупные источники водоснабжения, относятся многие производства химической и нефтехимической промышленности, где вода служит не только вспомогательным материалом, но и одним из важных видов сырья, а также электроэнергетика, черная и цветная металлургия, некоторые отрасли лесной, легкой и пищевой промышленности.

Сельскохозяйственная деятельность человека связана с потреблением огромного количества воды, прежде всего на орошаемое земледелие. Реки, каналы, озера – дешевые пути сообщения. Водные объекты – это и места отдыха, восстановления здоровья людей, спорта, туризма.

1.1. Водные ресурсы мира и России

Человеку каждый день необходима вода для питья и приготовления пищи. Не так уж вроде и много воды требуется для этого - примерно 2,5-3 л в сутки на человека, но это 1 м3 в год. Однако это особая вода, питьевая. К ней предъявляются повышенные требования по чистоте, она не должна содержать вредных для здоровья примесей и патогенных микробов.

Вода нужна людям каждый день и для других целей, поэтому очень важно ее рационально и бережно расходовать, поскольку запасы ее на Земле не так уж и безграничны. Если доступным для организмов суши ресурсом пресной воды считать только постоянно возобновляемые запасы воды в почве, биомассе, реках и озерах, то их суммарный статический объем составляет всего 0,014% общего количества воды на планете. Хозяйственные эксплуатационные ресурсы пресной воды еще меньше, хотя и включают подземные воды, не доступные для биоты. Бoльшая часть запасов пресной воды сосредоточена в материковых льдах, главным образом Антарктиды.

Техносфера в настоящее время сильно конкурирует с биосферой за наиболее доступные резервуары пресной воды. Преобладающим источником водоснабжения в мире остаются реки, многие из которых зарегулированы человеком: значительная часть стока рек мира проходит через плотины гидроэлектростанций, создано более 30 тыс. водохранилищ с общей площадью зеркала около 500 тыс. км2, что больше площади Черного и Азовского морей. Безвозвратный расход воды, заканчивающийся в основном испарением, составляет 75%. Около 70% мирового водопотребления приходится на сельское хозяйство, 13% - на промышленность, 10% - на коммунально-бытовые нужды, 7% - на собственные нужды водного хозяйства (гидроэнергетика, судоходство, рыбное хозяйство и др.).

В питьевом водоснабжении населения в настоящее время все большее значение начинают приобретать подземные источники. На них основано водное хозяйство более 25% городов мира, в том числе и многих крупных. Используются преимущественно пресные воды из зон активного водообмена и артезианских бассейнов. Практически вся вода, поступающая в магистрали питьевого водоснабжения, нуждается в специальной водоподготовке, так как во многих случаях трудности возникают не столько из-за недостаточного объема воды, сколько из-за ее низкого потребительского качества. В частности, поэтому быстро растет индустрия глубокой очистки и бутилирования воды. Проблема качества воды связана в основном с массированным техногенным загрязнением поверхностных и отчасти подземных природных вод.

Россия располагает большими запасами подземных вод, их потенциальный ресурс оценивается в 230 км3 в год, из которых 60% приходится на Европейскую часть РФ.

1.2. Современное состояние качества воды в водных объектах

2. Охрана вод от загрязнения

2.1. Источники и пути загрязнения вод

Во многих регионах мира загрязнение вод все больше связывается с атмосферными осадками. Определенную роль в ухудшении качества воды играет изменение режима рек и озер. Загрязнение водосборной площади, закачка промышленных стоков в подземные горизонты, фильтрация и утечка вод из различных отстойников и накопителей приводят к загрязнению и подземных вод.

Наиболее распространенным, опасным и повсеместным источником загрязнения воды являются нефтепродукты. Этому способствуют широкое использование нефти и нефтепродуктов в различных отраслях народного хозяйства, добыча нефти в прибрежных районах и на шельфах внутренних морей, транспортировка ее водным, железнодорожным и автомобильным транспортом, а также по трубопроводам. Попав в водоем, 1 т нефти растекается по поверхности площадью 12 км3. Особо сильные бедствия народное хозяйство терпит во время тех или иных аварий при добыче и транспортировке нефти.

В сточных водах химических предприятий находится много фенолов, которые придают воде резкий, неприятный запах, нарушают биологические процессы. Стоки многих предприятий, а также шахтные и рудничные воды содержат значительное количество цинка и меди. В последние десятилетия появившиеся в сточных водах синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) резко ухудшают биохимическую очистительную способность воды. Даже относительно небольшие концентрации СПАВ ведут к прекращению роста водной растительности, усилению неприятного запаха, нередко образуют стойкие скопления пены.

Тепловые и атомные электростанции, потребляющие огромные количества воды и сбрасывающие в водоемы подогретые воды, ведут к тепловому загрязнению водоемов, что нарушает термический, гидрохимический и гидробиологический режимы водных объектов.

Существенный источник загрязнения воды - коммунальное хозяйство населенных пунктов. В составе коммунальных стоков наряду с фекальными водами, которые содержат особо опасные для здоровья человека яйца гельминтов, а также болезнетворные микробы и вирусы, имеется много вредных соединений, сбрасываемых предприятиями пищевой промышленности, автомобильного транспорта, общественного питания, торговли. Причем, если в настоящее время по количеству отводимых в водные объекты стоков на первом месте стоит промышленность, то в перспективе, при повышении культуры производства и по мере роста благоустройства населенных пунктов и их числа, это соотношение будет изменяться, и количество бытовых сточных вод возрастет. Ливневые стоки с городских территорий, общая площадь которых составляет многие десятки тысяч квадратных километров, включают значительное количество нефти, органических продуктов. В отличие от бытовых и промышленных, они большей частью не подвергаются очистке.

Животноводческие комплексы и фермы, как правило, располагаются на берегах водоемов и рек. При отсутствии жижесборников и навозохранилищ их отходы смываются ливневыми стоками или спускаются в водные объекты. Эти отходы содержат яйца гельминтов и патогенные микроорганизмы. В России в год животноводческими комплексами и фермами спускается в водоемы более 1 млрд м3 отходов, что соответствует по степени загрязнения биогенными элементами количеству бытовых вод от городов с суммарной численностью населения около 300 млн. человек. Общий годовой сток крупных птицефабрик в 1,5 раза превышает объем сточных вод животноводства.

Многие реки нашей страны, преимущественно на севере и в горных районах, загрязняются при сплаве леса, прежде всего на тех участках, где имеется молевой сплав. До 10% бревен тонут и остаются лежать на дне; на дно же оседает и кора. Затонувшая древесина, медленно разлагаясь, поглощает кислород и отравляет воду фенолами и др. вредными веществами. Особенно большой ущерб молевой лесосплав наносит рыбному хозяйству, разрушая нерестилища, травмируя рыбу и кормовые организмы.

Такой источник загрязнения водных объектов, как атмосферные осадки, содержит промышленные выбросы. Ежегодно в атмосферу Земли поступает более 53 млн. т оксидов азота, 200 млн. т оксида углерода, около 150 млн. т диоксида серы, 200-250 млн. т пыли и 120 млн. т золы. Твердые частицы перемещаются воздушными потоками на большие или меньшие расстояния и нередко выпадают непосредственно на водную поверхность. Газообразные выбросы, растворяясь в атмосферной влаге, выпадают на поверхность Земли в виде «кислотных» дождей иногда на расстоянии многих сотен километров от мест их зарождения. От «кислотных» дождей особенно сильно страдают озера и леса.

В ряде районов водные объекты загрязняются при добыче полезных ископаемых, торфоразработках. За последние десятилетия существенным источником загрязнения рек и водоемов стала рекреация, особенно такие ее виды, как массовое купание и маломерный флот. Все большую роль в загрязнении водоемов и водотоков играет гидротехническое строительство. Зарегулирование стока рек и создание водохранилищ привело к значительному замедлению водообмена, в частности в Волге примерно в 10 раз. Уменьшение скорости водообмена явилось одной из причин массового развития сине-зеленых водорослей. Среди подземных вод в наибольшей степени от загрязнения страдают грунтовые, поскольку артезианские водные горизонты, перекрытые водоупорными породами, находятся в более благоприятных условиях. Отмечается как бактериальное, так и химическое загрязнение подземных вод. Основными источниками бактериального загрязнения подземных вод служат поля ассенизации и фильтрации, скотные дворы, разного рода выгребные ямы, неисправные канализационные сети.

