Вода – единственное вещество, которое в природе присутствует в жидком, твердом и газообразном состояниях. Значение жидкой воды существенно меняется в зависимости от местонахождения и возможностей применения.
Пресная вода шире используется, чем соленая. Свыше 97% всей воды сосредоточено в океанах и внутренних морях. Еще около 2% приходится на долю пресных вод, заключенных в покровных и горных ледниках, и лишь менее 1% – на долю пресных вод озер и рек, подземных и грунтовых.
Кончилось время, когда пресную воду рассматривали как бесплатный дар природы; рост дефицита, увеличивающиеся затраты на содержание и развитие водного хозяйства, на охрану водоемов делают воду не только даром природы, но и во многом продуктом человеческого труда, сырым материалом в дальнейших процессах производства и готовым продуктом в социальной сфере.
В августе 2002 года в Йоханнесбурге состоялся всемирный саммит, посвященный устойчивому развитию. На саммите прозвучала и стала достоянием СМИ статистика, вызывающая тревогу:
· 1,1 млрд. человек уже не имеет безопасную питьевую воду;
· 1,7 млрд. проживает в местах, испытывающих дефицит пресной воды;
· 1,3 млрд. человек живет в условиях крайней бедности.
Если учесть, что глобальное потребление пресной воды с 1990 по 1995 год возросло в 6 раз, при двукратном росте населения, то проблема с пресной водой со временем будет все более усугубляться.
Прогноз же на 2025 год – просто пугает: из каждых трех человек, двое будут испытывать недостаток пресной воды, поэтому изучение условий ее воспроизводства – актуальнейшая задача.
Колоссальные ресурсы чистой и пресной воды (около 2 тыс. км3) заключены в айсбергах, 93% которых дает материковое оледенение Антарктиды.
Это значит, что основная часть общемировых запасов пресной воды как бы законсервирована в ледниковых покровах земного шара. При этом в первую очередь имеются в виду ледниковые покровы Антарктиды и Гренландии, морские льды Арктики. Только за один летний сезон, когда наступает естественное таяние этого природного льда, можно было бы получить более 7000 км 3 пресной воды, а это количество превышает все мировое водопотребление.
С точки зрения перспектив использования ледников в качестве резерва пресной воды особый интерес представляют ледники Антарктиды. Это относится как к ее материковому ледниковому покрову, который во многих местах выдвигается в окружающие материк моря, образуя так называемые выдвижные ледники, так и к огромным шельфовым ледникам, являющимся продолжением этого покрова. Всего шельфовых ледников в Антарктиде 13, причем основная их часть приходится на выходящее к Атлантике побережье Западной Антарктиды и Землю Королевы Мод, тогда как в Восточной Антарктиде, выходящей к пространствам Индийского и отчасти Тихого океанов, их меньше. Ширина пояса шельфовых ледников в зимнее время достигает 550-2550 км.
Мощность ледяного покрова Антарктиды в среднем около 2000 м, в Восточной Антарктиде она достигает максимума - 4500 м. За счет этой толщи льда средняя высота материка 2040 м, что почти в три раза превышает среднюю высоту всех остальных континентов (рис. 1).
Рис. 1. Разрез через Антарктиду от моря Амундсена до моря Дэйвиса
Шельфовые ледники Антарктиды представляют собой плиты шириной в среднем 120 км, толщиной у материка 200-1300 м, а у морского края 50-400 м. Средняя высота их составляет 400 м, а высота над уровнем океана – 60 м. В целом такие шельфовые ледники занимают почти 1,5 млн км 2 и содержат 600 тыс. км 3 пресной воды. Это означает, что на них приходится всего 6 % общего объема ледниковой пресной воды на Земле. Но в абсолютных показателях их объем в 120 раз превышает мировое водопотребление.
С покровными и шельфовыми ледниками Антарктиды непосредственно связано образование айсбергов (от нем. eisberg – ледяная гора), которые откалываются от края ледника, отправляясь, так сказать, в свободное плавание по Южному океану. По имеющимся расчетам, в общей сложности от выдвижных и шельфовых ледников Антарктиды ежегодно откалывается от 1400 до 2400 км 3 пресной воды в виде айсбергов. Антарктические айсберги распространяются по Южному океану в пределах 44–57° ю. ш., но иногда достигают и 35° ю. ш., а это широта Буэнос-Айреса.
