4. Антропогенные изменения гидросферы
Весь объем гидросферы составляет около 1 386 млн км . Основная масса воды сосредоточена в Мировом океане -1 338 млн км3 (96,5 %). Объем пресных вод на Земле оценивается величиной около 35 млн км . Большая доля приходится на ледники и постоянно залегающий снежный покров — 24 млн км (69,5 %). Подземные воды составляют 3 млн км3. Почвенная влага в отличие от подземных вод сильно колеблется в зависимости от сезона года, погоды. Она практически вся содержится в верхнем двухметровом слое, и ее общие запасы составляют 16500 км3.
Водные ресурсы распределяются по земному шару неравномерно. В России водообеспеченность на 1 км2 территории колеблется от 125 тыс. м3 в Центрально-земном районе до 576,5 — в Волго-Вятском, а на одного жителя от 2,7 тыс. м3 в Центральночерноземном до 90,6 — в Северном.
Человечество может использовать для своих нужд только около 37-45 тыс. км3 ежегодно, т.е. ту часть общего круговорота воды, которая приходится на речной сток и соответственно возобновляется.
Кроме того, используется около 13 тыс.км подземных вод. Современное водопотребление в мире составляет 2 600- 3 320 км3 в год
Основным потребителем воды является сельское хозяйство. Oднако, наметилась тенденция к снижению его доли в водопотреблении: в начале века на сельское хозяйство приходилось 88 % суммарного водопотребления, сейчас — 58%.
Промышленностью ежегодно потребляется более 600 км3 пpесной воды. Возросшее, водопотребление за последние десятилетия связано с развитием водоемких отраслей — теплоэнергетики, нефтехимической, целлюлозно-бумажной, на нужды которых расходуется 80 — 90 % всех промышленных водозаборов.
Загрязнение поверхностных вод суши. Основными загрязнителями поверхностных вод являются сточные воды, подразделяющиеся по происхождению на три основных вида: производственные, сельскохозяйственные и коммунально-бытовые. Ежегодно в реки сбрасывается около 160 км промышленных стоков, которые загрязняют 2 000 км естественной чистой воды. Но если учесть, что не все сточные воды очищаются перед их сбросом в реки, то речной сток загрязняется в еще большей степени — не менее чем до 4 000 км3 в год, что составляет более 10 % стока всех рек мера к примерно 25 % стока рек районов, экономически наиболее развитых [31].
Основную угрозу нехватки воды порождает не безвозвратное промышленное потребление, а загрязнение природных вод промышленными стоками.
Состав производственных стоков зависит от рода промышленных предприятий, типа оборудования, используемого сырья, технологии производства, степени очистки вод и ряда других причин.
Со сточными водами в естественные водоемы попадает огромное количество тяжелых металлов, наиболее опасных для живых организмов. В результате хозяйственной деятельности человека ежегодно со сточными водами включаются в реки 720 тыс. т цинка, 110 тыс. т свинца, 2,5 тыс. т ртути [6].
Испытания ядерного оружия, строительство атомных электростанций приводят к значительному загрязнению вод радиоактивными элементами. Загрязнение проявляется в сильном воздействии на гидробионты и на человека через трофическую цепь даже при крайне малых концентрациях. К тому же радиоактивное заражение отрицательно сказывается на способности водоемов к самоочищению из-за угнетения сапрофитной микрофлоры.
ТЭС и АЭС сбрасывают в окружающие водоемы большое количество перегретой воды. Возникает термальное загрязнение рек, представляющее большую опасность для водных биоценозов.
В нашей стране в средствах массовой информации постоянно появляются сообщения об авариях на промышленных предприятиях, сопровождающихся выбросом загрязнителей в реки и наносящих огромный ущерб водным объектам.
Загрязнение подземных вод. Источники загрязнения подземных вод — сточные воды различных отраслей промышленности, сельского хозяйства, коммунально- и радиоактивные стоки, возникающие после ядерных взрывов, аварий на атомных электростанциях. Загрязнение подземных вод связано с загрязнением природной среды в целом: почв и растительности, поверхностных вод, атмосферы и атмосферных осадков. От загрязнения подземные воды предохраняют поверхностные слои горных пород, которые фильтруют загрязненные воды и концетрируют в себе отдельные химические элементы. Но иногда человек преднамеренно закачивает загрязнители и неочищенные воды земной коры: при захоронении не подлежащих очистке промышленных ядовитых отходов и отстоев бытовых сточных вол, в процессе нефтедобычи в целях поддержания внутреннего давления. Естественно, попавшие в глубинные подземные загрязнители за счет миграции рассеиваются и переносятся на большие расстояния. Очистка же подземных вод — процесс более трудоемкий, чем поверхностных.
Интенсивный забор воды из подземных источников способствует образованию обширных воронок осушения в районах крупных городов.
Загрязнение и истощение подземных вод недопустимо, потому что нарушает естественные миграции растворенных в водах твердых и газообразных веществ, функции которых в эволюции географической оболочки науке еще мало известны. Современной гидрогеологии известны десятки природных процессов, в которых принимают участие подземные воды, это молекулярная диффузия, фильтрация, гидролиз, выщелачивание, растворение и кристаллизация, ионный обмен, окислительно-восстановительные и биогеохимические реакции, радиоактивный распад, гидратация и дегидратация минералов, подземное испарение и вымораживание и др. И неизвестно, как повлияет на общее развитие географической оболочки нарушение человеком какого-либо из перечисленных процессов.
