Загрязнение гидросферы: источники, загрязнители, последствия

Гидросфера охватывает все водные ресурсы Земли от Мирового океана до ледников и подземных вод. Более 95% гидросферы состоит из соленых океанических вод, которые покрывают 71% поверхности Земли. Еще 3-4% гидросферы составляют подземные воды и ледники, остальную долю составляют водоемы с пресной водой. Загрязнение гидросферы в меньшей степени происходит из естественных источников, в большей степени — в результате деятельности человека. Это отрицательно сказывается на качестве и количестве используемой воды, а также на среде обитания живых организмов.

Классификация загрязнения гидросферы

Сброс промышленных отходов в воду

Для выбора мер по предотвращению и устранению последствий загрязнения их выделяют по 3 характеристикам:

как попадают загрязнители;
шкала распределения;
степень стойкости загрязняющих веществ.

Загрязняющие вещества могут постепенно попадать в воду из-за естественных или антропогенных процессов, а также в виде разовых выбросов, связанных со стихийными бедствиями и техногенными катастрофами. Степень распространения определяется площадью, в которой находятся загрязнители, и площадью, на которую они влияют.

Некоторые загрязнители растворяются в агрессивной соленой среде океанов, другие могут накапливаться на побережье или в водоворотах — эти факторы используются для оценки стойкости (нестабильности или стойкости) загрязнения. [/ блокировать]

Источники загрязнения гидросферы

Вода используется в большинстве видов деятельности человека, от бытовой до промышленной. В соответствии с этим загрязнение гидросферы происходит из многих источников, в том числе:

естественный;
антропогенный.

Влияние природных источников незначительно и обычно сопровождается совместным воздействием с антропогенными факторами. [/ block] Например, подземные извержения вулканов приводят к термическому загрязнению, характеризующемуся изменением окружающей среды под влиянием новых, более высоких температур. Наиболее ярко естественные причины проявляются во время катаклизмов: разрушается инфраструктура, что приводит к загрязнению воды.

Антропогенные источники

Практически все загрязнители попадают в воду в результате деятельности человека. К отраслям и видам деятельности, негативно влияющим на гидросферу, относятся:

Бизнес или сектор	Как это влияет	Примеры
Нефтяная деятельность	При заливке нефтепродуктов на поверхности образуется тонкая пленка, препятствующая естественным процессам в окружающей среде. Также такая пленка может быть подвержена возгоранию. Разлив может произойти на любой стадии: добычи, транспортировки, переработки, потребления.	Взрыв нефтяной вышки в Мексиканском заливе (США), объем утечки почти 800 млн литров.
Транспортные работы	Более 70% мировых грузоперевозок осуществляется по морю. К обычным отходам относятся портовые остатки и выбросы топлива. Кроме того, бывают нерегулярные потери отходов, связанные с авариями.	Авария нефтяного танкера у Аляски (США) в 1989 г., объем разлива нефти составляет 40 млн литров.
Туризм	Туристическая активность в прибрежных зонах курорта приводит к образованию дополнительных жилищных и коммунальных стоков, других отходов, связанных с обеспечением функционирования курорта.	Из-за недостаточного развития инфраструктуры в одном из районов Сочи существует несколько тысяч источников несанкционированного сброса отходов. Закрытие пляжа Геленджика из-за прорыва канализационной системы.
Сельское хозяйство	Наибольшее влияние на пресноводные водоемы и грунтовые воды оказывает сельское хозяйство. Пестициды, используемые для удобрений, проходят через почву в грунтовые воды, питающие реки и озера.	Проглатывание происходит постепенно, без отдельных массовых выбросов.
Промышленные выбросы и сточные воды	Многие компании используют воду для технологических нужд: охлаждающих реакторов, производства энергии, утилизации отходов. Этим объясняется распространенная практика размещения (чаще всего старых) заводов на берегах водоемов.	С 1966 года на берегу Байкала работает бумажная фабрика (БЦБК), сбросы которой составляют несколько десятков миллионов тонн отходов. В 2013 году БЦБК был закрыт, но аналогичные компании продолжают работать в других сферах.
Жилищные и муниципальные канализации	В большинстве городов сточные воды не подвергаются очистке, чтобы они попадали в элементы гидросферы. Водоснабжение и канализация вызывают загрязнение и снижение уровня грунтовых вод.	В Санкт-Петербурге есть несколько станций аэрации, очищающих воду, поступающую из канализационной сети. Перед попаданием в Финский залив очищается более 98% воды. Объем сточных вод составляет несколько миллионов тонн воды для каждой из 3 станций.
Человеческая активность	Помимо сточных вод, из-за деятельности человека гидросфера также загрязнена обычными отходами. Этот вид загрязнения характерен для городов и мест массовых развлечений.	Популяция рыбы в реке Читарум в Индонезии сократилась почти вдвое — это самая грязная река в мире. Вдоль его берегов проживает 5 миллионов жителей, действует более 2000 промышленных предприятий. Ежедневное образование отходов: 20 тысяч тонн отходов и 340 тысяч загрязненных сточных вод.
Тепловое загрязнение	Когда вода нагревается, естественные условия жизни нарушаются. Вода используется для охлаждения в энергетике и промышленности. Для этого возле конструкций сооружают отводные каналы, по которым проходят нагретые сточные воды.	Температура в патрубках растений положительная круглый год, поэтому они не замерзают.

