Насаждения и загрязнение водоемов

Обострение водных проблем вызвано изменениями речного стока из-за хозяйственной деятельности человека. Агротехнические и лесомелиоративные мероприятия, урбанизация и развитие промышленности, оросительные и осушительные мелиорации привели к изменениям на десятках миллионов гектаров, причем темпы глобального водопотребления продолжают стремительно расти. Если в 1900 г. оно составляло 400 км3 (в том числе «безвозвратное» 270 км3), то в 1950 г.— 1100 (650), в 1975 г.—3000 (1800),  к 2000 г.  соответственно 6000 (3000) км3.

Водные ресурсы относятся к непрерывно возобновляемым в процессе круговорота природным ресурсам. Каждый год с поверхности земли испаряется около 525 тыс. км3 воды. Атмосферный пар, конденсируясь, выпадает в виде дождя или снега и питает реки, озера, ледники, подземные воды и т. д.
 
В табл. 2.13 приведены данные, по которым можно судить об водообмене различных частей гидросферы. Наименьшая активность водообмена у соленых вод океана — 3000 лет. Смена речных вод проходит за 11 сут, т. е. 32 раза за год.
 
Активность водообмена
 
Части гидросферы Объемм, тыс. м куб. Активность водообмена, лет
Океан 1 370 000 3000
Подземные воды 60 000 4200
... в том числе зоны активного водообмена 4000 330
Покровные ледники 24 000 8000
Поверхностные воды суши 280 7
Реки  1,2 0,031
Почвенная влага 80 1
Пары атмосферы 14 0,027
Вся гидросфера 1 454 000 2900
 
Десять лет назад на одного жителя земного шара приходилось 11 тыс. м3, теперь из-за увеличения численности населения приходится 8,7 тыс. м3. Годовая потребность в воде одного жителя современного большого города составляет 150—180 м3, включая коммунальное хозяйство, полив насаждений, улиц и т. д.
 
В городах важная санитарно-гигиеническая роль отводится рекам, озерам и прудам. Они уменьшают загрязненность воздуха, очищают его от газов промышленного производства и пыли. Одновременно водоемы подвергаются большой опасности из-за загрязнения промышленными и хозяйственно-бытовыми стоками, а также от поверхностного стока дождевых и талых вод, стекающих с проезжих частей улиц, площадей и т. д.
 
Промышленные сточные воды насыщены минеральными и органическими веществами, в том числе наиболее опасными — тяжелыми металлами и нефтепродуктами, которые, попадая в водоемы, отрицательно влияют на протекание в них физико-химических и биологических процессов. Некоторые токсичные вещества остаются в воде и после ее прохождения через очистные сооружения.
 
Хозяйственно-бытовые сточные воды даже после механической и биологической очисток не полностью освобождаются от биогенных элементов (азот, фосфор) и бактериологического загрязнения. Поэтому после станций аэрации необходимо осуществить доочистку стоков, а доочищенные стоки целесообразно повторно использовать для нужд промышленности, полива улиц, зеленых насаждений и т. д.
 
Для сохранения нормальной жизнедеятельности водных экосистем требуется уже после очистки 6—15-кратное, а иногда и большее разбавление чистой водой. И тем не менее доведение спускаемых сточных вод до такой концентрации, при которой обеспечена предельно допустимая концентрация (ПДК) того или иного элемента в водостоке, еще не исключает возможность попадания в водоемы биогенных веществ, которые могут вызвать нежелательные экологические последствия.
 
В начале 70-х годов в тысячах озер Швеции и Норвегии стала исчезать рыба. Страны Скандинавского полуострова первыми столкнулись с проблемой кислых дождей, которая в наше время уже распространилась на территории ФРГ, Англии, Бельгии, Польши, западных районов СССР, восточных районов США и Канады. В озерах Норвегии общей площадью 13 тыс. км2 совсем нет рыбы, а на площади 20 тыс. км2 ее запасы значительно сократились. В Шотландии, Дании, Германии, Чехословакии также прогрессирует закисление озер, хотя скорость процесса значительно меньше из-за распространения в этих странах карбонатных почв, нейтрализующих действие кислых дождей. На ранней стадии появления кислых дождей внешне никаких признаков неблагополучия не наблюдалось, но уже тогда начались необратимые процессы в природе. Нарушилось сложившееся тысячелетиями равновесие.
 