Загрязнение Мирового океана. Мировой океан занимает более 70 % поверхности Земли и играет важную роль в развитии и функционировании географической оболочки, регулирует климатические процессы на Земле.
Ежегодно только в результате естественных процессов в океан поступает порядка 25 млн т железа, по 300 — 400 тыс. т марганца, меди и цинка, по 180 тыс. т свинца и фосфора, 3 тыс. т Практически поступление этих элементов значительно возрастает, стимулируемое антропогенной деятельностью.
Особую тревогу вызывает загрязнение океана и нефтепродуктами. Количество ежегодно поступающих в и океан нефти и нефтепродуктов, по различным источникам оценивается в 5 — 10 млн т, и самое главное, в связи с увеличением общей добычи нефти в мире увеличивается и ее поступление в океан.
Основная масса нефти поступает в океан при аварии и сливе балластных вод, разработке нефти и газа на шельфах, в частности, только за последние 5—6 лет произошли крупнейшие выбросы нефти в океан: во время войны адском заливе Ираном были вылиты сотни тысяч тонн нефти, что поставило на грань экологической катастрофы все прибрежные государства.
Большие опасения вызывает радиоактивное загрязнение океанов в результате захоронения в них радиоактивных отходов и аварий на атомных судах. В 1972 г. в Лондоне была подписана, конвенция по предотвращению загрязнения морей и океанов сбросами, в том числе и радиоактивными. Несмотря на это соглашение, вплоть до 1983 г. Великобритания, Швейцария, Бельгия и Нидерланды регулярно проводили захоронение отходов низкой концентрации в северо-восточной части Атлантики, в международных водах у берегов Испании.
Наибольшему загрязнению подвергаются прибрежные и шельфовые области, межматериковые и внутриматериковые моря, куда основная масса загрязнителей выносится речной сетью; способствует загрязнению также размещение в прибрежных районах промышленных предприятий, а на низменностях — земледельческих угодий.
Сооружение водохранилищ в аридных областях позволяет до некоторой степени компенсировать недостаток запасов пресных вод, получить резерв воды для орошения значительных площадей земельных угодий, для промышленных и бытовых нужд, несколько увлажнить и смягчить климат прилегающего района. Однако, давая некоторый экономический эффект, водохранилища вызывают также ряд отрицательных, часто незапрограммированных и неучтенных последствий в воздействии на окружающую среду.
Воздействие водохранилищ на окружающую среду разнообразно. При изучении антропогенного воздействия на литосферу Уже отмечался рост случаев спровоцированных водохранилищами землетрясений.
При строительстве водохранилищ резко уменьшается проточность, турбулентность воды, сокращается водообмен, создаются условия для возникновения застойных зон. Затопленные плодородные почвы и растительность обогащают воду большим количеством питательных элементов. Это приводит к изменению гидрохимического состава воды, к созданию благоприятных условий для развития болезнетворных бактерий и водорослей в водоемах.
Общая площадь созданных человеком на Земле водохранилищ оценивается приблизительно в 500 тыс. км2, а полный объем их вод свыше 6000 км3; что же касается естественных озер то их площадь составляет 2682 тыс. км2 при объеме вод около 250 000 км3. Скорость антропогенного осадконакопления в искусственных водохранилищах в связи с замедленной проточностью вод многократно превысила скорость подобного процесса протекающего в естественных условиях, и вес ежегодно отлагающихся осадков в водохранилищах уже намного выше веса осадков, накапливающихся в озерах естественного происхождения.
Для водохранилищ, сооружаемых на равнинных реках, характерно широкое развитие мелководий, например. Это увеличивает нерациональные потери затопленных сельскохозяйственных земель, тогда как рост запасов воды на мелководьях весьма незначителен.
При создании водохранилищ в горных ущельях удается значительно сократить площадь затопляемых земель и образующихся мелководий; однако у плотин на горных реках из-за резкого снижения скорости течения при большой массе транспортируемого обломочного материала наблюдается быстрое заполнение водохранилища наносами и соответствующее уменьшение накапливаемых вод.
У водохранилищ различают зоны постоянного, временного затопления и подтопления. В зоне временного затопления из-за переувлажнения грунтов развиваются процессы размыва и обрушения берегов, чему способствуют также абразионная деятельность волн и разрушение в этой полосе почвенно-растительного покрова. Зона подтопления формируется под влиянием подъема уровня грунтовых вод и может достигать многокилометровой ширины в зависимости от фильтрационных свойств грунтов, режима и уровня фунтовых вод. В этой зоне может происходить заболачивание и ухудшение санитарных условий местности; в области лесных ландшафтов в зоне подтопления происходит деградация древостоя и снижение товарной ценности леса.
Многие отрицательные последствия строительства плотин и водохранилищ являются серьезным аргументом против их дальнейшего развития. Однако необходимо помнить, что водохранилища – важнейшее средство увеличения объема возобновимых водных ресурсов.