Введение

Вода - единственное вещество, которое в природе присутствует в жидком, твердом и газообразном состояниях. Значение жидкой воды существенно меняется в зависимости от местонахождения и возможностей применения.

Пресная вода шире используется, чем соленая. Свыше 97% всей воды сосредоточено в океанах и внутренних морях. Еще около 2% приходится на долю пресных вод, заключенных в покровных и горных ледниках, и лишь менее 1% - на долю пресных вод озер и рек, подземных и грунтовых.

Кончилось время, когда пресную воду рассматривали как бесплатный дар природы; рост дефицита, увеличивающиеся затраты на содержание и развитие водного хозяйства, на охрану водоемов делают воду не только даром природы, но и во многом продуктом человеческого труда, сырым материалом в дальнейших процессах производства и готовым продуктом в социальной сфере.

В августе 2002 года в Йоханнесбурге состоялся всемирный саммит, посвященный устойчивому развитию. На саммите прозвучала и стала достоянием СМИ статистика, вызывающая тревогу:

· 1,1 млрд. человек уже не имеет безопасную питьевую воду;

· 1,7 млрд. проживает в местах, испытывающих дефицит пресной воды;

· 1,3 млрд. человек живет в условиях крайней бедности. Сайт «Культура безопасности жизнедеятельности. Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидациям последствий стихийных бедствий» http://www.culture.mchs.gov.ru/

Попадание различных загрязнителей в воды рек, озер, подземных вод происходит при отсутствии адекватных мер по очистке и удалению вредных веществ.

Есть несколько природных загрязнителей. Находящиеся в земле соединения алюминия попадают в систему пресных водоёмов в результате химических реакций. Паводки вымывают из почвы лугов соединения магния, которые наносят огромный ущерб рыбным запасам.

Однако объём естественных загрязняющих веществ ничтожен по сравнению с производимыми человеком. Ежегодно в водные бассейны попадают тысячи химических веществ с непредсказуемым действием, многие из которых представляют собой новые химические соединения. В воде могут быть обнаружены повышенные концентрации токсичных тяжёлых металлов (как кадмия, ртути, свинца, хрома), пестициды, нитраты и фосфаты, нефтепродукты, поверхностно-активные вещества (ПАВЫ), лекарственные препараты. Как известно, ежегодно в моря и океаны попадает до 12 млн тонн нефти.

Определенный вклад в повышение концентрации тяжелых металлов в воде вносят и кислотные дожди. Они способны растворять в грунте минералы, что приводит к увеличению содержания в воде ионов тяжелых металлов. С атомных электростанций в круговорот воды в природе попадают радиоактивные отходы.

Сброс неочищенных сточных вод в водные источники приводит к микробиологическим загрязнениям воды. По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) 80 % заболеваний в мире вызваны неподобающим качеством и антисанитарным состоянием воды. В сельской местности проблема качества воды стоит особенно остро -- около 90 % всех сельских жителей в мире постоянно пользуются для питья и купания загрязненной водой. Сайт «Википедия», «Загрязнение пресных вод», http://ru.wikipedia.org

Если учесть, что глобальное потребление пресной воды с 1990 по 1995 год возросло в 6 раз, при двукратном росте населения, то проблема с пресной водой со временем будет все более усугубляться.

Прогноз же на 2025 год - просто пугает: из каждых трех человек, двое будут испытывать недостаток пресной воды, поэтому изучение условий ее воспроизводства - актуальнейшая задача.

Колоссальные ресурсы чистой и пресной воды (около 2 тыс. км3) заключены в айсбергах, 93% которых дает материковое оледенение Антарктиды.

Это значит, что основная часть общемировых запасов пресной воды как бы законсервирована в ледниковых покровах земного шара. При этом в первую очередь имеются в виду ледниковые покровы Антарктиды и Гренландии, морские льды Арктики. Только за один летний сезон, когда наступает естественное таяние этого природного льда, можно было бы получить более 7000 км3 пресной воды, а это количество превышает все мировое водопотребление.

