Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования

«Гомельский государственный университет

имени Франциска Скорины»

Геолого-географический факультет

Кафедра географии

Курсовая работа

Использование ресурсов гидросферы в хозяйственной деятельности

Исполнитель

студент группы Г-11 Н. А. Нестерук

Научный руководитель:

Ассистент С. В. Андрушко

Гомель 2015



Содержание

• Введение
• 1. Состав и строение гидросферы
• 1.1 Понятие гидросферы
• 1.2 Функции гидросферы
• 1.3 Теории происхождения гидросферы
• 2. Использование вод гидросферы в хозяйстве
• 2.1 Направления хозяйственного использования водных ресурсов
• 2.2 Загрязнение водных ресурсов и их виды
• 3. Современные тенденции и пути решения экологических проблем использования ресурсов гидросферы (на примере Республики Беларусь)
• 3.1 Использование водных ресурсов в Республики Беларусь
• 3.2 Загрязнение вод в Республике Беларусь
• 3.3 Пути решения проблем использования ресурсов гидросферы
• Заключение
• Список использованных источников


Введение

Вода - одно из самых распространенных на Земле химических соединений. Природные воды образуют океаны, моря, озера, реки, водохранилища, болота, ледники, в виде пара находятся в атмосфере, проникают в почву и горные породы литосферы. Без воды невозможно существование биосферы и жизни на Земле. Исключительно велика роль воды в формировании географической оболочки Земли и облика поверхности нашей планеты. Вода - важный компонент многих ландшафтов.

Поистине универсальная роль воды в природе объясняется ее своеобразными и во многом аномальными физическими и химическими свойствами. Благодаря этим свойствам вода определяет не только все процессы в водных объектах, но и многие особенности климатических, метеорологических и геоморфологических процессов на Земле.

Известный российский ученый В.И. Вернадский, один из основоположников геохимии, писал: «Вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных самых грандиозных геологических процессов. Нет земного вещества - минерала, горной породы живого тела, которое бы ее не заключало. Все земное вещество - под влиянием свойственных воде частичных сил, ее парообразного состояния, ее вездесущности в верхней части планеты - ею проникнуто и охвачено».

Вода используется человеком не только как необходимое средство жизнедеятельности (питьевая вода, в составе растительных и животных продуктов питания). Современная экономика основана на широком применении воды : получение энергии (гидроэнергетика, тепловая и атомная энергетика); необходимые условия существования сельского хозяйства, водного транспорта, добывающих отраслей промышленности, рыбного хозяйства, коммунального хозяйства, отдыха и туризма. Вода поистине пронизывает всю жизнь человека. Нехватка воды - тяжкое бедствие для людей. Без воды нельзя преодолеть в глобальном масштабе ни продовольственный, ни энергетический кризисы.

Цель работы: изучить особенности использования ресурсов гидросферы в хозяйственной деятельности.

Задачи:

? изучить состав и строение гидросферы, теории ее происхождения, функции гидросферы.

? проанализировать использование ресурсов гидросферы в хозяйственной деятельности.

? изучить современные тенденции и пути решения экологических проблем использования ресурсов гидросферы (на примере Республики Беларусь)

гидросфера хозяйственный водный экологический



1. Состав и строение гидросферы

1.1 Понятие гидросферы

Гидросфера (от греч. hydro ? вода и sphaira ? шар) -- водная оболочка Земли. Она состоит из Мирового океана, вод суши - рек, озер, ледников, а так же из подземных вод, которые находятся повсюду: на суше, глубже озерных и морских впадин, под толщей горных и материковых льдов [13].

Впервые понятие гидросферы было введено в научную литературу Э. Зюссом в 1875 г., который понимал под ней единую водную оболочку планеты, в основном состоящую из вод Мирового океана. В 1910 г. более широкая трактовка представлена Дж. Мерреем, он включил в гидросферу воды рек и озер, атмосферы, криосферы и биосферы. Столь широкое толкование гидросферы не было безусловно принято исследователями. Различия между последующими определениями гидросферы касались, в основном, ее непрерывности, нижней и верхней границ ее распространения, возможности отнесения к ней химически и биологически связанных вод.

В науках о Земле под гидросферой подразумевают прерывистую поверхностную оболочку, состоящую из воды морей и океанов, поверхностных водоемов суши, временных и постоянных водотоков, твердой воды в виде снега и льда. Наряду с поверхностной существует и подземная гидросфера, к которой относятся грунтовые и подземные, в том числе артезианские воды. Общая масса воды в гидросфере оценивается в 2*10²⁴ г. В Мировом океане на ее долю приходится около 67 %, в литосфере - около 30 %, в материковых льдах и подземных водах - чуть более 2 %, а в водоемах суши - около 1 % [2].

Гидросферу суши составляют реки, озера, болота, ледники, снежный покров и подземные воды.

Реки - постоянно действующие водотоки, собирающие атмосферные осадки и подземные воды с обширных территорий (водосборных бассейнов) и производящие огромную геологическую работу. Они размывают горные породы суши и переносят разрушенные частицы из одного места в другое. Реки имеют большое значение для человечества. Они удобряют почву и нивелируют земную поверхность, являются транспортными магистралями, дают электроэнергию.

Для каждой реки в течение года характерно чередование паводков (половодий) и низкого уровня воды (межени). Количество воды во время половодий увеличивается в десятки раз. Время проявления половодья и его продолжительность зависят от питания рек.

Важными характеристиками рек являются поверхностный русловый сток и расход воды. Под русловым стоком понимают количество воды, переносимое речным потоком за определенный отрезок времени. Твердым стоком реки считается количество твердых и растворенных веществ, перемещаемых рекой за определенный промежуток времени.

Вода, движущаяся по неровной поверхности земли в виде склонового стока, скапливаясь, образует ручейки. Собранная в ручьи вода обладает большим объемом и большей скоростью и начинает действовать как агент эрозии. Ручьи изменяют конфигурацию первичных склонов, размывают овраги, превращая их в маленькие долины. Наибольшая эрозия происходит на склонах, лишенных растительности.