Запасы пресной воды в ледниках Гренландии значительно менее велики. Тем не менее и от ее ледяного панциря ежегодно откалываются и затем выносятся в Северную Атлантику примерно 15 тыс. айсбергов. Самые крупные из них содержат десятки миллионов кубометров пресной воды, достигая в длину 500 м, а в высоту 70– 100 м. Основной сезон распространения этих айсбергов длится с марта по июль. Обычно они не спускаются ниже 45° с. ш., но в этот сезон появляются и значительно южнее, создавая опасность для судов (вспомним гибель «Титаника» в 1912 г.) и для буровых нефтяных платформ.
В результате постоянного «сбрасывания» айсбергов в Мировом океане одновременно дрейфуют примерно 12 тыс. таких ледяных глыб и гор. В среднем антарктические айсберги живут 10–13 лет, но гигантские, длиной в десятки километров, могут плавать многие десятилетия. Идея транспортировки айсбергов с целью дальнейшего их использования для получения пресной воды появилась еще в начале XX в. В 50-х гг. американский океанолог и инженер Дж. Айзекс предложил проект транспортирования антарктических айсбергов к берегам Южной Калифорнии. Он же подсчитал, что для обеспечения этого засушливого района пресной водой в течение года потребуется айсберг объемом в 11 км 3 . В 70-х гг. XX в. французский полярный исследователь Поль-Эмиль Виктор разработал проект транспортирования айсберга из Антарктиды к берегам Саудовской Аравии, причем эта страна учредила даже международную компанию, предназначенную для его осуществления. В США аналогичные проекты разрабатывала мощная организация «Рэнд корпорейшн». Интерес к этой проблеме стали проявлять и в некоторых странах Европы, и в Австралии. Технические же параметры транспортирования айсбергов были разработаны уже довольно детально.
После обнаружения при помощи искусственного спутника подходящего айсберга и его доразведки при помощи вертолета на айсберге сначала должны быть установлены специальные плиты для крепления буксирных тросов. По возможности айсбергу должна быть придана более обтекаемая форма, а его носовой части – форма корабельного форштевня. Чтобы уменьшить таяние льда, под дно айсберга должна быть подведена пластиковая пленка, а по бокам натянуто полотно с грузилами внизу. Транспортировать айсберг следует с учетом морских течений, строения океанского дна, конфигурации береговой линии.
Рис. 2. Возможные маршруты транспортирования айсбергов (по Р. А. Крыжановскому)
Само транспортирование айсберга длиной 1 км, шириной 600 м и высотой 300 м должно быть осуществлено при помощи пяти-шести океанских буксиров мощностью по 10–15 тыс. л. с. В этом случае скорость транспортирования составит примерно одну милю (1852 м) в час. После доставки к месту назначения айсберг должен быть разрезан на куски – блоки толщиной примерно по 40 м, которые будут постепенно таять и позволят снабжать пресной водой по плавающему водопроводу тот или иной пункт на побережье. Таяние айсберга будет продолжаться примерно один год.
Для географа особенно интересен вопрос о выборе путей транспортирования айсбергов (рис. 2). Естественно, что по экономическим соображениям наиболее предпочтительна доставка антарктических айсбергов к относительно близко расположенным районам Южного полушария – в Южную Америку, Южную Африку, Западную и Южную Австралию. К тому же лето в этих районах наступает в декабре, когда айсберги как раз распространяются дальше всего на север. Академик В. М. Котляков считает, что главным местом «отлова» столовых айсбергов для Южной Америки может стать район шельфового ледника Росса, для Южной Африки – шельфового ледника Ронне-Фильхнера, а для Австралии – шельфового ледника Эймери. При этом путь до берегов Южной Америки составит примерно 7000 км, а до Австралии – 9000 (рис. 23). Все проектировщики полагают, что при таком транспортировании айсбергов необходимо будет использовать холодные океанические течения: Перуанское и Фолклендское у берегов Южной Америки, Бенгельское у берегов Африки и Западно-Австралийское у берегов Австралии. Значительно сложнее и дороже обойдется транспортирование антарктических айсбергов в районы Северного полушария, например к берегам Южной Калифорнии или Аравийского полуострова. Что же касается гренландских айсбергов, то их целесообразнее всего было бы транспортировать к берегам Западной Европы и к восточному побережью США.
