Источники и основные группы загрязняющих веществ гидросферы России

Чистая вода была и остается величайшей ценностью на Земле. Одна из самых убедительных теорий происхождения жизни, гипотеза академика Опарина, утверждает, что жизнь зародилась в воде, т. е. простейшие организмы, образовавшиеся в воде, в процессе эволюции стали более организованными существами. Науке еще не известно такое живое существо, которое могло бы обходиться без воды. Мировой океан, как колоссальное скопление воды, способствует жизни на Земле. Тем более что основной процент кислорода на Земле воспроизводят не леса, а сине-зеленые водоросли, обитающие в океане.

Судя по фотографиям, сделанным из космоса, нашей планете больше подошло бы название «Оксан». Выше уже было сказано, что 70,8% поверхности Земли покрыто водой. Как известно, на Земле три основных океана — Тихий, Атлантический и Индийский, но антарктические и арктические воды тоже считаются океанами. Тихий океан по своей площади превосходит все материки, вместе взятые. Эти пять океанов представляют собой не обособленные водные бассейны, а единый океанический массив с условными границами. Русский географ и океанограф Ю. М. Шокальский назвал всю непрерывную оболочку Земли Мировым океаном. Это современное определение. Но, кроме того, что когда-то все материки поднялись из воды в ту географическую эпоху, когда все континенты уже в основном сложились и имели очертания, близкие к современным, Мировой океан овладел почти всей поверхностью Земли. Это был Вселенский потоп. Свидетельства о его подлинности не только геологические и библейские. До нас дошли письменные источники — шумерские таблички, расшифровки записей жрецов Древнего Египта. Вся поверхность Земли, за исключением некоторых горных вершин, была покрыта водой. В Европейской части нашего материка водяной покров достигал 2 м, а на территории современного Китая — около 70—80 см.

Мировой океан является местом обитания огромного количества растений, рыб и морских животных, в том числе млекопитающих. По самым скромным подсчетам, вес всех живых организмов в Мировом океане достигает 60—70 млрд т. В верхних слоях океана (глубина до 500 м) обитает более 100 тыс. видов из 150 тыс. морских животных. При этом в одном литре воды верхнего 10-метрового слоя обитает более чем 500 тыс. экземпляров одноклеточных микроскопических организмов, а на глубине 200 м — немногим больше 200 организмов.

Океаны обладают огромными запасами полезных ископаемых. Сама морская вода содержит почти все химические элементы, но многие из них — в столь низких концентрациях, что стоимость их извлечения гораздо выше стоимости добычи тех же элементов на суше. Из морской воды в промышленных масштабах извлекают лишь немногие вещества, а именно: обычную поваренную соль, магний и бром.

Соль получали из моря с глубокой древности. В настоящее время около 33% мировой добычи соли приходится на долю морской воды.

Магний — незаменимая составляющая легких сплавов, применяется в авиаи ракетостроении. В 1939 г. англичанами был разработан технологический процесс отделения магния в форме гидроксида после смешивания с морской водой извести. В настоящее время магний, получаемый из морской воды, составляет более 60% его ежегодного мирового производства.

Бром — элемент, необходимый для фотографии, фармацевтической промышленности и производства высокооктанового бензина, — также в значительной степени добывается из воды.

Помимо ресурсов, заключенных в самой воде, существенное количество минералов дает эксплуатация океанского дна, и большую часть их добывают вблизи береговой линии или в мелководных зонах континентального шельфа. Песок, гравий и известняк, используемые в строительстве, получают с пляжей или из прибрежных вод. Важное значение также приобретает добыча материалов с морского дна на мелководье. Вокруг Японии отсасывают по трубам подводные железосодержащие пески. Около 20% угля Япония добывает из подводных шахт. Над залежами угля сооружают искусственный остров и бурят ствол, вскрывающий угольные пласты. Начиная с 1962 г. ведутся разработки алмазного гравия вблизи берегов Намибии. Со дна Мексиканского залива с помощью перегретой воды вытапливается сера. Серное месторождение было открыто там при поисках нефти.