Итак, деятельность человека существенно изменила объем и скорость массоэнергетических потоков, в результате чего водные объекты теряют возможность самоочищения или превращаются в мертвые.

2.2. Самоочищение

Уменьшение концентрации загрязняющих водные объекты неорганических веществ происходит путем нейтрализации кислот и щелочей за счет естественной буферности природных вод, образования труднорастворимых соединений, гидролиза, сорбции и осаждения. Концентрация органических веществ и их токсичность снижаются вследствие химического и биохимического окисления. Эти природные способы самоочищения нашли отражение в принятых методах очистки загрязненных вод в промышленности и сельском хозяйстве.

Для поддержания в водоемах и водотоках необходимого природного качества вод большое значение имеет распространение водной растительности, которая выполняет в них роль своеобразного биофильтра. Высокую очищающую способность водных растений широко используют на многих промышленных предприятиях как в нашей стране, так и за рубежом. Для этого создают разнообразные искусственные отстойники, в которых сажают озерную и болотную растительность, хорошо очищающую загрязненные воды.

В последние годы получила распространение искусственная аэрация - один из эффективных способов очищения загрязненных вод, когда процесс самоочищения резко сокращается при дефиците растворенного в воде кислорода. Для этого специальные аэраторы устанавливают в водоемах и водотоках или ан станциях аэрации перед сбросом загрязненных вод.

2.3. Охрана водных ресурсов от загрязнения

Несколько десятилетий назад реки, благодаря самоочищающей функции, справлялись с очищением вод. Теперь же в наиболее обжитых районах страны в результате строительства новых городов и промышленных предприятий створы водопользования расположены столь плотно, что нередко места сброса сточных вод и водозаборы находятся практически рядом. Поэтому разработке и внедрению эффективных методов очистки и доочистки сточных вод, очистки и обезвреживания водопроводной воды уделяется все больше внимания. На некоторых предприятиях операции, связанные с водным хозяйством, играют все большую роль. Особенно высоки затраты на водоснабжение, очистку и отведение стоков в целлюлозно-бумажной, горнодобывающей и нефтехимической промышленности.

Последовательная очистка сточных вод на современных предприятиях предполагает проведение первичной, механической очистки (удаляются легко осаждающиеся и всплывающие вещества) и вторичной, биологической (удаляются биологически разрушающиеся органические вещества). При этом осуществляются коагуляция - для осаждения взвешенных и коллоидных веществ, а также фосфора, адсорбция - с целью удаления растворенных органических веществ и электролиз - для снижения содержания растворенных веществ органического и минерального происхождения. Обеззараживание сточных вод проводится посредством их хлорирования и озонирования. Важный элемент технологического процесса очистки - удаление и обеззараживание образующегося осадка. В некоторых случаях заключительной операцией является дистилляция воды.

Наиболее совершенные современные очистные сооружения обеспечивают освобождение сточных вод от органических загрязнений только на 85-90% и лишь в отдельных случаях - на 95%. Поэтому и после очистки необходимо 6 -12-кратное, а часто и большее разбавление их чистой водой для сохранения нормальной жизнедеятельности водных экосистем. Дело в том, что естественная самоочищающая способность водоемов и водотоков очень незначительна. Самоочищение наступает только в том случае, если сбрасываемые воды прошли полную очистку, а в водном объекте они были разбавлены водой в соотношении 1:12-15. Если же в водоемы и водотоки сточные воды поступают в большом объеме, а тем более и неочищенными, постепенно теряется устойчивое природное равновесие водных экосистем, нарушается их нормальное функционирование.

Значительно шире следует применять доочистку очищенных сточных вод на земледельческих полях орошения (ЗПО). При доочистке сточных вод на ЗПО не затрачиваются средства на их индустриальную доочистку, создается возможность получать дополнительную сельскохозяйственную продукцию, значительно экономится вода, так как уменьшается забор свежей воды для орошения и отпадает необходимость в расходовании воды для разбавления сточных вод. При использовании на ЗПО городских сточных вод содержащиеся в них питательные вещества и микроэлементы усваиваются растениями быстрее и полнее, чем искусственные минеральные удобрения.

К числу важных задач относится также предотвращение загрязнения водоемов пестицидами и ядохимикатами. Для этого требуется ускорить проведение противоэрозионных мероприятий, создать пестициды, которые разлагались бы в течение 1-3 недель без сохранения ядовитых остатков в культуре. До решения же этих вопросов необходимо ограничить сельскохозяйственное использование прибрежных зон вдоль водотоков или не применять в них пестициды. Большего внимание требует и создание водоохранных зон.

В защите водных источников от загрязнения важное значение имеет введение платы за сброс сточных вод, создание комплексных районных схем водопотребления, водоотведения и очистки сточных вод, автоматизация контроля за качеством воды в водоисточниках и разработка методов управления качеством. Следует отметить, что комплексные районные схемы позволяют перейти к повторному и многократному использованию воды, эксплуатации общих для района очистных сооружений, а также автоматизировать процессы управления работой водопровода и канализации.

В предотвращении загрязнения природных вод велика роль охраны гидросферы, поскольку приобретенные гидросферой отрицательные свойства не только видоизменяют водную экосистему и угнетающе действуют на ее гидробиологические ресурсы, но и разрушают экосистемы суши, ее биологические системы, а также литосферу.

Необходимо подчеркнуть, что одной из радикальных мер борьбы с загрязнением служит преодоление укоренившейся традиции рассматривать водные объекты в качестве приемников сточных вод. Там, где это возможно, следует исключить в одних и тех же водотоках и водоемах либо забор воды, либо сброс сточных вод.

Заключение

Таким образом мы выяснили, что водные ресурсы являются основой жизни и деятельности проживающих на территории России народов, обеспечивают их экономическое и социальное благополучие, а также существование животного и растительного мира. Они возобновляемы, но ограничены и уязвимы.

Вывод водохозяйственной отрасли из кризисного состояния, гарантированное обеспечение потребностей населения и экономики в водных ресурсах нормативного качества, защита от наводнений и другого вредного воздействия вод, улучшение экологического состояния водных объектов требуют реализации комплекса последовательных взаимоувязанных мероприятий в рамках общенациональной программы действий, рассчитанной на достаточно долгий период с участием органов государственной власти, органов местного самоуправления, водопользователей, общественности и других заинтересованных сторон.

Рациональное использование водных ресурсов - это прежде всего охрана водных пространств от загрязнения, а так как промышленные стоки занимают первое место по объёму и ущербу, который они наносят, то именно в первую очередь необходимо решать проблему сброса их в реки. В частности ограничение сбросов в водоёмы, а также усовершенствование технологий производства, очистки и утилизации. Также важным является взимание платы за сброс сточных вод и загрязняющих веществ и перечисление взимаемых средств на разработку новых безотходных технологий и сооружений по очистке. Например, необходимо снижать размер платы за загрязнения окружающей среды предприятиям с минимальными выбросами и сбросами, что в дальнейшем будет служить приоритетом для поддержания минимума сброса или его уменьшения. Если мы сейчас не начнем задумываться о сохранении водных ресурсов, то уже в ближайшем будущем это может пагубно отразиться на всей жизни Земли.

Библиографический список

1. Голубчиков, С. Журчание лесного ручья заменить будет нечем / С.Голубчиков // Правда-5. - 1997. - 28 марта - 4 апреля. – С. 6.

2. Лебедева, М.И., Анкудимова, Н.А. Экология: учебное пособие / М.И.Лебедева, Н.А.Анкудимова.- Тамбов: ТГТУ, 2002.- 80 с.

3. Пианка, Э. Эволюционная экология: монография / М.С.Гиляров.- М.: Мир, 1981.- 400 с.

4. Ливчак, И.Ф. Охрана окружающей среды: учебное пособие / И.Ф.Ливчак, Ю.В.Воронов.- М.: Стройиздат, 1988.- 191 с.

5. Кононович, Ю.В. Экология городской среды: учебное пособие / Ю.В.Кононович.- М.: МГСУ, 2005.- 80 с.

6. Маглыш, С.С. Общая экология: учебное пособие / С.С.Маглыш.- Гродно: ГрГУ, 2001.- 111 с.

7. Бокрис, Дж. Химия окружающей среды / Дж.Бокрис.- М.: Химия, 1982.- 672 с.