Озера - природные водоемы во впадинах рельефа (котловинах), имеющие тектоническое, ледниковое, речное (старицы), провальное, вулканическое или искусственное происхождение, заполненные застойной или слабо проточной водой и не имеющие связи с Мировым океаном. Озера занимают около 2,5 % площади суши. Крупнейшими из них являются Каспийское море, Верхнее в Северной Америке, Виктория в Африке, Аральское в Средней Азии, Байкал в Сибири.

Большинство озер находится в областях четвертичного оледенения - озера Скандинавского полуострова и севера европейской части России, севера США и Канады. Располагаются озера во всех природных областях независимо от высоты местности. Самым высокогорным озером является озеро Титикака в Андах (высота 3812 м над уровнем моря), а самое низкое залегание имеет Мертвое море на Аравийском полуострове (395 м ниже уровня моря). Самым глубоким озером является Байкал (1741 м).

Болота - избыточно увлажненные участки земной поверхности, заросшие влаголюбивой растительностью. Общая площадь болот на поверхности Земли составляет 2 млн км². Они располагаются в тех областях, где уровень грунтовых вод находится вблизи поверхности. По местоположению и условиям водного питания различают верховые, промежуточные, низинные и приморские болота. Верховые болота располагаются на выровненных водоразделах, на речных террасах и на склонах возвышенностей. Они подпитываются атмосферными осадками. Промежуточные болота питаются за счет как атмосферных осадков, так и подземных вод. Низинные болота располагаются в понижениях рельефа и часто возникают на месте обмелевших и заросших озер. Питаются за счет атмосферных осадков, подземных и поверхностных вод. Приморские болота занимают низменные морские побережья в областях с влажным климатом. В областях с тропическим климатом они покрываются мангровыми зарослями и иногда затапливаются приливами.

Болота выполняют важную гидрологическую роль и являются стабильными источниками питания рек. Они регулируют половодья и способствуют самоочищению речных вод.

Ледники формируются в местах с низкими отрицательными температурами в результате многолетнего накопления снежных масс. Они присутствуют во всех высокогорных областях, в Антарктиде, Гренландии и на полярных островах. Ледники занимают 16,1 млн км², или 11 % территории суши, а общий объем льда в них равен 30 млн км³.

Высотное положение ледников зависит от климата. Наиболее низкое положение они занимают в приполярных областях и опускаются до уровня Мирового океана, образуя айсберги (Гренландия, Антарктида).

Ледники делятся на наземные ледниковые покровы, шельфовые и горные. Среди последних выделяют долинные, переметные, каровые, висячие, выводные. Характерная особенность ледников - их способность в результате вязкопластичного течения и под влиянием силы тяжести перемещаться от областей питания. Скорость движения ледников сильно варьирует. Почти четвертая часть суши занята почвенным льдом, или многолетнемерзлыми грунтами.

Основная масса ледников России сосредоточена на арктических островах (Новая Земля, Северная Земля, Земля Франца-Иосифа, остров Врангеля, Новосибирские острова) и в горных районах (Большой Кавказ, Алтай, горы Камчатки, Южной и Северо-Восточной Сибири, Корякское нагорье, Саяны, Урал, Становой хребет).

Подземные воды относятся к числу природных ресурсов, от которых в настоящее время зависит жизнь значительной части населения земного шара. Под земной поверхностью находится примерно в 37 раз больше воды, чем во всех реках, озерах и болотах мира. Основная масса подземной воды имеет атмосферное происхождение. Однако кроме нее имеется погребенная (реликтовая) вода, сохранившаяся между частицами горных пород с тех пор, как возникли осадочные породы, и магматическая (ювениальная) вода, т. е. вода, поступающая из расплавленных магматических тел.

Подземными водами снабжается множество городов, они широко применяются в сельском хозяйстве и промышленности. Колодцы, источники и артезианские скважины дают в среднем около 150 млн м³ воды в сутки.

В районах, сложенных легкопроницаемыми и растворимыми горными породами, возникают пещеры и полости, а на поверхности формируются карстовые воронки и впадины. Причудливые формы земной поверхности в местах развития карстовых воронок называются карстовым рельефом. Для него характерны сеть многочисленных коротких оврагов и ложбин, карстовые провалы, полья и карстовые долины. Под землей располагаются карстовые галереи, пустоты, гроты и пещеры. По дну протекают подземные реки и имеются каскады подземных водопадов.

В областях молодой вулканической деятельности встречаются подземные термальные воды. На поверхность они изливаются в виде термальных источников и гейзеров.

Водохранилища - искусственно созданные водные ландшафты поверхностной гидросферы. По данным Р .К. Клиге, для суши характерен отрицательный водный баланс. По мнению ученого, ежегодное сокращение объема озер и подземных вод соответственно равно 38 и 108 км³. Потери озер компенсируются созданием водохранилищ, каналов и ирригационных систем. К техногенным озерам относятся водохранилища, создаваемые в руслах крупных рек в связи со строительством гидростанций, с помощью которых регулируется речной сток.

Водохранилища классифицируют по разным принципам. По условиям аккумуляции воды принято выделять: водохранилища в долинах рек, перегороженных плотинами; озера-водохранилища, зарегулированные плотинами; наливные водохранилища; водохранилища в местах выхода подземных вод, в том числе в условиях карста; водохранилища, создаваемые в эстуариях и прибрежных участках моря, отделенные от него дамбами [5].

Мировые запасы воды на Земле колоссальны. Общий объем гидросферы по последним данным приведенным в таблице составляет около 1390 млн км³. Если все воды гидросферы равномерно распределить по поверхности Земли, слой ее будет иметь толщину около 2,5 км (таблица 1).