Глава 1. Загрязнение пресных вод

В большинстве случаев загрязнение пресных вод остаётся невидимым, поскольку загрязнители растворены в воде. Но есть и исключения: пенящиеся моющие средства, а также плавающие на поверхности нефтепродукты и неочищенные стоки. Есть несколько природных загрязнителей. Находящиеся в земле соединения алюминия попадают в систему пресных водоёмов в результате химических реакций. Паводки вымывают из почвы лугов соединения магния, которые наносят огромный ущерб рыбным запасам. Однако объём естественных загрязняющих веществ ничтожен по сравнению с производимыми человеком. Ежегодно в водные бассейны попадают тысячи химических веществ с непредсказуемым действием, многие из которых представляют собой новые химические соединения. В воде могут быть обнаружены повышенные концентрации токсичных тяжелых металлов (как кадмия, ртути, свинца, хрома), пестициды, нитраты и фосфаты, нефтепродукты, поверхностно-активные вещества (ПАВы). Как известно, ежегодно в моря и океаны попадает до 12 млн тонн нефти. Определенный вклад в повышение концентрации тяжелых металлов в воде вносят и кислотные дожди. Они способны растворять в грунте минералы, что приводит к увеличению содержания в воде ионов тяжелых металлов. С атомных электростанций в круговорот воды в природе попадают радиоактивные отходы. Сброс неочищенных сточных вод в водные источники приводит к микробиологическим загрязнениям воды. По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) 80 % заболеваний в мире вызваны неподобающим качеством и антисанитарным состоянием воды. В сельской местности проблема качества воды стоит особенно остро -- около 90 % всех сельских жителей в мире постоянно пользуются для питья и купания загрязненной водой.

Источники загрязнения Фелленберг Г. Загрязнение природной среды. М.: Мир. 1997. 232 с.

Определение уровня загрязнения

Воздействие на живую природу Остроумов С.А. «Введение в биохимическую экологию» (Москва, Изд-во МГУ, 1986) Остроумов С.А. «Реагирование тест-организмов на загрязнение водной среды четвертичным аммониевым соединением» (публикация автора на scipeople)    

Законодательство Охрана водных объектов http://ecosafetycode.ru/voda.htm

Законы -- действенное средство предотвращения загрязнения, но добиться их соблюдения трудно. Поэтому новая международная инициатива -- "платит сторона, виновная в загрязнении" -- идеальна по сути, но редко даёт плоды. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ Официальный сайт ВОЗ на русском языке http://www.who.int/ru/) опубликовала рекомендации по допустимым уровням загрязнения. Например, содержание кадмия в воде не должно превышать 3/1000 мг/л.

Англия, вероятно, первой в мире приняла закон о загрязнении рек, поскольку ещё в 1197 г. король Ричард I Львиное Сердце подписал первую хартию о Темзе.

Сегодня Европейское Сообщество издаёт директивы о качестве воды, но правительства европейских стран не спешат выполнять эти требования. Так, в 1992 г. 9 из 12 стран -- членов ЕС превысили уровень содержания нитратов в своих водоёмах. По новому законодательству, от всех членов ЕС требовалось к 2002 г. создать специальные очистные станции для обработки воды для городского и промышленного потребления, чтобы предотвратить загрязнение рек. В большинстве стран эта работа выполнена.

Глава 2. Источники пресной воды в природе

Запасы пресной воды гидросферы Земли составляют:  Львович М. И. Мировые водные ресурсы и их будущее. -- М.: Мысль, 1974.

Распределение пресной воды по земному шару крайне неравномерно. В Европе и Азии, где проживает 70 % населения мира, сосредоточено лишь 39 % речных вод.

Россия по ресурсам поверхностных вод занимает ведущее место в мире. Только в уникальном озере Байкал сосредоточено около 20 % мировых запасов озёрной пресной воды и более 80 % запасов России. При общем объёме 23,6 тыс. кмі в озере ежегодно воспроизводится около 60 кмі редкой по чистоте природной воды.

По данным ООН на начало 2000-х годов более 1,2 млрд людей живут в условиях постоянного дефицита пресной воды, около 2 млрд страдают от него регулярно. К середине ХXI века численность живущих при постоянной нехватке воды превысит 4 млрд человек Вода для людей, вода для жизни. Доклад ООН о состоянии водных ресурсов мира. -- М., 2003.. В такой ситуации некоторые эксперты говорят о том, что главное преимущество России на долгосрочную перспективу -- водные ресурсы, а производство водоемкой продукции может стать доминирующим направлением развития российской экономики Данилов-Данильян В. И. Глобальная проблема дефицита пресной воды // Век глобализации. -- 2008. -- № 1. -- С. 45--56..