Ученые выделили три стадии закисления поверхностных вод. В первой стадии природа способна сама справиться с закислением. Вторую стадию характеризуют нестабильное равновесие и увеличивающиеся «кислые» периоды. Третья стадия представляет собой сильно подкисленную воду. Закисление воды сопровождается вымиранием микроорганизмов, рыб, развитием анаэробных процессов с выделением метана и сероводорода, причем все это происходит во внешне чистой, прозрачной воде, лишенной жизни.
 
Дождевая вода всего несколько десятков лет назад считалась эталоном чистоты, имела всего слабокислую реакцию из-за растворения углекислого газа с образованием слабой угольной кислоты. Теперь дожди содержат кислоты в десятки, сотни, а то и тысячи раз больше. Ученые пришли к выводу, что появление кислоты в дождях связано с растворением в дождевых каплях окислов серы и азота. Кислотные загрязнители обладают способностью скапливаться в снегу, поэтому они имеют значительно большие возможности оказать вредное воздействие на водяную экосистему в районах, где выпадает много снега, чем в малоснежных районах. Это вызвано быстрым притоком накопляемой кислоты в период таяния снега.
 
Осаждение кислых веществ может происходить в результате процесса влажного и сухого осаждения.
 
Серьезную опасность для человека представляет распространение в водах тяжелых металлов (ртуть, свинец, кадмий), которые переносятся атмосферными потоками. Воды рек, водохранилищ и озер загрязнены неравномерно. Например, содержание ртути в реках США колеблется от 0,1 до 6 мг/л, из-за чего уже в 18 штатах введены ограничения на рыболовство. Ртуть признана наиболее токсичной из тяжелых металлов. Она имеет свойство даже спустя много десятков лет после загрязнения попадать в воду и организм ее обитателей из донных отложений, где она полностью сохранялась.
 
Огромный объем воды Мирового океана в целом рассеивает выносимые реками тяжелые металлы, но для некоторых регионов возрастающее загрязнение настораживает, так как уже отражается на здоровье населения, традиционно потребляющего в пищу продукцию моря.
 
Все большее значение имеют рассеянное загрязнение, смыв с полей органических и минеральных веществ (биогенные вещества, ядохимикаты), а также перенос загрязняющих веществ через атмосферу.
 
Огромные масштабы применения пестицидов приводят к загрязнению водоемов в результате прямого внесения пестицидов при обработке водоемов от вредителей, поступления воды с обработанных территорий, при сбросе отходов предприятий, изготовляющих пестициды, при транспортировке и хранении и даже через атмосферные осадки.
 
Накопление в почве загрязнителей влияет на химический состав грунтовых вод, их санитарно-гигиеническое состояние, ведет к тяжелым последствиям. Появились в грунтовых водах легкорастворимые токсичные соли, не встречавшиеся ранее в данной местности.
 
Водоемы имеют разную способность воспринимать и «переваривать» загрязняющие вещества. Хорошей самоочищающей способностью (в смысле превращения органических соединений в более простые минеральные) отличаются неглубокие реки с бурным течением. В них очень быстро происходит самоочищение сточных вод с остаточными загрязнениями в процессе движения.
 
Реки с медленным течением выдерживают значительно меньшие нагрузки загрязняющих веществ. Медленно происходят процессы самоочищения при низких температурах воды под ледяным покровом.
 
«Цветение» воды — массовое размножение водоросли — наблюдается в летнее время в малопроточных водоемах в условиях, когда в воде отмечается изобилие питательных (биогенных) веществ. Водоем можно считать биологически загрязненным, когда концентрация биомассы в воде превышает 10 мг/л. В водоеме происходит повышение биологической продуктивности экосистем.
 
Установлено, что ПДК для водоемов питьевого назначения недостаточны для поддержания условий жизни— обитателей акваторий, водоемов, рек. Поэтому были разработаны рыбохозяйственные нормы, а сейчас стоит вопрос о разработке экологических ПДК, которые обеспечили бы не только безвредность воды для человека, но и нормальную жизнь в водных экосистемах, а тем самым и сохранение самоочищающейся способности водных объектов.
 
Среди многих факторов, влияющих на состояние водоемов, особое значение имеет сообщество растений. Успешно применяется в борьбе с загрязнением водоемов тростник, который имеет развитую корневую систему, способную задерживать не только механические примеси, но и поглощать разнообразные химические соединения, используя их в процессе роста растений. Деревья, кустарники и трава способны выполнять разнообразные водоохранные функции. В местах забора питьевой воды на нужды города вокруг водозаборных станций создают зеленые охранные зоны строгого режима, способные защитить водоем от проникновения инфекции. Растения обеспечивают интенсивное поглощение почвой талых и дождевых вед, способствуя равномерному в течение длительного времени их поступлению в водоемы, предохраняя от обмеления. У всех водоемов, в том числе и малых, необходимы специальные насаждения для регулирования их водного режима. Насаждения по берегам водоемов одновременно выполняют почвозащитные, берегоукрепительные и водоохранные функции, что особенно важно на территориях, где развиты процессы эрозии почв, обвалы и разрушения склонов.
 
