Вопрос 4. Загрязнение гидросферы

Существование биосферы и человека всегда было основано на использовании воды. Человечество постоянно стремилось к увеличению водопотребления, оказывая на гидросферу огром­ное и многообразное давление. На нынешнем этапе развития техносферы, когда в мире еще в большей степени возрастает воздействие человека на гидросферу, это выражается в проявлении такого страшного зла, каким является химическое и бактериальное загрязнение вод.

Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей. Россия обладает одним из самых высоких водных потенциалов в мире — на каждого жителя России приходится свыше 30000 м³/год воды. Однако в настоящее время из-за загрязне­ния или засорения около 70% рек и озер России утратили свои качества как источника питьевого водоснабжения. В результа­те около половины населения потребляют загрязненную недоб­рокачественную воду. В поверхностные водные объекты России предприятиями промышленности, коммунального и сельского хозяйства сбрасывается более 60 км³ сточных вод, 40% из которых относятся к категории загрязненных. Лишь десятая часть из них проходила нормативную очистку. Наибо­лее часто встречаются химическое и бактериальное загрязне­ния, реже радиоактивное, механическое и тепловое.

Химическое загрязнение — наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть орга­ническим (фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (мышь­як, соединения ртути, свинца, кадмия и др.) и нетоксичным. При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в пласте вредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок и т.д. Од­нако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не происходит. Очаг химического загрязнения подземных вод в сильно проницаемых грунтах может распространяться до 10 км и более.

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в во­де патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), простейших, грибов и др. Этот вид загрязнений носит временный характер.

Радиоактивное загрязнение воды весьма опасно даже при очень малых концентрациях радиоактивных веществ. Наибо­лее вредны «долгоживущие» и подвижные в воде радиоактив­ные элементы (стронций-90, уран, радий-226, цезий и др.). Они попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании радиоак­тивных отходов, захоронении их на дне и др., в подземные же воды — в результате просачивания в глубь земли вместе с ат­мосферными водами или в результате взаимодействия подзем­ных вод с радиоактивными горными породами.

Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песок, шлам, ил и др.). Механические примеси могут значительно ухудшать органолептические показатели вод.

Тепловое загрязнение связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхно­стными или технологическими водами. При повышении тем­пературы происходит изменение газового и химического соста­ва в водах, что ведет к размножению анаэробных бактерий и выделению ядовитых газов — сероводорода, метана. Одновре­менно происходит «цветение» воды, вследствие ускоренного раз­вития микрофлоры и микрофауны, что способствует развитию других видов загрязнения.

К основным источникам загрязнения поверхностных вод относятся:

1) сброс в водоемы неочищенных сточных вод;

2) смыв ядохимикатов ливневыми осадками;

3) газодымовые выбросы;

4) утечки нефти и нефтепродуктов.

Наибольший вред водоемам и водотокам причиняет выпуск в них неочищенных сточных вод — промышленных, коммунально-бытовых, коллекторно-дренажных и др.

Промышленные сточные воды загрязняют экосистемы са­мыми разнообразными компонентами (фенолами, нефтепро­дуктами, сульфатами, СПАВ, фторидами, цианидами, тяже­лыми металлами и др.), в зависимости от специфики отраслей промышленности.

Огромны масштабы нефтяного загрязнения природных вод. Миллионы тонн нефти ежегодно загрязняют морские и пре­сноводные экосистемы при авариях нефтеналивных судов, на нефтепромыслах в прибрежных зонах, при сбросе с судов бал­ластных вод и т.д.

Источники загрязнения подземных вод весьма разнообраз­ны. Загрязняющие вещества могут проникать к подземным во­дам различными путями: при просачивании промышленных и хозяйственно-бытовых стоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойников и др., по затрубному пространству неисправных скважин, через поглощающие скважины, карстовые воронки и т.д.

К естественным источникам загрязнения относят сильно минерализованные (соленые и рассолы) подземные воды или морские воды, которые могут внедряться в пресные незагрязненные воды при эксплуатации водозаборных сооружений и откачке воды из скважин.

Следует также иметь в виду, что загрязнение подземных вод негативно сказывается и на экологическом состоянии поверхностных вод, почв, других компонентов природной среды.

Вопрос 5. Экологические последствия загрязнения гидросферы

Загрязнение водных экосистем представляет огромную опасность для всех живых организмов и, в частности, для человека.

Пресноводные экосистемы. Под влиянием загрязняющих веществ в пресноводных экосистемах отмечается снижение их устойчивости, вследствие нарушения пищевой пирамиды и лом­ки сигнальных связей в биоценозе, микробиологического за­грязнения, эвтрофирования и других негативных процессов, сни­жающих темпы роста, плодовитость гидробионтов, а в ряде случаев могущих привести их к гибели,

Наиболее изучен процесс эвтрофирования водоемов. Антро­погенная эвтрофикация связана с поступлением в водоемы зна­чительного количества биогенных веществ — азота, фосфора и других элементов в виде удобрений, моющих веществ, отхо­дов животноводства, атмосферных аэрозолей и т.д. Антропо­генная эвтрофикация водоемов протекает в непродолжитель­ные сроки — до нескольких десятилетий, в то время как сроки естественной эвтрофикации — столетия и тысячелетия.