Рис. 3. Оптимальные маршруты транспортирования айсбергов в Антарктике (по В.М. Котлякову). Цифрами обозначены: 1 – маршруты транспортирования айсбергов; 2 – объемы айсбергов, ежегодно откалывающихся от каждых 200 км длины берега (длина стрелки в 1 мм соответствует 100 км 3 льда); 3 – места обнаружения айсбергов
Нельзя забывать и о том, что айсберги как источники пресной воды представляют собой международное достояние. Это означает, что при их использовании должно быть разработано специальное международное право. Учитывать нужно и возможные экологические последствия транспортирования айсбергов, а также их пребывания в месте назначения. По существующим оценкам, айсберг средних размеров в районе своей стоянки может снизить температуру воздуха на 3–4 °C и оказать негативное воздействие на сухопутные и морские экосистемы, тем более что из-за огромной осадки ледяной горы ее зачастую нельзя будет подвести к берегу ближе чем на 20–40 км.
Существуют и другие проекты использования пресной воды ледяного покрова планеты. Предлагают, например, использовать энергию АЭС для обеспечения таяния ледника на месте его нахождения с последующей поставкой пресной воды по трубопроводам. Уже в 1990-х гг. российские специалисты разработали проекты «Чистый лед» и «Айсберг», которые составили единый проект «Чистая вода», включенный в международную программу «Человек и океан. Глобальная инициатива». Оба проекта фигурировали на Всемирной выставке «ЭКСПО-98» в Лиссабоне в качестве самых необычных научно-технических экспонатов.
Помимо рек источниками пресной воды являются подземные воды, озера, ледники.
Подземные воды менее всего используются человеком, в основном это , применяющиеся для питья и для лечения. Чаще подземные воды используются опосредованно, так как питают некоторые реки и озера.
Ледники — замерзшая в лед пресная вода. Это важнейший запас пресной воды на Земле, однако методы освоения ледниковой воды только разрабатываются. Ледники образуются в том случае, если в холодное время года вода замерзает, а за теплое не успевает растаять. Это может происходить вблизи северного или южного полюсов ( , северные острова) или высоко в горах. Ледники медленно движутся — в среднем около 200 м в год, но при потеплении или, например, скорость их движения может резко увеличиваться.
Ледники Гренландии и Антарктиды — покровные ледники, так как они покрывают всю территорию, независимо от рельефа. Те же ледники, которые образуются на вершинах гор, называют горными.
Существуют также настоящие памятники , восхищающие и красотой пейзажей, и огромными запасами пресной воды. К ним относятся такие озёра, как Байкал, Боденское, Женевское.
В озеро впадает более пятисот различных водотоков, ежегодно привнося в него около 60 кубических километров воды. Возраст же этого чудо — озера более 25 миллионов лет.
Женевское озеро — второе по величине (вслед за Балатоном) пресноводное озеро в центральной , расположенное в и . Оно — самое большое в Альпах. Его площадь — около 600 квадратных километров, объем — порядка 100 кубических километров. Заслуженно считается одним из самых красивых и чистых в Европе.
Памятниками гидросферы считают также водопады .
Водопад образуется при свободном падении потока воды с крутого обрыва. Многие водопады состоят из серии мелких водопадов, или каскадов, когда вода падает с одного уступа на другой.
Водопады, как правило, образуются в результате разрушения мягких пород почвы, что приводит к подмыву пласта прочных пород и его периодическому обрушению. Так, например, образовался знаменитый Ниагарский водопад, расположенный на границе между и .
В горных районах высокие водопады часто возникают в местах впадения горных притоков в главный речной поток.
Водопады, каскады и пороги представляют собой серьезные препятствия для судоходства. Для того чтобы обойти их, строят каналы со шлюзами, которые позволяют судам постепенно подниматься или опускаться с одного уровня на другой. Например, судоходный канал Уэлленд в пров. Онтарио (Канада), проложен в обход Ниагарского водопада. По этому каналу океанские лайнеры попадают в Великие озера. А на этапе раннего освоения и заселения территории Северной Америки водопады существенно препятствовали продвижению первопроходцев, их приходилось обходить, а грузы — переносить волоком.
Водопады являются исключительным источником электроэнергии, объем производства
которой зависит от высоты падения и объема воды, направленной на вращение турбин. В прошлом промышленные объекты во многих странах строились вблизи водопадов. Таким образом, возникли, например, такие крупные города, как Ричмонд, Балтимор и Филадельфия.
Около 1500 миллионов кубических километров воды содержится на нашей планете, из которых примерно 10% это пресная вода.
При этом от 110 до 190 миллионов кубических километров воды находится под земной корой, это подземные водоемы. И от того, на сколько глубоко находятся эти источники воды на земле , их делят на поверхностные и подземные воды.
Водные бассейны, расположенные под землей на глубинах от десятков до сотен метров, представляют собой своеобразные сосуды, окруженные твердой породой, в которых вода находится под высоким давлением. Водные резервуары, которые скапливаются на глубинах в несколько метров, являются благоприятной основой для колодцев, из которых люди достают воду для бытовых нужд, но такая вода имеет и недостаток, из-за ее постоянного контакта с верхними рыхлыми слоями почвы, она грязнее той воды, что находится гораздо глубже.
