Гидросфера

Различного рода химические и физические вещества, влияющие на планету столетиями, привели к негативному антропогенному воздействию на экологическую среду, включая водную оболочку земного шара — гидросферу.

К сожалению, из года в год обстановка с чистотой воды на Земле становится всё хуже.

Водоемы ежедневно подвергаются действию загрязняющих факторов.

К таким факторам относятся интенсивное развитие:

• промышленности;
• энергетики;
• сельского хозяйства;
• транспорта,

наряду с ростом населения планеты.

Загрязнение крупномасштабного характера нанесло ущерб:

• водохранилищам;
• озерам;
• рекам;
• морям и океанам.

В статьях, представленных на нашем сайте, мы рассказываем о сущности вопроса, о том, что понимают под загрязнением вод и кратко касаемся вопросов решения данной проблемы.

Что понимают под загрязнением гидросферы?

Под термином «гидросфера» подразумевается совокупность всех свободных вод оболочки планеты Земля, не имеющих физические или химические связи с минералами земной коры, и осуществляющих движение под воздействием теплоты или гравитационной силы. Это материковые (поверхностные, почвенные, глубинные), а также — океанические и атмосферные воды.

В состав гидросферы входят:

• океаны и моря;
• реки и озера;
• водохранилища;
• подземные воды;
• болота и ледники;
• снежный покров;
• почвенная и атмосферная влага.

В гидросфере происходит круговорот воды, в чем состоит ее биосферная функция. Вода в разных агрегатных состояниях распределяется и перемещается во всех направлениях.

Под загрязнением гидросферы понимается снижение ее биосферных функций вследствие скоплений вредных элементов в повышенных концентрациях.

В результате сбрасывания в водные объекты различных веществ в жидкой, твердой и газообразной форме вода может стать опасной для использования, вызвать проблемы со здоровьем человека и нанести ущерб народному хозяйству.

Источники и виды

Под источниками загрязнения подразумеваются очаги, вносящие в водную оболочку планеты:

• вредные вещества;
• тепло;
• микроорганизмы;
• приводящие к нарушениям норм качества воды.

К основным источникам загрязнения гидросферы относятся:

• сточные воды предприятий промышленности, включая шахтные и шламовые воды;
• коммунально-бытовые стоки (органические компоненты, песок, взвешенные частицы, микроэлементы);
• талые и дождевые воды;
• сельскохозяйственные и животноводческие стоки;
• водный транспорт.

Характер загрязнений природных вод зависит от физико-химических и биологических свойств.

Основные виды загрязнения гидросферы:

1. Физическое. В  зависимости от примесей в водной среде подразделяется на механическое, радиоактивное, тепловое загрязнение.
2. Химическое. Заключается в изменении природных химических качеств воды из-за возрастания концентрации вредных примесей. Загрязнения бывают органического и неорганического происхождения.
3. Биологическое загрязнение. Зависит от изменения свойств воды вследствие увеличения числа привнесенных извне, не свойственных среде гидросферы, животных, растений и микроорганизмов.
4. Радиоактивное.
5. Бактериологическое.

Наибольшую опасность несут:

• фенолы;
• пестициды;
• тяжелые металлы;
• нефть и нефтепродукты;
• минеральные удобрения;
• биогенная органика.

Канализационные неочищенные стоки отрицательно влияют на круговорот органического вещества в гидросфере, что способствует возникновению инфекционных заболеваний.

Мировой океан

Значительная часть гидросферы (98.8%) приходится на Мировой океан. Оставшуюся долю занимают лед (1.2%), реки и озера (0.002%), атмосферная влага (0.0008%).

Воды Мирового океана — уникальная природная система, в которой происходит процесс обмена и видоизменения энергии и вещества планеты Земля. Объединение физических, химических и биологических процессов образует целостную природу океана, являющуюся областью биосферы Земли.