8. Павлов, А.Н. Экология: рациональное природопользование и безопасность жизнедеятельности: учебное пособие / А.Н.Павлов.- Высшая школа, 2005.- 342 с.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

20-е столетие характеризуется интенсивным ростом населения Земли, развитием урбанизации. Появились города-гиганты с населением более 10-ти млн. человек. Развитие промышленности, транспорта, энергетики, индустриализация сельского хозяйства привели к тому, что антропогенное воздействие на окружающую среду приняло глобальный характер.

Повышение эффективности мер по охране окружающей среды связано, прежде всего, с широким внедрением ресурсосберегающих, малоотходных и безотходных технологических процессов, уменьшением загрязнения воздушной среды и водоемов.

Охрана окружающей среды представляет собой весьма многогранную проблему, решением которой занимаются, в частности, инженерно-технические работники практически всех специальностей, которые связаны с хозяйственной деятельностью в населенных пунктах и на промышленных предприятиях, которые могут являться источником загрязнения в основном воздушной и водной среды.

1. Водные ресурсы, их значение и роль в жизни общества

В качестве водных ресурсов обычно рассматриваются не все пресные воды, а только доступные для использования. Они оцениваются двумя основными показателями: статическими, или вековыми, запасами воды (км3 или м3) и возобновляемыми (км3/год или м3/сек). К статическим запасам относятся воды, единовременно находящиеся в таких водных объектах, как реки, озера. Болота и ледники, в водоносных породах земли. Возобновляемые воды - та их часть, которая периодически возобновляется в водных объектах благодаря происходящему на Земле круговороту воды. В России общий статический запас пресных поверхностных вод составляет 43,7 тыс. км3. Больше всего их в озерах (27,5 тыс. км3) и ледниках (около 13 тыс. км3), меньше в болотах (около 3 тыс. км3), водохранилищах (1,2 тыс. км3) и руслах рек (200 км3). Объем подземных пресных вод достигает 1 млн. 480 тыс. км3. Суммарный объем возобновляемых водных ресурсов принято определять как ежегодно возобновляемый речной сток, следовательно, в России он равен 4,74 тыс. км3/год. На подземную составляющую речного стока приходится 1 тыс. км3/год. Возобновление и накопление воды на любой территории за определенное время в результате круговорота можно оценить уравнением водного баланса, включающего приходную расходную его части. Наиболее общие уравнения, рассмотренные М.И. Львовичем, следующие:

Для периферийной части суши - Еп = Рп - Rп;

Для бессточных областей - Еб = Рб;

Для Мирового океана - Ео = Ро + Rп;

Для всего земного шара - Е = Ес + Ео = Р,

где Еп - испарение с периферийной части суши; Рп - атмосферные осадки в этой части суши; Rп - речной сток с периферийной части суши; Еб и Рб - испарение и осадки в бессточных областях; Ео и Ро - испарение и осадки в Мировом океане; Е и Р - испарение и осадки на всем земном шаре; Ес - испарение с поверхности всей суши. Уравнение водного баланса для земного шара или его отдельных областей справедливо только при условии, что средний годовой объем воды, участвующей в круговороте, постоянен, а основные элементы водных балансов находятся в равновесном состоянии.

Водные ресурсы - это запасы поверхностных и подземных вод суши, которые используются в процессе материального производства или могут быть вовлечены в него. К концу ХХ в. они стали фактором, лимитирующим развитие производительных сил во многих странах и даже на континентах. Это связано с тем, что ряд регионов мира начали испытывать дефицит воды. Такое положение обусловило необходимость качественного и количественного сохранения водных ресурсов. Достижения научно-технического прогресса постоянно создают предпосылки для более полного использования вод благодаря рациональной организации водосберегающих технологий, включение в хозяйственный оборот ранее не использовавшихся вод (солоноватых, соленых и др.), созданию различных гидротехнических сооружений, регулирующих речной сток для хозяйственных целей. Все большее внимание уделяется изучению многолетних и сезонных колебаний, процессам возобновления водных ресурсов, асинхронности их распределения по крупным регионам. Учет этих особенностей при оценке водных ресурсов позволяет более равномерно и рационально организовывать их использование.

2. Водные ресурсы мира и России

Вода - одно из наиболее распространенных веществ в природе. Из общих запасов воды на Мировой океан приходится 361 млн. км2, или около 71% площади поверхности земного шара, равной 510 млн. км2. Суммарная площадь всех внутренних водоемов суши составляет менее 3% ее площади, равной 149 млн. км2. Около 10% территории суши покрыто ледниками.

Наибольший практический интерес для удовлетворения потребностей человека представляют воды рек. Их единовременный объем ничтожно мал. Однако в процессе круговорота влаги он возобновляется в течение года в среднем 23 раза и, таким образом, фактические ресурсы речных вод могут быть оценены в 47 тыс. км3 /год.

Водные ресурсы рек, выраженные в слое стока, составляют в среднем 315 мм/год. Речной сток резко изменяется по территории: от 10-20 мм в год в аридных районах до 9000 мм в год в некоторых хорошо увлажненных горных массивах.

Кроме того, примерно по 3 тыс. км3 воды содержится в болотах и почвах в виде почвенной влаги. Практически наибольшее значение для страны имеют воды рек. Годовой сток всех рек России оценивается в 4,74 тыс. км3. Россия по этому показателю занимает второе место в мире, существенно уступая Бразилии (9,9 тыс. км3), по территории которой протекает Амазонка.

Вода на Земле находится в непрерывном движении - влагообороте, в процессе которого происходят ее фазовые превращения и перемещение по территории.

Гидросфера проникает в другие сферы земли - литосферу и атмосферу, составляет важнейший компонент биосферы.

Основная масса влаги поступает на территорию России из Атлантического океана. В виде осадков выпадает 11,7 тыс. км3. Значительная часть атмосферных осадков, фильтруясь через почвы и горные породы, пополняет запасы подземных вод. На транспирацию всеми видами растительности и испарение с поверхности водоемов и почвы расходуется 7300 км3/год.

Ресурсы подземных вод в нашей стране широко используются для различных хозяйственных целей. Этому способствуют большая равномерность их территориального распределения и чистота. Ресурсы подземных вод делятся на естественные и эксплуатационные. Объем естественных ресурсов оценивается на территории России в 1100 км3, или примерно ј речного стока, эксплуатационные ресурсы пресных подземных вод составляют около 340 км3/год, причем половина из них связана с поверхностным стоком. Для водоснабжения используется до 5% этих запасов. Подземные воды, гидравлически не связанные с поверхностными (около 170 км3), представляют собой дополнительные водные ресурсы.

В ряде промышленно развитых районов страны (Москва, Санкт-Петербург и др.) интенсивная эксплуатация подземных вод вызывает постоянное снижение их уровня (до 1 м в год). Воронки депрессии в зонах сосредоточенного водоотбора подземных вод развились уже на площади в сотни квадратных километров. В этих районах ухудшается качество подземных вод, отмечаются подсос морских вод к водозаборам, например в Крыму, просадки земной поверхности, активизируются карстовые процессы.

Таким образом, назрела необходимость в мероприятиях по искусственному восполнению подземных вод и управлению их качеством и использованием во многих районах нашей страны.

3. Особенности распределения водных ресурсов в России

Россия принадлежит к числу стран, богатых водными ресурсами, однако и здесь существуют водные проблемы. Для водоснабжения населения, промышленности, сельского хозяйства необходимо, чтобы их потребности были определены определенным объемом воды, который подавался бы потребителям в оптимальном режиме и соответствующего качества. При нарушении хотя бы одного из этих условий возникают водные проблемы. Не меньшее значение для природы и водообеспечения населения, сельского хозяйства и промышленности имеет гидрологический режим самих водных объектов. Водные проблемы в нашей стране обусловлены как природными, так и антропогенными факторами.

