Водохозяйственные проблемы. Загрязнение и эвтрофикация

Водохозяйственные проблемы

Загрязнение и  эвтрофикация 

Антропогенное эвтрофирование и загрязнение - это  основные процессы, вызывающие деградацию рек, водохранилищ, озерных систем и  ухудшение качества воды. Хотя главной  причиной обоих процессов являются отходы хозяйственной деятельности, поступающие в водоемы с водосбора, каждый из процессов имеет свою специфику. 

Загрязнение водоемов токсическими веществами техногенного происхождения зачастую затрудняет либо делает невозможным использование  воды для питьевых целей. 

Кроме того, загрязняющие вещества накапливаются в донных отложениях, а также в фито- и  зоопланктоне, высшей водной растительности и рыбах. При этом нередко образуются новые, более токсичные соединения и возникают очаги вторичного загрязнения воды. 

Угроза антропогенного эвтрофирования водоемов стала осознаваться только во второй половине прошлого столетия. Для водоемов, особенно озерных экосистем, избыточное поступление биогенных  веществ не менее опасно, чем токсическое  загрязнение. Когда содержание в воде фосфора, азота, калия превышает критический уровень, ускоряются жизненные процессы водных организмов. Как следствие, получают массовое развитие планктонные водоросли ("цветение" воды), вода приобретает неприятный запах и привкус, ее прозрачность снижается, увеличивается цветность, повышается содержание растворенных и взвешенных органических веществ. Перенасыщение воды органическими соединениями стимулирует развитие сапрофитных бактерий (в том числе особо опасных болезнетворных), водных грибов, резко обостряя эпидемиологическую обстановку на водных объектах. 

При избытке  органического вещества в воде образуются устойчивые органоминеральные комплексы  с тяжелыми металлами, в некоторых  случаях более токсичные, чем  сами металлы. На окисление огромного  количества новообразованного органического вещества расходуется значительная часть растворенного в воде кислорода - возникает кислородный дефицит, что крайне отрицательно воздействует на ценные породы рыб и их кормовую базу - зообентос. Кроме того, дефицит кислорода приводит к тому, что из донных отложении в воду более активно выделяется ряд веществ, в том числе фосфор, а это, в свою очередь, интенсифицирует процесс эвтрофирования. Таким образом, начиная с какого-то момента, эвтрофирование, получая внутриводоемное ускорение, становится необратимым, вызывая деградацию озерных систем и водохранилищ.

Малые реки 

В гидрографической сети любого водосборного бассейна преобладают  ручьи и малые реки. В России насчитывается свыше 2,5 миллионов  малых рек, формирующих около половины суммарного объема речного стока, в их бассейнах проживает до 44% городского и почти 90% сельского населения страны. 

Главная особенность  формирования стока малых рек - их очень тесная связь с ландшафтом бассейна, что и обусловливает  их уязвимость при чрезмерном использовании не только водных ресурсов, но и водосбора. Малые реки выполняют функции регулятора водного режима ландшафтов, поддерживая равновесие и перераспределение влаги. Они определяют также гидрологическую и гидрохимическую специфику средних и крупных рек. 

Для России использование  малых рек всегда имело большое  значение. В последние десятилетия  отмечался интенсивный рост водопользования  на малых реках, что привело к  ухудшению качества воды и гидрологического режима. Значительно увеличилось безвозвратное водопотребление, которое в средний по водности год составляет 4% от всех водных ресурсов, а в европейской части России превышает 12%. В остромаловодные годы из малых рек забирается до 22% их стока, а в таких регионах, как Центральный и Центрально-Черноземный, - более 50%. В некоторых регионах из-за бесконтрольного забора воды многие малые реки пересыхают, заиливаются и вообще исчезают. 

Антропогенное воздействие на малые реки обусловлено  хозяйственной деятельностью, которая  осуществляется и в пределах водосборных бассейнов, и на самих водотоках. Так, после проведения осушительных мелиорации в Нечерноземной зоне России русла многих малых рек оказались спрямленными, зарегулированными дамбами. На полностью зарегулированных реках отмечаются заиление и зарастание русла, потеря гидравлической связи с питающими их грунтовыми водами. Сбрасываемые с мелиоративных систем дренажные воды, в основном неочищенные, вызывают "цветение" малых рек в летний период и ухудшают качество воды. 