Мировой океан — источник громаднейших запасов полезных ископаемых, биологических и минеральных ресурсов, регулятор климата нашей планеты, сфера научной и производственной деятельности.

Больше, чем 90% от общего объема добываемых из океана полезных ископаемых приходится на нефть и газ. Кроме этих ресурсов, океаном обеспечивается порядка 90% всемирной добычи брома и около 60% магния, 50% от общего промысла рутила и циркония, 30% — поваренной соли, а также значительной части алмазов, золота, олова и драгоценных камней.

Морская вода содержит растворы минеральных солей и редких элементов, включая литий и уран.

Океанические ресурсы богаты:

• песком;
• ракушечником;
• гравием;
• известняком;
• фосфоритами.

Это неиссякаемые источники строительных материалов. Мировой океан обеспечивает ¾ мирового грузооборота, а общий объем перевозок постоянно возрастает.

Быстрый рост технического прогресса и расширение области материального производства способствовали интенсивной эксплуатации природных ресурсов Мирового океана, что вызвало ухудшение состояния его экологических систем, включая загрязнение.

К основным причинам загрязнения Мирового океана относятся:

• поступление промышленных и хозяйственно-бытовых стоков;
• сброс сточных вод с сельскохозяйственных и лесных угодий с содержанием вредных веществ;
• захоронение на дне океана радиоактивных отходов и других загрязняющих веществ;
• аварийные выбросы с судов и подводных трубопроводов;
• технологические и хозяйственные сбросы с морского транспорта;
• последствия добычи полезных ископаемых на дне океана;
• атмосферные загрязнения с выпадающими осадками.

В воды Мирового океана ежегодно сбрасывается порядка 30 000 химических соединений, что составляет 1.2 млрд тонн. Устойчивые загрязнения, достигнув глубоководных слоев, сохраняются и циркулируют в них десятилетиями.

Наибольшая опасность загрязнения акватории океана сопряжена с авариями на танкерах, нефтедобывающих платформах, трубопроводах, что приводит к разливам нефти на огромных площадях, что составляет порядка 1/3 морской поверхности Мирового океана.

Кроме нефти, в океанические воды каждый год поступают миллионы тонн тяжелых металлов и тысячи тонн хлорированных углеводородов.

Из атмосферы на водную поверхность выпадают:

• соединения свинца;
• нефтяные углеводороды;
• пестициды.

Среди новых загрязнителей выделяют хлорорганические соединения:

• полихлоркамфены (токсафен);
• полихлордибензофураны (ПХДФ);
• полихлордибензодиоксины (ПХДД).

Эти вещества имеют высокую биоаккумулятивную способность и сильный токсический эффект. Угрозу человеку несет загрязнение вод пестицидами антропогенной природы. В соответствии с данными исследований, в океанических водах было накоплено порядка полмиллиона тонн инсектицида ДДТ, количество которого увеличивается с каждым годом.

Десятилетиями в определенных зонах Мирового океана проводилось захоронение опасных промышленных отходов, включая химические боеприпасы, радиоактивные отходы и другие, не менее серьезные, представляющие угрозу безопасности человека вещества.

С каждым годом возрастает степень урбанизации прибрежных зон океана, где расположено порядка 50% крупных городов с населением в 1 миллион. Предположительно, по мере роста населения, около 90% всех бытовых сточных вод сбрасываются в Мировой океан без очистки.

Воздействие человека на загрязнение Мирового океана, кроме сброса бытовых, промышленных и сельскохозяйственных стоков, также состоит в следующем:

• выполнение землечерпальных работ в портах;
• строительство причалов и портов;
• прокладка подводных трубопроводов и выполнение других работ под водой.

Все эти факторы неизбежно приводят к изменению физико-химических и биологических процессов в зоне «океан-суша» и к постепенной деградации некоторых экосистем Мирового океана.