Один из природных факторов - неравномерное распределение стока по территории: 84% ресурсов поверхностных вод приходится на бассейны Северного Ледовитого (3030 км3/год) и Тихого океанов (950 км3/год). В них впадают крупнейшие реки нашей страны: Енисей, Лена, Обь и Амур, которые дают 44% объема стока всех рек. На Южные и Юго-западные районы (бассейны Черного и Азовского морей, Арало-Каспийская низменность), где сосредоточено 75% населения и 80% промышленности и сельскохозяйственного производства, приходится всего 750 км3, или 16% ресурсов поверхностных вод. На европейской территории страны сток рек южного склона (Волга, Урал, Днестр, Днепр, Дон, Кубань, Кура, Терек и др.) составляет 605 км3, или 50% от речного стока этой части России. Другим природным фактором, вызывающим возникновение водных проблем, является неравномерное распределение стока по сезонам года. На большинстве рек Европейской части России, Западной и Восточной Сибири, а также Дальнего Востока свыше 2/3 стока проходит за 2-3 месяца весеннего половодья. Значительны колебания речного стока в бассейнах отдельных рек от года к году. Это особенно сильно сказывается в засушливых районах страны, где сток рек в маловодные годы может составлять всего 3-4% от стока в средний по водности год и 1% от стока в многоводный год. Кроме того, как многоводные, так и маловодные годы имеют тенденцию группироваться, то есть повторяются несколько лет подряд. И если многоводные годы обычно бывают в течение 2-3 лет, то маловодные нередко следуют друг за другом в течение 6-7 лет, а в отдельных случаях маловодья наблюдались на протяжении 15-20 лет. За последние годы водные проблемы существенно обострились в связи с антропогенными изменениями речного стока и бесхозяйственностью. Существенное влияние на сток и качество воды оказали: агротехнические лесомелиоративные мероприятия; урбанизация, в результате которой сотни квадратных километров поверхности земли в каждом городе покрылись асфальтом; оросительные и осушительные мелиорации, охватившие ныне площади во многие миллионы гектаров; зарегулирование стока большим числом водохранилищ; значительные заборы воды на ирригацию, промышленное и коммунальное водоснабжение; сброс загрязненных вод в водоисточники. В последние десятилетия среди антропогенных причин существенное влияние на сток рек оказал забор воды для передачи ее каналами в районы с острым дефицитом воды. Особенно негативное влияние на реки, озера и моря оказывает загрязнение вод. Большинство рек, протекающих в экономически развитых районах, загрязнены в той или иной степени промышленными и коммунально-бытовыми стоками, стоками с животноводческих ферм, сельскохозяйственных полей. Загрязняют реки также водный транспорт, атмосферные выбросы промышленных предприятий, добыча полезных ископаемых, массовый неорганизованный отдых, особенно связанный с использованием маломерного флота. Ко всем указанным причинам обострения водных проблем следует добавить возрастающую и усложняющуюся взаимосвязь региональных водных проблем, необходимость обеспечения оптимального гидрологического, гидрохимического и гидробиологического режима внутренних морей. Немалые сложности создают и противоречия, имеющие место при решении и взаимной увязке текущих задач и задач отдаленной перспективы. Кроме того, современные методы решения водохозяйственных проблем, такие как зарегулирование стока, его территориальное перераспределение, выдвигают в свою очередь множество не только технических, но и других, прежде всего экологических и экономических, проблем.

4. Охрана вод от загрязнения

Тысячелетиями люди использовали реки, озера, моря для сброса в них загрязненных сточных вод, и практически повсеместно до начала XX в. это не вызывало особого беспокойства. Солнце, воздух и растворенный в воде кислород обеспечивали самоочищение водных объектов. Всего несколько десятилетий назад загрязненные воды ниже какого-либо города через 20-30 км совершенно чистыми и забирались водозаборами другого, расположенного ниже по течению населенного пункта. Однако рост городов, бурное развитие промышленности, энергетики, водного транспорта, увеличение добычи полезных ископаемых, площадей орошаемых земель вели с каждым годом ко все большему загрязнению вод. Загрязненными оказались не только ручьи, небольшие реки и озера, но и моря и даже океаны.

5. Современное состояние качества воды в водных объектах

При жизни нынешнего поколения людей исчезла иллюзия о неисчерпаемости водных ресурсов на Земле. Количество стоков, спускаемых в реки и озера, во многих районах мира выросло настолько, что, обладая самоочищающей способностью, водоемы и водотоки уже не смогли восстанавливать нарушенное равновесие условий в них. За 30-40 лет в сточные канавы превратились р. Рейн, Сена, Темза, Северн, Тибр, Миссисипи, Огайо, Потомак, оз. Эри. В угрожающем положении оказались Волга, Амур, Днепр, ряд озер нашей страны. Когда пленки нефтяного загрязнения, распространявшиеся от берегов Западной Европы и Северной Америки, сомкнулись в северной части Атлантического океана, стало ясно, что дальнейшее непринятие мер по сохранению чистоты воды грозит человечеству гибелью. Во многих странах этой проблемой начали заниматься на уровне правительств, на ее решение были выделены большие средства. Однако ряд капиталистических индустриальных стран весьма своеобразно подошли к наведению порядка в своих внутренних водоемах. С одной стороны, они разработали мероприятия по предотвращению или ликвидации загрязнения, вложив в это крупные средства, с другой - стали переводить предприятия, наиболее сильно загрязняющие водные объекты, в развивающиеся страны. Это помогло улучшить ситуацию в индустриальных странах, но не сняло проблему на планете в целом, поскольку началось катастрофическое загрязнение рек и водоемов в развивающихся странах, загрязнение Мирового океана.

6. Источники и возможные пути загрязнения поверхностных и подземных вод

Источники загрязнения водных объектов чрезвычайно многообразны. Прежде всего, это стоки городов и промышленных предприятий. В последние годы в ряде районов с ними «конкурируют» стоки животноводческих комплексов и воды, поступающие с ирригационных массивов и богарных земель. В целом по стране в водные объекты сбрасывается 163 км3 сточных вод, в том числе 7 км3 неочищенных и 9 км3 недостаточно очищенных. Сказываясь на состоянии водных объектов, загрязнение наносит ущерб и экономике, так как, например, со стоками промышленных предприятий теряются ценные продукты. Во многих регионах мира загрязнение вод все больше связывается с атмосферными осадками. Определенную роль в ухудшении качества воды играет изменение режима рек и озер. Загрязнение водосборной площади, закачка промышленных стоков в подземные горизонты, фильтрация и утечка вод из различных отстойников и накопителей приводят к загрязнению и подземных вод. Все это вызывает нарушение функционирования экосистем, снижает их биопродуктивность, в ряде случаев вырождаются ценные виды флоры и фауны, причиняется прямой ущерб здоровью человека. По данным санитарно-эпидемиологической службы, ј часть водопроводов коммунального хозяйства и 1/3 ведомственных подают воду без достаточной очистки. В результате чего водопроводная вода не отвечает гигиеническим требованиям ни по химическим, ни по бактериологическим показателям, что обусловливает высокий уровень как инфекционной, так и неинфекционной заболеваемости.

Доля промышленности в загрязнении поверхностных вод в целом по России, по некоторым расчетам, составляет около 70-80%. Наиболее распространенным, опасным и повсеместным источником загрязнения воды являются нефтепродукты. Этому способствуют широкое использование нефти и нефтепродуктов в различных отраслях народного хозяйства, добыча нефти в прибрежных районах и на шельфах внутренних морей, транспортировка ее водным, железнодорожным и автомобильным транспортом, а также по трубопроводам. Попав в водоем, 1 т нефти растекается по поверхности площадью 12 км3. Особо сильные бедствия народное хозяйство терпит во время тех или иных аварий при добыче и транспортировке нефти. Даже незначительное содержание ее (0,2-0,4 мг/л) придает воде специфический запах, который в течение долгого времени не устраняется никакими способами. В сточных водах химических предприятий находится много фенолов, которые придают воде резкий, неприятный запах, нарушают биологические процессы. Стоки многих предприятий, а также шахтные и рудничные воды содержат значительное количество цинка и меди. В последние десятилетия появившиеся в сточных водах синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) резко ухудшают биохимическую очистительную способность воды. Даже относительно небольшие концентрации СПАВ ведут к прекращению роста водной растительности, усилению неприятного запаха, нередко образуют стойкие скопления пены. Тепловые и атомные электростанции, потребляющие огромные количества воды и сбрасывающие в водоемы подогретые воды, ведут к тепловому загрязнению водоемов, что нарушает термический, гидрохимический и гидробиологический режимы водных объектов.