Таблица 1 - Мировые запасы воды

Части гидросферы	Площадь распространения, млн км2	Объем воды, тыс. км3	Слой воды, м	Доля в мировых запасах, %
				От общих запасов воды	От запасов пресной воды
1	2	3	4	5	6
Мировой океан	361,26	1340,74	3711	96,49	-
Подземные воды (гравитационные и капиллярные)	134,73	23,40	174	1,68	-
Преимущественно пресные подземные воды	134,73	10,53	78	0,76	29,39
Почвенная влага	82,00	0,02	0,24	0,001	0,06
Ледники и постоянно залегающий снежный покров. В том числе:	16,23	24,87	1523	1,79	69,41
В Антарктиде	13,98	22,41	1603	1,61	62,55
В Гренландии	1,80	2,34	1300	0,17	6,53
На Арктических островах (Канадский Арктический архипелаг, Новая земля, Северная земля, Земля Франца-Иосифа, Шпицберген)	0,23	0,08	348	0,006	0,22
В горный районах за пределами Арктики и Антарктики	0,22	0,04	182	0,003	0,11
Подземные льды зоны многолетнемерзлых пород	21,00	0,30	14	0,022	0,84
Запасы воды в озерах В том числе:	2,06	0,18	87	0,013	-
В пресных	1,24	0,09	73	0,0065	0,25
В соленых	0,82	0,09	110	0,0065	-
Воды болот	2,68	0,01	3,73	0,0007	0,03
Воды в руслах рек	148,84	0,002	0,013	0,0001	0,006
Биологическая вода (вода, содержащаяся в живых организмах и растениях)	510,10	0,001	0,002	0,0001	0,003
Вода в атмосфере	510,10	0,01	0,02	0,0007	0,03
Общие запасы воды	510,10	1389,53	2724	100	-
Пресные воды	148,84	35,83	241	2,58	100

Предполагается, что это количество воды в течение геологического времени практически остается неизменным, несмотря на продолжающее поступление воды из мантии и из Космоса (ледяные ядра комет, метеорное вещество, пыль...) и потери ее за счет разложения воды фотосинтезом и диссипации легких газов в Космосе. Однако соотношение отдельных ее видов, перечисленных в таблице 2.1, нельзя считать постоянным и абсолютно точным. Оно менялось в разные периоды жизни Земли. Имеющиеся в литературе данные о соотношении частей гидросферы несколько различаются (рисунок 1).

Рисунок 1 - Водные ресурсы Земли [1]

В современную эпоху основные запасы воды сосредоточены в Мировом океане (96,5 %). Пресных вод в гидросфере всего 2,58 % от общих запасов воды. Больше всего пресных вод содержится в ледниках и снежном покрове Антарктиды, Арктики и горных стран (1,78 % объема гидросферы или 69,3 % от запасов пресных вод на Земле). Если весь лед равномерно распределить по поверхности земного шара, он покроет ее слоем в 53 м, а если растопить эти массы льда, то уровень льда равномерно распределится по поверхности земного шара, он покроет ее слоем в 53 м, а если растопить эти массы льда, то уровень океана повысится на 64 м. Ледники занимают особое место в круговороте воды на Земле, т.к. они сохраняют влагу в твердом состоянии на много лет. В среднем, снежинка, выпавшая на ледник, покоится там более 8000 лет, прежде чем вновь превратится в воду и попадет в активный круговорот воды.

Громадные запасы воды аккумулированы в литосфере. Доля пресных подземных вод от общего запаса пресных вод на Земле составляет 29,4 %. На долю рек приходится 0,006 %, пресных озер - 0,25 %, на воду, содержащуюся в атмосфере, - 0,03 % общего количества пресных вод. На долю пресных вод, пригодных для водоснабжения, приходится 4,2 млн км³, или всего лишь 0,3 % объема гидросферы.

Интересен тот факт, что самым большим хранилищем поверхностных пресных вод является озеро Байкал, где содержится 1/5 всех мировых запасов поверхностных пресных вод мира. Сказанное можно подкрепить и другим примером. Если допустить, что запасы воды будут изъяты из озера, то заполнение освободившегося объема озера всеми впадающими реками произошло бы только за 250-300 лет при условии, что вода из озера не расходовалась бы на сток и испарение [1].

1.2 Функции гидросферы

Гидросфера - это водная сфера нашей планеты, совокупность океанов, морей, вод континентов, ледниковых покровов. Общий объем природных вод составляет около 1,39 млрд км³ (1/780 объема планеты). Воды укрывают 71 % поверхности планеты (361 млн км²).

Вода выполняет четыре очень важных экологических функции:

а) является важнейшим минеральным сырьем, главным природным ресурсом потребления (человечество использует ее в тысячу раз большее, чем угля или нефти);

б) есть основной механизм осуществления взаимосвязей всех процессов в экосистемах (обмен веществ, тепла, рост биомассы);

в) является главным агентом-переносчиком глобальных биоэнергетических экологических циклов;

г) является основной составной частью всех живых организмов.

Для огромного количества живых организмов, в особенности на ранних этапах развития биосферы, вода была средой зарождения и развития.

Огромную роль сыграют воды в формировании поверхности Земли, ее ландшафтов, в развития экзогенных процессов (склоновых, карстовых), переносе химических веществ в глубь Земли и на ее поверхности, транспортировании загрязнителей окружающей среды.

Водяной пар в атмосфере выполняет функцию мощного фильтра солнечной радиации, а на Земле ? нейтрализатора экстремальных температур, регулятора климата.

Основную массу воды на планете составляют соленые воды Мирового океана. Средняя соленость этих вод ? 35 % (то есть в 1 л океанической воды помещается 35 г солей).

Химический состав океанических вод, как считают специалисты, очень похожий на состав человеческой крови ? в них помещаются почти все известные нам химические элементы, но, конечно, в разных пропорциях. Частица кислорода, водорода, хлора и натрия составляет 95,5 %.

Химический состав подземных вод очень разнообразный. В зависимости от состава вмещающих пород и глубины залегания они изменяются от гидрокарбонатно-кальциевых к сульфатных, сульфатно-натриевых и хлоридно-натриевым, за минерализацией от пресных к рассолу с концентрацией 600 %, часто с наличием газовой компоненты. Минеральные и термальные подземные воды имеют большое бальнеологическое значение, есть одним из рекреационных элементов природной среды.