На тему загрязнения океанов на нашем сайте есть ряд статей:

1. Загрязнение Северного Ледовитого океана.
2. Загрязнение Тихого океана.
3. Загрязнение Атлантического океана.
4. Загрязнение Индийского океана.

Загрязнение пресных вод

Ничтожную долю гидросферы (2%) от общих природных запасов воды нашей планеты составляют пресные воды, запасы которых сосредоточены в подземных водах, ледниках, озерах и реках. Проблема антропогенного загрязнения пресных вод гидросферы — одна из основных насущных задач жителей Земли.

Наиболее активному загрязнению подвержены пресные воды суши:

• озера и реки;
• болота;
• грунтовые и почвенные воды.

Особенно сильному загрязнению подвержены воды водохранилищ и рек из-за интенсивного использования. Проблема загрязнения речных вод усугубляется ускоренным водообменным периодом (раз в 10-15 дней).

Основные причины загрязнения пресных вод:

• рост потребления чистой воды на душу населения (до 2% в год);
• несовершенство технологий производства и коммунально-бытового хозяйства;
• попадание в поверхностные водоемы загрязнителей;
• деятельность нефтеперерабатывающих, газовых, металлургических, химических, машиностроительных, угольных, пищевых, целлюлозно-бумажных предприятий;
• стремительная урбанизация;
• интенсивное животноводство;
• загрязнение сельскохозяйственными пестицидами и удобрениями.

Несоответствующая очистка бытовых сточных вод и слабый контроль сброса промышленных стоков приводит к возрастанию загрязнения пресных вод. Так, ежегодный объем сточных вод в мире оценивают в 1.5 тысяч кубических километров. А по оценкам исследователей 1 литр стоков приводит к непригодности 8 литров пресной воды.

Основное последствие загрязнения пресных вод гидросферы — падение устойчивости экосистем по причинам:

• микробиологического загрязнения;
• ломки сигнальных связей в биоценозе;
• нарушения пищевой пирамиды;
• эвтрофирования водоемов.

Кроме избытка биогенных веществ, вызывающих эвтрофикацию, пресноводные системы страдают от губительного воздействия тяжелых металлов, фенолов, СПАВ. Значительный вред пресным водоемам наносит ядерная промышленность.

Основные источники загрязнений:

• сточные воды предприятий ядерного типа;
• аварии атомных судов;
• атмосферные осадки из зон с проведением ядерных испытаний;
• захоронение твердых и жидких радиоактивных отходов.

Нельзя игнорировать ежегодное поступление в пресные водоемы гидросферы канализационных стоков с содержанием моющих средств, остатков бытовых отходов и пищи.

Подробнее о загрязнении рек и озер вы можете прочитать в статьях:

1. Самые грязные реки мира: топ-10.
2. Самые грязные реки в России.
3. Экологические проблемы озера Байкал.

Подземные воды

Связующим звеном, замыкающим круговорот воды гидросферы, являются подземные воды Земли. Они находятся в жидком состоянии (вода), парообразном и твердом (многолетняя мерзлота). Подземные воды подразделяются на грунтовые и артезианские.

В соответствии с расчетами О. Г. Сорохтина, на подземные воды (жидкие и парообразные) приходится порядка 7% массы гидросферы.

Под загрязнением подземных вод подразумевается какое-либо ухудшение их качества, связанное с антропогенной деятельностью:

• промышленным производством;
• коммунально-бытовой и сельскохозяйственной деятельностью.

Грунтовые воды, особенно расположенные в местах крупных промышленных центров, могут испытывать более мощную антропогенную нагрузку, чем поверхностные источники, по причине небольшой скорости водообмена.

Основными загрязнителями подземных вод являются:

• захоронения в отработанных карьерах и шахтах;
• закачка жидких и твердых промышленных отходов в глубокие скважины.

А также:

• нефтепродукты и тяжелые металлы;
• соединения азота и фенолы;
• органические вещества и нитраты;
• микрофлора;
• сульфаты и хлориды.