Основные загрязнители гидросферы

Сложность очистки водных объектов и определения степени загрязнения заключается в физико-химических характеристиках загрязняющих веществ в гидросфере. Некоторые из них растворяются в воде, поэтому их трудно обнаружить визуально. Другие погружаются под воду в твердом состоянии или плавают в воде — это зависит от плотности вещества относительно воды.

Загрязняющие вещества, наносящие наибольший ущерб гидросфере:

нефть и нефтепродукты;
тяжелые металлы (наиболее опасны кадмий и свинец);
моющие средства (бытовая химия);
минералы (соли, кислоты, щелочи, пестициды);
пластмассы и полимеры;
биологические загрязнители (микробы);
радиоактивные элементы.

В зависимости от источника загрязнители могут попадать в гидросферу отдельными видами или вместе с другими компонентами. Попадая в гидросферу, они влияют на состав воды: физический, температурный, бактериологический, химический.

[зеленый] Меры мониторинга воды используются для определения отклонений от естественного состояния или для определения содержания посторонних компонентов. [/ зеленый]

Возможные последствия загрязнения

Слив балластных вод

Степень воздействия на гидросферу зависит от физико-химических характеристик загрязнителя, от площади поражения и от частоты утечек. Загрязняющие вещества негативно влияют на состояние воды, делая ее непригодной для живых организмов и хозяйственного использования. Несколько групп последствий загрязнения гидросферы:

воздействие на живые организмы;
нарушение естественной экосистемы;
сокращение доступных водных ресурсов.

[зеленый] Все последствия загрязнения взаимосвязаны: например, сокращение водных ресурсов приводит к нарушению экологического баланса, в результате чего живые организмы заражаются или умирают. [/ green]

Влияние на живые организмы

Наибольшее влияние на работоспособность живых организмов обитателей водоемов оказывают загрязнители. Через них по пищевой цепочке негативные эффекты могут передаваться людям. Изменения в организме, вызванные загрязнением гидросферы:

изменения в структуре ДНК;
ухудшение репродуктивной способности;
канцерогенное действие (мутации и онкология);
замедление энергетического обмена в организме, что ускоряет старение;
нейротоксические эффекты (нарушение работы нервных клеток).

Степень воздействия на конкретный организм зависит от среды обитания, устойчивости к определенным веществам, частоты и степени вредного воздействия. [/ block] Например, киллфиш для гольфа смогли выжить в бассейне, непригодном для жизни в Мексиканском заливе. Они адаптировались к агрессивной среде, в которой активно ведется деятельность человека, связанная с добычей нефти. По мнению ученых, эти рыбы претерпели генетические изменения, которые способствовали их выживанию.

Вымирание представителей флоры и фауны

Крайняя стадия воздействия на живые организмы — смерть. Это происходит из-за прямого передержания или постепенного изменения экосистемы. Такие изменения приводят к нарушению естественных биологических процессов, что заставляет живые организмы адаптироваться к новым агрессивным условиям или мигрировать. Во время миграции, даже при отсутствии загрязнения на новом месте, организмы снова вынуждены приспосабливаться к окружающей среде. Помимо живых организмов, гибели растения, участвующие в пищевой цепи.

[красный] В российских водоемах под угрозой исчезновения популяции многих видов рыб: волжская сельдь, кумжа, карп, шемая. [/ red] Одной из основных причин почти полного исчезновения этих видов являются изменения экосистем, вызванные строительством гидроэлектростанций. Рыбы изменили среду обитания и стали ограничивать способность к миграции.