Огромным источником воды на земле являются наши ледники, находящиеся в Антарктиде и в Гренландии. Это в районе от 20 до 30 миллионов кубических километров пресной воды. Немалое количество пресной воды выпадают на землю из атмосферы, в виде атмосферных осадков, образовавшихся благодаря испарению из естественных источников воды на земле, это еще приблизительно около 13 тысяч кубических километров.
А сколько пресной воды получают ежегодно из мирового океана, путем различных физико-химических методов. Несомненно, особо используемыми источниками воды на земле для своих нужд, человечеством, на сегодняшний день являются, прежде всего, реки и озера. Чего только стоит – самое крупное (и самое чистое в мире) природное хранилище пресной воды в России, объемы которого составляют 20 тысяч кубических километров воды.
Состав воды в Байкале примерно таков:
Мышьяка содержится около 0,3 мкг/л (ПДК = 10 мкг/л)
Свинца в районе 0,7 мкг/л (ПДК = 10)
Ртути в пределах 0,1 мкг/л (ПДК = 1)
Кадмия приблизительно 0,02 мкг/л (ПДК = 1),
6 тысяч кубических километров воды на нашей планете находится в нас с вами, живых организмах, животных и растительных организмах. Таким образом, наши водные природные ресурсы распределены по всей планете. Мы с вами на 80% состоим из жидкости, и нарушение водного баланса ведет к печальным последствиям. Мы не обращаем внимания на то, как мы обмениваемся с природой жидкостью, через мочу, пот и выдыхаемые мельчайшие капельки жидкости. Но для того чтобы все это имело место, мы черпаем эту жидкость из природы.
И никто не задавался вопросом, что если этот обмен прекратится? В таком случае наступает дегидратация – обезвоживание организма. Человек начинает ощущать слабость, учащается сердцебиение, появляются одышка и головокружение. Когда организм теряет около 10% жидкости от массы тела, человек теряет сознание, его речь нарушается, а так же ухудшаются слух и зрение. Если потеря жидкости составит 15-20% от массы тела, то наступают необратимые процессы в сердечно-сосудистой и нервных системах, ведущие к смерти.
Вопрос: Рассмотри рисунки. Прочитай подписи. Расскажи какие источники воды есть на Земле.
Ответ: К источникам пресной воды относят наземные воды, подземные воды, ледники и снега.
Основным источником пресной воды на земле являются реки и озера. Это уникальные по своей сути «дары» природы. Человечество уже много веков пользуется пресной водой для удовлетворения своих нужд. Самым крупным озером в мире является озеро Байкал, расположенное на территории Российской Федерации.
Водные бассейны, которые располагаются под землей на глубине от десятков до сотен метров – это своеобразные сосуды, где вода окружена твердой породой и находится под высочайшим давлением. Вода, скапливающаяся на небольшой глубине, является отличной основой для колодцев, водопроводных колонок.
Ледники в высоких горах, на остове Гренландия, в Антарктиде являются огромнейшим источником пресной воды на всей земле. Приблизительно это от 20 до 30 миллионов кубокилометров пресной и что самое главное чистой питьевой воды.
Немало пресной воды выпадает и в виде самых различных осадков (снега, дождя, росы).
Задание: Подготовьте рассказ - описание любого водоема (как называется, пресный или соленый, его обитатели).
Ответ: Озеро Байкал – величайшее пресное озеро на нашей планете. Оно неразрывно связанно с Россией и является одним из ее символов. Расположенное рядом с центром Азии, озеро Байкал известно во всем мире. Байкал – древнейшее озеро Земли. Ему около 25 миллионов лет. Озеро лежит в глубокой впадине, окруженной со всех сторон горными хребтами. Байкал является глубочайшим озером Земли. Его максимальная глубина составляет 1620 метров. Это позволяет Байкалу при сравнительно небольшой площади поверхности (31500 км2.) заключать 20% общемировых запасов пресной воды.
