Водные ресурсы достаточный уровень и дефицит ресурса. Современное состояние вопроса мониторинга загрязнения вод суши

Вода является наиболее распространенным веществом на нашей планете: хотя и в разных количествах, она доступна повсеместно, и играет жизненно важную роль для окружающей среды, и живых организмов. Наибольшее значение имеет пресная вода, без которой человеческое существование невозможно, и заменить ее ничем нельзя. Люди всегда потребляли свежую воду и использовали ее в различных целях, включая бытовое, сельскохозяйственное, промышленное и рекреационное использование.

Читайте также:

Запасы воды на Земле

Вода существует в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. Она образует океаны, моря, озера, реки и подземные воды, находящиеся в верхнем слое коры, и почвенного покрова Земли. В твердом состоянии, она существует в виде снега и льда в полярных, и горных районах. Определенное количество воды содержится в воздухе в виде водяного пара. Огромные объемы воды находятся в составе различных минералов земной коры.

Выявить точное количество запасов воды во всем мире довольно сложно, поскольку вода динамичная и находится в постоянном движении, изменяя свое состояние от жидкого до твердого и газообразного, и наоборот. Как правило, общее количество водных ресурсов мира оценивается как совокупность всех вод гидросферы. Это вся свободная вода, существующая во всех трех агрегатных состояниях в атмосфере, на поверхности Земли и в земной коре до глубины 2000 метров.

Текущие оценки показали, что на нашей планете содержится огромное количество воды - около 1386000000 кубических километров (1,386 млрд. км³). Однако 97,5% этого объема - соленая вода и только 2,5% - пресная. Большая часть пресной воды (68,7%) находится в виде льдов и постоянных снежных покровов в Антарктике, Арктики, и горных районах. Далее, 29,9% существует как грунтовые воды, и только 0,26% от общего количества пресной воды на Земле сосредоточено в озерах, водохранилищах и речных системах, где они наиболее легко доступны для наших экономических потребностей.

Эти показатели были рассчитаны за длительный промежуток времени, однако если принимать во внимание более короткие периоды (один год, несколько сезонов или месяцев), количество воды в гидросфере может изменяться. Это связано с обменом воды между океанами, землей и атмосферой. Этот обмен, как правило, называется , или глобальным гидрологическим циклом.

Ресурсы пресной воды

Пресная вода содержит минимальное количество солей (не более 0,1%) и подходит для человеческих потребностей. Однако, не все ресурсы доступны для людей, а даже те, которые доступны не всегда пригодны для использования. Рассмотрим источники пресной воды:

• Ледники и снежные покровы занимают около 1/10 суши в мире и содержат около 70% запасов пресной воды. К сожалению, большая часть этих ресурсов расположена вдали от населенных пунктов, поэтому является трудно доступной.
• Подземные воды на сегодняшний день являются наиболее распространенным и доступным источником пресной воды.
• Пресноводные озёра в основном расположены на больших высотах. В Канаде находится около 50% пресноводных озёр мира. Многие озёра, особенно, которые находятся в засушливых районах, становятся солеными за счет испарений. Каспийское море, Мертвое море, и Большое Солёное озеро являются одними из крупнейших в мире соленых озёр.
• Реки образуют гидрологическую мозаику. На Земле насчитывается 263 международных речных бассейна, которые охватывают более 45% суши нашей планеты (исключение - Антарктика).

Объекты водных ресурсов

Основными объектами водных ресурсов являются:

• океаны и моря;
• озёра, пруды и водохранилища;
• болота;
• реки, каналы и ручьи;
• влажность почв;
• подземные воды (почвенные, грунтовые, межпластовые, артезианские, минеральные);
• ледяные шапки и ледники;
• атмосферные осадки (дождь, снег, роса, град и т.п.).

Проблемы использования водных ресурсов

В течение многих сотен лет воздействие человека на водные ресурсы было незначительным и носило исключительно локальный характер. Великолепные свойства воды - ее возобновление благодаря круговороту и возможность очищаться - делают пресную воду относительно очищенной и обладающей количественными и качественными характеристиками, которые будут неизменными в течение длительного времени.