Локального типа загрязнения подземных вод связаны с техногенными процессами и могут возникать при разработке полезных ископаемых. Также попадают загрязнители в подземные источники из отходов, складируемых на земной поверхности, просачиваются с атмосферными осадками, сточными водами.

Последствия загрязнения подземных вод могут быть непредсказуемыми, так как процесс самоочищения вод этого типа длительный, при авариях нефтегазовых скважин очищение вод невозможно или очень сложно. При бактериологическом заражении подземных вод у потребителей возможно развитие тяжелых заболеваний и мутаций.

Состояние водоемов и пластик

Современный период часто называли пластмассовым веком из-за высокой популярности полимерных материалов. Массовое потребление изделий из пластмасс, наряду с их кратковременным сроком использования, привело к заметному повсеместному накоплению пластикового мусора, включая гидросферу.

Загрязнения полимерными отходами разных размеров, концентраций, форм были обнаружены в разных районах водной среды, а также в поверхностных водах открытого океана, как в глубоководных и отдаленных участках, так и в прибрежных зонах.

С учетом экологической безопасности, важнейшим отрицательным моментом пластиковых отходов является неспособность полимеров к разложению. Материалы под воздействием морских вод, солнца, ветров распадаются на мелкие фракции, загрязняя окружающую среду.

Количество пластикового мусора в водоемах — показатель антропогенного воздействия человечества на свою планету. Из пластика в океанах и морях образованы целые острова (мусорные пятна). Одно из самых известных — Большое тихоокеанское мусорное пятно. Новая среда обитания — пластисфера, где живут морские животные, растут водоросли, размножаются бактерии.

Одна из главных причин катастрофического роста пластикового мусора — бесконтрольный рост производства и использования одноразовых полимерных товаров, упаковки, тары.

Преимущественная часть пластика попадает в водоемы со сточными водами, со свалок, выбрасывается в воду людьми, как с берегов, так и с водного транспорта.

Последствия загрязнения гидросферы пластиком:

• отрицательное воздействие на морских обитателей, птиц, экосистему в целом;
• образование «мертвых зон»;
• снижение эффективности рыбного промысла, судоходства, аквакультуры;
• негативное воздействие на туристическую индустрию;
• ослабление рекреационного потенциала акваторий.

Пластик также оседает на дне водоемов, подводных растениях, коралловых рифах, поглощается морскими обитателями. Из воды, морских продуктов питания пластик попадает и в организм человека. Ситуация загрязнения гидросферы пластиковыми отходами оценивается как критическая и требует вмешательства.

Последствия

Загрязнение гидросферы негативно сказывается как на природной среде, так и на здоровье человека.

Последствия для природной среды:

1. Нарушения в экосистеме гидросферы, приводящие к гибели водных обитателей, изменению климатических характеристик водоемов и круговорота веществ в гидросфере.
2. «Цветение водоемов».
3. Истощение запасов пресной воды.
4. Появление мутаций у водных растений и животных вследствие накопления в водах соединений тяжелых металлов и канцерогенных веществ.
5. Вымирание животных, занесенных в Красную книгу.
6. Влияние на репродуктивную функцию морских обитателей.
7. Массовая миграция обитателей водоемов (рыб, млекопитающих).
8. Болезни и гибель морских обитателей (рыб, моллюсков, микроорганизмов, растений).
9. Появление «мусорных островов», что приводит к окислению океанических вод и затруднению выживания моллюсков и кораллов.

Последствия для человека:

1. Возникновение вспышек эпидемий инфекционных заболеваний (кишечные инфекции, грибковые и вирусные патологии, паразитарные болезни).
2. Нарушение добычи рыбы и ее продажи, что может вызвать голод у населения бедных стран.
3. Проблемы с пищеварительной системой и возникновение разных заболеваний (включая онкологические, поражения нервной системы) при употреблении воды, рыбы и морепродуктов из загрязненных водоемов.
4. Снижение качества жизни вследствие дефицита пресной воды.