Говоря об исключительной чистоте Байкала, следует упомянуть одного из его обитателей, благодаря которому воду из озера можно безбоязненно пить без какого бы то ни было дополнительного очищения. Это крохотный рачок эпишура, являющийся одним из эндемиков озера (то есть он не встречается нигде, кроме Байкала). Именно этот рачок, многократно пропуская через себя воды озера очищает ее. Эпишура не единственный байкальский эндемик. Две трети представителей флоры и фауны озера живут только в Байкале. Наиболее известны байкальская нерпа, байкальский омуль, байкальский тюлень, некоторые виду бычков, а также живородящая рыба голомянка. Всего в озере обитает 2,6 ты. Жизнь многих характерных для Байкала животных неразрывно связана не только с самим озером, но и с его побережьем. Чайки, крохали, гоголи, турпаны, огари, орланы-белохвосты, скопы и многие другие виды птиц гнездятся на берегах озера и на его островах. Замечательна и такая неотъемлемая часть жизни великого озера, как массовый выход на берега бурых медведей, целиком обусловленный особенностями природы Байкала. В горной тайге Прибайкалья водится кабарга - самый маленький олень на Земном шаре. Растительность Байкала – это тайга и таежные травы и цветы.
Среди деревьев здесь преобладают кедровый стланик, знаменитая сибирская лиственница и, конечно же, всем известная сибирская кедровая сосна. Тут же можно встретить редчайшее растение рододендрон даурский. Рододендрон очень красивое растение, которое покрыто розовыми цветами, диаметр которых нередко достигает 7 см.
Флора озера Байкал представлена огромным количеством лекарственных растений. Здесь их насчитывается более 1000 видов. К самым знаменитым из них можно отнести: родиола розовая, толокнянка, солодка, бадан, боровая матка, анис, брусника, ромашка, щитовник, орляк, полынь и т.д.
Не стоит и забывать о флоре и самого озера. Она здесь представлена разнообразными водорослями и различными одноклеточными организмами. Всего их насчитывается не менее 250 видов.
Растения озера Байкал находятся под тщательной защитой и охраной, т.к. очень большое количество растений находится на грани исчезновения и занесены в Красную книгу.
Домашнее задание
Вопрос: Подготовь рассказ о том, почему нужно охранять водоемы и реки, беречь воду.
Ответ: Водоемов с пресной водой, пригодной для питья, на Земле совсем мало. К тому же, экологическая ситуация ухудшается с каждым годом, поэтому качество пресной воды портится, а ее количество неуклонно уменьшается.
Люди с давних времен селились по берегам рек и озер, которые являются источниками пресной воды.
Поэтому источники, от которых питаются населенные пункты, должны особенно оберегаться. Если произойдет загрязнение такого водоема, то без воды могут остаться тысячи или даже миллионы людей.
Каждый загрязненный водоем, даже расположенный вдалеке от города или поселка, все равно представляет опасность. Вода из него испаряется, образует облака и выпадает в виде осадков на окрестные территории. Так называемые кислотные дожди, когда на землю падает вода, смешанная с химическими отходами различных производств, уже не являются редкостью. Они представляют собой опасность для всего живого, а также для других водоемов.
Вода которой пользуется человек должна не просто оберегаться, а экономно расходоваться. Нельзя допускать, чтобы вода лилась «просто так».
Есть восточная пословица: капля за каплей – образуется озеро, а если не будет капать – то образуется пустыня. Беречь воду и водоемы – это то же самое, что и охранять и оберегать жизнь на планете, заботиться о красоте и процветании мира, в котором живут не только люди, но и многие другие живые существа.
Научно-методическое обоснование.
Вода является одним из важнейших элементов внешней Среды, необходимым для жизни человека, животных и растений. Вода участвует в образовании структурных элементов тела человека, необходима для нормального течения физиологических процессов, теплового баланса с окружающей средой. Потеря воды в количестве 10% массы тела приводит к заметному нарушению обмена веществ, потеря в количестве 15-20% при температуре воздуха выше 30 0 является уже смертельной, а потеря в количестве 25% смертельна и при более низких температурах воздуха (Э. Адольф).
Кроме удовлетворения физиологических потребностей, значительное количество воды расходуется на гигиенические, хозяйственно-бытовые и производственные нужды.
Вода всегда рассматривалась как важный фактор передачи многих инфекционных заболеваний.
Вода может выполнять свою гигиеническую роль лишь в том случае, если она обладает необходимым качеством, которое характеризуется ее органолептическими свойствами, химическим составом и характером микрофлоры.
В Гомельской области, например, насчитывается более 2 тысяч источников централизованного водоснабжения, и лишь из 188 (9%) источников вода не требует дополнительной очистки.
Основными ингредиентами загрязнения питьевой воды на территории области являются железо, марганец, соли, формирующие общую жесткость, нитраты.
Воду, не удовлетворяющую гигиеническим требованиям, необходимо подвергать обработке для приведения ее качества в соответствие с требованиями СанПиНа.
