Антропогенное воздействие на гидросферу

Введение
Гидросфера Земли представляет собой водную географическую оболочку, состоящую из поверхностных и подземных вод, ледников. Более 90% воды на Земле приходится на поверхностные воды Мирового океана и морей. Общий объём гидросферы Земли равен порядка 1 533 000 000 км³ воды. Вода является важнейшим источником жизни для всего живых организмов, а также ценным природным ресурсом, без которого невозможна деятельность человека и сама жизнь. Необходимо отметить тот факт, что жизнь на Земле зародилась в воде.
Сегодня проблема антропогенной нагрузки на гидросферу является весьма актуальной ввиду того, что водные ресурс достаточно широко используется в промышленном, сельскохозяйственном, коммунально-бытовом секторах человеческой деятельности, которые наращивают свои мощности и обороты. Так воздействие человека на водную оболочку не проходит бесследно. Наибольшее влияние на гидросферу оказывает явление загрязнение, происходящее в ходе антропогенной деятельности человека. Тем самым изменению подвержены физические, химические, биологические, органолептические свойства воды и др.
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
В работе [1] загрязнение было определено Ларионовым Н. М. «как поступление в окружающую среду твердых, жидких и газообразных веществ и энергии во вредных для экосистем количествах».
Физическое загрязнение водной среды выражается в том, что происходит попадание в воду песка, пыли, глины, радиоактивных примесей, золы и других веществ в результате хозяйственной деятельности человека.
Химическое загрязнение водной среды является наиболее распространенным и стойким. Оно происходит в результате попадания в воду органических и неорганических веществ, что изменяет естественные химические свойства воды. Нефть, нефтяные масла, нефтепродукты, СПАВы, фенолы, пестициды являются органическими веществами, а кислоты, щёлочи, тяжелый металлы, среди которых кадмий, свинец, цинк, ртуть, является неорганическими веществами. Все они оказывают отрицательное воздействие на гидросферу. Например, загрязнение нефтью и продуктами её переработки приводит к появлению нефтяных пятен, которые затрудняют процессы фотосинтеза в водной среде, что приводит к растению водных растений и животных. Стойкими загрязнителями воды являются нефтяные масла. Большинство таких веществ попадает в воду в результате сброса сточных вод предприятиями агропромышленного комплекса, нефтеперерабатывающих, металлургических, целлюлозных кожевенных и других производств (табл. 1). Водный кодекс [2] определяет понятие «сточные воды как дождевые, талые, инфильтрационные, поливомоечные, дренажные воды, сточные воды централизованной системы водоотведения и другие воды, отведение (сброс) которых в водные объекты осуществляется после их использования или сток которых осуществляется с водосборной площади». Другим способом химического загрязнения является дампинг, представляющий собой утилизацию отходов в море. Таким способ пользуются, например, развитая страна США [1].
Биологическое загрязнение водной среды происходит за счёт попадания в воду патогенных бактерий, вирусов, грибков, микроорганизмов, простейших организмов, а также продукты человеческой и животной жизнедеятельности. Их содержание в водной среде имеет накопительный эффект, который достигая критического уровня приводит к заражению как воды, так и водных организмов. Биологическое загрязнение в большей степени наносят сточные воды, которые содержат фекалии, пищевые отходы, а также стоки сахарных, пивоваренных, молочных, кожаных производств, целлюлозно-бумажной промышленности и т.д.
Таблица 1. Доля загрязнения сточными водами, сбрасываемыми отраслями промышленности, в % [3].
Отрасль промышленности Доля сброса сточных вод
1.Добывающая промышленность: 11,1%
нефтедобыча 0,4
угледобыча 10,6
газодобыча 0,1
2.Обрабатывающая промышленность: 88,9%
Цветная и чёрная металлургия 19,4
Нефтеперерабатывающая 3,7
Машиностроительный комплекс 10,5
Химическая и нефтехимическая 22,3
Пищевая 2,1
Легкая 2,4
Оборонная 2,8
Целлюлозно-бумажная 23,6
Промышленность стройматериалов 2,1
Тепловое загрязнение связано с тем, что подогретые воды сбрасываются в водоёмы в результате деятельности тепловых и атомных электростанций. Это, в свою очередь, негативно сказывается на флоре и фауне водоёмов, приводит к цветению вод, уменьшению кислорода в воде, изменению газового и химического состава вод, что приводит к размножению анаэробных бактерий и выделению сероводорода и метана, являющихся ядовитыми газами. Радиоактивное загрязнение наносят наибольший экологический ущерб водной среде, так как даже малые концентрации радиоактивных веществ являются очень опасными. В поверхностные водоёмы радиоактивные отходы попадают в результате сброса сточных вод, а также при захоронении отход на дне морей и океанов. В подземные воды они попадают путём просачивания вглубь земли с атмосферными водами.