Изменения в водных экосистемах

Изменение условий существования в пределах заражения приводит к сокращению популяции одних видов, увеличению других. Под воздействием загрязнения изменяется доступ к поверхности, свету, пищевым ресурсам. Например, в Нью-Йорке метод утилизации старых вагонов метро — наводнение в океане. Затонувшие поплавки образовали искусственный риф Redbird на дне океана, который стал благоприятной средой обитания для рыб: их популяция увеличилась в четыре раза.

Сокращение водных ресурсов

Уменьшение численности рыб и растений приводит к прерыванию процессов обогащения водоемов, что делает их уязвимыми для негативных воздействий. Это приводит к уменьшению площади водоемов на Земле. Некоторые из них становятся поверхностными, некоторые заражаются, другие полностью высыхают. Например, повторное закладывание реки Оки (2007, 2014, 2015 гг.) Привело к приостановке судоходства в ее акватории. В Челябинской области есть озеро Карачай, которое с 1950-х годов использовалось для захоронения радиоактивных отходов.

[зеленый] Пример мелкого дна всего моря — Аральское море. Менее чем за полвека площадь Аральского моря уменьшилась более чем в 8 раз, и водохранилище разделилось на два озера. [/ Green]

Нехватка пресной воды

Источники пресной воды, за исключением ледников, составляют менее 3% от общего объема гидросферы, поэтому их загрязнение оказывает наибольшее влияние на человека. Отсутствие доступа к чистой пресной воде для каждого жителя Земли — одна из глобальных проблем человечества. В одних случаях нехватка воды связана с засушливым климатом (Африка), в других — с его загрязнением (Юго-Восточная Азия). Около 40% жителей планеты не имеют постоянного доступа к чистой пресной воде.

[красный] Цифра может вырасти до 60-70%, потому что в этих регионах самые высокие темпы прироста населения. [/ red]

Меры по контролю загрязнения

Для предотвращения или устранения загрязнения используются меры по двум направлениям:

снизить негативное влияние источников загрязнения;
очистка загрязненных водоемов.

Мелиорация гидросферы возможна, если действия применяются в обоих направлениях, потому что они взаимосвязаны: по мере увеличения степени воздействия источников площадь, подлежащая очистке, также увеличивается. [/ block] Конкретные меры, которые больше их часто применяют для борьбы с загрязнением гидросферы: сокращение выбросов, фильтрация и очистка воды, физическое уничтожение отходов.

Снижение и регулирование выбросов

Наибольший ущерб гидросфере наносят сбросы сточных вод в водоемы. Снижение и регулирование выбросов позволит водным ресурсам вернуться к хозяйственному использованию, а также позволит экосистеме восстанавливаться самостоятельно. Для этого штаты должны ввести законодательные ограничения на допустимый уровень выбросов, средства контроля за состоянием воды. Предприятиям и городам следует внедрять технологические средства для очистки образующихся отходов.

Фильтрация и очистка сточных вод

Помимо твердых бытовых и промышленных отходов, в гидросферу попадает загрязненная или загрязненная вода. Основной источник поступления — сточные воды. Сточные воды образуются в городах и промышленных предприятиях, которые по канализации попадают в водные бассейны. В зависимости от развития инфраструктуры эта вода очищается. Весь водоем должен пройти несколько стадий, чтобы вернуться в гидросферу. Очистка может быть физической, химической или биологической. На каждом этапе, в зависимости от метода очистки, вода подвергается воздействию: фильтров или решеток, химикатов, бактерий. Под физическим воздействием твердые отходы удаляются, а вредные химические или биологические компоненты уничтожаются.

Уничтожение отходов в морях и океанах

Самый большой объем мусора в Мировом океане поступает из стран Юго-Восточной Азии. Они являются штаб-квартирами основных производственных компаний на Земле, а также сосредоточивают две трети населения. Из-за особенностей течения Тихого океана этот мусор накапливается в вихре, а само явление называется Большим Тихоокеанским пятном.

[блок] Общий объем отходов составляет, по разным оценкам, до 100 млн тонн, а площадь составляет около 1,5 млн км2. [/ block] Очистка осложняется тем, что твердые отходы не разлагаются достаточно, чтобы раствориться, достаточно, чтобы оставаться на поверхности. Из-за сильного измельчения частицы распределяются по большой площади, поэтому попытки рекультивации специальными судами не увенчались успехом — таких отходов было собрано не более 40 тонн.

Другие эффективные методы

Наиболее эффективные меры по очистке гидросферы следует применять в пластовых источниках или в прибрежной зоне. На эти территории приходится более 80% загрязнения гидросферы. Когда он выходит в открытый океан, обломки дробятся и разносятся по большой площади под воздействием соленой воды и агрессивных течений. Это делает очистку экономически нецелесообразной или даже невозможной.