СОСТОЯНИЕ ИСТОЧНИКОВ ПРЕСНОЙ ВОДЫ НА ПЛАНЕТЕ
На долю пресных вод приходится около 3,5% общего объема воды на Земле. Из них речные воды имеют общий объем 1,2 х 10 3 км 3 , подземные – 6 х 10 4 км 3 , озера и водохранилища – 230 х 10 3 км 3 , почвенная вода – 82 х 10 3 км 3 .
Традиционно люди получают большую часть пресной воды для домашнего хозяйства, промышленности и орошения из поверхностных водоемов. Чтобы обеспечить более стабильное водоснабжение строят плотины, создают водохранилища, проводят оросительные каналы.
Каждый город по очереди берет воду из реки, очищает ее, использует, чтобы смыть очередную партию отходов, и сбрасывает обратно в реку, часто после минимальной обработки. Таким образом, каждый следующий город должен бороться все с большим загрязнением воды, и, естественно, от этого страдает водоем как экосистема. Промышленные отходы усугубляют это положение, т.к. крупные промышленные предприятия, как правило, расположены на крупных реках, озерах, заливах.
Потребности в пресной воде постоянно растут. Но чем больше брать воды, тем сильнее будет происходить падение ее уровня в водоеме, и, особенно, из-за безвозвратного водопотребления (т.е. орошения), т.к. вода возвращается в атмосферу за счет испарения и на какое-то время теряется для данного водоема.
Считается, что нельзя использовать более 30% среднегодового речного стока. На ряде рек водозабор превышает 90% среднегодового стока, так что хронический недостаток воды неизбежен.
Чтобы увеличить водозабор, остается интенсивнее использовать грунтовые воды. В настоящее время потребление грунтовых вод также превышает по скорости пополнение их запасов, в результате чего уровень грунтовых вод падает. А это, в свою очередь, влияет на поверхностные водоемы, потому что они питаются за счет родников, представляющих собой выход грунтовых вод на поверхность.
Когда уровень грунтовых вод падает, может происходить постепенное опускание поверхности суши, называемое просадкой грунта. Порой эта просадка может быть внезапной, что ведет к катастрофическим последствиям.
Из-за истощения грунтовых вод возникает еще одна проблема – подток соленой воды в пресные водоемы в приморских районах.
Грунтовые воды обладают хорошим качеством и без дополнительной очистки удовлетворяют требованиям стандарта по питьевой воде. Теперь же случаи загрязнения высококачественных грунтовых вод ядовитыми веществами, патогенными микроорганизмами становятся все более частыми. Загрязнение грунтовых вод – это одна из экологических проблем XX века.
Остановимся кратко на основных факторах и источниках экологического неблагополучия гидросферы.
Атмосферные воды.
Все составляющие биосферы имеют тесную взаимосвязь. Экологическое состояние гидросферы непосредственно связано с экологическим состоянием атмосферы и литосферы.
Большинство загрязняющих веществ из атмосферы и литосферы оказываются в конце концов в жидкой фазе, т.е. в составе гидросферы, а через нее оказывают влияние на все уровни живого.
Состав дождевой воды, пополняющей пресные водоемы, оказывает влияние на водные экосистемы, а зависит состав осадков от состояния атмосферы.
Известны следующие расчеты: 1 дождевая капля весом 50 мг, падая с высоты 1 км, омывает 16 л воздуха. Значит, различные загрязняющие вещества будут легко вымываться из воздуха. Примером этого служит вымывание радиоактивных веществ из атмосферы, приведшее к пятнистому загрязнению территории нашей республики после аварии на ЧАЭС. Многие газообразные соединения, растворяясь в атмосферной влаге, формируют кислотные осадки, которые нарушают экологическое равновесие и наземных и водных экосистем.
Вода, падающая на землю в виде осадков, может либо впитываться в почву, либо стекать по ней. Попадая на поверхность земли, дождевая вода захватывает частицы почвы, растворенные химикаты, детрит с питающимися им микроорганизмами. Поэтому поверхностный сток может быть сильно загрязнен. Большая часть воды впитывается в грунт. Частицы грязи, детрит и микроорганизмы отфильтровываются из нее. Однако, растворенные химические соединения не задерживаются почвой, а уносятся водой. Следовательно, любое химическое вещество, примененное, размещенное, разлитое, рассыпанное на земле или попавшее в нее, может загрязнить грунтовые воды.
Вот почему химический состав пресной воды зависит от физико-географических особенностей местности (характера почвы, грунта, особенностей водообмена и экологического благополучия объектов окружающей среды).