До недавнего  времени основным источником загрязнения малых рек были отработанные промышленные и коммунальные сточные воды. Создание отстойников, очистных сооружений снизило степень загрязнения этой категории сточных вод. В то же время возросла доля загрязненных вод, которые формируются в пределах водосборных бассейнов малых рек. Это прежде всего поверхностный сток с сельскохозяйственных угодий, содержащий минеральные удобрения, ядохимикаты и биогенные вещества. Новым источником загрязнения, не имевшим ранее широкого распространения, стал маломерный флот (многочисленные суда малого водоизмещения, моторные лодки). 

Для обустройства, возрождения и охраны малых рек, ликвидации источников загрязнения  все проводимые мероприятия должны иметь экологическую направленность. Кроме ликвидации сосредоточенных и рассеянных источников загрязнения, необходимо восстановить все основные природные факторы речной системы, в том числе водную фауну и флору. К сожалению, устойчивому функционированию речных экосистем при восстановительных работах на малых реках России не уделяется должного внимания.

Питьевое водоснабжение 

Для многих регионов России обеспечение населения качественной питьевой водой в достаточном  количестве является одной из главных  проблем, влияющих на социальную обстановку Проблема питьевого водоснабжения перерастает из отраслевой или региональной в общенациональную и может быть успешно решена только на федеральном уровне. 

Сложность решения  проблемы определяется многими факторами, прежде всего общей запущенностью  водного хозяйства, повсеместным низким качеством воды в источниках водоснабжения, а также концептуальными и организационно-экономическими просчетами. 

Загрязненность  воды в источниках обусловлена высокой  антропогенной нагрузкой на водосборы, отсутствием либо слабой инженерной обустроенностью водоохранных зон, сбросом сточных вод. 

В условиях современных  городов очищаются огромные объемы воды. Однако из-за постоянного дефицита реагентов происходит повсеместное нарушение технологии очистки. Из-за больших объемов обрабатываемой воды применение физико-химических методов очистки от тяжелых металлов становится невозможным. Использование хлора в качестве обеззараживающего средства приводит к тому, что взаимодействуя с водой, насыщенно органическими веществами, он образует высокотоксичные хлорорганические соединения. 

К организационно-экономическим  и концептуальным просчетам можно  отнести сохранение централизованного  водоснабжения городов, неэффективность  монопольной муниципальной службы водообеспечения, единую промышленно-коммунальную систему водоснабжения, необосновано высокие удельные нормы водопотребления, низкую плату за воду, не соответствующую затратам на ее под готовку и подачу потребителям, сброс загрязненных сточных вод. 

Водоснабжение городов превратилось в плохо  управляемое гигантское хозяйство, подающее огромное количество воды. Довести такой объем воды до питьевого качества практически невозможно. В условиях жестко централизованной системы водоснабжения сложно эксплуатировать десятки километров водопроводных сетей, построенных из металлических труб. Их постепенный износ и коррозионное обрастание, низкое качество санитарно-технической арматуры приводят к частым авариям, перебоям в подаче воды, ее утечкам. В результате лишь 30-40% воды, проходящей очистку на станциях водоподготовки предназначено для хозяйственно-питьевых нужд населения, но и эта вода вторично загрязняется в сетях водопроводов на пути к потребителю. 

Правительством  Российской Федерации в апреле 1994 г. было принято решение о разработке федеральной целевой программы "Обеспечение населения России питьевой водой". Проект программы уже подготовлен. Он представляет собой взаимоувязанный по ресурсам, исполнителям ч срокам комплекс мер и мероприятий, нацеленных на эффективное решение проблемы питьевого водоснабжения.

Наводнения и  подтопления 

В России около  трети всех природных чрезвычайных ситуации приходятся на долю наводнений. 

Наиболее значительные по высоте подъемы воды на большинстве  равнинных рек наблюдаются весной. В горных районах, особенно на малых  реках, они нередки и в летне-осенний период как результат выпадения интенсивных осадков, а в полугорных районах с сильно изрезанным рельефом - как результат осадков и снеготаяния. На Дальнем Востоке паводки и связанные с ними катастрофические подъемы волы и затопления территорий наблюдаются в летне-осенний период во время муссонных дождей. На крайнем юге России, в Причерноморье, высокие подъемы воды в реках и наводнения возможны в любое время гола. 

Резкие подъемы  уровней воды в реках вызывают затопление городов, населенных пунктов, сельскохозяйственных угодий. В большинстве случаев ущербы, наносимые затоплением, обусловлены грубым нарушением правил застройки и сельскохозяйственного освоения земель. Примером может служить широко практикуемое возведение хозяйственных объектов и даже целых населенных пунктов на пойменных участках, которые закономерно периодически затопляются водой. 

В последние  десятилетия в России повторяемость  опасных наводнений участилась. Скорее всего, это обусловлено антропогенным  разрушением стокорегулирующей способности водосборов. Вырубка лесов, осушение болот, нерациональное ведение сельского хозяйства, строительство каналов и дамб приводят к увеличению модуля максимального стока, сокращению времени добегания талого и дождевого стока, а, следовательно, к росту расходов и объема паводкового стока. 

Стеснение пойм инженерными сооружениями снижает  пропускную способность русел и  создает подпор, выбывающий увеличение площади затопления и деформацию берегов. 

При строительстве  водохранилищ и территориальном перераспределении стока возникают подтопления. Наиболее значительные территории попадают в зону подтопления главным образом на равнинах. В последние годы большой проблемой стало подтопление в крупных городах, в местах прохождения железных и шоссейных дорог Подтопления связаны и с территориальным перераспределением водных ресурсов, когда вода передается по открытым каналам, проложенным в хорошо фильтруемых породах (почвогрунтах) без противофильтрационных покрытий. 
 
 

Три важных стадии круговорота воды: испарение (А), конденсация (Б) и атмосферные осадки (В). Если в него вовлечено слишком много природных или искусственных загрязняющих веществ из перечисленных ниже источников, естественная система не справляется с очисткой воды.

Радиоактивные частицы, пыль и газы поступают из атмосферы вместе со снегом, выпадающим и накапливающимся в высокогорьях.

Талые ледниковые воды с растворенными загрязняющими  веществами стекают вниз с высокогорий, формируя истоки рек, которые на своем  пути к морю увлекают частицы грунта и горных пород, размывая поверхности, по которым они текут.

Воды, дренирующие  горные выработки, содержат кислоты  и другие неорганические вещества.

Вырубка лесов  способствует развитию эрозии. Многие загрязняющие вещества сбрасываются в  реки предприятиями целлюлозно-бумажной промышленности, на которых обрабатывается древесина.

Дождевые воды вымывают химические вещества из почвы  и разлагающихся растений, транспортируют их в грунтовые воды, а также  смывают со склонов в реки почвенно-грунтовые  частицы.

Промышленные  газы попадают в атмосферу, а оттуда вместе с дождем или снегом –  на землю. Промышленные стоки поступают  непосредственно в реки. В зависимости  от отрасли промышленности сильно различается  состав газов и сточных вод.

Органические  инсектициды, фунгициды, гербициды и удобрения, растворенные в водах, дренирующих сельскохозяйственные угодья, поступают в реки.

Опыливание полей  пестицидами загрязняет воздушную  и водную среду.

Коровий навоз  и другие остатки животного происхождения  – основные загрязнители мест больших скоплений животных на пастбищах и скотных дворах.

При откачке  пресных грунтовых вод может  произойти засоление в результате подтягивания к их зеркалу минерализованных вод из эстуариев и морских  бассейнов.

Метан продуцируется  бактериями как в естественных болотах, так и в стоячих водоемах при избытке органических загрязнителей антропогенного генезиса.

Тепловое загрязнение  рек происходит из-за поступления  от электростанций нагретых вод.

Города являются источниками разных отходов, включая как органические, так и неорганические.

Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания –  основные источники загрязнения  воздушной среды. Углеводороды адсорбируются  содержащейся в воздухе влагой.