Пути решения проблем

Полностью остановить загрязнение гидросферы на всей планете невозможно. Но предприняв совместные усилия, можно значительно сократить объемы поступления в водную среду загрязнений и вредных отходов. Для этого требуется действовать как на мировом и государственном, так и региональных и бытовых уровнях.

В мировом масштабе предусматривается:

1. Создавать международные конвенции и договора, предусматривающие решение вопросов использования запасов Мирового океана, судоходства, добычи природных ископаемых.
2. Воплощать в жизнь мероприятия по охране гидросферы, улучшать их, создавать  заповедные охранные зоны.
3. Проводить систематический мониторинг водных объектов, выявлять проблемные зоны и загрязняющие вещества, принимать меры по очищению вод от загрязнений.
4. Предотвращать незаконную ловлю рыбы и браконьерство.
5. Выполнять экологический контроль судов.
6. Следить за регулярной очисткой и обеззараживанием водоемов.
7. Способствовать уменьшению производства и потребления изделий из пластика.

А также:

• совершенствовать технологии переработки и утилизации отходов;
• внедрять в прибрежных зонах комплексы переработки мусора;
• использовать экологически чистое топливо;
• проводить общественную работу с мировым сообществом с целью привлечения внимания к проблеме загрязнения гидросферы.

На уровне государства и регионов предполагается:

1. Совершенствовать законодательную базу в сфере охраны водных ресурсов.
2. Контролировать работу грузового водного транспорта.
3. Осуществлять строгий экологический контроль функционирования промышленных предприятий.
4. Ужесточать законодательные меры за выполнение действий, угрожающих экологической безопасности водных объектов.
5. Устанавливать вдоль берегов водоемов защитные полосы и создавать водоохранные государственные зоны.
6. Проводить регулярный мониторинг водных объектов.
7. Модернизировать старые и строить новые очистные сооружения.
8. Регулировать и контролировать использование сельскохозяйственных удобрений.
9. Внедрять организацию систем сортировки, хранения и переработки мусорных отходов.
10. Проводить просветительскую работу в обществе.

В производственной сфере предлагается:

• внедрять новые современные технологии очистки промышленных стоков;
• повторно использовать производственные воды путем ее очистки;
• вместо химических удобрений применять органические.

На бытовом уровне рекомендуется:

1. Пользоваться натуральными чистящими и моющими средствами, а на приусадебных участках — экологическими удобрениями.
2. Экономно расходовать воду.
3. Не смывать в канализацию вредные вещества и лекарства.
4. Сортировать бытовые отходы.
5. Минимизировать использование изделий из полимеров.
6. Отдыхая на природе, не оставлять после себя мусор и не сбрасывать его в водоемы.
7. Участвовать в экологических акциях и субботниках по очистке водоемов от загрязнений.

С помощью использования новейших научных и технических достижений проводится современный мониторинг состояния гидросферы нашей планеты. В Мировом океане  с целью измерения и обработки данных оборудуются автоматические станции и наблюдательные наземные платформы, а также — летательные аппараты в атмосфере.

Видео по теме

Данная видео-презентация рассказывает о видах, причинах и последствиях загрязнения гидросферы Земли:

Заключение

Важной экологической проблемой мирового масштаба, способной вызвать разрушительные последствия как для планеты в целом, так и для человечества, является загрязнение гидросферы.

В результате загрязнения водных объектов химическими, биологическими, радиоактивными соединениями возможна гибель подводного природного и животного мира. Экологическое загрязнение гидросферы также угрожает здоровью человека.

Для предотвращения негативных и опасных последствий необходимо действовать сообща на мировом, государственном и бытовом уровне. Каждому человеку следует помнить, что для восстановления водных ресурсов требуется не один десяток лет, к тому же, не всегда возможно их восстановление.