Из газов, раскрытых в водах Мирового океана, наиболее важными для биоты есть кислород и углекислый газ. Общая масса углекислого газа в океанических водах превышает его массу в атмосфере приблизительно в 60 раз.

Следует отметить, что углекислый газ океанических вод потребляется растениями во время фотосинтеза. Часть его, которая вошла в кругооборот органического вещества, расходуется на построение известняковых скелетов кораллов, ракушек. После отмирания организмов углекислый газ возвращается у воды океана за счет растворения остатков скелетов, панцирей, ракушек. Частично он остается в карбонатных осадках на дне океанов.

Большое значение для формирования климата и других экологических факторов имеет динамика огромной массы океанических вод, которые постоянно находятся в движении под влиянием неодинаковой интенсивности солнечного прогревания поверхности на разных широтах.

Океанические воды сыграют основную роль в кругообороте воды на планете. Подсчитано, что приблизительно за 2 млн лет вся вода на планете проходит через живые организмы, средняя продолжительность общего цикла обмена воды, привлеченной в биологический кругооборот, составляет 300?400 лет. Приблизительно 37 раз на год (то есть каждые десять дней) изменяется вся влага в атмосфере.

В гидросфере примерно около 3500 млн лет назад зародилась жизнь на Земле. Эволюция организмов продолжалась исключительно в водной среде вплоть до начала палеозойской эры, когда примерно 400 млн лет назад началось постепенное переселение животных и растительных организмов на сушу. В этой связи гидросферу рассматривают как компонент биосферы (биосфера - сфера жизни, область обитания живых организмов).

Живые организмы распространены в гидросфере крайне неравномерно. Количество и многообразие живых организмов в отдельных участках поверхностных вод определяется многими причинами, в том числе комплексом факторов внешней среды: температурой, соленостью воды, освещенностью, давлением. С увеличением глубины ограничивающее действие освещенности и давления возрастает: количество поступающего света резко уменьшается, а давление, наоборот, становится очень высоким. Так, в морях и океанах заселены в основном литоральные зоны, то есть зоны не глубже 200 м, наиболее прогреваемые солнечными лучами.

Характеризуя функции гидросферы на нашей планете, В.И. Вернадский отмечал: «Вода определяет и создает всю биосферу. Она создает основные черты земной коры, вплоть до магматической оболочки» [6].

1.3 Теории происхождения гидросферы

Проблема происхождения воды и формирования гидросферы, несмотря на довольно высокий современный уровень развития наук о Земле, до сих пор является наименее разработанной. Существует множество гипотез происхождения воды и развития гидросферы, но ни одна из них не вышла из стадии рабочей гипотезы, накопления, предварительной систематизации и обобщения материалов.

Все гипотезы условно можно объединить в две большие группы:

1) теллурического происхождения;

2) космического происхождения воды.

Наиболее убедительными представляются гипотезы первой группы, согласно которым литосфера, атмосфера и гидросфера образовались в едином процессе, в результате выплавления и дегазации вещества мантии. По мнению А. П. Виноградова, в момент формирования Земли из протопланетного облака все элементы ее будущей атмосферы и гидросферы находились в связанном виде в составе твердых веществ: вода - в гидроокислах, азот - в нитритах и нитратах, кислород - в окислах металлов, углерод - в графитах, карбидах и карбонатах. Достигнув примерно современной массы, Земля стала разогреваться в результате гравитационного сжатия ее недр и за счет распада радиоактивных изотопов, и в мантии началось плавление и дифференциация вещества на летучие, легкоплавкие и тугоплавкие. Тугоплавкие вещества остались в недрах Земли, легкоплавкие в виде базальта образовали земную кору. Летучие вещества - водяной пар вулканических газов, соединения углерода, серы, аммиак, галоидные кислоты, водород, аргон и некоторые другие газы - поднялись на поверхность и образовали атмосферу и гидросферу. Причем, почти весь водяной пар конденсировался (температура над поверхностью Земли не превышала +15 °С), превратился в жидкую воду и тем самым сформировал «праокеаны». В первичный океан переходили, растворяясь в воде, также и другие составные части вулканических газов - большая доля углекислого газа, кислоты, соединения серы и часть аммиака. Кислоты, особенно в воде, реагировали с силикатами горных пород, извлекая из них щелочные, щелочноземельные и другие элементы. В результате вода переставала быть кислой, а растворимые соли извлеченных из силикатов элементов переходили в океан, поэтому вода в нем сразу же становилась соленой. Первичный океан, вероятно, был неглубоким, но покрывал почти всю Землю. С ростом массы гидросферы увеличивался и объем океана, изменялись его очертания, что было связано с формированием континентальной и океанической коры. С поверхности океана испарялась вода (пресная), которая, возвращаясь в виде дождей на земную поверхность, сформировала воды суши. Воды океана, суши и атмосферы составили единую земную оболочку - гидросферу. Это и определило одну из специфических особенностей Земли, отличающую ее от других планет Солнечной системы, - постоянное наличие на ней гидросферы [1].

Гидросфера -- водная оболочка Земли. Она состоит из Мирового океана, вод суши - рек, озер, ледников, а так же из подземных вод. Мировые запасы воды на Земле колоссальны. Общий объем гидросферы составляет около 1390 млн км³. Также вода выполняет четыре очень важных функции: является сырьем, есть основной механизм осуществления взаимосвязей в экосистемах, является главным агентом-переносчиком, является основной составной частью всех живых организмов. При этом существует две гипотезы происхождения гидросферы: теллурическая, космическая.



2. Использование ресурсов гидросферы в хозяйстве

2.1 Направления хозяйственного использования водных ресурсов

Водные ресурсы оказали на развитие человечества, пожалуй, самое большое влияние из всех природных ресурсов и по-прежнему продолжают оставаться одной из основных предпосылок прогресса цивилизации. В развивающихся странах по меньшей мере 1/5 часть городского населения и 2/3 сельского населения испытывают недостаток в пресноводных ресурсах. Наличие и доступность воды также являются проблемой для стран, имеющих большое количество запасов воды, которая непригодна к использованию вследствие загрязнения. Проблемы загрязнения воды, ее нехватки и нерационального использования остро стоят во многих развитых странах. При недостатке воды она может использоваться многократно.

