12.Глобальный круговорот воды, его роль в функционировании системы Земля.

Круговорот воды в природе (гидрологический цикл) — процесс циклического перемещения воды в земной биосфере. Состоит из испарения, конденсации и осадков.

Моря теряют из-за испарения больше воды, чем получают с осадками, на суше — положение обратное. Вода непрерывно циркулирует на земном шаре, при этом её общее количество остаётся неизменным.

Три четверти поверхности земного шара покрыты водой. Большую ее часть составляет соленая вода морей и океанов, а меньшую — пресная вода озер, рек, ледников,грунтовые воды и водяной пар.

На земле вода существует в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. В любом организме вода является средой, в которой происходят химические реакции, без которых не могут жить живые организмы. Вода является самым ценным и самым необходимым веществом для жизнедеятельности живых организмов.

Постоянный обмен влагой между гидросферой, атмосферой и земной поверхностью, состоящий из процессов испарения, передвижения водяного пара в атмосфере, его конденсации в атмосфере, выпадения осадков и стока, получил название круговорота воды в природе. Атмосферные осадки частично испаряются, частично образуют временные и постоянные водостоки и водоемы, частично — просачиваются в землю и образуют подземные воды.

Виды образования от разных изменений Различают несколько видов круговоротов воды в природе:

1. Большой, или мировой, круговорот — водяной пар, образовавшийся над поверхностью океанов, переносится ветрами на материки, выпадает там в виде атмосферных осадков и возвращается в океан в виде стока. В этом процессе изменяется качество воды: при испарении соленая морская вода превращается в пресную, а загрязненная — очищается.

2. Малый, или океанический, круговорот — водяной пар, образовавшийся над поверхностью океана, сконденсируется и выпадает в виде осадков снова в океан.

3. Внутриконтинентальный круговорот — вода, которая испарилась над поверхностью суши, опять выпадает на сушу в виде атмосферных осадков.

В конце концов, осадки в процессе движения опять достигают Мирового океана.

Вопрос № 13 Воды суши. Основные проблемы качества воды. Точечное и рассеянное загрязнение природных вод.

Водная среда – это воды суши (реки, озера, водохранилища, пруды, каналы), Мировой океан, ледники, подземные воды, содержащие природно-техногенные и техногенные образования. Ухудшение качества воды обусловлено, прежде всего, недостаточностью и несовершенством очистки загрязненных природных вод в связи с ростом объемов промышленных, сельскохозяйственных, хозяйственно-бытовых стоков. Общая нехватка, увеличивающееся загрязнение, постепенное уничтожение источников пресной воды особенно актуальны в условиях растущего населения мира и расширяющегося производства. За последние 40 лет водные системы многих стран мира оказались серьезно расстроенными. Отмечается истощение самых ценных из доступных нам источников пресной воды – подземных вод. Бесконтрольное изъятие воды, уничтожение лесных водоохранных полос и осушение верховых болот привели к массовой гибели малых рек. Сокращается водоносность крупных рек и приток поверхностных вод во внутренние водоемы.

Все больше значения (как загрязнения водоемов) получают поверхностно-активные вещества, в том числе синтетические моющие средства (СМС). Широкое применение этих соединений в быту и промышленности приводит к увеличению их концентрации в сточных водах. Они плохо удаляются очистными сооружениями, подают водоемы, в том числе хозяйственно-питьевого назначения, а оттуда в водопроводную воду. Присутствие в воде СМС придает ей неприятный вкус и запах.

Хотя водосборы могут значительно различаться по размерам, для обозначения видов загрязнения воды конкретные дренажные системы подразделяются на городские и не городские (сельскохозяйственные, аграрные, неразвитые). Загрязнение, возникающее в ареале этих дренажных систем, происходит от следующих источников:      Точечные источники: стоки отходов в створ принимающей воды в конкретном месте, в такой точке, как канализационная труба или некоторые типы сливных каналов систем обогащения (concentrated system outlet).      Неточечные (рассеянные) источники: загрязнение принимающей воды проистекает от рассеянных в водосборе источников. Типичным примером является попадание в поток несобранных стоков дождевых вод. Неточечные источники иногда называют также "диффузными" водами (diffuse waters). Однако термин "рассеянные", на наш взгляд, более точно описывает эти источники.    