Процессы антропогенной эвтрофикации охватывают мно­гие крупные озера мира — Великие Американские озера, Бала­тон, Ладожское, Женевское и др., а также водохранилища и речные экосистемы, в первую очередь малые реки. На этих ре­ках, кроме катастрофически растущей биомассы сине-зеленых водорослей, с берегов происходит зарастание их высшей рас­тительностью.

На пресноводные экосистемы, помимо избытка биогенных веществ, губительное воздействие оказывают и другие веще­ства: тяжелые металлы (свинец, кадмий, никель и др.), фено­лы, СПАВ и др. Так, например, загрязнение этими компонен­тами Байкала привело к обеднению гидробионтов, уменьше­нию биомассы зоопланктона, гибели значительной части чис­ленности популяции байкальской нерпы и др.

Морские экосистемы. Скорости поступления загрязняющих веществ в Мировой океан в последнее время резко возросли. Ежегодно в океан сбрасывается до 300 млрд м³ сточных вод, 90% которых не подвергается предварительной очистке. Мор­ские экосистемы подвергаются все большему антропогенному воздействию посредством химических токсикантов, которые, аккумулируясь гидробионтами, по трофической цепи приводят к гибели консументов даже высоких порядков, в том числе и наземных животных — морских птиц, например. Среди хими­ческих токсикантов наибольшую опасность для морской биоты и человека представляют нефтяные углеводороды (особенно бенз(а)пирен), пестициды и тяжелые металлы: ртуть, свинец, кадмий и др.

До определенного предела морские экосистемы могут про­тивостоять вредным воздействиям химических токсикантов, ис­пользуя накопительную, окислительную и минерализующую функции гидробионтов. Так, например, двухстворчатые мол­люски способны аккумулировать один из самых токсичных пес­тицидов — ДДТ и при благоприятных условиях выводить его из организма.

В то же время в океан поступают все новые и новые токсичные загрязняющие вещества, все более острый характер приоб­ретают проблемы эвтрофирования и микробиологического за­грязнения прибрежных зон океана. Важное значение имеет определение допустимого антропоген­ного давления на морские экосистемы.

Истощение вод следует понимать как недопустимое сокра­щение их запасов в пределах определенной территории (для подземных вод) или уменьшение минимально допустимого сто­ка (для поверхностных вод). И то и другое приводит к неблаго­приятным экологическим последствиям, нарушает сложившие­ся экологические связи в системе человек — биосфера.

Интенсивная эксплуатация подземных вод в районах водо­заборов и мощный водоотлив из шахт, карьеров приводит к изменению взаимосвязи поверхностных и подземных вод, к значительному ухудшению речного стока, к прекращению дея­тельности тысячи родников, многих десятков ручьев и неболь­ших рек. Кроме того, в связи со значительным снижением уров­ней подземных вод наблюдаются и другие негативные измене­ния экологической обстановки: осушаются заболоченные тер­ритории с большим видовым разнообразием растительности, иссушаются леса, гибнет влаголюбивая растительность — гидро- и гигрофиты и др.

Истощение поверхностных вод проявляется в прогрессирую­щем снижении их минимально допустимого стока. На терри­тории России поверхностный сток воды распределяется крайне неравномерно. Около 90% общего годового стока с территории России выносится в Северный Ледовитый и Тихий океаны, а на бассейны внутреннего стока (Каспийское и Азовское море), где проживает свыше 65% населения России, приходится ме­нее 8% общего годового стока. Это главная причина появления проблемы переброски вод северных рек на юг.

Именно в этих районах наблюдается истощение поверхно­стных водных ресурсов, и дефицит пресной воды продолжает расти. При превышении безвозвратного изъятия объемов по­верхностного стока более чем в 2 раза создается ситуация эко­логического бедствия.

Серьезнейшая экологическая проблема — восстановление водности и чистоты малых рек (т.е. рек длиной не более 100 км) — самого уязвимого звена в речных экосистемах. Имен­но они оказались наиболее восприимчивыми к антропогенно­му воздействию. Непродуманное хозяйственное использование водных ресурсов и прилегающих земельных угодий вызвало их истощение (а нередко и исчезновение), обмеление и загряз­нение.

В настоящее время состояние малых рек и озер, особенно на европейской части России, в результате резко возросшей ан­тропогенной нагрузки на них, катастрофическое. Сток малых рек снизился более чем наполовину, качество воды неудовле­творительное. Многие из них полностью прекратили свое су­ществование.

К весьма серьезным экологическим последствиям может приводить изъятие на хозяйственные цели большого количе­ства воды из впадающих в водоемы рек. Примером может слу­жить трагедия Аральского моря, когда «человек убил целое море».

Уровень некогда многоводного Аральского моря с 60-х гг. XX в. катастрофически понижается в связи с недопустимым объемом забора воды из питающих Арал рек — Амударьи и Сырдарьи.

Осушенное дно Аральского моря становится сегодня круп­нейшим источником пыли и солей. В дельте Амударьи и Сырдарьи на месте гибнущих тугайных лесов и тростниковых за­рослей появляются бесплодные солончаки. Перезабор воды из Амударьи и Сырдарьи и сокращение моря вызвали такие эко­логические изменения приаральского ландшафта, которые мо­гут быть охарактеризованы как опустынивание. Приведенные данные свидетельствуют об антропогенном нарушении закона целостности биосферы, которое значительно коварнее природ­ного, так как в отличие от него носит ациклический и, по суще­ству, необратимый характер.