Вода используется во всех сферах жизнедеятельности человека. Почти 70 % воды, забираемой из рек, озер и водоносных горизонтов, используется в сельском хозяйстве, главным образом для орошения. Оставшиеся 30 % используются в промышленности и в быту. Для разных стран и регионов эти цифры могут значительно изменяться.

В зависимости от того, каким образом используют водные ресурсы, все отрасли народного хозяйства подразделяют на две категории:

1) водопользователи - это отрасли, которые используют водоемы для различных целей, но безвозвратный водозабор не ведут. К ним относятся гидроэнергетика, водный транспорт, рыбное хозяйство, местные органы, использующие воду для целей и нужд населения, т.е. службы хозяйственно-питьевого потребления.

2) водопотребители - это отрасли, которые берут воду из водоемов, причем часть ее используется безвозвратно. Крупнейшими водопотребителями являются теплоэнергетика (особенно АЭС), сельское хозяйство, а из промышленности - химическая и металлургическая.

Современный город с населением 1 млн человек потребляет в сутки 300 тыс. м³ воды, из которых 75-80 % превращаются в сточные воды [1].

Существует следующая классификация пресных вод по целевому назначению:

Вода питьевая - вода, в которой бактериологические, органолептические показатели и показатели токсических химических веществ находятся в пределах норм питьевого водоснабжения.

Вода минеральная - вода, компонентный состав которой отвечает лечебным требованиям.

Вода промышленная - вода, компонентного состава и ресурсов которой достаточно для извлечения этих компонентов в промышленных масштабах.

Вода теплоэнергетическая - термальная вода, теплоэнергетические ресурсы которой могут быть использованы в любой отрасли народного хозяйства.

Вода техническая - любая вода, кроме питьевой, минеральной и промышленной, пригодная для использования в народном хозяйстве. При этом различают:

- хозяйственно-бытовые воды - воды, используемые для бытовых и санитарно-гигиенических целей населением, а также прачечными, банями, столовыми, больницами и т.д.;

- поливную воду, используемую для орошения земель и полива сельскохозяйственных растений.

- энергетическую воду, используемую для получения пара и нагревания помещений, оборудования и сред, а также для охлаждения жидких и газообразных продуктов в теплообменных аппаратах, а твердых тел - непосредственно; может быть оборотной и подпиточной (добавочной).

Воду весьма часто используют для охлаждения жидких и газообразных продуктов в теплообменных аппаратах. В этом случае она не соприкасается с материальными потоками и не загрязняется, а лишь нагревается. В промышленности 65-80 % расхода воды потребляется для охлаждения.

Технологическую воду подразделяют на средообразующую, промывочную и реакционную. Средообразующую воду используют для растворения и образования пульп, при обогащении и переработке руд, гидротранспорте продуктов и отходов производства; промывочную - для промывки газообразных (абсорбция), жидких (экстракция) и твердых продуктов и изделий, а также реакционную - в составе реагентов, при отгонке и аналогичных процессах. Таким образом, технологическая вода непосредственно контактирует с продуктами и изделиями.

Наиболее перспективный путь уменьшения потребления свежей воды - это создание оборотных и замкнутых систем водоснабжения, что позволяет в 10-50 раз уменьшить потребление природной воды.

Основные пути решения проблемы обеспечения чистой водой:

- очистка сточной воды от загрязнений;

- очистка пресной воды, поступающей к потребителю;

- обеспечение режима и регулирование качества воды в водных объектах [9].

Последствия нерационального использования водных ресурсов:

1. Перерасход поверхностных вод.

При долгосрочном планировании следует учитывать неизбежные засушливые годы, когда речной сток падает до аномально низкого уровня. Считается, что нельзя использовать больше 30 % среднегодового речного стока без риска испытать недостаток воды. На ряде рек потребности в воде превышают 90 % среднегодового стока.

Экологические последствия перерасхода поверхностных вод затрагивают не только саму реку, а весь биоценоз связанный с рекой (пересыхание болот, гибель растительности и животных и т.д.).

2. Перерасход грунтовых вод.

Подземные водохранилища, как любые другие, истощаются, если потребление из них воды идет быстрее пополнения. Проблема стоит особенно остро в регионах с низким количеством осадков, где скорость пополнения очень невелика, а потребность в воде высока из-за недостатка поверхностных водоемов.

Падение уровня грунтовых вод влияет на поверхностные водоемы, т.к. это падение приводит к сокращению родников и связанных с ними поверхностных водоемов, что усугубляет их экологические проблемы.

3. Просадка грунта.

Грунтовые воды вымывают в недрах земли полости, которые заполняются водой. Вода сама отчасти поддерживает вышележащие породы и почвы. Когда уровень грунтовых вод падает, эта опора исчезает, и может происходить постепенное опускание поверхности суши называемое просадкой грунта. Скорость ее может составлять 15-30 см в год.

Особый вид просадки грунта - образование карстовых воронок - может быть внезапным и вести к катастрофическим последствиям.

4. Подток соленой воды.

Из-за истощения запасов грунтовых вод возникает еще одна проблема - подток соленой воды. Понижение уровня грунтовых вод или большая скорость их потребления могут снизить давление в водоносном горизонте, что позволит проникать в него, а, следовательно, и в колодцы и артезианские скважины соленой воде.

5. Загрязнение вод.

Загрязнение подземных и поверхностных вод ведет в целом к экологическим проблемам гидросферы на территории Республики Беларусь [8].

Вода используется во всех сферах жизнедеятельности человека. В зависимости от того, каким образом используют водные ресурсы, все отрасли народного хозяйства подразделяют на две категории:

1) водопользователи;

2) водопотребители.

Так же существует классификация пресных вод по целевому назначению: питьевая, минеральная, промышленная, теплоэнергетическая, техническая. Но в результате нерационального использования водных ресурсов могут возникнуть следующие проблемы:

1. Перерасход поверхностных вод.

2. Перерасход грунтовых вод.

