К гидросфере относятся все водные ресурсы Земли от Мирового океана до ледников и грунтовых вод. Более 95% гидросферы составляют соленые океанические воды, покрывающие 71% земной поверхности. Еще примерно 3-4% гидросферы приходится на подземные воды и ледники, оставшаяся доля – пресные водохранилища. Загрязнение гидросферы происходит в меньшей степени от естественных источников, в большей – от человеческой жизнедеятельности. Это приводит к негативному воздействию на качество и количество пригодной воды, а также на среду обитания живых организмов.
Классификация загрязнений гидросферы
Сброс промышленных отходов в воду
Для выбора мер по предотвращению и исправлению последствий загрязнения выявляют по 3 характеристикам:
- способ попадания загрязнителей;
- масштаб распространения;
- степень устойчивости загрязнителей.
Загрязнители могут попадать в воду постепенно в результате естественных или антропогенных процессов, а также в виде разовых выбросов, связанных с природными катаклизмами и техногенными катастрофами. Масштаб распространения определяется площадью, содержащей загрязнители, а также территорией, на которую они влияют.
Источники загрязнения гидросферы
Вода используется в большинстве видов человеческой деятельности от бытовой до производственной. В соответствии с этим загрязнение гидросферы происходит из многих источников, среди них выделяются:
- естественные;
- антропогенные.
Антропогенные источники
Практически все загрязнители попадают в воду в результате человеческой деятельности. Среди отраслей и видов деятельности, оказывающих негативное воздействие на гидросферу, выделяются:
| Вид деятельности или отрасль | Как влияет | Примеры |
|---|---|---|
| Деятельность, связанная с нефтью | При разливе нефтепродуктов на поверхности образуется тонкая пленка, препятствующая естественным процессам в среде. Кроме этого, такая пленка может быть подвержена возгоранию. Разлив может произойти на любом этапе: добыче, транспортировке, переработке, потреблении. | Взрыв нефтеплатформы в Мексиканском заливе (США), объем утечки – почти 800 миллионов литров. |
| Работа транспорта | Более 70% грузовых перевозок в мире приходится на морской транспорт. Регулярные отходы составляют остатки портовой деятельности, а также топливные выбросы. Кроме этого, возникают нерегулярные утечки отходов, связанные с авариями. | Авария нефтетанкера вблизи Аляски (США) в 1989 году, объем нефтяной утечки – 40 миллионов литров. |
| Туризм | Туристическая деятельность в курортных прибрежных местах провоцирует образование дополнительных жилищно-коммунальных стоков, других отходов, связанных с обеспечением работы курорта. | Из-за недостаточного развития инфраструктуры в одном из районов Сочи действует несколько тысяч источников нелегального стока отходов. Закрытие пляжа в Геленджике из-за прорыва канализации. |
| Сельское хозяйство | Наибольшее воздействие на пресные водоемы и грунтовые воды оказывает сельское хозяйство. Использующиеся для удобрения пестициды через почву попадают в грунтовые воды, питающие реки и озера. | Попадание происходит постепенно без отдельных массовых выбросов. |
| Промышленные выбросы и стоки | Многие предприятия используют воду для технологических нужд: охлаждение реакторов, выработка энергии, сброс отходов. Этим объясняется распространенная практика размещения заводов (чаще всего старых) на берегах водоемов. | С 1966 года на берегу Байкала действовал целлюлозно-бумажный комбинат (БЦБК), сбросы которого составляли несколько десятков миллионов тонн отходов. В 2013 году БЦБК закрыли, но на других водоемах подобные предприятия продолжают деятельность. |
| Жилищно-коммунальные стоки | В большинстве городов отработанная вода не проходит очистку для ее стока в элементы гидросферы. Деятельность по водоснабжению и водоотведению приводит к загрязнению и снижению уровня грунтовых вод. | В Санкт-Петербурге действует несколько станций аэрации, которые очищают воду, поступающую из канализации. Более 98% воды проходят очистку перед попаданием в Финский залив. Объем стоков – несколько миллионов тонн воды на каждую из 3 станций. |
| Человеческая жизнедеятельность | Кроме стоковых отходов, в результате человеческой жизнедеятельности гидросфера загрязняется еще обычным мусором. Такой тип загрязнений характерен для городов и мест массового отдыха. | Почти в два сократилась популяция рыб в реке Читарум в Индонезии – это самая грязная река в мире. Вдоль ее берегов проживают 5 миллионов жителей, работает более 2000 промышленных предприятий. Ежедневный размер образования отходов: 20 тысяч тонн мусора и 340 тысяч загрязненных сточных вод. |
| Тепловое загрязнение | При нагреве воды происходит нарушение естественных условий обитания. Вода используется для охлаждения в энергетике и промышленности. Для этого вблизи объектов строятся отводные каналы, через который проходит отработанная нагретая вода. | Температура в отводных каналах электростанций в течение всего года положительная, из-за чего не происходит их замерзание. |
Основные загрязнители гидросферы
Сложность в очистке водоемов и определении степени загрязнения заключается в физико-химических характеристиках загрязнителей гидросферы. Некоторые из них растворяются в воде, из-за чего их сложно обнаружить визуальным способом. Другие погружаются под воду в твердом состоянии или плавают в воде – зависит от плотности вещества относительно воды.
Загрязнители, оказывающие наибольший урон гидросфере:
- нефть и нефтепродукты;
- тяжелые металлы (самые опасные – кадмий и свинец);
- детергенты (бытовая химия);
- минеральные вещества (соли, кислоты, щелочи, пестициды);
- пластик и полимеры;
- биологические загрязнители (микробы);
- радиоактивные элементы.