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИСТОЧНИКОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
Одним из главных принципиальных вопросов гигиены питьевой воды является выбор водоисточника. Этот выбор проводится путем техгнико-экономического сравнения вариантов источников водоснабжения, которыми могут быть атмосферные, подземные и поверхностные.
Атмосферные воды, весьма слабо минирализованы, очень мягкие, содержат мало органических веществ и свободны от патогенных бактерий. В дальнейшем на качество воды влияет способ сбора и хранения.
Подземные воды, пригодны для целей питьевого водоснабжения, залегают на глубине не более 250 - 300 м. По условиям залегания различают верховодку, грунтовые и межпластовые воды, значительно отличающиеся друг от друга по гигиеническим характеристикам.
Подземные воды, залегающие наиболее близко к земной поверхности, называются верховодкой. Вследствие поверхностного залегания, отсутствия водоупорной кровли и малого объема верховодка легко загрязняется, как правило, в санитарном отношении она ненадежна и не может считаться хорошим источником водоснабжения.
Грунтовые воды - воды первого от поверхности земли постоянно существующего водоносного горизонта. Они не имеют защиты из водоупорных слоев; область питания грунтовых вод совпадает с областью их распространения.
Грунтовые воды характеризуются весьма непостоянным режимом, который целиком зависит от гидрометеорологических факторов, частоты выпадения и обилия осадков. Вследствие этого имеются значительные сезонные колебания уровня стояния, химического и бактериального состава грунтовых вод. Запас их пополняется за счет инфильтрации атмосферных осадков либо воды рек природы высокого уровня. В процессе инфильтрации вода в значительной мере освобождается от органического и бактериального загрязнения; при этом ухудшается и ее органолептические свойства. Используются грунтовые воды главным образом в сельской местности при организации колодезного водоснабжения.
Межпластовые подземные воды залегают между водоупорными слоями и в зависимости от условий залегания могут быть напорными или безнапорными. Межпластовые воды отличаются от грунтовых невысокой температурой (5-12 0), постоянством состава. Обычно они прозрачны, бесцветны, лишены запаха и какого-либо привкуса.
Благодаря длительной фильтрации и наличию водоупорной кровли, защищающей межпластовые воды от загрязнения, последние отличаются почти полным отсутствием микроорганизмов, и могут использоваться для питья в сыром виде. Добываются межпластовые воды путем устройства глубоких трубчатых и, реже, шахтных колодцев.
Постоянный и большой дебит (от 1 до 200 м 3 /ч) и хорошие качества воды позволяют рассматривать межпластовые водоносные горизонты как лучший источник водоснабжения для небольших и средних водопроводов, большинство которых подает воду населению без какой-либо очистки.
Родники . Подземные воды могут самостоятельно выходить на поверхность земли. В таком случае они носят название родников, из которых образуются ключи или ручейки.
Поверхностные воды стекают по естественным уклонам к более пониженным местам, образуя проточные и непроточные водоемы: ручьи, реки, проточные и непроточные озера. Открытые водоемы питаются не только атмосферными, но и частично подземными водами.
Открытые водоемы подвержены загрязнению извне, поэтому с эпидемиологической точки зрения все открытые водоемы в большей или меньшей степени потенциально опасны. Особенно сильно загрязняется вода в участках водоема, лежащих у населенных пунктов и в местах спуска сточных вод.
При необходимости использовать открытый водоем для водоснабжения
следует, во-первых, отдать предпочтение крупным и проточным незарегулированным водоемам, во-вторых, охранять водоем от загрязнения бытовыми и промышленными сточными водами и, в-третьих, надежно обеззараживать воду.
В связи с изложенными о гигиенической характеристике водоисточников разного происхождения ГОСТ предусматривает при выборе источников водоснабжения в первую очередь ориентироваться на напорные, межпластовые-артезианские воды. При невозможности их использования изыскивают другие в следующем порядке: а) межпластовые напорные воды, в том числе родниковые; б) грунтовые воды; в) открытые водоемы.
САНИТАРНАЯ ОХРАНА ИСТОЧНИКОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ.
С целью охраны источников водоснабжения от загрязнения организуются зоны санитарной охраны (ЗСО), которые имею три пояса.