Существенный источник загрязнения воды - коммунальное хозяйство населенных пунктов. В составе коммунальных стоков наряду с фекальными водами, которые содержат особо опасные для здоровья человека яйца гельминтов, а также болезнетворные микробы и вирусы, имеется много вредных соединений, сбрасываемых предприятиями пищевой промышленности, автомобильного транспорта, общественного питания, торговли. Причем, если в настоящее время по количеству отводимых в водные объекты стоков на первом месте стоит промышленность, то в перспективе, при повышении культуры производства и по мере роста благоустройства населенных пунктов и их числа, это соотношение будет изменяться и количество бытовых сточных вод возрастет. Ливневые стоки с городских территорий, общая площадь которых составляет многие десятки тысяч квадратных километров, включают значительное количество нефти, органических продуктов. В отличие от бытовых и промышленных они большей частью не подвергаются очистке. Эти стоки поступают в водоемы в период весеннего снеготаяния и интенсивных и продолжительных дождей.

Одним из источников загрязнения вод является сельское хозяйство. Основными загрязняющими ингредиентами в поверхностном стоке с сельскохозяйственных угодий выступают частицы почвы, органическое вещество (гумус), удобрения и пестициды, вредные микроорганизмы. Из внесенных на склоновые земли удобрений вымывается до 20% азота, 2-5% фосфора и 10-70% калия. Вынос пестицидов с богарных земель достигает 1%, с орошаемых - до 4% от внесенного количества. Поскольку стоки с полей невозможно пропустить через очистные сооружения, опасность загрязнения вод удобрениями и пестицидами трудно переоценить. Биогенные вещества способствуют интенсивному «цветению» воды, вызывают прогрессирующую эвтрофикацию водных объектов и приводят к нарушению процессов самоочищения. Животноводческие комплексы и фермы, как правило, располагаются на берегах водоемов и рек. При отсутствии жижесборников и навозохранилищ их отходы смываются ливневыми стоками или спускаются в водные объекты. Эти отходы содержат яйца гельминтов и патогенные микроорганизмы. В России в год животноводческими комплексами и фермами спускается в водоемы более 1 млрд. м3 отходов, что соответствует по степени загрязнения биогенными элементами количеству бытовых вод от городов с суммарной численностью населения около 300 млн. человек. Общий годовой сток крупных птицефабрик в 1,5 раза превышает объем сточных вод животноводства.

Водный транспорт представляет угрозу для чистоты водоемов и водотоков в случае прямого сброса в них отходов, особенно подсланевых вод, сильно загрязненных нефтепродуктами. Значительное количество нефти попадает в водные объекты при перевозке ее танкерами, сливании балластной воды, которой заполняются танкеры для придания им устойчивости во время холостых ходов и которую нередко сбрасывают в водоемы, чтобы не терять время на станциях промывки. Аварии же танкеров приводят к неисчислимым бедствиям, губят флору и фауну, нарушая условия водоснабжения населенных пунктов и выводя из строя пляжи. Многие реки нашей страны, преимущественно на севере и в горных районах, загрязняются при сплаве леса, прежде всего на тех участках, где имеется молевой сплав. До 10% бревен тонут и остаются лежать на дне; на дно же оседает и кора. Затонувшая древесина, медленно разлагаясь, поглощает кислород и отравляет воду фенолами и др. вредными веществами. Особенно большой ущерб молевой лесосплав наносит рыбному хозяйству, разрушая нерестилища, травмируя рыбу и кормовые организмы. Такой источник загрязнения водных объектов, как атмосферные осадки, содержит промышленные выбросы. Ежегодно в атмосферу Земли поступает более 53 млн. т оксидов азота, 200 млн. т оксида углерода, около 150 млн. т диоксида серы, 200-250 млн. т пыли и 120 млн. т золы. Твердые частицы перемещаются воздушными потоками на большие или меньшие расстояния и нередко выпадают непосредственно на водную поверхность. Газообразные выбросы, растворяясь в атмосферной влаге, выпадают на поверхность Земли в виде «кислотных» дождей иногда на расстоянии многих сотен километров от мест их зарождения. От «кислотных» дождей особенно сильно страдают озера и леса.

В ряде районов водные объекты загрязняются при добыче полезных ископаемых, торфоразработках. За последние десятилетия существенным источником загрязнения рек и водоемов стала рекреация, особенно такие ее виды, как массовое купание и маломерный флот. Все большую роль в загрязнении водоемов и водотоков играет гидротехническое строительство. Зарегулирование стока рек и создание водохранилищ привело к значительному замедлению водообмена, в частности в Волге примерно в 10 раз. Уменьшение скорости водообмена явилось одной из причин массового развития синезеленых водорослей, «цветения» воды. Среди подземных вод в наибольшей степени от загрязнения страдают грунтовые, поскольку артезианские водные горизонты, перекрытые водоупорными породами, находятся в более благоприятных условиях.

Отмечается как бактериальное, так и химическое загрязнение подземных вод. Основными источниками бактериального загрязнения подземных вод служат поля ассенизации и фильтрации, скотные дворы, разного рода выгребные ямы, неисправные канализационные сети. В случае перекрытия источника загрязнения самоочищение бактериально загрязненных вод происходит очень быстро. Химическому загрязнению подземные воды подвергаются вследствие воздействие воздействия сточных вод промышленных предприятий, которые фильтруются в подземные горизонты из разного рода прудов-отстойников, прудов-накопителей, прудов-испарителей, шламовых прудов, а также из хвостохранилищ, золоотвалов и т.п. Немало загрязняющих веществ поступает в подземные воды с атмосферными осадками, выпадающими на территории, на которых находятся хранилища отходов химических предприятий, склады сырья и готовой химической продукции, на загрязненные территории различных промышленных предприятий или сельскохозяйственные поля, где широко применяются удобрения и ядохимикаты. Нередко поставщиком загрязняющих веществ могут явиться минерализованные подземные воды. Загрязнение подземных вод также происходит в районах добычи полезных ископаемых. Проникновение и распространение химического загрязнения в меньшей степени, чем бактериального, определяется свойствами горных пород, через которые фильтруются загрязненные растворы. Самоочищение подземных вод от химических загрязнений происходит очень медленно, особенно от нефтепродуктов и детергентов, и загрязняющие вещества перемещаются по водоносным пластам на большие расстояния. Итак, деятельность человека существенно изменила объем и скорость массоэнергетических потоков, в результате чего водные объекты теряют возможность самоочищения и в некоторых случаях превращаются в мертвые.

7. Требования к качеству воды

Обеспечение безопасного водопользования, охрана водных объектов от загрязнения немыслимы без регламентирования качества водной среды. В конце 30-х гг. нынешнего столетия завершился переход к регламентации спуска сточных вод в водоемы и водотоки, исходя из видов водопользования и предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ (ПДК). Разработка ПДК шла весьма энергично. В наше время число гигиенических ПДК для водных объектов приближается к 1000, а рыбохозяйственных - к 300. Ежегодно разрабатываются десятки новых нормативов. Понятие о ПДК базируется на концепции пороговости действия химических веществ. Установлено, что для каждого вещества, вызывающие те или иные неблагоприятные последствия в организме, существуют и могут быть определены дозы, при которых изменения функций организма минимальны (пороговые). При более низких концентрациях вещество не оказывает вредного действия и его наличие рассматривается как безопасное для жизни настоящего и последующего поколений людей. В водном законодательстве нашей страны в основе гигиенических критериев качества воды лежат следующие требования. Вода, используемая населением для питьевых и других целей, должна соответствовать физиологическим потребностям человека по органолептическим свойствам (запах, привкус. Окраска) и солевому составу, быть безвредной и безопасной. Действующие гигиенические нормативы играют большую организующую роль при проектировании новых и реконструкции старых промышленных предприятий. Они выступают научно обоснованным критерием оценки качества воды в водоемах и водотоках, позволяют контролирующим организациям объективно оценить их состояние, в ряде случаев способствуют совершенствованию методов очистки сточных вод многих промышленных и коммунально-бытовых предприятий. Требования к качеству вод, используемых для хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых нужд, изложены в специальном документе «Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами».

Основные требования, предъявляемые к качеству воды, заключаются в следующем:

· на поверхности воды не должно быть плавающих примесей;

· вода не должна приобретать запахи и привкусы интенсивностью более 2 баллов, обнаруживаемые непосредственно или при последующем хлорировании;

· полная биохимическая потребность 1 л воды в кислороде при температуре 20°С не должна превышать 30 мг;

· с целью устранения нежелательных вкусовых качеств воды и возможных последствий для состояния человека общая минерализация не должна превышать 1000 мг/л (по сухому остатку), в том числе содержание хлоридов - 350, сульфатов - 500 мг/л;

· для безопасности воды в эпидемиологическом отношении в ней должны отсутствовать возбудители кишечных заболеваний, а число кишечных палочек в 1 л воды (коли-индекс) не должно превышать 10 000;

· повышение температуры в водных объектах при спуске в них различных стоков допускается не более чем на 3°С по сравнению с максимальной температурой воды в летний период;

· окраска не должна обнаруживаться в столбике высотой 20 см;

· показатель рН должен составлять 6,5 - 8,5;

· не допускается содержание ядовитых веществ в концентрациях, могущих оказать вредное воздействие на людей и животных.