Нефть и газ являются самыми важными видами минерального сырья, добываемого на морском дне, и, несмотря на трудности, уже сейчас около 20% мировой добычи нефти приходится на морские разработки, и по мере истощения нефтяных месторождений на суше, эта доля будет возрастать. Нефть, кроме того, служит сырьем для нефтехимической промышленности, производящей пластмассы, синтетические волокна и множество других органических соединений, в том числе лекарств, пестицидов и детергентов. В настоящее время эффективно ведутся подводные разработки на весьма значительных глубинах.

Широко применяются способы добычи угля, нефти и газа с морского дна, где толщина твердого покрова до залежей тоньше, чем на поверхности земли, и это дает возможность человеку более дешевыми средствами получить полезные ископаемые. Современный уровень цивилизации и технологий был бы немыслим без той дешевой и обильной энергии, которую предоставляют нам нефть и газ, добываемые со дна морей и океанов. В то же время в Каспийском море, на побережье Арабских Эмиратов и во многих других местах практически уничтожен природный ландшафт, изуродована береговая линия, загрязнена атмосфера и истреблены флора и фауна.

Решить проблему энергетического кризиса на морских и океанических побережьях помогают электростанции, работающие на энергии приливов и отливов. С помощью прибоев работают мельницы. Существуют проекты, благодаря которым не потребуется устройства плотин, этих страшных тромбов на реках для накопления воды, в том числе питьевой, и перестанет угрожать необходимость устройства обводных каналов; ледники Северного океана могут напоить пустыни.

До поры до времени человек относился к океанам с благоговением и страхом, а потом начал сбрасывать в воду всевозможные отходы — твердые, жидкие и газообразные.

Под загрязнением водоемов следует понимать снижение их биосферных функций и экономического значения в результате поступления в них вредных веществ.

Одним из основных загрязнителей воды является нефть и нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результате ее естественных выходов в зоне залегания, но основные источники загрязнения связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.

Токсичные синтетические поверхностно-активные (моющие) вещества среди продуктов промышленного производства занимают особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду и обитающие в ней живые организмы. Они находят все более широкое применение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве. Концентрация этих соединений в сточных водах, как правило, составляет 5—15 мг/л при ПДК 0,1 мг/л. Эти вещества могут образовывать в водоемах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах, перекатах, шлюзах. Способность к пенообразованию у этих веществ появляется уже при концентрации 1—2 мг/л.

В перечне загрязнителей необходимо назвать металлы (ртуть, свинец, цинк, хром, олово, марганец и др.), радиоактивные элементы, ядохимикаты, поступающие с сельскохозяйственных нолей, стоки животноводческих ферм.

Расширенное производство и применение ядохимикатов приводит к загрязнению водоемов как в результате прямого внесения ядохимикатов при обработке водоемов для борьбы с вредителями, так и в результате поступления воды, стекающей с поверхности обработанных сельскохозяйственных угодий, при сбросе в водоемы отходов предприятий-производителей, а также в результате потерь при транспортировке, хранении и частично с атмосферными осадками.

Наряду с ядохимикатами сельскохозяйственные стоки содержат значительное количество удобрений (азота, фосфора, калия), вносимых на поля. Кроме того, большие количества органических соединений азота и фосфора попадают со стоками животноводческих ферм, а также канализационными стоками. Повышение концентрации органических веществ в почве также приводит к нарушению биологического равновесия в водоеме. Вначале в таком водоеме резко увеличивается количество микроскопических водорослей. С увеличением кормовой базы возрастает количество ракообразных, рыб и других водных организмов. Затем, по мере уменьшения запасов пищи, происходит массовое отмирание организмов, что ведет к максимальному расходованию запасов кислорода на их окисление и накоплению сероводорода. Состав воды в водоеме меняется настолько, что он становится не пригодным для существования любых организмов.

Не менее опасным является тепловое загрязнение водоемов. Электростанции и промышленные предприятия нередко сбрасывают в водоемы подогретую воду, что приводит к нарушению постоянства внутренней среды водоема. Среди неблагоприятных последствий, сопровождающих это явление, следует назвать нарушение процессов самоочищения, изменение количества свободного кислорода, увеличение агрессивности токсичных примесей, нарушение биологического равновесия.

В загрязненной воде с повышением температуры начинают бурно размножаться болезнетворные микроорганизмы и вирусы. Попав в питьевую воду, они могут стать источником инфекционных заболеваний.