Атомные электростанции и исследовательские центры стран Европейского союза, США, Японии и Австралии регулярно загрязняют реки и прибрежные акватории сточными водами. Ежегодно экономически развитая страна Великобритания сбрасывает 800 м³ жидких радиоактивных отходов, которые впоследствии накапливаются в атомных центрах Уиндскейла и Колдер-Хона.
Рассмотрим источники загрязнения водоёмов

. Анализирую литературу по общей экологии, было выявлено, что ряд авторов к источникам загрязнения относят, прежде всего, сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, комплексов животноводства и др. Другим источником являются воды шахт, рудников, затем сбросы, осуществляемые водным и железнодорожным транспортом. Пестициды, гербициды, химические и органические удобрения, используемые в сельском хозяйстве, также являются мощным источником загрязнения водных объектов. В почвенном покрове происходит накопление ядовитых веществ, которые затем попадают в грунтовые и наземные воды [4]. Общеизвестным является факт, что фермерские хозяйства вносят в почву 2,5 миллиона тонн органических удобрений, что негативно сказывается не только на состоянии почвы, но и водоёмов, рек, так как ядохимикаты попадают с полей в почву, а затем в грунтовые воды.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Анализируя статистические данные, предоставленные Федеральной службой государственной статистики, поступление загрязняющих веществ со сточными водами в водоёмы по России по состоянию на 2018 год составляет 40,7 млрд. м3. Из рисунка 1 видно, что наибольший объем сброса сточных вод приходится на 1993 год и составляет 68,2 млрд. м3. В период 1998 – 2008 годов общий объем сброса сточных вод в водоёмы находился примерно на одном уровне, с 2013 года происходит небольшое его сокращение (рис. 1) [5].
Рисунок 1. Объем сброса сточных вод в водоёмы по России [5]
По данным Росводресурсов, объем сброса загрязненных сточных вод по бассейнам рек и морей Российской Федерации по состоянию на 2018 год составляет 13,1 млрд. м3. Больший объем сброса сточных вод приходится на бассейн реки Волга и бассейн Каспийского моря [5].
Как известно, что любое изменение, вносимое в любую экосистему, не остается бесследным, всегда есть последствия, которые в большей степени негативно сказываются на ёё экологическом состоянии. Так, попадание загрязняющих веществ в водоемы, реки, моря, озёра приводит к ухудшению устойчивости экосистем. Таким образом, появляются такие экологически проблемы как эвтрофирование вод, микробиологического загрязнения вод, истощение вод. Рассмотрим подробнее.
В результате антропогенного воздействия происходит накопление в воде биогенных элементов, которые способствуют повышению биологической продуктивности водных объектов, Такое явление называется эвтрофирование вод. Оно приводит к ухудшению физико-химических условий среды за счёт увеличения большого числа микроскопических водорослей и других микроорганизмов, а также разложения отмерших организмов и их токсичности (рис. 2). Тем самым процесс антропогенного эвтрофирования вод вносит изменения в водоёмы, которые сопровождаются увеличением фитопланктона, изменением качества воды, зарастанием водной растительностью.
Рисунок 2. Процесс эвтрофирования вод
Сегодня проблема антропогенного эвтрофирования вод является весьма актуальной, поскольку с большой скоростью набирает обороты распространения на всех континентах и становится повсеместным явлением. Особое внимание данное явление получило в середине ХХ века, когда процессы эвтрофирования негативно сказались на экологическом состоянии озер Европы и Северной Америки.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСЛЛЕДОВАНИЯ
В ходе исследования было выявлено, что основными источниками поступления антропогенного эвтрофирования вод являются, прежде всего, сбросы неочищенных бытовых сточных вод, смыв неорганических удобрений, навоза с фермерских хозяйств, поступление нитратов из атмосферы и др. [3].
Опираясь на разные оценки, можно сказать, что объем поступления загрязняющих веществ в Мировой океан составляет 300 млрд. м3, причём почти 90% из них не подвергаются процессу очистки. Накапливаясь в продуцентах, химические токсиканты, следуя по пищевым цепям, приводят к гибели консументов, а также хищных птиц и человека. Загрязнение Мирового океана непосредственно также идёт при добычи и транспортировки нефти.
Установленным является факт, что морские экосистемы способны аккумулировать, осаждать и нейтрализовать токсичные вещества до определенного порога. Например, некоторые моллюски имеют возможность поглощать и выводить дихлордифинил трихлорметилметан, являющийся опасным загрязнителем. Донные микроорганизмы имеют устойчивость к тяжелым металлам и обладают способность, выделяя сероводород, переводить их в менее токсичные формы. Однако в морскую и океаническую среду поступают все более новые загрязнители, к которым биота не успевает приспособиться эволюционным путём.
Общеизвестным является факт, что антропогенное воздействие на гидросферу приводит к тому, что человек наносит вред как водной среде и её обитателям, так и самому себе. Для жизнедеятельности человека эффект от загрязнения воды происходит при непосредственном контакте с водой, так и в результате накопления по пищевым цепям: вода – планктон – рыбы – человек, вода- почва – растения – животные – человек