Поверхностные источники

Лишь 0,01% от общего объема пресной воды в жидком состоянии сосредоточена в реках и ручьях и 1,47% - в озерах. Для накопления воды и постоянного обеспечения ею потребителей, а также для предотвращения нежелательных паводков и производства электроэнергии на многих реках сооружены плотины. Наибольшие средние расходы воды, а следовательно, и наибольший энергетический потенциал имеют Амазонка в Южной Америке, Конго (Заир) в Африке, Ганг с Брахмапутрой в южной Азии, Янцзы в Китае, Енисей в России и Миссисипи с Миссури в США.

Получение пресной воды из айсбергов

Впервые идею использовать айсберги в качестве источника пресной воды высказал еще в XVIII веке великий британский мореплаватель капитан Джеймс Кук. Он предлагал использовать их для пополнения запасов воды на кораблях дальнего плавания.

Глава 3. Ледники Антарктики и Арктики как потенциальные источники пресной воды Максаковский В.П. «Географическая картина мира»

Ранее было сказано о том, что основная часть общемировых запасов пресной воды (или более 25 млн км3) как бы законсервирована в ледниковых покровах земного шара. При этом в первую очередь имеются в виду ледниковые покровы Антарктиды и Гренландии, морские льды Арктики. Только за один летний сезон, когда наступает естественное таяние этого природного льда, можно было бы получить более 7000 км3 пресной воды, а это количество превышает все мировое водопотребление. Романова Э.П., Куракова Л.И., Ермаков Ю. Г. Природные ресурсы мира. - М.: МГУ, 1993.

Мощность ледяного покрова Антарктиды в среднем около 2000 м, в Восточной Антарктиде она достигает максимума -- 4500 м. За счет этой толщи льда средняя высота материка 2040 м, что почти в три раза превышает среднюю высоту всех остальных континентов(рис.1).

Рис. 1. Разрез через Антарктиду от моря Амундсена до моря Дэйвиса

С точки зрения перспектив использования ледников в качестве резерва пресной воды особый интерес представляют ледники Антарктиды. Это относится как к ее материковому ледниковому покрову, который во многих местах выдвигается в окружающие материк моря, образуя так называемые выдвижные ледники, так и к огромным шельфовым ледникам, являющимся продолжением этого покрова. Всего шельфовых ледников в Антарктиде 13, причем основная их часть приходится на выходящее к Атлантике побережье Западной Антарктиды и Землю Королевы Мод, тогда как в Восточной Антарктиде, выходящей к пространствам Индийского и отчасти Тихого океанов, их меньше. Ширина пояса шельфовых ледников в зимнее время достигает 550--2550 км.

Шельфовые ледники Антарктиды представляют собой плиты шириной в среднем 120 км, толщиной у материка 200--1300 м, а у морского края 50--400 м. Средняя высота их составляет 400 м, а высота над уровнем океана - 60 м. В целом такие шельфовые ледники занимают почти 1,5 млн км2 и содержат 600 тыс. км3 пресной воды. Это означает, что на них приходится всего 6 % общего объема ледниковой пресной воды на Земле. Но в абсолютных показателях их объем в 120 раз превышает мировое водопотребление.

С покровными и шельфовыми ледниками Антарктиды непосредственно связано образование айсбергов (от нем. eisberg - ледяная гора), которые откалываются от края ледника, отправляясь, так сказать, в свободное плавание по Южному океану. По имеющимся расчетам, в общей сложности от выдвижных и шельфовых ледников Антарктиды ежегодно откалывается от 1400 до 2400 км3 пресной воды в виде айсбергов. Антарктические айсберги распространяются по Южному океану в пределах 44-57° ю. ш., но иногда достигают и 35° ю. ш., а это широта Буэнос-Айреса.

Запасы пресной воды в ледниках Гренландии значительно менее велики. Тем не менее и от ее ледяного панциря ежегодно откалываются и затем выносятся в Северную Атлантику примерно 15 тыс. айсбергов. Самые крупные из них содержат десятки миллионов кубометров пресной воды, достигая в длину 500 м, а в высоту 70- 100 м. Основной сезон распространения этих айсбергов длится с марта по июль. Обычно они не спускаются ниже 45° с. ш., но в этот сезон появляются и значительно южнее, создавая опасность для судов (вспомним гибель «Титаника» в 1912 г.) и для буровых нефтяных платформ. Давиденко И., Кеспер Я. Ресурсы цивилизации. - М.: ЭКСПО, 2005. 

В результате постоянного «сбрасывания» айсбергов в Мировом океане одновременно дрейфуют примерно 12 тыс. таких ледяных глыб и гор. В среднем антарктические айсберги живут 10-13 лет, но гигантские, длиной в десятки километров, могут плавать многие десятилетия. Идея транспортировки айсбергов с целью дальнейшего их использования для получения пресной воды появилась еще в начале XX в. В 50-х гг. американский океанолог и инженер Дж. Айзекс предложил проект транспортирования антарктических айсбергов к берегам Южной Калифорнии. Он же подсчитал, что для обеспечения этого засушливого района пресной водой в течение года потребуется айсберг объемом в 11 км3. В 70-х гг. XX в. французский полярный исследователь Поль-Эмиль Виктор разработал проект транспортирования айсберга из Антарктиды к берегам Саудовской Аравии, причем эта страна учредила даже международную компанию, предназначенную для его осуществления. В США аналогичные проекты разрабатывала мощная организация «Рэнд корпорейшн». Интерес к этой проблеме стали проявлять и в некоторых странах Европы, и в Австралии. Технические же параметры транспортирования айсбергов были разработаны уже довольно детально.

После обнаружения при помощи искусственного спутника подходящего айсберга и его доразведки при помощи вертолета на айсберге сначала должны быть установлены специальные плиты для крепления буксирных тросов. По возможности айсбергу должна быть придана более обтекаемая форма, а его носовой части - форма корабельного форштевня. Чтобы уменьшить таяние льда, под дно айсберга должна быть подведена пластиковая пленка, а по бокам натянуто полотно с грузилами внизу. Транспортировать айсберг следует с учетом морских течений, строения океанского дна, конфигурации береговой линии. Само транспортирование айсберга длиной 1 км, шириной 600 м и высотой 300 м должно быть осуществлено при помощи пяти-шести океанских буксиров мощностью по 10-15 тыс. л. с. В этом случае скорость транспортирования составит примерно одну милю (1852 м) в час. После доставки к месту назначения айсберг должен быть разрезан на куски - блоки толщиной примерно по 40 м, которые будут постепенно таять и позволят снабжать пресной водой по плавающему водопроводу тот или иной пункт на побережье. Таяние айсберга будет продолжаться примерно один год.

Рис. 22. Возможные маршруты транспортирования айсбергов (по Р. А. Крыжановскому)

Для географа особенно интересен вопрос о выборе путей транспортирования айсбергов (рис. 22). Естественно, что по экономическим соображениям наиболее предпочтительна доставка антарктических айсбергов к относительно близко расположенным районам Южного полушария - в Южную Америку, Южную Африку, Западную и Южную Австралию. К тому же лето в этих районах наступает в декабре, когда айсберги как раз распространяются дальше всего на север. Академик В. М. Котляков считает, что главным местом «отлова» столовых айсбергов для Южной Америки может стать район шельфового ледника Росса, для Южной Африки - шельфового ледника Ронне-Фильхнера, а для Австралии - шельфового ледника Эймери. При этом путь до берегов Южной Америки составит примерно 7000 км, а до Австралии - 9000 (рис. 23). Все проектировщики полагают, что при таком транспортировании айсбергов необходимо будет использовать холодные океанические течения: Перуанское и Фолклендское у берегов Южной Америки, Бенгельское у берегов Африки и Западно-Австралийское у берегов Австралии. Значительно сложнее и дороже обойдется транспортирование антарктических айсбергов в районы Северного полушария, например к берегам Южной Калифорнии или Аравийского полуострова. Что же касается гренландских айсбергов, то их целесообразнее всего было бы транспортировать к берегам Западной Европы и к восточному побережью США.

Рис. 23. Оптимальные маршруты транспортирования айсбергов в Антарктике (по В. М. Котлякову).

Цифрами обозначены: 1 - маршруты транспортирования айсбергов; 2 - объемы айсбергов, ежегодно откалывающихся от каждых 200 км длины берега (длина стрелки в 1 мм соответствует 100 км3 льда); 3 - места обнаружения айсбергов

Нельзя забывать и о том, что айсберги как источники пресной воды представляют собой международное достояние. Это означает, что при их использовании должно быть разработано специальное международное право. Учитывать нужно и возможные экологические последствия транспортирования айсбергов, а также их пребывания в месте назначения. По существующим оценкам, айсберг средних размеров в районе своей стоянки может снизить температуру воздуха на 3-4 °C и оказать негативное воздействие на сухопутные и морские экосистемы, тем более что из-за огромной осадки ледяной горы ее зачастую нельзя будет подвести к берегу ближе чем на 20-40 км.

Заключение

пресный вода ледяной загрязнение

Существуют и другие проекты использования пресной воды ледяного покрова планеты. Предлагают, например, использовать энергию АЭС для обеспечения таяния ледника на месте его нахождения с последующей поставкой пресной воды по трубопроводам. Уже в 1990-х гг. российские специалисты разработали проекты «Чистый лед» и «Айсберг», которые составили единый проект «Чистая вода», включенный в международную программу «Человек и океан. Глобальная инициатива». Оба проекта фигурировали на Всемирной выставке «ЭКСПО-98» в Лиссабоне в качестве самых необычных научно-технических экспонатов.

Пока все это лишь проекты. Но интерес к ним проявляют уже многие страны - США, Канада, Франция, Саудовская Аравия, Египет, Австралия и др.

Хотя уже сегодня айсберги продаются.... в бутылках. Производством этой красоты занимается одна канадская компания, которая поставила себе целью сохранить таким образом айсберги... "Canadian Iceberg Corporation of America" берет сырье у берегов острова Ньюфаундленд, а затем разбивает ледяные глыбы на мелкие кусочки и растапливает. После этих процедур айсберги помещают в бутылки и пускают в продажу. Ежегодно от берегов Гренландии откалывается около 40 000 айсбергов, которые потом приплывают к острову Ньюфаундленд. И предприимчивые канадцы воспользовались этой природной особенностью и решили сделать на айсбергах деньги. Конечный продукт, который называется "Borealis" и представляет собой мутную водичку в бутылке стоимостью около 2,5 долларов за литр. Сейчас фирма расширяет сферу своей деятельности и начинает наступление на европейский рынок. И скоро этот удивительный продукт появится на европейском рынке - в Великобритании. А если спрос на жидкие айсберги оправдает ожидания канадских производителей, то "Borealis" появится и во всем Старом Свете.

Список литературы

1.http://www.culture.mchs.gov.ru/ сайт «Культура безопасности жизнедеятельности. Министерство российской федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидациям последствий стихийных бедствий»

2. Сайт «Википедия», «Загрязнение пресных вод», http://ru.wikipedia.org

3. Фелленберг Г. Загрязнение природной среды. М.: Мир. 1997. 232 с.

4. Остроумов С.А. «Введение в биохимическую экологию» (Москва, Изд-во МГУ, 1986)

5. Остроумов С.А. «Реагирование тест-организмов на загрязнение водной среды четвертичным аммониевым соединением» (публикация автора на scipeople) Размещено на http://www.allbest.ru/

6. Охрана водных объектов http://ecosafetycode.ru/voda.htm

7. http://www.who.int/ru/

8. Львович М. И. Мировые водные ресурсы и их будущее. -- М.: Мысль, 1974.

9. Вода для людей, вода для жизни. Доклад ООН о состоянии водных ресурсов мира. -- М., 2003.

10. Данилов-Данильян В. И. Глобальная проблема дефицита пресной воды // Век глобализации. -- 2008. -- № 1. -- С. 45--56.

11. Максаковский В.П. «Географическая картина мира»

12. Романова Э.П., Куракова Л.И., Ермаков Ю. Г. Природные ресурсы мира. - М.: МГУ, 1993.

13. Давиденко И., Кеспер Я. Ресурсы цивилизации. - М.: ЭКСПО, 2005.

Размещено на Allbest.ru