8. Самоочищение природных вод

Одним из наиболее ценных свойств природных вод является их способность к самоочищению. Самоочищение вод - это восстановление их природных свойств в реках, озерах и других водных объектах, происходящее естественным путем в результате протекания взаимосвязанных физико-химических, биохимических и других процессов (турбулентная диффузия, окисление, сорбция, адсорбция и т.д.). Способность рек и озер к самоочищению находится в тесной зависимости от многих других природных факторов, в частности физико-географических условий, солнечной радиации, деятельности микроорганизмов в воде, влияния водной растительности и особенно гидрометеорологического режима. Наиболее интенсивно самоочищение воды в водоемах и водотоках осуществляется в теплый период года, когда биологическая активность в водных экосистемах наибольшая. Быстрее оно протекает на реках с быстрым течением и густыми зарослями тростника, камыша и рогоза вдоль их берегов, особенно в лесостепной и степной зонах страны. Полная смена воды в реках занимает в среднем 16 сут., болотах - 5, озерах - 17 лет. Такая разница во времени связана с разными сроками полного водообмена в разных водотоках и водоемах. Уменьшение концентрации загрязняющих водные объекты неорганических веществ происходит путем нейтрализации кислот и щелочей за счет естественной буферности природных вод, образования труднорастворимых соединений, гидролиза, сорбции и осаждения. Концентрация органических веществ и их токсичность снижаются вследствие химического и биохимического окисления. Эти природные способы самоочищения нашли отражение в принятых методах очистки загрязненных вод в промышленности и сельском хозяйстве. Для поддержания в водоемах и водотоках необходимого природного качества вод большое значение имеет распространение водной растительности, которая выполняет в них роль своеобразного биофильтра. Высокую очищающую способность водных растений широко используют на многих промышленных предприятиях как в нашей стране, так и за рубежом. Для этого создают разнообразные искусственные отстойники, в которых сажают озерную и болотную растительность, хорошо очищающую загрязненные воды. В последние годы получила распространение искусственная аэрация - один из эффективных способов очищения загрязненных вод, когда процесс самоочищения резко сокращается при дефиците растворенного в воде кислорода. Для этого специальные аэраторы устанавливают в водоемах и водотоках или ан станциях аэрации перед сбросом загрязненных вод.

9. Охрана водных ресурсов от загрязнения

Охрана водных ресурсов заключается в запрещении сброса в водоемы и водотоки неочищенных вод, создании водоохранных зон, содействии процессам самоочищения в водных объектах, сохранении и улучшении условий формирования поверхностного и подземного стока на водосборах. Вопросами охраны вод в нашей стране длительное время занималось Министерство мелиорации и водного хозяйства СССР, в состав которого входили Государственная инспекция по охране водных источников и Главное управление комплексного использования водных ресурсов. В настоящее время эти функции выполняют Комитет по водному хозяйству, Государственный комитет по стандартизации, метрологии и сертификации, Федеральная служба по мониторингу окружающей среды. Главным аналитическим и координирующим центром природоохранной деятельности является Министерство охраны окружающей среды и природных ресурсов Российской Федерации. Несколько десятилетий назад реки благодаря самоочищающей функции справлялись с очищением вод. Теперь же в наиболее обжитых районах страны в результате строительства новых городов и промышленных предприятий створы водопользования расположены столь плотно, что нередко места сброса сточных вод и водозаборы находятся практически рядом. Поэтому разработке и внедрению эффективных методов очистки и доочистки сточных вод, очистки и обезвреживания водопроводной воды уделяется все больше внимания. На некоторых предприятиях операции, связанные с водным хозяйством, играют все большую роль. Особенно высоки затраты на водоснабжение, очистку и отведение стоков в целлюлозно-бумажной, горнодобывающей и нефтехимической промышленности. Последовательная очистка сточных вод на современных предприятиях предполагает проведение первичной, механической очистки (удаляются легко осаждающиеся и всплывающие вещества) и вторичной, биологической (удаляются биологически разрушающиеся органические вещества). При этом осуществляются коагуляция - для осаждения взвешенных и коллоидных веществ, а также фосфора, адсорбция - с целью удаления растворенных органических веществ и электролиз - для снижения содержания растворенных веществ органического и минерального происхождения. Обеззараживание сточных вод проводится посредством их хлорирования и озонирования. Важный элемент технологического процесса очистки - удаление и обеззараживание образующегося осадка. В некоторых случаях заключительной операцией является дистилляция воды. Наиболее совершенные современные очистные сооружения обеспечивают освобождение сточных вод от органических загрязнений только на 85-90% и лишь в отдельных случаях - на 95%. Поэтому и после очистки необходимо 6 -12-кратное, а часто и большее разбавление их чистой водой для сохранения нормальной жизнедеятельности водных экосистем. Дело в том, что естественная самоочищающая способность водоемов и водотоков очень незначительна. Самоочищение наступает только в том случае, если сбрасываемые воды прошли полную очистку, а в водном объекте они были разбавлены водой в соотношении 1: 12-15. Если же в водоемы и водотоки сточные воды поступают в большом объеме, а тем более и неочищенными, постепенно теряется устойчивое природное равновесие водных экосистем, нарушается их нормальное функционирование.

В последнее время разрабатываются и внедряются все более эффективные методы очистки и доочистки сточных вод после их биологической очистки с применением новейших способов обработки стоков: радиационных, электрохимических, сорбционных, магнитных и др. совершенствование технологии очистки сточных вод, дальнейшее повышение степени очистки - важнейшие задачи в области охраны вод от загрязнения. Значительно шире следует применять доочистку очищенных сточных вод на земледельческих полях орошения (ЗПО). При доочистке сточных вод на ЗПО не затрачиваются средства на их индустриальную доочистку, создается возможность получать дополнительную сельскохозяйственную продукцию, значительно экономится вода, так как уменьшается забор свежей воды для орошения и отпадает необходимость в расходовании воды для разбавления сточных вод. При использовании на ЗПО городских сточных вод содержащиеся в них питательные вещества и микроэлементы усваиваются растениями быстрее и полнее, чем искусственные минеральные удобрения. К числу важных задач относится также предотвращение загрязнения водоемов пестицидами и ядохимикатами. Для этого требуется ускорить проведение противоэрозионных мероприятий, создать пестициды, которые разлагались бы в течение 1-3 недель без сохранения ядовитых остатков в культуре. До решения же этих вопросов необходимо ограничить сельскохозяйственное использование прибрежных зон вдоль водотоков или не применять в них пестициды. Большего внимание требует и создание водоохранных зон. В защите водных источников от загрязнения важное значение имеет введение платы за сброс сточных вод, создание комплексных районных схем водопотребления, водоотведения и очистки сточных вод, автоматизация контроля за качеством воды в водоисточниках и разработка методов управления качеством. Следует отметить, что комплексные районные схемы позволяют перейти к повторному и многократному использованию воды, эксплуатации общих для района очистных сооружений, а также автоматизировать процессы управления работой водопровода и канализации. В предотвращении загрязнения природных вод велика роль охраны гидросферы, поскольку приобретенные гидросферой отрицательные свойства не только видоизменяют водную экосистему и угнетающе действуют на ее гидробиологические ресурсы, но и разрушают экосистемы суши, ее биологические системы, а также литосферу. Необходимо подчеркнуть, что одной из радикальных мер борьбы с загрязнением служит преодоление укоренившейся традиции рассматривать водные объекты в качестве приемников сточных вод. Там, где это возможно, следует исключить в одних и тех же водотоках и водоемах либо забор воды, либо сброс сточных вод.

10. Проблемы рационального использования водных ресурсов и пути их решения

Регулирование стока рек водохранилищами.

