Водные ресурсы и проблемы их сохранения

Необходимые для жизнедеятельности всего живого водные ресурсы – это соленая вода океанов, морей и пресная вода озер, рек и подземных источников. Гигантское количество воды сосредоточено в ледниках, общий объем которых составляет около 30 млн кубометров. Существенная доля водяных паров образуется при естественном испарении поверхностных вод. Чрезвычайно быстрое испарение воды происходит при попадании вулканической лавы в море или океан. При этом образуются громадные облака горячего водяного пара (см. рис. 10.6).

Пресная вода в значительной степени подвержена воздействию человека при ее бытовом и промышленном потреблении. Исследования, проведенные в континентальных районах США, показали, что около 1% водоносных слоев в той ил иной степени загрязнены. Данный показатель загрязнения относительно не высок, но если учесть, что приблизительно половина населения США пользуется колодцами как источниками питьевой воды, то становится понятно, что даже такое загрязнение весьма значительно.

Наша страна, как никакая другая, богата водными ресурсами. Прежде всего это реки, многие из которых, к сожалению, несут непомерную нагрузку. Можно было бы говорить обо всех реках, но остановимся на одной из них – Волге. Проблемы Волги – это проблемы не только всех рек и всей России, но и всей планеты в целом.

По данным Института литосферы РАН, большая часть волжского бассейна находится в критическом состоянии. Ежегодно в Волгу поступает более 300 млн т минеральных веществ, 64 тыс. т фенола, более 100 тыс. т соединений железа, более 6 млн. т сульфата, свыше 10 млн т хлоридов и т. д. В бассейн Волги в 1990 г. было сброшено 23, 3 км³ сточных вод. Из них совершенно неочищенных – 1, 9, мало очищенных – 9, 6, так называемых нормативно очищенных, а на самом деле тоже недостаточно очищенных – 1, 6 км³. Основная масса загрязненных вод, как ни странно, поступает через сети коммунального хозяйства. Надолго промышленных отходов приходится меньше половины. Сокращение объема пресноводного стока с завершением строительства Нижнекамского и Куйбышевского водохранилищ и загрязнение воды привели к тому, что за последние 35 лет годовой лов рыбы в Волго-Каспийском регионе снизился в восемь раз. Судака стало меньше в 24, леща в 4, 5, сельди – в 16 раз. Рыба гибнет в основном из-за того, что количество фенола, ионов меди, цинка, нефтепродуктов и пестицидов в волжской воде в последние годы превышает допустимые нормы в десятки и сотни раз. А с конца 70-х годов резко повысилось содержание азота, фосфора и органики.

Очевидно, если вода в Волге будет чистой, то и рыба в ней не переведется. Многие ли знают, что для рыб вода должна быть чище, чем питьевая? Воду, не пригодную для рыбы, люди в соответствии с нормами ГОСТа пить могут. И мы должны стремиться к тому, чтобы для нас установили те же нормы, что и для рыб.

Еще недавно радостно звучали слова популярной песни: «Волга, Волга, мать родная, отныне в памяти моей ты не река, а цепь сквозная каналов, шлюзов и морей». Теперь многие понимают, что превращение реки в цепь каналов оборачивается серьезными бедствиями. Каков же материальный ущерб, нанесенный Волге строительством ГЭС? Ежегодные потери оцениваются из-за недополучения продукции при затоплении более 1 млн гектаров сельскохозяйственных земель – в 16 млрд долл. и из-за потери рыбных запасов – в 4–6 млрд долл. Если учесть эти потери, то по себестоимости электроэнергии действующие ГЭС станут невыгодными по сравнению, например, даже с ТЭЦ. Но спустить воду невозможно – энергия нужна всем. Значит, надо искать способы реконструировать ГЭС таким образом, чтобы они приносили минимальный ущерб.

Подвергаются загрязнению и подземные воды. Основной источник загрязнения – отходы. Применяемые в течение длительного времени способы захоронения бытовых и промышленных отходов основывались на том, что миграция отходов маловероятна и что со временем содержащиеся в них соединения окисляются, гидролизуются или перерабатываются бактериями в безвредные продукты. Однако результаты исследований показали, что некоторые виды отходов слабо разлагаются и способны мигрировать, а часть их перерабатываются бактериями не в безвредные, а в токсичные вещества. Загрязняющие вещества от различных источников могут распространяться в поверхностных слоях земли на большие расстояния от источников загрязнения (см. рис. 10.7) и проникать в водоносные пласты.

Восстановление сильно загрязненных водоносных пластов требует весьма внушительных финансовых вложений. Так, стоимость работ по локализации загрязнений, проводимых в Скалистых горах шт. Колорадо, составляет около 100 млн долл., а полное устранение загрязнений в данной местности стоит примерно 1 млрд долл. Такая чудовищная стоимость восстановительных работ непременно должна способствовать обдуманному и научно-обоснованному подходу в решении весьма непростой проблемы захоронения отходов. Вынужденное захоронение всех видов отходов в грунте требует предварительных и сопутствующих физических, химических и биологических исследований, результаты которых позволят представить реальную картину миграции составляющих отходы соединений, а также их процесс разложения. Только при таком подходе ненужные и вредные отходы могут нанести минимальный ущерб окружающей среде. При достаточно глубоком изучении данной проблемы различные отходы могут использоваться как вторичное сырье, т. е. оказаться полезными.

За последние десятилетия резко возрос объем пластиковых отходов, которыми засоряются не только огромные площади суши, но и моря, и океаны. Пластиковые отходы в конце концов разрушаются, но очень медленно – некоторые из них в течение нескольких десятков лет. Но все же усилиями химиков выход найден – синтезированы с особой структурой и свойствами пластики, отходы от которых наносят минимальный ущерб окружающей среде. В такие пластики внедряются светочувствительные молекулярные группы, способные поглощать солнечное излучение, приводящее к расщеплению полимера.

Можно выделить несколько способов сохранения водных ресурсов:

– оптимальная комбинация химической и биологической чистки сточных вод;

– применение дополнительных средств очистки сточных вод, содержащих особо стойкие вещества;

– внедрение процесса озонирования;

– окисление загрязняющих веществ при высокой температуре и высоком давлении;

– высокотемпературное сжигание отходов и обработка их адсорбентами и ионообменными смолами;

– циклическое применение воды при теплоотводе от различных механизмов и агрегатов;

– возвращение в производственный цикл ценных веществ, например, металлов, вызывающих загрязнение почвы и воды;

– создание быстроразлагающихся заменителей пестицидов, широко применяемые как средство борьбы с болезнями и вредителями растений.

Успешное решение проблемы сохранения окружающей среды зависит не только от ученых, специально занимающихся данной проблемой, но во многом и от всех людей, бережно относящихся к природе, в том числе и к водным ресурсам.