Первый пояс ЗСО подземных и поверхностных источников водоснабжения и водопроводных сооружений устанавливается в целях устранения возможности случайного или умышленного загрязнения воды источника в месте нахождения водозаборных и водопроводных сооружений. Водозаборы подземных вод должны располагаться, как правило вне территории промышленных предприятий и жилой застройки. Первый пояс ЗСО устанавливается не расстоянии не менее 30 м от водозабора - при использовании защищенных подземных вод и на расстоянии не менее 50 м - при использовании недостаточно защищенных подземных вод. При использовании группы подземных водозаборов, граница первого пояса должна находиться на расстоянии не менее 30 м и 50 м, соответственно, от крайних скважин (или шахтных колодцев).
Граница второго пояса ЗСО определяется гидродинамическими расчетами, исходя из условий, что если за ее пределами в водонасосный горизонт поступят микробные /нестабильные/ загрязнения, то они не достигают водозабора. Для эффективной защиты подземного источника водоснабжения от микробного (нестабильного) загрязнения необходимо, чтобы расчетное время продвижения загрязнения с подземными водами от границ второго пояса до водозабора было достаточным для утраты жизнеспособности и вирулентности патогенных микроорганизмов, т.е. для эффективного самоочищения.
Граница третьего пояса ЗСО определяется гидродинамическими расчетами, исходя из условия, что если за ее пределами в водонасосный гори-
зонт поступят химические (стабильные) загрязнения, они или не достигают водозабора, перемещаясь с подземными водами вне области питания, или достигают водозабора, но не ранее расчетного времени.
Схема водоснабжения определяет взаимное, технологически увязанное расположение сооружений системы водоснабжения и порядок подачи воды от источника и потреблению. Выбор схемы зависит от источника водоснабжения, требований к количеству и качеству воды, надежности и живучести системы водоснабжения, рельефа местности и других особенностей.
Питьевая вода во всех случаях должна быть безопасной в эпидемическом отношении, безвредной по химическому составу и иметь благоприятные оганолептические свойства, т.е. должна удовлетворять гигиеническим требованиям ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая".
2. Гигиенические требования к качеству питьевой воды (централизованное водоснабжение):
Соответствовать всем органолептическим свойствам: быть прозрачной, бесцветной, без привкусов, без запахов, не содержать видимых примесей, осадков.
Вода должна быть безвредной по химическому составу, не содержать канцерогенные, радиоактивные и вредные химические вещества.
Вода должна быть безопасной в эпидемическом и радиационном отношении, не содержать патогенных бактерий, вирусов, простейших, яиц гельминтов, соответствовать по показателям и β активности.
При децентрализованном водоснабжении допускаются органолептические свойства до 3 баллов, нитратов не более 45 мг/л, число бактерий группы кишечной палочки (коли-индекс) по количеству БГКП в 1000 мл воды не более 10.
Основные источники загрязнения вод у нас – это Жлобинский металлургический завод БМЗ, Речицкий гидролизный завод. Контролирует качество воды - Гомельский водоканал.
Нередко с помощью одного и того же метода можно решать несколько задач улучшения качества воды. Например, методом фильтрования можно достичь осветления воды, частичного обеззараживания, обезвреживания и т.п.
Осветление и обесцвечивание воды заключается в освобождении ее от веществ, обусловливающих мутность и цветность. Это достигается методами отстаивания, фильтрования через пористые материалы и коагулирования. Очень часто эти методы применяются в комбинации друг с другом. Например, отстаивание с фильтрованием или коагулирование с отстаиванием и фильтрованием.
В составе большинства очистных сооружений водопроводных станций имеются специальные сооружения, называемые отстойниками. По структуре потока отстойники условно делят на горизонтальные, радиальные и вертикальные. Воды в них двигаются с очень малой скоростью, благодаря чему создаются условия для оседания многих частиц определенной степени дисперстности и удельного веса. При этом мелкие частицы нередко агломерируют (укрупняются) и также приобретают способность к оседанию. Для ускорения этого процесса в некоторых отстойниках устраивают так называемые модули, которые представляют собой системы параллельных полок (каждая высотой 20–40 см), обеспечивающих сокращение пути движения частиц до дна полки, что существенно увеличивает пропускную способность отстойников.
При длительном отстаивании, которое нередко имеет место в естественных условиях (пруды, водохранилище), наблюдается не только увеличение прозрачности, но снижается и цветность, а также и количество микроорганизмов (по Хлопину на 75–90 %).
Процесс фильтрования воды заключается в пропускании ее через какой-либо пористый или мелкозернистый материал. В качестве фильтрующего материала употребляются песок, уголь, шлак, антрацитовая крошка, опилки, ткань, фарфор и т.п.
На поверхности фильтра и отчасти в толще происходит задержка взвешенных веществ, некоторой части микроорганизмов и в зависимости от природы фильтрующего материала – сорбция химических веществ.