Одно из наиболее существенных водохозяйственных мероприятий по преобразованию гидрологического режима рек с целью выравнивания естественной неравномерности стока во времени - создание искусственных водоемов. Влияние этих водоемов на сток рек проявляется во внутригодовом и многолетнем перераспределении водности, смене русловых процессов, изменении особенностей затопления русл и пойм рек, режима наносов, теплового стока рек и ледовых условий, а также характера и интенсивности испарения с водной поверхности, водного режима рек ниже плотины, жидкого и твердого стока. Наиболее распространено сезонное регулирование, основанное на задержании в водохранилище и использовании в первую очередь весенних расходов. Оно необходимо в случаях несоответствия между режимом водопотребления и годовым распределением стока. Когда приходится распределять и межгодовой сток, регулирование носит многолетний характер. Для этого требуются довольно крупные водохранилища, что ведет к дополнительным затоплениям земель при их создании. Суточное и недельное регулирование стока реки заключается в его перераспределении в течение суток (обычно между дневными и ночными часами) и недели (с уменьшением стока воды в нижний бьеф в выходные и праздничные дни). Кроме того, регулирование стока может быть раздельным и совместным. При раздельном регулировании режим эксплуатации водохранилищ в бассейне автономен, при совместном - режимы на всех ГЭС бассейна взаимоувязываются. Причем во втором случае крупные ГЭС с энергетически более емкими водохранилищами компенсируют колебания отдачи энергии менее емкими. Чтобы учесть все особенности регулирования речного стока для каждой конкретной ГЭС и ее водохранилища, составляются основные правила использования водных ресурсов этих объектов. Правила определяют режим эксплуатации прежде всего крупных водохранилищ. В результате регулирования речного стока меженный сток увеличивается на 25%, что существенно улучшает обеспечение народного хозяйства водой. С развитием работ по регулированию стока рек появляется необходимость в специализированных попусках из водохранилищ в нижний бьеф для дополнительного обводнения, а часто и для создания искусственных паводков на нижележащих участках. Они выполняются по разным причинам: в интересах рыбного хозяйства в низовьях реки, для ликвидации иссушения и остепнения поймы, поддержания хорошего санитарно-экологического состояния воды в нижнем бьефе. Если раньше эта мера считалась временной, связанной с крайним маловодьем года или другими подобными обстоятельствами, то теперь такие попуски стали регулярными, хорошо улучшающими природно-экологические условия в нижнем бьефе. Например, управляемый весенний паводок, который осуществляется ежегодно из Волгоградского водохранилища, имеет место на нижней Волге. В последние годы создано множество малых и средних водохранилищ, отличающихся по ряду показателей от крупных. Поэтому особое значение приобретает оценка влияния таких водохранилищ на зарегулированный ими сток рек. Воздействие водохранилищ на потери речного стока во времени можно оценивать в виде суммы одноразовых и постоянных затрат воды. К одноразовым потерям относятся затраты воды на заполнение водохранилищ, пополнение запасов подземных вод за счет поверхностного стока до момента наступления установившегося режима. Постоянные потери воды определяются испарением с дополнительной водной поверхности и безвозвратным водопотреблением на хозяйственные нужды (орошение, водоснабжение и др.). Значительная часть малых и средних водохранилищ предназначается для суточного или недельно-суточного регулирования стока, т.е. достаточно плавный ход суточных и недельных колебаний расходов воды в реке необходимо перераспределить в соответствии с хозяйственными нуждами. Преобразование гидрологического режима реки при наличии водохранилища суточного регулирования наиболее ярко проявляется в увеличении суточной амплитуды колебания расходов воды. Для количественной оценки этих изменений в гидрологическом режиме реки рекомендуется построение гистограмм распределения суточных амплитуд расходов воды по пунктам в верхнем и нижнем бьефе водохранилища, так и за время его эксплуатации. Подобные построения дают четкое количественное представление о происшедших изменениях в режиме зарегулированной реки. Наиболее отчетливо результат зарегулирования обнаруживается в снижении относительной доли стока за тот месяц, на который приходится основная доля стока при естественном режиме. Для рассмотренной территории максимальная доля стока отмечается в основном в марте-апреле. Повышение же доли стока за летний период незначительно, так как сработка водохранилища осуществляется обычно в течение 5-6 месяцев, а иногда и более. При малых долях полезного объема водохранилища от годового объема стока изменение внутригодового распределения стока происходит в пределах естественной изменчивости исследуемого процесса, которая для рассмотренных районов велика. В случаях наиболее значительного внутригодового распределения стока изменение доли стока, приходящейся на месяц с максимальными значениями, достигает 20-25%.

Территориальное перераспределение стока рек.

Многие ученые и проектные организации страны ведут исследования по освоению земель, рассуждают о мерах по дальнейшему развитию мелиорации земель и их сельскохозяйственному использованию с целью наращивания производства сельскохозяйственной продукции. В ряде районов, особенно южных, для такого развития нужны не только сельскохозяйственные угодья, но и значительные водные ресурсы. Чтобы обеспечить наличие этих ресурсов в районах, где они исчерпаны, необходимы большие работы по перераспределению речного стока. Такие работы ведутся в стране давно, созданы многочисленные системы перераспределения вод, общий объем которых оценивается более чем в 110 км3. Только крупных каналов с забором воды в их головной части свыше 1,0 км3/год около 20. Они пропускают в зависимости от водности года от 75 до 90 км3. Их суммарная пропускная способность составляет 7,5 тыс. м3/с. При разработке схемы перераспределения стока сибирских рек на юг вопросам изменения природных условий Западной Сибири не уделялось должного внимания. Широкое обсуждение этой проблемы позволило бы определить ряд специфических природных изменений, которые могут возникнуть в Западной Сибири при изъятии части речного стока для Средней Азии. Наиболее существенные задачи в научной разработке комплексной оценки изменения природной среды при переброске части стока рек Сибири на юг и создании методики эколого-географического прогноза этих явлений в будущем следующие:

2) разработка методики эколого-географического и экономико-географического обоснования оптимальных вариантов переброски части стока сибирских рек с учетом максимальной эффективности намечаемых мероприятий по мелиорации не только засушливых районов Средней Азии, но и переувлажненных районов Сибири;

3) оценка ожидаемых изменений гидрологического режима рек при частичной переброске их стока на юг и выработка рекомендаций по устранению отрицательного влияния перераспределения стока на народное хозяйство Сибири;

4) создание методики инженерно-геологических, гидрогеологических расчетов и гидрологических расчетов и прогнозов изменения водного режима рек и их влияния на прилегающие территории суши у создаваемых водохранилищ и каналов по трассам переброски стока.

11. Использование и восполнение подземных вод

Основными типами разведанных месторождений являются: грунтовые воды аллювиальных отложений речных долин (60% от разведанных запасов вод); напорные воды артезианских бассейнов платформенного и геосинклинального типа (15%); напорные воды межгорных впадин и конусов выноса (10%); трещинно-карстовые воды карбонатных пород (8%). Подземные воды используются весьма широко и главным образом для питьевого водоснабжения, так как они более стабильны по своим качествам, менее подвержены загрязнению, чем поверхностные. Общее потребление подземных вод в целом по стране составляет примерно 50% от потенциальных эксплуатационных. В связи с широким использованием подземных вод, необходимостью охраны встает проблема рациональной эксплуатации и защиты их от истощения. Наиболее существенные изменения в режиме подземных вод отмечаются при различных видах эксплуатации недр (добыча полезных ископаемых), гидротехническом и жилищном строительстве. Велико воздействие на качество подземных вод сельского и коммунального хозяйства. В результате возникает ряд отрицательных последствий, связанных в первую очередь с загрязнением и засолением прилегающих земель, истощением водоносных горизонтов, деформацией поверхности и возникновением просадок грунта. Часто эти явления оказываются необратимыми и потребление таких подземных вод становится недопустимым. В то же время при научно обоснованном планировании использования подземных вод и проведения всех необходимых охранных мероприятий имеются реальные возможности для длительной их эксплуатации. Искусственное восполнение подземных вод осуществляется путем применения инженерно-геологических методов при благоприятных условиях просачивания в грунт поверхностных вод. В результате становится возможным сезонное искусственное восполнение запасов подземных вод. Оно реализуется за счет перевода поверхностных вод в водовмещающие породы посредством инфильтрационного питания подземных вод. Естественно, это предполагает наличие подземных водовмещающих водоносных горизонтов или специальных подземных емкостей. Следует указать, что во всех случаях пополнения подземных вод за счет закачки поверхностных и их последующей фильтрации создаются условия для улучшения качественного состава вод. Широко известны и частично обратимые процессы, когда уровень подземных вод восстанавливается после откачки подземных вод при их движении от областей питания к водозаборам. Но эти процессы не могут быть сопоставимы с разнообразным влиянием хозяйственной деятельности человека на подземные воды и их загрязнением.