3. Просадка грунта.

4. Подток соленой воды.

5. Загрязнение вод.

2.2 Загрязнение водных ресурсов и их виды

Под загрязнением водных ресурсов понимают появление в водоеме несвойственных ему механических, физических, химических и биологических компонентов или повышение их концентрации по сравнению с фоновыми, приводящее к снижению биосферных функций и экологического значения водоема, а также наносящее ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения.

Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на следующие типы:

1 механическое - повышение содержания механических примесей (песок, шлам, ил, мусор и др.), свойственное в основном поверхностным видам загрязнений. Этот вид загрязнения ухудшает органолептические показатели вод;

2 химическое - наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия. Является наиболее стойким и далеко распространяющимся. Оно может быть органическим (фенолы, пестициды и др.) и неорганическим (кислоты, щелочи, соли), токсичным (тяжелые металлы, цианиды) и нетоксичным;

3 бактериальное и биологическое - наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и водорослей, зачастую носящее временный характер;

4 радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах, куда попадают при сбросе и захоронении радиоактивных отходов, при взаимодействии подземных вод с радиоактивными горными породами, просачивании радиоактивных веществ вглубь земли вместе с атмосферными водами и др.;

5 тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС, что приводит к изменению газового и химического состава, выделению сероводорода и метана, «цветению» воды и др.

Наиболее часто встречаются химическое и биологическое загрязнение.

Основными источниками загрязнения водоемов являются:

1) недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов;

2) отходы производства при разработке рудных ископаемых;

3) отходы производства при обработке и сплаве лесоматериалов;

4) воды шахт, рудников;

5) сбросы водного и железнодорожного транспорта;

6) смыв ядохимикатов ливневыми стоками;

7) газодымовые выбросы, оседающие из атмосферы

8) утечки нефти и нефтепродуктов.

Наибольший вред водоемам и водотокам причиняет выпуск в них неочищенных сточных вод, которые содержат самые разнообразные компоненты (таблица 2).

Таблица 2 - Приоритетные загрязнители водных экосистем

Виды сточных вод	Загрязняющие вещества
Коммунально-бытовые	Органические вещества, микроорганизмы, яйца гельминтов, медь, цинк, железо, никель, кадмий, марганец, ртуть, кобальт
Поверхностные сточные воды	Нефтепродукты, кадмий, никель, хром, свинец, песок
Смыв с сельскохозяйственных территорий	Пестициды, азот аммонийный, азот нитратный, фосфор, калий
Сточные воды предприятий нефтегазодобычи, нефтепереработки	Нефтепродукты, СПАВ, фенолы, аммонийные соли, сульфиды
Сточные воды ЦБК, предприятий лесной промышленности	Сульфаты, органические вещества, лигнины, смолистые и жирные вещества, азот
Сточные воды предприятий машиностроения, металлообработки, металлургии	Тяжелые металлы, взвешенные вещества, фториды, цианиды, аммонийный азот, нефтепродукты, фенолы, смолы
Сточные воды предприятий химической промышленности	Фенолы, нефтепродукты, СПАВ, ароматические углеводороды
Сточные воды предприятий горнодобывающей, угольной промышленности	Флотореагенты, фенолы, взвешенные вещества
Сточные воды предприятий текстильной, пищевой промышленности	СПАВ, нефтепродукты, красители

Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности, появлении неприятных запахов, привкусов; в изменении химического состава воды, появлении в ней опасных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности и откладывании их на дне водоемов.

Сточные воды атомных электростанций загрязняют водоемы радиоактивными отходами. Радиоактивные вещества концентрируются мельчайшими планктонными микроорганизмами и рыбой, затем по цепи питания передаются другим животным. Установлено, что радиоактивность планктонных обитателей может быть в тысячи раз выше, чем воды, в которой они живут. Сточные воды, имеющие повышенную радиоактивность, подлежат захоронению в подземные бессточные бассейны и специальные резервуары.

Загрязняются реки и при гидроэнергетическом строительстве, а с началом навигационного периода увеличивается загрязнение судами речного флота. Нагретые сточные воды тепловых ЭС и др. производств причиняют «тепловое загрязнение», которое угрожает довольно серьезными последствиями: в нагретой воде меньше насыщение ее кислородом, резко изменяется термический режим, что отрицательно влияет на флору и фауну водоемов, при этом возникают благотворные условия для массового развития в водохранилищах сине-зеленых водорослей и возникновения так называемого «цветения воды».

В большой степени загрязняют водоемы моющие синтетические средства, широко используемые в быту. Они находят широкое применение также в промышленности и сельском хозяйстве. Содержащиеся в них химические вещества, поступая со сточными водами в реки и озера, оказывают значительное влияние на биологический и физический режим водоемов. В результате снижается способность вод к насыщению кислородом, парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества.

В связи с интенсификацией животноводства все более дают о себе знать стоки предприятий данной отрасли сельского хозяйства.

Вызывает серьезное беспокойство загрязнение водоемов пестицидами и минеральными удобрениями, которые попадают с полей вместе с дождевой и талой водой. пестициды способны накапливаться в планктоне, бентосе, рыбе, а по цепочке питания попадать в организм человека, действуя отрицательно как на отдельные органы, так и на организм в целом.

Кроме поверхностных вод загрязняются и подземные воды, в первую очередь в районах крупных промышленных центров. Источники загрязнения подземных вод весьма разнообразны (рисунок 2).

Загрязняющие вещества могут проникать в подземные воды различными путями: при просачивании промышленных и хозяйственно-бытовых стоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойников, по затрубному пространству неисправных скважин, через поглощающие скважины, карстовые воронки и т. д..

К естественным источникам загрязнения относят сильно минерализованные (соленые и рассолы) подземные воды или морские воды, которые могут внедряться в пресные незагрязненные воды при эксплуатации водозаборных сооружений и откачке воды из скважин.

Следует отметить, что загрязнения подземных вод не ограничиваются площадью промышленных предприятий, хранилищ отходов и т. д., а распространяются вниз по течению потока на расстояния до 20-30 км и более от источника загрязнения, что может создавать угрозу для питьевого водоснабжения в этих районах.