Однако, эти особенности воды породили иллюзию неизменности и неисчерпаемости данных ресурсов. Исходя из этих предубеждений возникла традиция небрежного использования чрезвычайно важных водных ресурсов.

Ситуация сильно изменилась за последние десятилетия. Во многих частях мира были обнаружены результаты долгосрочных и неправильных действий по отношению к столь ценному ресурсу. Это касается как прямого использования воды, так и косвенного.

Во всем мире в течение 25-30 лет наблюдается массовое антропогенное изменение в гидрологическом цикле рек и озер, влияющих на качество воды и их потенциал в качестве природного ресурса.

Объем водных ресурсов, их пространственное и временное распределение, определяются не только естественными колебаниями климата, как ранее, но теперь также по видам экономической деятельности людей. Многие части мировых водных ресурсов становятся настолько истощенными и сильно загрязненными, что они уже не в состоянии удовлетворить постоянно растущие потребности. Это может
стать основным фактором, препятствующим экономическому развитию и росту численности населения.

Загрязнение водных ресурсов

Основными причинами загрязнения водных ресурсов являются:

Сточные воды

Бытовые, промышленные и сельскохозяйственные сточные воды приводят к загрязнению многих рек и озёр.

Захоронение отходов в морях и океанах

Захоронение мусора в морях и океанах может вызвать огромные проблемы, ведь оно отрицательно сказывается на живых организмах, которые обитают в водах.

Промышленность

Промышленность - это огромный источник загрязнений вод, который производит вещества, вредные для людей и окружающей среды.

Радиоактивные вещества

Радиоактивное загрязнение, при котором в воде находится высокая концентрация радиации, является самым опасным загрязнением и может распространяться в океанические воды.

Разлив нефти

Разлив нефти несет угрозы не только водным ресурсам, но и поселениям людей, расположенным вблизи загрязненного источника, а также всем биологическим ресурсам, для кого вода является средой обитания или жизненно важной необходимостью.

Утечки нефти и нефтепродуктов из подземных хранилищ

Большое количество нефти и нефтепродуктов хранятся в резервуарах, изготовленных из стали, которая со временем подвергается коррозии, что в следствии создает утечки вредных веществ в окружающую почву и грунтовые воды.

Атмосферные осадки

Атмосферные осадки, такие как кислотные осадки, образовываются при загрязнении воздуха и изменяют кислотность воды.

Глобальное потепление

Повышение температуры воды вызывает гибель многих живых организмов и разрушает большое количество мест обитания.

Эвтрофикация

Эвтрофикация - процесс снижения качественных характеристик воды, связанный с чрезмерным обогащением питательными веществами.

Рациональное использование и охрана водных ресурсов

Водные ресурсы предусматривают рациональное использование и охрану, начиная от частных лиц до предприятий и государств. Существует много способов, благодаря которым мы можем уменьшить наше воздействие на водную среду. Вот некоторые из них:

Экономия воды

Такие факторы, как изменение климата, рост численности населения и увеличение засушливости усиливают давление на наши водные ресурсы. Лучшим способом сохранить воду является сокращения потребления и избежание роста сточных вод.

На бытовом уровне, есть много способов для экономии воды, такие как: более короткий душ, установка водосберегающих приборов, стиральные машины с низким расходом воды. Другой подход заключается в высаживании садов, которые не требуют большого количества воды.

Забор воды, т.е. ее извлечение и транспортировка к местам использования, ежегодно составляет около 3% водных запасов, или примерно 90 км 3 .

Однако по отдельным бассейнам соотношение забора к запасам существенно дифференцировано. В бассейне Дона ежегодно забирается 38% годового стока, в бассейне Урала - 35%, в бассейне Кубани - 30%, а в бассейне Терека - 50%. Треть всего водозабора в России дает бассейн Волги.

Около 70 км 3 воды, по данным 2000 г., используется на хозяйственные и бытовые нужды, 53 км 3 из которых обеспечивают поверхностные пресные источники, 9 км 3 - подземные и 5 км 3 - морские воды.

В последние годы и забор свежей воды, и показатели ее использования уменьшаются, что объясняется падением уровня производства, а также экономией воды за счет внедрения соответствующих технологий.