В зависимости от источника в гидросферу загрязнители могут попадать отдельными видами или совместно с другими компонентами. При попадании в гидросферу они влияют на состав воды: физический, температурный, бактериологический, химический.
Возможные последствия загрязнения
Сброс балластных вод
Степень воздействия на гидросферу зависит от физико-химических характеристик загрязнителя, площади поражения, частоты утечек. Загрязнители негативно влияют на состояние воды, делая ее непригодной для обитания живых организмов и для хозяйственного применения. Несколько групп последствий загрязнения гидросферы:
- воздействие на живые организмы;
- нарушение естественной экосистемы;
- сокращение пригодных водных ресурсов.
Влияние на живые организмы
Наибольшее влияние загрязнители оказывают на работоспособность живых организмов обитателей вод. Через них по пищевой цепочке отрицательное воздействие может передаваться человеку. Изменения в организме, вызванные загрязнением гидросферы:
- изменение структуры ДНК;
- ухудшение репродуктивной способности;
- канцерогенный эффект (мутации и онкология);
- замедление энергообмена в организме, что ускоряет старение;
- нейротоксическое воздействие (нарушение работы нервных клеток).
Вымирание представителей животного и растительного мира
Крайняя стадия воздействия на живые организмы – смерть. Она возникает в результате прямого чрезмерного воздействия или постепенного изменения в экосистеме. Такие изменения приводят к нарушениям естественных биологических процессов, что вынуждает живые организмы адаптироваться к новым агрессивным условиям или мигрировать. При миграции даже при отсутствии загрязнения на новом месте организмы снова вынуждены адаптироваться к среде. Кроме живых организмов, гибель грозит и растениям, участвующим в пищевой цепи.
Изменения в водных экосистемах
Смена условий существования в пределах заражения приводит к сокращению популяции одних видов, повышению – других. Под воздействием загрязнения меняется доступ к поверхности, свету, пищевым ресурсам. Например, в Нью-Йорке метод утилизации старых вагонов метро – затопление в океане. Из потопленных вагонов образовался искусственный риф Рэдберд на дне океана, ставший благоприятным местом для обитания рыб: их популяция выросла в 4 раза.
Сокращение водных ресурсов
Сокращение популяций рыб и числа растений приводит к нарушению процессов обогащения водоемов, из-за чего они становятся уязвимы к негативному воздействию. Это приводит к сокращению площади водоемов на Земле. Некоторые из них обмеляются, еще одни заражаются, другие – полностью высыхают. Например, обмеление Оки неоднократно (2007, 2014, 2015) приводило к приостановке судоходства в ее акватории. В Челябинской области есть озеро Карачай, использовавшееся для захоронения радиоактивных отходов с 50-х годов.
Дефицит пресной воды
Пресные источники воды без учета ледников составляют менее 3% от общего объема гидросферы, поэтому их загрязнение сильнее всего сказывается на человеке. Отсутствие доступа к чистой пресной воде у каждого жителя Земли – одна из глобальных проблем человечества. В одних случаях недостаток воды связан с засушливым климатом (Африка), в других – с ее загрязнением (Юго-Восточная Азия). Примерно 40% жителей Земли не имеют регулярного доступа к чистой пресной воде.
Меры борьбы с загрязнением
Для предотвращения или ликвидации загрязнения используются меры в двух направлениях:
- сокращение негативного воздействия у источников загрязнения;
- очистка загрязненных водоемов.
Сокращение и регулирование выбросов
Наибольший урон гидросфере наносится при выбросах отходов в водоемы. Сокращение и регулирование выбросов позволит вернуть водные ресурсы в хозяйственное пользование, а также позволит экосистеме самостоятельно восстановиться. Для этого государствами должны внедряться законодательные ограничения допустимого уровня выбросов, средства мониторинга состояния воды. Предприятиями и городами должны внедряться технологические средства по очистке образующихся отходов.
Фильтрация и очищение сточных вод
Кроме твердых бытовых и промышленных отходов в гидросферу попадает зараженная или загрязненная вода. Основной источник поступления – сточные воды. В городах и промышленных предприятиях образуется отработанная вода, которая по канализации попадает в водохранилища. В зависимости от развития инфраструктуры такая вода подвергается очистке. Вся масса воды должна пройти несколько стадий, чтобы быть пригодной для возврата в гидросферу. Очистка бывает физической, химической или биологической. На каждом из этапов в зависимости от метода очистки на воду оказывается воздействие: фильтров или решеток, химикатов, бактерий. Под физическим воздействием отсеивается твердый мусор, а вредные химические или биологические компоненты уничтожаются.
Уничтожение мусора в морях и океанах
Наибольший объем мусора в Мировой океан попадает из стран Юго-Восточной Азии. В них расположены основные производственные предприятия Земли, а также сосредоточено две трети населения. За счет особенностей течения Тихого океана этот мусор накапливается в водовороте, а само явление называется Большое тихоокеанское пятно.
Другие эффективные методы
Наиболее эффективные меры по очистке гидросферы должны применяться в источниках образования или в прибрежной зоне. На эти участки приходится более 80% загрязнения гидросферы. При попадании в открытый океан мусор под действием агрессивной соленой воды и течений измельчается и рассеивается по большой площади. Из-за этого очистка становиться экономически нецелесообразной или даже невозможной.