Рисунок 2 - Схема источников загрязнения подземных вод [1]: I - грунтовые воды, II - напорные пресные воды, III - напорные соленые воды, 1 - трубопроводы, 2 - места хранения отходов обогащения полезных ископаемых, 3 - дымовые и газовые выбросы, 4 --подземные захоронения промстоков, 5 - шахтные воды, 6 - терриконы, 7 - карьерные воды, 8 - заправочные станции, 9 - бытовое загpязнение,10 - водозабор, подтягивающий соленые воды, 11- объекты животноводства,12 - внесение удобрений и пестицидов

Загрязнение подземных вод негативно сказывается и на экологическом состоянии поверхностных вод, атмосферы, почв, других компонентов природной среды. Так, загрязняющие вещества из подземных вод могут выноситься в поверхностные водоемы фильтрационным потоком. Из последнего следует, что достичь эффективности природоохранных мероприятий в отношении поверхностных и подземных вод можно только при комплексном подходе [8].

Вода используется во всех сферах жизнедеятельности человека. В зависимости от того, каким образом используют водные ресурсы, все отрасли народного хозяйства подразделяют на две категории: водопользователи, водопотребители.

Так же существует классификация пресных вод по целевому назначению: питьевая, минеральная, промышленная, теплоэнергетическая, техническая. Но в результате нерационального использования водных ресурсов могут возникнуть следующие проблемы: перерасход поверхностных вод, перерасход грунтовых вод, просадка грунта, подток соленой воды, загрязнение вод.

Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на следующие типы: механическое, химическое, бактериальное и биологическое, радиоактивное, тепловое.



3. Современные тенденции и пути решения экологических проблем использования ресурсов гидросферы (на примере Республики Беларусь)

3.1 Использование водных ресурсов в Республики Беларусь

Водные ресурсы (включая поверхностные и подземные воды) используются для удовлетворения потребностей хозяйственно-питьевого, производственного, сельскохозяйственного (включая орошение), прудово-рыбного хозяйства, а также целей рекреации (таблица 3).

Таблица 3 - Использование воды в народном хозяйстве Республике Беларусь

Потребности	Общее водопотребление (млн м3/ год)	Общее водопотребление (в %)
Хозяйственно-питьевые	466	44,6
Производственные	281	26,9
Сельскохозяйственные	77	7,4
Орошение	4,1	0,4
Прудово-рыбное хозяйство	217	20,7

Потребление питьевой воды на душу населения по городам составляет от 180 до 370 л/сутки. Наибольшее удельное хозяйственно-питьевое водопотребление отмечено в городах Минск, Бобруйск, Могилев. В целом, в последние два года, в связи с массовой установкой индивидуальных приборов учета воды, в соответствии с Директивой №3 Президента Республики Беларусь - наметилась положительная тенденция снижения потребления воды населением республики до 137 л/сутки.

Для хозяйственно-питьевого водоснабжения основным источником в Республике Беларусь остаются подземные воды. Их доля в общем балансе хозяйственно-питьевого водоснабжения составляет около 88 %. В Минской области на территории бассейна Днепра отбор подземных вод приближается к 14 % от прогнозных ресурсов. По остальным областям использование водных ресурсов по отношению к прогнозным запасам существенно ниже (5,2 - 8,3).

Поверхностные воды используются для этих целей только в г. Минске (около 1/3 от водопотребления) и в незначительной степени в г. Гомеле. Использование поверхностных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения оценивается величиной около 255 тыс. м³/сутки.

По сравнению с серединой 90-х годов отмечается значительное снижение (почти в 2 раза) использования свежей воды на производственные и сельскохозяйственные цели, что привело к снижению объема сброшенных сточных вод.

Важным направлением рационального водопользования промышленностью является разработка и утверждение Министерством природных ресурсов и охраны окружающей среды РБ технологических нормативов водопотребления и водоотведения, которые в настоящее время имеют 115 предприятий республики.

Вследствие преобладания равнинного рельефа энергетические ресурсы рек республики относительно невелики. В настоящее время выработка энергии на ГЭС составляет менее 0,1 % от общего объема вырабатываемой энергии.

В Беларуси построены гидротехнические сооружения осуществляющие межбассейновую переброску стока (Вилейско-Минская водная система), и каналы, служащие главным образом для целей судоходства (Днепровско-Бугский канал, соединяющий бассейны Балтийского и Черного морей).

С учетом радиационного загрязнения Республики Беларусь полноценное рекреационное значение в основном имеет ее центральная и северная часть, где расположены наиболее крупные водные объекты и городские агломерации.

Одним из интересных и перспективных направлений использования водных ресурсов республики является прудово-рыбное хозяйство.

Рыбоводством занимаются специализированные организации, за которыми закреплено 8,9 тыс. га прудовой площади (59 % пригодных для ведения рыбоводного хозяйства рыболовных угодий), и 224 юридических лица, которым передано в аренду 98,3 тыс. га озер и водохранилищ, 13 тыс. км рек (30,2 %) [7].

3.2 Загрязнение вод в Республике Беларусь

В Беларуси существует проблема загрязнения белорусских вод нефтью и нефтепродуктами, пестицидами.

При этом самые загрязненные воды в Минске. Свислочь сегодня настолько стала загрязненной, что для ее очистки потребуется проводить санационные мероприятия.

По данным Минприроды, в 2009 году в составе сточных вод в реки Беларуси поступило 7,9 тыс. т органических веществ, 0,13 тыс. т нефтепродуктов, 12,6 тыс. т взвешенных веществ, 5,4 тыс. т. азота аммонийного, 0,19 тыс. т азота нитратного, 7 тыс. т меди и 421 тыс. т других металлов (железо, цинк, никель, хром).

Наибольшую нагрузку от сточных вод испытывают Свислочь ниже Минска, Неман ниже Гродно, Березина ниже Бобруйска и в створе впадения Свислочи, Днепр ниже Могилева и Речицы, Западная Двина ниже Новополоцка, Припять ниже Мозыря, Ясельда ниже Березы, Уза ниже Гомеля.