Речной сток на территории СССР в среднем в год составляет 4700 км3, примерно 12 % мирового стока.
 
В СССР в целом существенно изменился режим рек, что связано со строительством каскадов водохранилищ суммарной площадью почти 8,5 млн. га, из которых 7,5 млн. га приходится на затопленную сушу, как правило, наиболее плодородные земли.
 
В 1988 г. из водных объектов, включая моря, было забрано 364,9 км3 воды: промышленностью — 111,8, сельским хозяйством — 222,9, коммунальным хозяйством — 24,5, прочими отраслями — 5,7. Безвозвратное изъятие стока для нужд промышленности и особенно сельского хозяйства, составившее в 1988 г. в целом по стране 182 км3, приводит к истощению рек.
 
Самые загрязненные водоемы на территории СССР — реки Западный Буг, Днестр, Дунай, Дон, реки и озера Кольского полуострова, нижнее течение р. Амур. Наиболее восприимчивы к антропогенному воздействию малые реки (длиной до 100 км), общая протяженность которых составляет 3,9 млн. км, или 92 % протяженности всех рек страны. На долю малых рек приходится значительная часть поверхностного стока рек СССР. Так, в РСФСР сток малых рек составляет более 1/3 суммарного многолетнего стока, а в Центральном Черноземье достигает 60—80 %.
 
В результате забора воды для нужд народного хозяйства годовой сток крупных рек СССР уменьшился на 17—25 %. Наиболее прогрессивный путь сохранения чистоты водоемов — переход к замкнутым циклам промышленного водоснабжения. Многократное использование воды на промышленных предприятиях позволяет отказаться от забора из водоемов более 200 км3 воды ежегодно. Для сравнения — среднегодовой сток Волги равен 254 км3.
 
Биологическое самоочищение водоема включает:
использование вредных веществ микроорганизмами;
рост и размножение зоопланктона за счет бактерий, взвешенного растворенного органического вещества;
развитие водорослей и стимулирование процесса фотосинтетической аэрации;
развитие высшей водной растительности.
 
Биологическая очистка сточных вод нередко осуществляется на полях орошения, где одновременно выращивают кормовые культуры или травы (костер безостый, овсяница луговая, тимофеевка луговая, клевер белый).
 
Теплолюбивое растение эйхорния (вид водного гиацинта), в обычных условиях быстро размножающийся сорняк в водоемах, поглощает из воды фенолы, соединения тяжелых металлов — ртути, свинца, кадмия, никеля.
 
Проходя через тростник, камыш, рогоз, вода в значительной степени освобождается от балластных и токсических веществ. Рогоз благодаря корневищам обладает способностью очищать от загрязнения и воду, и дно.
 
Камыш, тростник активно поглощают из воды органические вещества — фенол, индол, ксилол, пиридин. За 8 дней тростник удаляет из 1 л воды до 10 мг фенола. Тростник, рогоз узколистный хорошо очищают водоемы от нефти. Тростник обыкновенный поглощает из воды ДДТ. Очищают водоемы от гербицидов водяной гиацинт, рдест, зеленые водоросли. Тростник, рогоз, камыш, аир, ежеголовник извлекают из воды азот, фосфор, калий, кальций, серу. Камыш, водяной орех, рдест извлекают из воды марганец, а ряска — медь, бор.
 
Предохраняет воду наземных источников от загрязнения вредными веществами лес. Мутность воды после прохождения лесной полосы шириной 30 м уменьшается в 100 раз. Насаждения по берегам водоемов поглощают из поверхностных стоков пестициды, смываемые с полей.
 
После пропуска воды, обогащенной азотсодержащими соединениями, через 5-метровую полосу берез количество нитратного азота уменьшилось на 0,4 мг/л. Пятиметровая сосновая полоса сократила количество нитратного азота на 3 мг/л. Лесная растительность уменьшает в воде содержание фосфатов.
 
Сохранение в чистоте вод на территории города — сложная задача, решить которую можно только проведя сложный комплекс мероприятий градостроительного, технологического и инженерного характера.
 
В.А. Горохов

Добавить комментарий

CAPTCHA
Подтвердите, что вы не спамер