В ряде регионов важным источником пресной воды являются подземные воды. Раньше они считались наиболее чистыми. В настоящее время в результате хозяйственной деятельности человека, способности некоторых загрязнений проникать в почву и воздействовать на все оболочки биосферы, многие источники подземной воды перестали быть безопасными. Нередко их загрязнение настолько интенсивно, что вода в них не пригодна для питья.

Человечество потребляет на свои нужды огромное количество пресной воды. Основными ее потребителями являются промышленность и сельское хозяйство. Наиболее водоемкие отрасли промышленности — горнодобывающая, сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. Они потребляют около 70% всей воды, затрачиваемой в промышленности. Главный же потребитель пресной воды — сельское хозяйство: на его нужды уходит 60—80% всей пресной воды.

В современных условиях значительное количество пресной воды затрачивается на коммунально-бытовые нужды.

Объем потребляемой на эти цели воды зависит от региона и уровня жизни, составляя от 3 до 700 л на одного человека в сутки. В Москве, например, на одного жителя расходуется более 700 л, что является одним из самых высоких показателей в мире.

Анализ водопользования за 5—6 прошедших десятилетий показывает, что ежегодный прирост безвозвратного водопотребления, при котором использованная вода теряется для природы, составляет 4—5%. Очевидно, что при сохранении таких темпов потребления и с учетом прироста населения и объемов производства довольно скоро человечество может исчерпать все запасы пресной воды.

Ограниченные запасы пресной воды еще больше сокращаются из-за их загрязнения. Главную опасность представляют сточные воды (промышленные, сельскохозяйственные, бытовые), поскольку значительная часть использованной воды возвращается в водные бассейны в виде сточных вод.

Практически все поверхностные источники водоснабжения на территории России в последние годы подвергаются загрязнению. Особенно неблагоприятная ситуация с обеспечением населения доброкачественной питьевой водой сложилась в Бурятии, Дагестане, Калмыкии, Приморском крае, Архангельской, Калининградской, Кемеровской, Курганской, Томской, Ярославской областях.

Среди основных рек России наибольшими экологическими проблемами характеризуются Волга, Дон, Кубань, Обь, Енисей. Они оцениваются как «загрязненные». Их крупные притоки — Ока, Кама, Томь, Иртыш, Тобол, Миусс, Исеть, Тура — оцениваются как «сильно загрязненные» .

Основными источниками загрязнения поверхностных и подземных вод являются:

• — предприятия черной и цветной металлургии; объем сбрасываемых сточных вод составляет 11 934 млн м³;
• — нефтеперерабатывающая промышленность; предприятиями отрасли в водоемы сбрасываются нефтепродукты, сульфаты, хлориды, соли тяжелых металлов;
• — химическая промышленность; в водоемы сбрасываются азот, хром, цинк, сероводород и др.;
• — легкая промышленность; основное загрязнение водоемов происходит от текстильного производства и процессов дубления кож;
• — бытовые сточные воды — это вода из кухонь, туалетных комнат, душевых, бань, столовых, прачечных.

Как уже говорилось, к числу наиболее вредных химических загрязнений относятся нефть и нефтепродукты. Ущерб, нанесенный акватории Азовского моря, экологии у Керченского пролива в результате гибели в 1995 г. теплохода «Дота», был оценен в 7 млн долл.

Взрыв нефтяной платформы, происшедший 20 апреля 2010 г. в 80 км от побережья штата Луизиана в Мексиканском заливе, стал одной из крупнейших техногенных катастроф в мировой истории по негативному влиянию на экологическую обстановку. В толще вод Мексиканского залива обнаружены пятна нефти (одно пятно длиной 16 км толщиной 90 м на глубине до 1300 м).

Загрязняют моря фановые и хозяйственно-бытовые сточные воды судов. В Северном море возникла реальная угроза гибели фауны и флоры из-за загрязнения нечистотами, выносимыми с материка реками. Захоронения жидких и твердых радиоактивных отходов в море представляют потенциальную опасность.

В развитии экологической ситуации на территории нашей страны имеются весьма поучительные примеры, когда следствием бездумного, недопустимо безответственного отношения к природе является гибель целой территории. С этой точки зрения подтверждается правота ученых, которые объясняют возникающие экологические проблемы тем, что их создал человек при очевидной нехватке научных знаний об основных закономерностях развития окружающей среды, физической сущности природных процессов и динамике их изменений, вызванных антропогенными факторами.