12. Современное и перспективное использование вод повышенной минерализации

Как было показано, запасы пресных вод на планете сокращаются. В ряде районов земного шара, в которых потребность в пресной воде ранее удовлетворялась, теперь возник острый дефицит воды. Речь идет, прежде всего, о пустынных районах, где были открыты и начали разрабатываться месторождения нефти, цветных металлов и т.д., например, на Аравийском полуострове, в Средней Азии, а также о многих преимущественно небольших островах в Мировом Океане, ставших в последние десятилетия центрами международного туризма или превращенных в военные базы. Один из путей пополнения запасов пресных вод - опреснение солоноватых и соленых. Опреснение вод повышенной минерализации обходится подчас значительно дешевле, чем доставка пресной воды из других районов. Ареал распространения солоноватых и соленых вод за последние десятилетия несколько расширился в связи с уменьшением стока рек вследствие забора воды на хозяйственные нужды и вторжения в заливы, эстуарии и дельты рек соленых морских вод. Но, пожалуй, об опреснении как глобальной проблеме можно было бы не вести речь, если бы пресные воды не осолонялись в процессе промышленного и сельскохозяйственного производства. Минерализация речных вод во всех районах орошения постепенно нарастает, достигнув кое-где 2-3 г/л, и продолжает увеличиваться. То же происходит и в ряде промышленных районов. Постоянно повышается соленость поверхностных вод практически во всех районах размещения добывающей промышленности. Особенно много соленых вод откачивается в угольных бассейнах. Непрерывно возрастает соленость оборотных вод в связи с переводом большинства предприятий на оборотное водоснабжение. Вот почему в настоящее время мы являемся свидетелями первых, но существенных шагов, которые делает человечество в области уже не экспериментальной, а производственной деминерализации воды. Опреснение соленой воды производится либо удалением из нее солей, либо извлечением молекул воды. Наиболее развит метод дистилляции (выпаривание воды с последующей конденсацией пара). Этим методом сегодня получают свыше 60% опресненной воды, предназначенной для питьевых целей. Все более широко распространяется метод опреснения обратным осмосом. Он основан на фильтровании воды через полупроницаемые мембраны, пропускающие молекулы воды, но задерживающие ионы солей в их гидратной оболочке. Особый интерес был проявлен к изучению пригодности для питьевых целей воды, получаемой опреснением, поскольку дистиллят, по внешним признакам принимаемый за чистейшую питьевую воду, на самом деле весьма далек по своим показателям от биологически полноценных вод. Ему свойственны крайне низкое содержание солей, а возможно, и особенности физической структуры. Это определило появление гигиенических требований к улучшению качества дистиллята, когда предполагается его использование для хозяйственно-питьевых целей. Были научно обоснованы и разработаны различные технологические приемы коррекции солевого состава глубокообессоленных вод. Опреснительные установки работают более чем в 100 странах мира. Наиболее обеспечены опресненной водой (в пересчете на душу населения) прибрежные территории и острова в засушливой зоне планеты. Крупные опреснительные установки, практически полностью удовлетворяющие потребности отдельных объектов в пресной питьевой воде, расположены на юге США, юго-востоке Италии, средиземноморском побережье Ливии. Перспективы опреснения соленых и солоноватых вод в значительной мере прояснены. Встает, однако, проблема снижения себестоимости опреснения воды. Сегодня в зависимости от мощности и типа опреснительных установок себестоимость опреснения 1 м3 воды на один-два порядка выше себестоимости 1 м3 воды, получаемого при зарегулировании и территориальном перераспределении речного стока. Но поскольку возможности обеспечения водой указанными способами не беспредельны и через 40-50 лет будут практически исчерпаны, значение проблемы опреснения воды становится все более очевидным. Обессоливание вод, несомненно, сыграет важную роль и в спасении рек и озер от судьбы сточных водных трактов, в которые они постепенно превращаются в связи со сбросом вод промышленностью и мелиоративными системами. Мировой и отечественный опыт решения проблемы опреснения убедительно демонстрирует необходимость интеграции научных сил, когда речь идет о жизни человечества. На решение общих задач направлены усилия физиков-теоретиков и технологов, электрохимиков, специалистов по очистке воды и гигиенистов, конструкторов и микробиологов, инженеров по водоснабжению и физиологов, экономистов и географов.… К числу труднейших задач относится энергетическое обеспечение предполагаемых технологических решений. Наиболее рациональные подходы связаны с развитием многоцелевых атомно-энергетических комплексов. Необходимы еще более продуктивные поиски методов опреснения воды и соответствующие научно-технические разработки. Мембранная технология опреснения, занимая все большее место в решении проблемы, требует качественного скачка в создании более совершенных и экономически приемлемых мембран, их массового производства. Еще не полностью раскрыты тайны биологической полноценности пресной воды, значимости ее состава для живущих и будущих поколений людей. Не ясна в технологическом и энергетическом плане и проблема утилизации рассолов, образующихся при опреснении вод, - еще одного источника минерального сырья. Глобальность проблемы опреснения воды не вызывает сомнений. Ее решение позволит обеспечить жизнь в пустынях, на побережьях океанов и морей, спасти погибающие от засоления почв огромные массивы сельскохозяйственных угодий. Наконец, это один из эффективнейших способов очистки сточных вод промышленных предприятий. Однако следует помнить, что для широкого применения опреснения при решении водных проблем предстоит еще многое совершить и открыть.

...

Подобные документы

Химическое, биологическое и физические загрязнения водных ресурсов. Проникновение загрязняющих веществ в круговорот воды. Основные методы и принципы очистки воды, контроль ее качества. Необходимость защиты водных ресурсов от истощения и загрязнения.

курсовая работа , добавлен 18.10.2014

Основные источники загрязнения водных ресурсов: нефть и нефтепродукты, пестициды, синтетические поверхностно-активные вещества, соединения с канцерогенами. Загрязнения водного бассейна в городах. Деятельность по защите и сохранению водных ресурсов.

Использование водных ресурсов и последствия пользования. Ситуация в Тульской области. Главный загрязнитель поверхностных вод. Химические и физико-химические методы очистки вод. Государственный контроль за использованием и охраной водных объектов.

контрольная работа , добавлен 19.09.2013

Оценка современного геоэкологического состояния водных объектов Гомельского района, а также их рациональное использование и охрана. Основные источники загрязнения водных объектов. Проблемы загрязнения поверхностных и подземных вод Гомельского региона.

курсовая работа , добавлен 13.02.2016

Водные ресурсы и их роль в жизни общества. Использование водных ресурсов в народном хозяйстве. Охрана вод от загрязнения. Проблемы рационального использования водных ресурсов и пути их решения. Качество природных вод в России.

реферат , добавлен 05.03.2003

Качество питьевой воды, доступ к чистой воде городского и сельского населения. Основные пути и источники загрязнения гидросферы, поверхностных и подземных вод. Проникновение загрязняющих веществ в круговорот воды. Методы и способы очистки сточных вод.

презентация , добавлен 18.05.2010

Водные ресурсы и их использование. Водные ресурсы России. Источники загрязнения. Меры по борьбе с загрязнением водных ресурсов. Естественная очистка водоемов. Методы очистки сточных вод. Бессточные производства. Мониторинг водных объектов.

реферат , добавлен 03.12.2002

Основные направления охраны и рационального использования водных ресурсов. Использование водных ресурсов в современном Узбекистане, нормативно-правовое обоснование регулирования данного процесса. Концепция интегрированного управления водными ресурсами.

контрольная работа , добавлен 27.04.2013

Состояние качества воды в водных объектах. Источники и пути загрязнения поверхностных и подземных вод. Требования к качеству воды. Самоочищение природных вод. Общие сведения об охране водных объектов. Водное законодательство, водоохранные программы.

курсовая работа , добавлен 01.11.2014

Предприятие АО "Осколцемент" как источник загрязнения водных объектов. Технологический процесс производства цемента. Вероятные загрязняющие вещества, которые могут попадать в сточные воды. Расчеты предельно-допустимых концентраций загрязняющих веществ.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Подобные документы

Похожие материалы: