Понятие природных ресурсов и их классификация

Размещено на http://www.allbest.ru/

10

План

1. Понятие природных ресурсов и их классификация

2. Место экосистемы в биосфере - уровни биологической организации материи

3. Масштабы и последствия загрязнения водных объектов

Список литературы

1. Понятие природных ресурсов и их классификация

«Природные ресурсы» - одно из наиболее часто употребляемых в литературе понятий. Это элементы природы, используемые в народном хозяйстве, являющиеся средствами существования человеческого общества: почвенный покров, полезные дикие растения, животные, полезные ископаемые, вода (для водоснабжения, орошения, промышленности, энергетики, транспорта), благоприятные климатические условия (главным образом тепло и влага), энергия ветра.

Так же нередко дается определение: природные ресурсы - это естественные ресурсы... тела и силы природы, которые на данном уровне развития производительных сил и изученности могут быть использованы для удовлетворения потребностей человеческого общества в форме непосредственного участия в материальной деятельности .

Природные ресурсы - пространственно-временная категория; их объем разный в различных районах земного шара и на разных стадиях социально-экономического развития общества. Тела и явления природы выступают в качестве определенного ресурса в том случае если в них возникает потребность. Но потребности, в свою очередь, появляются и расширяются по мере развития технических возможностей освоения природных богатств. Например, нефть была известна как горючее вещество еще за 600 лет до н. э., но в качестве топливного сырья в промышленных масштабах ее начали разрабатывать лишь с 60-х годов XIX столетия. Именно с этих пор нефть превратилась в реально доступный для использования энергетический ресурс, значение которого неуклонно возрастало. Однако до второй половины XX в. нефть, залегающая в донных отложениях шельфа Мирового океана, не рассматривалась в качестве ресурса, так как состояние техники извлечения нефти делало невозможной ее добычу на шельфе. Лишь в 1940-х годах впервые на акваториях (озеро Маракайбо в Венесуэле, Каспийское море в СССР) нефть начала разрабатываться в промышленных масштабах, и нефтяные залежи мелководных зон морей и океанов приобрели ресурсное значение.

В первобытнообщинном обществе потребности человека и его возможности освоения природных богатств были весьма скромными и ограничивались охотой на диких животных, рыбной ловлей, собирательством. Затем возникло земледелие и скотоводство, и, соответственно, в состав природных ресурсов были включены почвенный покров и растительность, служившая кормовой базой для выпасаемого скота. В лесах добывалась древесина для строительства жилищ и для получения дров, постепенно началось освоение полезных ископаемых (угля, руд, строительных материалов), человек научился осваивать энергию ветра и падающей воды. По мере развития производства расширялся не только объем осваиваемых естественных ресурсов, но в хозяйственный оборот вовлекались и новые площади девственной природы.

Территориальное расширение сферы хозяйственной деятельности человеческого общества и вовлечение в материальное производство новых видов природных ресурсов вызывало в природе разнообразные изменения, своего рода ответные реакции в виде различных природно-антропогенных процессов. В докапиталистических общественных формациях эти процессы изменения не носили повсеместного характера и концентрировались в отдельных регионах - очагах мировой цивилизации (Средиземноморье, Месопотамия и Ближний Восток, Южная и Юго-Восточная Азия). И хотя во все времена освоение природных ресурсов человеком носило чисто потребительский, а подчас и откровенно хищнический характер, оно редко приводило к серьезным широкомасштабным экологическим катастрофам. Интенсивность освоения естественных ресурсов и объем природных богатств, вовлекаемых в хозяйственную деятельность, стали резко возрастать в эпоху возникновения и развития капиталистического общественного уклада. Применение машинной техники сопровождалось значительным увеличением объемов извлекаемого сырья (древесины, полезных ископаемых, сельскохозяйственной продукции и т. д.). Одновременно шло освоение новых видов природных ресурсов. Мелиорируются земли, ранее считавшиеся непригодными для распашки (заболоченные, засоленные или страдающие от дефицита влаги), осваиваются новые виды полезных ископаемых (нефть, природный газ, уран, редкие металлы и др.). Естественные ресурсы в процессе освоения подвергаются более глубокой и комплексной переработке (производство нефтепродуктов, синтетических материалов и т.д.). Однако способ производства, основанный на расширенном материальном воспроизводстве, на получении максимальной сиюминутной прибыли, не учитывает особенностей формирования природных ресурсов, объемов их естественного возобновления и использует в первую очередь наиболее качественные и удобно размещенные запасы.

Во второй половине XX в. ресурсопотребление неизмеримо возросло, охватив практически всю сушу и все известные в настоящее время природные тела и компоненты. Научно-технический прогресс непосредственным образом отразился на практике ресурсопользования. Разработаны технологии освоения таких видов природных богатств, которые до недавнего времени не включались в понятие "природные ресурсы" (например, опреснение соленых морских вод в промышленном масштабе, освоение солнечной или приливно-волновой энергии, производство атомной энергии, добыча нефти и газа на акваториях и многое другое). Возникло представление о потенциальных ресурсах или ресурсах будущего.

Большое значение в освоении природных ресурсов имеют экономические факторы, определяющие рентабельность их хозяйственного использования. Так, до сих пор нефть, железомарганцевые конкреции, залегающие на больших глубинах дна Мирового океана, в качестве реальных, доступных ресурсов не рассматриваются, так как их добыча оказывается слишком дорогой и экономически не оправданной.

Далеко не все природные ресурсы «лежат на поверхности» и могут быть легко подсчитаны и учтены. Так, объемы подземных вод, многие виды полезных ископаемых, сырье для разнообразных химических производств определяются и уточняются в результате сложных, часто дорогостоящих научных или технических изысканий. По мере развития научно-технического прогресса наши знания и представления о них становятся более точными. В ряде случаев уже известна технология извлечения или переработки природного сырья, но лишь на стадии экспериментальных, а не промышленных разработок. Так обстоит дело с получением нефти из битуминозных песчаников и сланцев, с широкомасштабным опреснением соленых морских вод. Получаемое при этом сырье слишком дорого и неконкурентоспособно, поэтому невозможно строить экономические расчеты на базе их использования.

Так или иначе, природные ресурсы, их объемы и доступность, в современном обществе напрямую определяют уровень экономического развития того или иного общества. Очень немногим странам (например, Японии) удалось преодолеть узость своей ресурсной базы.

Природная классификация ресурсов.

- Земельные ресурсы всегда были главным достоянием любой страны.

Земельный фонд России самый большой в мире - 1707,5 млн.га. В структуре земельного фонда земли сельскохозяйственных предприятий и граждан, занимающихся сельскохозяйственной деятельностью, составляют 38,1%, под населенными пунктами занято 0,4% территории страны, земли несельскохозяйственного назначения (промышленность, транспорт, связь, военные объекты) составляют 1,2%, природно-заповедного фонда- 1,2, лесного фонда - 51,4, водного фонда -1, государственного запаса -6,9%.

Площадь обрабатываемых земель в России сокращается, но обеспеченность пашней из расчета на душу населения остается очень высокий по сравнению с другими странами. Так, в России она составляет 0,8 га, в то время как США - 0,6 га, а в Китае и Египте - 0,09 и 0,05 га соответственно.

- Лесные ресурсы.

Леса в РФ занимают около 800 млн.га, или почти 2/3 всей площади страны, а общий запас лесонасаждений превышает 81,6 млрд. куб/м. На долю России приходится значительная часть мировых запасов древесины, по которым она занимает первое место в мире.

Лесные богатства РФ в основном сосредоточены в восточных районах страны. Важным показателем оценки лесных ресурсов является лесистость территории, по которому Россия занимает 21-е место в мире (45%).Леса являются источником твердой и мягкой (строительной и поделочной) древесины, сырья для целлюлезно-бумажной, гидролизной, лесохимической и других отраслей промышленности и служат местом обитания многих промысловых животных. На территории России произрастает свыше 300 видов лекарственных растений. Некоторые растения продуцируют смолы, красящие пигменты, эфирные масла и многие другие вещества, используемые в различных отраслях промышленности и техники.

В связи с большим разнообразием условий, как на суше, так и в морях и со значительной протяженностью территории с севера на юг и с запада на восток разнообразен и животный мир. Вместе с тем из-за северного положения большей части территории страны и омывающих ее морей фауна России в сравнении с фауной тропических и экваториальных стран по числу видов относительно небогата. Важная общая черта размещения фауны в России, как и во всем Северном полушарии, заключается в том, что число видов в целом, как и число видов почти во всех отдельных группах, возрастает по направлению с севера на юг. Другая особенность состоит в так называемой зональности, т.е. в ясно выраженной связи распространения животных с природными зонами на суше и в море. Эта зональность в известной степени нарушается, с одной стороны, присутствием некоторого количества широко распространенных видов, встречающихся в нескольких зонах или на всей территории страны, а с другой - некоторыми историческими особенностями развития и формирования фауны России или отдельных ее частей. Россия занимает одно из первых мест в мире по запасам охотничьих животных и промысловых рыб. На основе их использования строится деятельность таких важных отраслей хозяйства, как охотничье, рыбное, промысел морского зверя.

- Водные ресурсы

в сравнении с другими видами природных ресурсов обладают рядом существенных отличий. Вода ничем не заменима, не знает административных границ, находится в постоянном движении в атмосфере, литосфере, биосфере. Ее количество и качество непрерывно меняется от сезона к сезону и от года к году.

По скорости возобновления природные воды принято подразделять на медленно возобновляемые - вековые или статистические запасы - и ежегодно возобновляемые, или водные ресурсы. Потребность народного хозяйства в пресной воде в основном удовлетворяется за счет ежегодно возобновляемых водных ресурсов, количественно оцениваемых размером речного стока. Единовременный объем речных вод суши невелик он оценивается всего в 1200 куб./км, но благодаря круговороту воды в природе ежегодно реки сбрасывают в Мировой океан около 40-41 тыс. куб./км. Суммарный объем ежегодно возобновляемых водных ресурсов России оценивается в 4270 куб./км/год, который принимается в качестве исходного для оценки водообеспечения страны. В Росси около 120 000 рек, и почти все они зимой замерзают. Большая часть рек отличается спокойным равнинным характером течения. Именно такой рекой является Волга, наиболее типичная для России. Среди 2000 пресных и соленых озер особенно известны Байкал - самое глубокое озеро в мире, живописное Ладожское, суровое Онежское и заполярное озеро Таймыр.

Территория России в целом очень богата ресурсами пресных подземных вод. Почти половина эксплуатационных ресурсов подземных вод относится к практически невозобновляемым запасам, и их прогнозная оценка выполняется, исходя из возможной сработки условно за 50-летний период эксплуатации.

Наиболее значительные эксплуатационные ресурсы подземных вод сосредоточены в крупных артезианских бассейнах европейской части - Московском, Северо-Западном, Сурско-Хоперском и др.

- Минерально-сырьевые ресурсы.

Россия имеет богатую и разнообразную минерально-сырьевую базу. Наиболее распространенный показатель оценки минерально-сырьевых ресурсов - запасы полезных ископаемых, т.е. количество минерального сырья в недрах Земли, на ее поверхности, на дне водоемов и в объеме поверхностных и подземных вод, определяемое по данным геологической разведки. Для некоторых месторождений полезных ископаемых подсчитывается количество содержащихся в них запасов ценных компонентов, например запасы металла в рудах. Величины запасов полезных ископаемых обладают различной достоверностью их подсчета, зависящей от сложности геологического строения месторождений и детальности их геологической разведки. Современное хозяйство использует около 200 видов минерального сырья. Единой общепринятой системы их классификации нет. В зависимости от физических или химических свойств добываемого сырья, от отрасли экономики, где оно находит применение, от особенностей возникновения в земной коре известные полезные ископаемые подразделяются на группы. Широко распространена классификация полезных ископаемых на основе технологии их использования: топливно-энергетическое сырье (нефть, уголь, газ, уран), черные, легирующие и тугоплавкие металлы. На Россию приходится почти 1/2 угольных ресурсов мира, примерно 1/7 часть мировых запасов нефти и 1/3 природного газа.

Важной составной частью энергетического потенциала любой страны являются гидроэнергоресурсы, которые (подобно энергии солнечных лучей, ветра и т.д.) относятся к категории возобновляемых. Поэтому их удельный вес в общем объеме всех энергоресурсов исчисляется только условно. Россия, обладая суммарным гидропотенцмалом в 2500 млрд кВт.ч (из них технически возможно использовать до 1670 млрд. кВт.ч), занимает второе место в мире по этому показателю, уступая только КНР. В особой строке энергетических ресурсов стоят урановые руды- ресурсы современной топливной базы для атомной энергетики. Россия, наряду с Канадой, США, Австралией, ЮАР, Францией, Нигером является крупным производителем и экспортером обогащенного урана. Основные месторождения расположены в Восточной Сибири, Северном районе и др. В масштабе истории человечества эра ископаемого топлива будет занимать относительно короткое время - либо из-за ограниченности его источников, либо из-за экологических ограничений. Энергетика будущего это использование энергии солнца, ветра, воды, биомассы, геотермальной энергии. Из перечисленных последняя уже широко используется.

Геотермальные ресурсы России огромны. Их наличие обнаружено и в «прохладных» областях, к числу которых относятся платформы и районы подвижного тектонического режима, и восточный вулканический пояс.

Важнейшей составной частью минерально-сырьевой базы являются руды черных и цветных металлов, а также горно-химическое сырье, минерально-строительные материалы и другие полезные ископаемые более редкого пользования. Руды цветных металлов находят широкое применение в разнообразных отраслях промышленности-электронике, радио и электропромышленности, космической и атомной технике, ракето- и самолетостроении и многих других. Их мировое потребление за последнее время возросло в несколько раз. Большие ресурсы минерального сырья заключены в недрах под водами внутренних и внешних морей России (шельфы, континентальные склоны), в прибрежных и донных отложениях этих морей. Недра шельфов имеют большие месторождения нефти и газа; в прибрежных донных отложениях морей главным образом в форме прибрежноморских россыпей концентрируются скопления олова, золота, титана, циркония, железа, марганца и др. Важный источник получения разнообразных минеральных компонентов - морская вода. Наибольшее практическое значение имеют содержащиеся в ней растворенные минеральные соли. Из морской воды могут также извлекаться соединения брома, магния, калия и т.д.

загрязнение природный ресурс биологический

2. Место экосистемы в биосфере - уровни биологической организации материи

Понятие биосферы впервые было введено австрийским ученым геологом Эдуардом Зюссом в 1875 году. Понятие биосферы имеет два аспекта: с одной стороны как специфическая оболочка земного пространства, с другой - как глобальная экосистема. С точки зрения составляющих компонентов биосфера - это нижняя часть атмосферы, гидросфера и верхняя часть литосферы, населенные живыми организмами, или по выражению Владимира Ивановича Вернадского - «область распространения живого вещества».

По оценкам разных источников биосфера возникла 3,5 - 4,5 млрд. лет назад. Считается, что нижняя граница биосферы в среднем лежит на глубине 3 км от поверхности суши и 0,5 км ниже дна океана, хотя в буровых скважинах живые микроорганизмы обнаружены на глубине 4 км, а микробиологические остатки - до 7 км. В «черных курильщиках» - выходах термальных вод на дне океана на глубинах в 3 км при давлении около 300 атм (3Ч107 Па) обнаружены живые организмы при температуре 250 С (с повышением давления при t > 100 С вода не кипит). Растения поднимаются в горы до высоты ~ 5 км. Дальше царствует вечный холод, но жизнь здесь теплится - обитают некоторые паукообразные и микроорганизмы. Верхняя граница биосферы находится на высоте 20 - 25 км на уровне озонового слоя, защищающего все живое от жесткого ультрафиолетового излучения. Выше случайно залетают только споры бактерий и грибов. Масса биосферы составляет ~0,05 % массы Земли, объем - 0,4 %. Но именно эта незначительная по размерам оболочка планеты есть область зарождения, развития и сохранения на протяжении миллиардов лет жизни в одной из точек Вселенной.

Экосистемой называют совокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.

Таким образом, для естественной экосистемы характерны три признака:

1) экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов;

2) в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;

3) экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.

Примерами природных экосистем являются озеро, лес, пустыня, тундра, суша, океан, биосфера.

Как видно из примеров, более простые экосистемы входят в более сложно организованные. При этом реализуется иерархия организации систем, в данном случае экологических.

Таким образом, устройство природы следует рассматривать как системное целое, состоящее из вложенных одна в другую экосистем, высшей из которых является уникальная глобальная экосистема - биосфера. В ее рамках происходит обмен энергией и веществом между всеми живыми и неживыми составляющими в масштабах планеты. Грозящая всему человечеству катастрофа состоит в том, что нарушен один из признаков, которым должна обладать экосистема: биосфера как экосистема деятельностью человека выведена из состояния устойчивости. В силу своих масштабов и многообразия взаимосвязей она не должна от этого погибнуть, она перейдет в новое устойчивое состояние, изменив при этом свою структуру, прежде всего неживую, а вслед за ней неизбежно и живую.

Экосистема является важнейшей структурной единицей устройства окружающего мира. Основу экосистем составляют живое вещество, характеризующееся биотической структурой, и среда обитания, обусловленная совокупностью экологических факторов. Рассмотрим их более подробно.

Экосистема основана на единстве живого и неживого вещества. Суть этого единства проявляется в следующем. Из элементов неживой природы, главным образом молекул CO2 и H2O, под воздействием энергии солнца синтезируются органические вещества, составляющие все живое на планете. Процесс создания органического вещества в природе происходит одновременно с противоположным процессом - потреблением и разложением этого вещества вновь на исходные неорганические соединения. Совокупность этих процессов протекает в рамках экосистем различных уровней иерархии. Чтобы эти процессы были уравновешены, природа за миллиарды лет отработала определенную структуру живого вещества системы.

Движущей силой в любой материальной системе служит энергия. В экосистемы она поступает главным образом от Солнца. Растения за счет содержащегося в них пигмента хлорофилла улавливают энергию излучения Солнца и используют ее для синтеза основы любого органического вещества - глюкозы C6H12O6.

Кинетическая энергия солнечного излучения преобразуется таким образом в потенциальную энергию, запасенную глюкозой. Из глюкозы вместе с получаемыми из почвы минеральными элементами питания - биогенами - образуются все ткани растительного мира - белки, углеводы, жиры, липиды, ДНК, РНК, то есть органическое вещество планеты.

Кроме растений продуцировать органическое вещество могут некоторые бактерии. Они создают свои ткани, запасая в них, как и растения, потенциальную энергию из углекислого газа без участия солнечной энергии. Вместо нее они используют энергию, которая образуется при окислении неорганических соединений, например, аммиака, железа и особенно серы (в глубоких океанических впадинах, куда не проникает солнечный свет, но где в изобилии скапливается сероводород, обнаружены уникальные экосистемы). Это так называемая энергия химического синтеза, поэтому организмы называются хемосинтетиками.

Таким образом, растения и хемосинтетики создают органическое вещество из неорганических составляющих с помощью энергии окружающей среды. Их называют продуцентами или автотрофами. Высвобождение запасенной продуцентами потенциальной энергии обеспечивает существование всех остальных видов живого на планете. Виды, потребляющие созданную продуцентами органику как источник вещества и энергии для своей жизнедеятельности, называются консументами или гетеротрофами.

Консументы - это самые разнообразные организмы (от микроорганизмов до синих китов): простейшие, насекомые, пресмыкающиеся, рыбы, птицы и, наконец, млекопитающие, включая человека.

Консументы, в свою очередь, подразделяются на ряд подгрупп в соответствии с различиями в источниках их питания.

Животные, питающиеся непосредственно продуцентами, называются первичными консументами или консументами первого порядка. Их самих употребляют в пищу вторичные консументы. Например, кролик, питающийся морковкой, - это консумент первого порядка, а лиса, охотящаяся за кроликом, - консумент второго порядка. Некоторые виды живых организмов соответствуют нескольким таким уровням. Например, когда человек ест овощи - он консумент первого порядка, говядину - консумент второго порядка, а употребляя в пищу хищную рыбу, выступает в роли консумента третьего порядка.

Первичные консументы, питающиеся только растениями, называются растительноядными или фитофагами. Консументы второго и более высоких порядков - плотоядные. Виды, употребляющие в пищу как растения, так и животных, относятся к всеядным, например, человек.

Мертвые растительные и животные остатки, например опавшие листья, трупы животных, продукты систем выделения, называются детритом. Это органика! Существует множество организмов, спе-циализирующихся на питании детритом. Они называются детритофагами. Примером могут служить грифы, шакалы, черви, раки, термиты, муравьи и т.п. Как и в случае обычных консументов, различают первичных детритофагов, питающихся непосредственно детритом, вторичных и т. п.

Наконец, значительная часть детрита в экосистеме, в частности опавшие листья, валежная древесина, в своем исходном виде не поедается животными, а гниет и разлагается в процессе питания ими грибов и бактерий.

Поскольку роль грибов и бактерий столь специфична, их обычно выделяют в особую группу детритофагов и называют редуцентами. Редуценты служат на Земле санитарами и замыкают биогеохимический круговорот веществ, разлагая органику на исходные неорганические составляющие - углекислый газ и воду.

Таким образом, несмотря на многообразие экосистем, все они обладают структурным сходством. В каждой из них можно выделить фотосинтезирующие растения - продуценты, различные уровни консументов, детритофагов и редуцентов. Они и составляют биотическую структуру экосистем.

3. Масштабы и последствия загрязнения водных объектов

Земля обладает колоссальным объемом воды - около 1,5 млрд. куб. км. Однако 98% этого объема составляют соленые воды Мирового океана, и только 28 млн. куб. км - пресные воды. Поскольку уже известны технологии опреснения соленых морских вод, воды Мирового океана и соленых озер можно рассматривать как потенциальные водные ресурсы, использование которых в будущем вполне возможно. Ежегодно возобновляемые запасы пресных вод не столь велики " по разным оценкам они колеблются от 41 до 45 тыс. куб. км (ресурсы полного речного стока). Мировое хозяйство расходует для своих нужд около 4-4,5 тыс. куб. км, что равно примерно 10% общего водозапаса, и, следовательно, при условии соблюдения принципов рационального водопользования эти ресурсы можно рассматривать как неисчерпаемые. Однако при нарушении этих принципов ситуация может резко обостриться, и даже в планетарном масштабе может ощущаться дефицит чистых пресных вод. А пока природная среда ежегодно «дарит» человечеству в 10 раз больше воды, чем ему нужно для удовлетворения самых разнообразных потребностей.

В результате хозяйственной деятельности промышленные, бытовые, сельскохозяйственные сточные воды, которые сбрасываются в водные объекты во многих случаях без какой-либо очистки, оказывают значительное влияние на качество природных вод, изменяя их гидрохимический и биологический режим, нарушая среду нормальной жизнедеятельности растительных и животных организмов. Процесс изменения состава и свойств природных вод в результате деятельности человека, приводящий к ухудшению качества воды для водопользования и нарушению биологических процессов, называют загрязнением вод.

Одновременно с загрязнением воды в реках и водоемах происходит процесс самоочищения, под которым понимают совокупность гидрохимических, биологических и физических процессов, приводящих к частичному уменьшению содержания в воде загрязняющих веществ, а при полном самоочищении - к восстановлению естественного облика водного объекта.

Источники загрязнения водных объектов многочисленны и весьма разнообразны. Много загрязнений попадает в водную среду из атмосферы. По подсчетам специалистов, на поверхность океана ежегодно выпадает 200 тыс. т свинца, 1 млн. т углеводородов, 5 тыс. т ртути. Половина пестицидов, находящихся в океане, попала из воздуха. Пестициды могут перемещаться на большие расстояния. Так, летние муссонные ветры подхватывают их в Африке, а оседают они в Бенгальском заливе; в другое время года ветры несут их через Атлантику в Карибское море.

Загрязнение не распространяется равномерно по всему океану, а сосредоточивается в основном в прибрежной полосе и районах континентального шельфа, на долю которых приходится примерно 10% всей поверхности океана, где вылавливается 90% рыбы.

Промышленные, бытовые, сельскохозяйственные сточные воды, сбрасываемые в водные объекты непосредственно, а во многих случаях и после очистки, вносят большие изменения в их гидрохимический и биологический режим, изменяя качество воды, нарушая нормальную жизнедеятельность растительных и животных организмов. Такой процесс изменения состава и свойств природных вод в результате деятельности человека, приводящий к ухудшению качества воды для водопользования и нарушению биологических процессов, называют загрязнением вод. Нередко неудовлетворительное качество воды обусловливается природными процессами. В этом случае иногда употребляют термин «естественное загрязнение воды».

Загрязнение водных объектов характеризуется следующими признаками: появлением плавающих веществ на поверхности воды и отложением на дне осадка; изменением физических свойств воды - прозрачности и цвета, появлением запахов и привкусов; изменением химического состава воды; уменьшением растворенного в воде кислорода; увеличением содержания токсичных веществ, минеральных примесей, изменением видов и количества бактерий, появлением болезнетворных бактерий за счет поступления их со сточными водами.

Загрязнения сточных вод делят в основном на две группы: минеральные и органические, в том числе биологические и бактериальные.

К минеральным загрязнениям относятся сточные воды металлургических и машиностроительных предприятий, отходы нефтяной, нефтеперерабатывающей и горнодобывающей промышленности. Эти загрязнения содержат песок, глинистые и рудные включения, шлак, растворы минеральных солей, кислот, щелочей, минеральные масла.

Бактериальными и биологическими загрязнителями являются различные микроорганизмы: дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли и бактерии, в том числе возбудители тифа, паратифа, дизентерии, а также яйца гельминтов, поступающих с выделениями людей и животных.

Источником загрязнения водных объектов органическими веществами во многих случаях являются хозяйственно-бытовые сточные воды (канализация, бани, прачечные, больницы, столовые). В составе этих вод содержится большое количество биогенных элементов (в том числе азота и фосфора), которые способствуют массовому развитию водорослей - эвтрофикации (греч. еu - хорошо, trophe - питание).

Огромный вред всему живому, особенно через изменение наследственности, наносят радиоактивные вещества, которые даже при весьма высокой концентрации не меняют внешнего вида воды. Их источники - испытания термоядерного оружия под водой, заводы по очистке урановой руды и по переработке ядерного горючего для реакторов, атомные электростанции, места нахождения радиоактивных отходов.

Нагретые сточные воды тепловых электростанций и других производств вызывают «тепловое загрязнение», чреватое серьезными последствиями, так как в нагретой воде меньше кислорода, резко изменяется термический режим, существенно сказывающийся на жизни флоры и фауны водоемов. Сброс тепловых вод наряду с этим вызывает как в цепной реакции множество других серьезных изменений в них, особенно в водоемах умеренной и суровой климатических зон. В результате подогрева воды в водоемах-охладителях ГРЭС исчезает характерный для них в зимний период ледяной покров и нарушается сезонность процессов, в том числе и биологических, и их активность. Особенно заметно активизируются микробиологические и фотосинтетические процессы, за которыми следуют изме-нения других важнейших характеристик режима водоемов и в целом изменение качества их воды.

Большое количество каменного угля, торфа и древесины подвергается термической обработке для получения кокса, газа и подобных продуктов. Сточные воды этих производств содержат органические вещества и ядовитые минеральные соединения. Такие воды часто называют фенольными, так как они содержат соединения фенола. Из минеральных веществ особенно ядовиты также цианиды, соединения мышьяка, свинца и меди. Особенно вреден сброс смолистых веществ, которые, отлагаясь на дне и берегах водоема, оказывают губительное действие на прибрежную растительность и донные организмы; вода рек на многие сотни километров сохраняет резкий запах продуктов перегонки и совершенно не пригодна для питьевого водоснабжения. Вследствие потребления кислорода на окисление органических веществ в реках, куда сбрасываются такие стоки, по существу отсутствует растворенный кислород.

Нефть и нефтепродукты в настоящее время являются главными загрязнителями вод. Наглядным показателем загрязнения водных объектов нефтью служит присутствие нефтепродуктов на их поверхности. В силу действия поверхностного натяжения воды капли нефти, попавшие в водный объект, растекаются по его поверхности на значительном пространстве.

Больше всего угрожают чистоте водных объектов нефтяные масла. Эти очень стойкие загрязняющие вещества могут распространяться на расстояние более 300 км от источника. Легкие фракции нефти, плавая по поверхности, образуют пленку, изолирующую и затрудняющую газообмен. При этом одна капля нефтяного масла образует, растекаясь по поверхности, пятно диаметром 30-150 см, а 1 т - около 12 кв. км нефтяной пленки. Толщина пленки изменяется от долей микрона до 2 см. Пленка нефти обладает большой подвижностью, стойка к окислению. Средние фракции нефти образуют взвешенную водную эмульсию, а тяжелые (мазут) оседают на дно водоемов, вызывая токсическое поражение придонной фауны.

В настоящее время большое развитие получают предприятия органического синтеза. Синтетическим путем производятся красители, взрывчатые вещества, лекарственные препараты, синтетический каучук, искусственное волокно, краси-тели и другие вещества, список которых содержит многие тысячи названий. В процессе производства этих веществ в сточные воды попадает большое количество разнообразных по своему составу и свойствам органических соединений, в том числе и не существовавших ранее в природе. Часть искусственно полученных соединений исключительно активна в биологическом отношении, в особенности те, целью производства которых является борьба с вредителями сельскохозяйственных культур, сорной растительностью, бактериальными и грибковыми заболеваниями растений. Все шире для защиты растений применяются инсектициды и гербициды. Уничтожая вредителей, они помогают вырастить и сохранить урожай, спасти от гибели леса и парки. К сожалению, широкое применение ядохимикатов в ряде стран привело к загрязнению почвы, отравлению водных бассейнов. В результате их применения гибнут не только вредители растений, но одновременно и полезные насекомые, рыбы, птицы, звери.

Попадая в водоемы, пестициды накапливаются в планктоне, бентосе и рыбе, а затем по цепи питания переходят в организм человека, действуя угнетающе на работу отдельных органов и организм в целом.

В ряду многих продуктов химического производства особое внимание по своему отрицательному действию на водные объекты и работу очистных сооружений привлекают детергенты - синтетические моющие вещества. По своему химическому составу детергенты весьма разнообразны. Однако у всех у них есть одна отличительная особенность - способность образовывать стойкую пену даже при внесении в воду сравнительно небольшого количества вещества. Этой способности детергенты не теряют даже после прохождения очистных сооружений. Вследствие этого приходится наблюдать, как водные объекты, в которые попадают сточные воды, бывают покрыты клубами пены, иногда образующие слой, достигающий толщины 1 м и более. При порывах ветра пена разносится по прибрежной местности. Кроме того, наличие в воде незначительных количеств синтетических поверхностно-активных веществ придает ей неприятный вкус и запах. Поверхностно-активные вещества в воде при концентрации около 1 мг/л вызывают гибель значительной части планктона, а 5 мг/л - рыбы.

Очень токсичны органические вещества, относящиеся к детергентам-нафтенам, производным ароматических углеводородов. Многие из них вызывают гибель гидробионтов в концентрациях менее 1 мг/ л.

Кроме производственных сточных вод, на качество водных источников могут влиять продукты эрозии, применяемая против обледенения дорог поваренная соль, вымываемые из речных русел или выщелачиваемые из почв минеральные вещества, сбросы вод, использованных для промывки различных емкостей, ливневые и снеговые воды с загрязненных территорий городов.

Вода обладает чрезвычайно ценным свойством непрерывного самовозобновления под влиянием солнечной радиации и самоочищения. Оно заключается в перемешивании загрязненной воды со всей ее массой и в дальнейшем - в процессе минерализации органических веществ и отмирании внесенных бактерий. Агентами самоочищения являются бактерии, грибы и водоросли. Установлено, что в ходе бактериального самоочищения через 24 часа остается не более 50% бактерий, через 96 часов - 0,5%. Процесс бактериального самоочищения очень замедляется зимой, так что через 150 часов сохраняется еще 20% бактерий.

Загрязнение и самоочищение водных масс рек, озер и водохранилищ являются взаимосвязанными процессами, протекающими под влиянием локальных факторов, действующих непосредственно в пределах рассматриваемой реки или водоема, и общих, действующих на водосборе водного объекта. Эти факторы мо-гут быть подразделены на природные и антропогенные.

Целесообразно различать внешние и внутриводоемные факторы загрязнения и самоочищения водных объектов. К внешним факторам загрязнения следует отнести в первую очередь сбросы в водный объект сточных вод и поступление в него водных масс притоков или подземных вод, содержащих загрязняющие вещества в большей концентрации, чем воды рассматриваемого объекта. Сюда же относятся случаи загрязнения воды через атмосферу и испарение с поверхности водоемов, приводящее к увеличению в их водах концентрации тех или иных лимитирующих веществ. При рассмотрении внутриводоемных факторов самоочищения и загрязнения надо учитывать гидрологический режим водных объектов, гидродинамические особенности формирующихся в них течений, определяющих перенос и диффузию загрязняющих веществ, осаждение и последующее взмучивание взвешенных веществ. Важную роль могут играть биологические процессы загрязнения, например, эвтрофикация водоемов. Необходимо учитывать также химические процессы преобразования веществ, их распад, синтез и т. д. Среди последних наиболее существенное значение имеют окислительно-восстановительные превращения органических и неорганических соединений, сорбция и десорбция, образование труднорастворимых и комплексных соединений, реакции полимеризации и конденсации. Роль отдельных факторов в самоочищении водных объектов зависит от конкретных условий того или иного загрязненного водного объекта: химической природы сбрасываемых в него веществ, биомассы, микроорганизмов, кислородного режима, степени турбулентности, температурного режима, гидрохимического фона и некоторых других.

Список литературы

1. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. М., 1998.

2. Глобальные проблемы биосферы. М., 2001. Вып. 1.

3. Голубер И.Р., новиков Ю.В. Окружающая среда и ее охрана. М., 1985.

4. Коробкин В.И., Предельский Л.В. Экология. Ростов н/Д, 2000.

5. Шилов И.А. Экология. М., 2000.

Размещено на Allbest.ru