Одним из поучительных примеров несоблюдения закона целостности окружающей среды является деградация экосистемы Приаралья. Толчком к нарушению сложившегося экологического равновесия в системе Арала было резкое уменьшение притока пресной воды, возникшее в результате деятельности человека. С 1960;х по 1980;е гг. приток воды в Арал уменьшился с 60 км³ до 20—30 км³. В 1990;е гг. приток воды составил уже 5 км³. Это привело к ускоренному обмелению и осолонению водоема. Уровень Арала понизился более чем на 15—16 м.

Изменение только одного компонента среды привело к деградации всей экосистемы Аральского моря и прилегающих территорий:

• — объем вод Арала уменьшился более чем на 65%;
• — площадь водоема сократилась на 45%;
• — средняя глубина уменьшилась на 43%;
• — соленость вод возросла почти в 3 раза.

В связи с этим в бассейне Арала резко возросла континентальность климата; увеличилось число дней с пыльными бурями; вырос вынос солей с осушенного дна; в 1990 г. с площади 29 ООО км² было вынесено около 90 млн т пыли и солей. Снижение уровня водоема привело к кардинальной перестройке природных ландшафтов окружающих территорий, на которых отмечается тенденция прогрессирующего опустынивания. Наблюдается деградация почв, растительности и животного мира, значительно снизилась эффективность сельского хозяйства. Резко снизилась урожайность хлопчатника и других культур, в 2 раза уменьшилась продуктивность пастбищ, сократился сбор лекарственных трав.

Снижение продуктивности почв привело к усиленному применению минеральных удобрений, пестицидов и т. д.

Все указанные процессы сказались на изменении народонаселения Приаралья. За последние десятилетия в этом регионе смертность возросла более чем в 15 раз. При общей высокой заболеваемости населения преобладают онкологические заболевания. Заболеваемость раком пищевода возросла в 7—10 раз; желчнокаменной болезнью — в 5 раз.

Нарушение биологического равновесия в экосистемах приводит к активизации болезнетворных микроорганизмов, росту инфекционной заболеваемости вследствие нарушения процессов самоочищения воды и почвы. В Приаралье заболеваемость брюшным тифом возросла в 20 раз.

Все это является иллюстрацией того, как экосистема, основу которой составлял водоем, находившаяся в динамическом равновесии, под воздействием антропогенных факторов пришла в дестабилизированное состояние и полностью деградировала.

Как уже было сказано, Россия испытывает на себе значительное экологическое давление со стороны соседних государств. Не является исключением и акватория России.

Определенный экологический риск представляют Норвежское и Нордкопское течения, поставляющие загрязнители из Северного и Норвежского морей в Баренцево морс. Северное морс на протяжении почти 200 лет служит для развитых европейских стран в качестве общей свалки отходов, среди которых наиболее опасны радиоактивные отходы, сбрасываемые Францией. Из Атлантики в Арктику морскими течениями переносится широкий спектр загрязняющих веществ, от бытовых отходов до радионуклидов. Конечным пунктом этой миграции является Карское море.

Водные массы Баренцева моря формируются за счет Аляскинского течения, что способствует его загрязнению нефтепродуктами с Аляскинского шельфа.

Аналогичная ситуация складывается и с Цусимским течением. Оно обеспечивает вынос вод из Желтого и Восточно-Китайского морей и создает угрозу Приморью за счет китайско-корейских и японских источников экологического риска.

В морские акватории Атлантического океана и Каспия направляется основной речной сток с наиболее освоенной территории России и с аналогичных территорий западных и юго-западных ее соседей. Это оказывает ощутимую экологическую нагрузку на Каспийское и Азовское моря.

Более 35% сухопутных границ России проходят по рекам и озерам, половина которых приходится на Китай. Приток речных вод в Россию в три раза превосходит их отток, что создает соответствующую экологическую нагрузку.

Изменение нормальных характеристик воды влечет за собой изменение ее продуктивности как сферы обитания, делает невозможным ее использование человеком, она становится непригодной для бытовых, сельскохозяйственных и промышленных нужд. В связи с этим мероприятия, но сохранению поверхностных и подземных вод России являются жизненно необходимыми.