В Минприроды подчеркивают, что сегодня очень остро стоят проблемы очистки промышленных сточных вод, обработки и утилизации их осадков. Более 80 % проектов очистных сооружений разработано по технологиям 70-80 гг., по данным БелаПАН [7, 10].

Остро стоит проблема загрязнения подземных и поверхностных вод:

Загрязнение подземных вод. По различным данным, более половины колодцев отличаются повышенным химическим (главным образом нитратным) и треть - микробиологическим загрязнением. Проблему для питьевого водоснабжения в Беларуси создает также обусловленное природными факторами повышенное содержание в подземных водах железа. Оно фиксируется более чем в 70 % артезианских скважин на территории страны.

Загрязнение поверхностных вод. В последние 5 лет от 40 до 60 % поверхностных вод Беларуси относятся к категории относительно чистых. По отдельным загрязняющим веществам (азот аммонийный и нитритный, железо общее, медь, марганец, фенолы) превышения ПДК фиксировались во всех наблюдаемых водоемах.

В целом по республике сброс в водные объекты недостаточно очищенных сточных вод за 2006 год сократился на 500 тыс. кубометров. Внедрен приборный учет воды в жилищно-коммунальной сфере, что позволило только за последние 5 лет сократить на 10 % удельное водопотребление на одного жителя республики. В настоящее время в среднем потребляется около 200 литров в сутки на человека. В целях совершенствования законодательной базы в области охраны окружающей среды подготовлен и внесен на рассмотрение в Совет Министров Республики Беларусь проект закона «О внесении изменений и дополнений в Водный кодекс Республики Беларусь». Утверждено Положение о порядке установления размеров и границ водоохранных зон и прибрежных полос водных объектов, о режиме ведения в них хозяйственной деятельности. Разработан и утвержден План действий по развитию экспорта питьевой бутилированной воды, согласно которому существенно расширится производство и реализация отечественных бутилированных пресных и минеральных вод на внутреннем и внешнем рынках, повысится информированность потребителей о происхождении воды, ее безопасности для здоровья и потребительских свойствах.

Проблемы водоснабжения в Беларуси возникают в следствии:

1. Отсталые техника и технологии сооружения скважин на воду.

2. Несовершенство технологий очистки воды от высокотоксичных (ядохимикаты, тяжелые металлы, нитраты и др.) и органических загрязнений.

3. Неиспользование современных сорбционных, микробиологических и физико-химических методов очистки природных и сточных вод.

4. Несовершенство технологий и применяемых средств дезинфекции водопроводов и регулирующих емкостей.

5. Несовершенство методик проектирования зон санитарной охраны водоисточников.

6. Отсутствие центрального республиканского информационно-аналитического центра комплексного контроля качества воды с современными методами анализа и квалифицированными кадрами [7].

3.3 Пути решения проблем использования ресурсов гидросферы

В связи с экологическими проблемами в республике Беларусь был утвержден проект «чистая вода», по реконструкции очистных сооружений с внедрением экономичных высокоэффективных технологий очистки сточных вод, который являлся приоритетным направлением водоохранной деятельности на 2006-2010 гг.

Разработаны проекты водоохранных зон и прибрежных полос для больших и средних рек, которые должны обеспечивать режим хозяйствования, отвечающий природоохранным требованиям, а также улучшение качества вод. Задачей на 2006-2010 гг. является внедрение разработанных проектов в практику, а также разработка водоохранных зон и прибрежных полос поверхностных водных объектов в городах и поселках городского типа. Все большее значение приобретает проблема рационального использования водных ресурсов.

Создание системы нормирования водопользования является одним из приоритетных направлений Национальной стратегии устойчивого социально-экономического развития Республики Беларусь на период до 2020 г. и вместе с совершенствованием статистического учета является частью природоохранных мероприятий первого этапа (до 2010 г.).
В связи с имеющимися проблемами в обеспечении населения качественной питьевой водой большую актуальность приобретают вопросы установления соответствующего режима в зонах санитарной охраны источников водоснабжения хозяйственно-питьевого назначения, а также постепенный перевод сельских населенных пунктов на водоснабжение из защищенных водоносных горизонтов.

В целях обеспечения бесперебойного водоснабжения населенных пунктов чистой питьевой водой и создания благоприятных и безопасных условий проживания населения области комитетом природных ресурсов и охраны окружающей среды ведется работа по выполнению запланированных мероприятий Государственной программы по водоснабжению и водоотведению «Чистая вода на 2006-2010 гг.».

Хозяйственно-питьевое водоснабжение населения Минской области осуществляется из 6472 подземных водозаборов, 76 % городского населения и 51 % сельского населения пользуется водой из централизованных систем водоснабжения. Остальная часть населения - из шахтных колодцев.

В 2008 году продолжена работа по выполнению мероприятий программы по строительству, реконструкции и ремонту очистных сооружений. В рамках программы продолжено строительство канализации г.Воложина, продолжена реконструкция системы аэрации г.Жодино.

На финансирование 30 объектов, включенных в Государственную программу по водоснабжению и водоотведению «Чистая вода», из республиканского фонда охраны природы по Минской области в 2008 г. выделено 3 598 950 млн рублей. По состоянию на 1 апреля 2008 г. освоено 367, 2 млн рублей.

Минским областным комитетом природных ресурсов и охраны окружающей среды в течение 1 квартала 2008 г. проводилась работа по контролю за установкой приборов учета на субъектах хозяйствования области. На территории области расположено 953 объекта-водопользователя, состоящих на учете в территориальных органах Минприроды, в том числе 295 промышленных предприятий, 535 объектов Минсельхозпрода и 123 объекта - прочие (спортивные объекты, дома отдыха, санатории, школы, больницы и другие). Водоснабжение объектов-водопользователей области осуществляется из 6472 артезианских водозаборов, в том числе подлежат тампонажу 676 скважин. Инструментальным учетом охвачено 2013 скважин, что составляет 35 % от общего числа водозаборов.

...