Субъекты, использующие воду в технологических процессах, а также в системах коммунального хозяйства, называются водопотребителями . Структура водопотребления выглядит следующим образом.

Таблица 10.2

Из приведенных данных видно, что основным водопотребителем является промышленность. Внутри этого сектора главной водопотребляющей отраслью служит энергетика (75% от всего промышленного водопотребления), далее следуют черная и цветная металлургия (6%, целлюлозно-бумажная (5%), химическая и пищевая промышленность (5%), машиностроение (3%).

Абсолютное водопотребление во всех отраслях снижается. Это происходит, во-первых, как уже говорилось, из-за сокращения (а иногда и остановки) некоторых производств и, во-вторых, за счет оборотного водоснабжения. Оборотным водоснабжением называется такое водоснабжение, когда вода, забираемая из природного источника, рециркулирует затем в рамках применяемых технологий (охлаждаясь или очищаясь) без сброса в водоем или канализацию.

В настоящее время объем оборотной (многократно используемой) воды в процентном отношении к общему объему водопотребления на промышленные нужды составляет 77%. В абсолютном выражении это больше, чем годовой сток Волги. Если бы подобных систем не существовало, забор свежей воды для промышленности следовало бы увеличить в 3 раза.

Таблица 10.3

Динамика объемов оборотной воды

Обобщенным показателем эффективности использования водных ресурсов, который сопоставляет объем затраченной воды с результатами хозяйственной деятельности, является водоемкость.

В масштабах экономики в целом она может измеряться следующим образом:

м 3 /руб., (10.1)

где W - водоемкость национального дохода;R 1 - годовое потребление свежей воды;R 2 - годовой объем оборотного водоснабжения.

Водоемкость показывает, сколько водных ресурсов нужно затратить для получения единицы национального дохода. Динамика этого показателя может служить индикатором эффективности использования водных ресурсов. Аналогичные показатели можно рассчитывать как по отраслевым комплексам, так и по отдельным отраслям.

Отрасли, которые используют воду как ресурс, не меняя ее физико-химического состояния, называются водопользователями . К ним относятся, в частности, водный транспорт, рыболовство, гидроэнергетика.

Транспорт . Водный потенциал России для этих целей огромен. Длина российских рек достигает 2,3 млн. км, а береговых линий морей - 70 тыс. км. Однако длина судоходных путей (внутренних) существенно меньше - 90 тыс. км. По грузообороту речной транспорт занимает в России четвертое место, а морской - третье среди всех грузоперевозчиков, а по пассажирообороту - последние места.

Рыболовство . На рациональное использование воды в данной области влияют несколько негативных факторов. Во-первых, это загрязнение водоемов (подробнее об этом - в соответствующем разделе). Во-вторых, забор воды на хозяйственные нужды из естественных источников. В-третьих, гидростроительство и эксплуатация ГЭС, плотины которых препятствуют свободному проходу рыбы, а главное - отсекают нерестилища. В-четвертых, частое отсутствие средств рыбозащиты на водозаборниках. И, наконец, нарушение режима и несоблюдение квот вылова.

Еще один крупный водопользователь - гидроэнергетика (ее основу составляют 40 крупных электростанций)- считается наиболее чистым, экологичным источником энергии. Это справедливо, если не учитывать, как это и происходит на практике, эколого-экономическую ценность отчуждаемых при гидростроительстве земель, одних из наиболее продуктивных в сельскохозяйственном отношении. К настоящему времени под зонами гидроэлектростанций затоплено 5-6 млн. га сельхозугодий. Наиболее значима эта проблема для равнинных территорий, где площади затопления особенно велики. Кроме того, плотины ГЭС нарушают нормальный гидрорежим рек, в результате чего река перестает быть рекой в точном значении этого понятия. Такая участь может постигнуть (если уже не постигла), в частности, Волгу с ее каскадом гидросооружений. Наносят ущерб ГЭС, как уже отмечалось, и нерестилищам рыб. В Азовском бассейне все нерестилища белуги и 80% нерестилищ осетра, севрюги и других рыб отсечены гидростанциями от производителей.

Основным резервом повышения эффективности использования водных ресурсов является сокращение потребления воды в основных водопотребляющих отраслях, в особенности это относится к свежей воде - прежде всего за счет внедрения водосберегающих технологий и уменьшения ее использования на хозяйственные нужды. Второе направление - ликвидация многочисленных потерь воды на всех этапах ее использования. Только при доведении воды от источников до потребителей ежегодно теряется 8,5 км 3 . Большие потери отмечаются также непосредственно у водопотребителей, в частности в орошении. Из-за применения устаревших технологий коэффициент полезного действия оросительных систем составляет 0,5, что означает практически пятидесятипроцентные потери. Этому же способствовал и хозяйственный механизм, не стимулировавший экономию воды при орошении. 20% от потребляемой воды теряется в коммунальном хозяйстве, а в отдельных городах этот показатель доходит до 40%. Такое положение происходит из-за состояния водопроводных систем (всевозможных испарений, утечек, протечек и т.п.). К этому следует добавить нерациональное потребление воды в быту (в среднем городской житель РФ потребляет около 250 л воды в сутки, в Москве эта цифра доходит до 500 л. Для сравнения: в США - около 200 л, а в Германии - 130 л) - отсутствие водомеров и низкие тарифы на воду для населения стимулируют расточительное использование дорогостоящей с точки зрения затрат на ее подготовку питьевой воды. Обостряется и проблема ее качества. Вследствие общего загрязнения водоемов, нехватки современных технологий очистки и недостатка средств на нее качество воды по своему физико-химическому составу ухудшается в целом ряде городов России. В целом около 30% подаваемой населению воды не соответствует требованиям гигиенических нормативов.

Выводы

Россия обладает достаточным водным потенциалом, распределенным, однако, по территории страны неравномерно. Поэтому в отдельных регионах наблюдается ее устойчивый дефицит. Этот дефицит усугубляется недостаточно рациональным использованием водных ресурсов: большим расходом свежей воды в отдельных отраслях, ее неоправданными потерями. Экономии воды препятствуют действующие технологии, а также низкие цены на нее как в производственном, так и особенно в коммунальном потреблении.

Вода – одно из самых распространенных на Земле и необычных по своим свойствам химических соединений. Без воды невозможно существование самой жизни. Вода – носитель механической и тепловой энергии, играет важнейшую роль в обмене веществом и энергией между геосферами и географическими районами Земли.

Мировые запасы пресной воды составляют 34 980 тыс. км³, а ежегодно возобновляемые (суммарный годовой сток рек) – 46 800 км³ в год. Современное полное водопотребление в мире составляет 4130 км³ в год, а безвозвратное – 2360 км³ в год.

Важнейшей задачей гидрологии суши является оценка изменений водных ресурсов как источника водоснабжения и водопотребления. Особое место занимает количественная оценка изменений во времени и пространстве стока воды рек, который составляет основные, ежегодно возобновляемые водные ресурсы и обеспечивает основной объем возможного водопотребления на хозяйственные нужды. Современные исследования водных ресурсов, особенно в части прогнозирования их на будущее, тесно связаны с учетом глобального изменения климата и влияния на водные объекты хозяйственной деятельности человека.

Результатом не всегда разумной хозяйственной деятельности человека стало увеличение безвозвратного водопотребления (до полного истощения водных источников) и угрожающее загрязнение природных вод, что вносит нередко необратимые изменения в водный баланс и экологические условия обширных районов.

Повсюду увеличивается потребность в пресной воде для удовлетворения нужд растущего населения, урбанизации, промышленного развития, ирригации с целью получения продовольствия и т.д. Эта ситуация, несомненно, ухудшается при росте народонаселения, загрязнении поверхностных и подземных вод и угрозе изменений климата. Существуют даже прогнозы, что при удвоении народонаселения мира к середине следующего столетия и при стремительно растущих запросах через несколько лет наступит всемирный водный кризис. При этих обстоятельствах мировые ресурсы пресной воды могут стать источником конфликтов на некоторых из 200 международных речных бассейнов. Кроме того, рост населения, концентрирующегося вокруг рек как основных источников воды, неминуемо приведет к существенному увеличению жертв наводнений, количество которых и теперь составляет 25 % общего количества жертв всех стихийных бедствий на Земле, а количество людей, ежегодно страдающих от наводнений, равновелико количеству страдающих от засух (32 и 33 %). Поскольку страдания от засух усугубляются нехваткой воды, то, следовательно, бедствия, вызванные временным избытком или недостатком воды, составляют в сумме 65 % всего пострадавшего населения.

В последние десятилетия во многих странах мира наблюдается ухудшение экологического состояния водных объектов суши (рек, озер, водохранилищ) и прилегающих к ним территорий. Это связано в первую очередь со значительно возросшим антропогенным воздействием на природные воды. Оно проявляется в изменении водных запасов, гидрологического режима водотоков и водоемов, и особенно в изменении качества воды. По характеру воздействия на ресурсы, режим и качество водных объектов суши факторы хозяйственной деятельности объединяются в три группы.

1. Факторы, непосредственно воздействующие на водный объект путем прямых изъятий воды и сбросов природных и сточных вод или за счет преобразования морфологических элементов водотоков и водоемов (создание в руслах рек водохранилищ и прудов, обвалование и спрямление русел рек).

2. Факторы, воздействующие на водный объект посредством изменения поверхности речных водосборов и отдельных территорий (агротехнические мероприятия, осушение болот и заболоченных земель, вырубка и посадка лесов, урбанизация и т.п.).

3. Факторы, воздействующие на основные элементы влагооборота в пределах конкретных речных водосборов и отдельных территорий посредством изменения климатических характеристик в глобальном и региональном масштабах.

Проблема учета количественных изменений водных ресурсов под влиянием хозяйственной деятельности возникла в 50-х годах XX века, когда резко повысилось водопотребление во всем мире. Если за период с 1900 по 1950 год среднее увеличение водопотребления за десятилетие составляло 156 км³, то с 1950 по 1960 год – 630 км³, то есть возросло в 4 раза, а в последующие годы возрастало на 800 – 1000 км³ за десятилетие. Наиболее интенсивно используется речной сток в Европе и Азии (около 13 % суммарного годового объема), несколько меньше – в Северной Америке (около 8 %) и значительно меньше – в Африке, Австралии и Южной Америке (от 1 до 3 % объема водных ресурсов). Вместе с тем на всех континентах есть крупные регионы, где интенсивность использования речного стока достигает 30 – 65 % общего объема водных ресурсов рек.

Острейшей гидрологической проблемой стало изменение качества природных вод и состояния водных экосистем под влиянием хозяйственной деятельности. Стремительное распространение веществ антропогенного происхождения привело к тому, что на поверхности Земли практически не осталось пресноводных экосистем, качество воды которых не изменилось бы в той или иной степени. Следствием химических и физических воздействий антропогенного происхождения является изменение состава донных отложений и живого вещества водных объектов.

Наибольшее количество загрязнителей поступает в водные объекты от предприятий нефтеперерабатывающей, химической, целлюлозно-бумажной, металлургической, текстильной отраслей промышленности. Формирование химического состава поверхностных и подземных вод в условиях антропогенного воздействия характеризуется: 1) повышением (или понижением) концентрации тех компонентов природных вод, которые обычно присутствуют в незагрязненной воде; 2) изменением направленности естественных гидрохимических процессов; 3) обогащением вод веществами, чуждыми природной воде. Например, если поверхность воды покрыта пленкой нефти, жирных кислот или других плавающих загрязнителей, поступающих со сточными водами, то многие химические и биохимические процессы существенно изменяются, так как ограничивается поступление в воду кислорода, света, уменьшается испарение воды, меняется состояние карбонатной системы.

Проблема самоочистки и очистки водных систем, охраны вод от загрязнения стала не только гидрологической. В ее решении принимают участие химики, биологи, физики, математики, гидрогеологи. Для предотвращения водного кризиса кроме усиления административных мер по охране природных ресурсов необходима организация широкого геоэкологического образования населения, особенно молодежи. Это будет способствовать целостности восприятия изменений в ландшафтной оболочке Земли, необходимости сохранения от разрушения природных связей между ее компонентами: атмосферой, гидросферой, литосферой и биосферой.

Водные ресурсы - водные запасы, используемые как источник водоснабжения для производственных и бытовых нужд, гидроэнергии, а также как транспортные магистрали и т.д.

Вода ничем не заменима, не знает административных границ, находится в постоянном движении в атмосфере, литосфере, биосфере. Ее количество и качество непрерывно меняется от сезона к сезону и от года к году[ 1].

Водные ресурсы имеют исключительно важное хозяйственное значение. Они считаются неисчерпаемыми, но в своем размещении они испытывают прямое и косвенное воздействие других компонентов природного комплекса, вследствие этого они отличаются большой изменчивостью неравномерностью распределения.

Для водных ресурсов характерна сильная изменчивость режима во времени, начиная от суточных кончая вековыми колебаниями водообильности каждого источника. Сложное взаимодействие множества факторов придает колебаниям стока характер случайного процесса. Поэтому расчеты, относящиеся к водным ресурсам, неизбежно принимают вероятностный, статистический характер.

Водные ресурсы отличаются большой сложностью территориальных форм. Многие особенности водных ресурсов вытекают из своеобразия способов их использования. За редкими исключениями, вода не используется непосредственно для создания каких-либо материалов с преобразованием в другое вещество и безвозвратным изъятием из природного круговорота. Наоборот, в ходе использования водные ресурсы либо остаются в природных каналах стока (водный транспорт, гидроэнергетика, рыбное хозяйство и т.д.), либо возвращаются в круговорот воды (орошение, все виды хозяйственного и бытового водоснабжения). Поэтому принципиально использование водных ресурсов не ведет к их истощению.

В зависимости от состава воды возможно ее потребление населением и в деятельности организаций. В целях потребления воды по различным направлениям в зависимости от применяемых технологий и повторного использования ГОСТ 25151-82 определяет следующие виды воды (таблица1).

Таблица 1 Классификация воды по видам в соответствии с ГОСТ 25151-82

Данные таблицы показывают, что государство управляет потреблением воды и следит за ее составом, требуя соблюдения соответствующих требований по использованию.

Классификация подземных вод по целям водопользования согласно ГОСТ 17.1.1.04-80 представлена в таблица 2.

Таблица 2 Классификация подземных вод по целям водопользования согласно ГОСТ 17.1.1.04-80

Данные таблицы показывают возможности потребления подземных вод по направлениям, что возможно только при условии ее добычи и соответствия требованиям.

В свою очередь питьевая вода классифицируется по следующим направлениям в зависимости от мест залегания и состава минералов:

Водопроводная вода;

Дистиллированная;

Вода из несертифицированных источников;

Вода из несертифицированных источников подразделяется:

Дождевая вода;

Колодезная или родниковая;

Минеральная;

Минеральная вода классифицируется:

Природная;

Искусственная;

Лечебно-столовая.

Для хозяйственно-питьевого водоснабжения вода должна соответствовать ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая», то есть должна быть прозрачной, не иметь запахов, дурных привкусов и не должна содержать болезнетворных бактерий. Вода в качестве основного или вспомогательного сырья используется в подавляющем большинстве в пищевой промышленности. Практически все пищевые производства связаны с потреблением воды из конкретного источника. Основные возникающие при этом проблемы связаны с тем, что исходная вода не имеет необходимого качества и требует дополнительной очистки. В ряде производств, связанных с изготовлением бутылированной воды, детского питания, пива и ликероводочной продукции, требуется специальная подготовка воды, связанная не только с её очисткой, но и с дозированием отдельных микро- и макроэлементов. Расходы по подготовке воды для использования в пищевой промышленности входят в состав стоимости воды. Однако, одинаковых источников воды практически не бывает, поэтому система водоподготовки в каждом конкретном случае должна создаваться в зависимости от условий водозабора. А учет расходов по подготовке воды для производства продукции осуществляется по отдельно взятому водному объекту.

Как было отмечено ранее, государство целенаправленно предъявляет требования к составу воды, чтобы осуществить ее потребление населением с целью экологической безопасности и снижения рисков при водопользовании предприятиями энергетики, транспорта и промышленности. Классификация водных ресурсов по целям водопользования представлена в таблице 3.

Приведенная классификация воды, ее водопотребление необходимы для организации бухгалтерского учета на конкретных предприятиях и системы государственного регулирования водных ресурсов.