Прерывистые источники: это точки или источники, в которых сброс происходит при определенных обстоятельствах, например, при перегрузке. Типичным примером таких источников может служить комбинированный сток переполненной канализации в период обильных дождей.

Вопрос № 14 Водные ресурсы. Эффективное водное хозяйство – искусство балансирования между доступными водными ресурсами и спросом на них.

Во́дные ресу́рсы — поверхностные и подземные воды, которые находятся в водных объектах и используются или могут быть использованы. В более широком смысле — во́ды в жидком, твёрдом и газообразном состоянии и их распределение на Землеhttp://ru.wikipedia.org/wiki/%C2%EE%E4%ED%FB%E5_%F0%E5%F1%F3%F0%F1%FB - cite_note-krugosvet-2. Общий объем (единовременный запас) водных ресурсов составляет 1390 млн.куб.км, из них около 1340 млн.куб.км — воды Мирового океана.

Эффективное водное хозяйство – это умение уравновесить имеющиеся водные ресурсы территории и спрос на них, не допуская при этом ухудшения качества окружающей среды. Иными словами, это искусство соблюдать водохозяйственный баланс. Имеются два принципиально различных пути его достижения. Как правило, при традиционном водном хозяйстве потребность в воде постоянно возрастает, и баланс достигается системой мер, обеспечивающих увеличение подачи воды. Но баланс между спросом и предложением может быть достигнут также посредством регулирования спроса на воду. Здесь огромное поле деятельности, потому что водные ресурсы используются неэффективно практически во всех странах и во всех отраслях водного хозяйства. Кроме того, снижение водопотребления вызывает меньший ущерб окружающей среде. И, наконец, регулирование спроса – это единственный путь замкнуть водный баланс, когда все ресурсы уже использованы и подача воды уже не может быть увеличена. Таким образом, стратегия решения водных проблем, успешное водное хозяйство – это поддержание баланса между спросом и предложением без ухудшения (по крайней мере) геоэкологического состояния территории. Необходимо сбалансировать также различные, часто конфликтные интересы и задачи различных общественных групп и секторов экономики. Водное хозяйство региона (бассейна) должно базироваться на многокритериальной и междисциплинарной основе. Необходимо комбинировать инженерные, экономические, экологические, юридические, социальные, политические действия, потому что ни одно из них, взятое в отдельности, не может обеспечить эффективные и долговременные решения водных проблем.

Вопрос № 15 Регулирование водопотребления. Экологические проблемы развития орошения и осушения земель.

Управление водопотреблением и водохозяйственный баланс Эффективное водное хозяйство - это умение уравновесить имеющиеся водные ресурсы территории и спрос на них, не допуская при этом ухудшения качества окружающей среды. Иными словами, это искусство соблюдать водохозяйственный баланс. Имеются два принципиально различных пути его достижения: (а) Можно увеличивать подачу воды, то есть увеличивать доступный объем возобновимых ресурсов посредством, например, сооружения плотин, перебросок воды из другого бассейна, опреснения соленых вод и пр. Иными словами, таким путем можно увеличивать предложение (по-английски, supply). (б) Можно также более экономно использовать имеющиеся ресурсы, без их увеличения, то есть снижать спрос на воду (по-английски, demand). Как правило, при традиционном водном хозяйстве потребность в воде постоянно возрастает, и баланс достигается системой мер, обеспечивающих увеличение подачи воды.. Главным пользователем воды в мире является ирригация, расходующая около 65% всей забираемой воды. В аридных районах этот показатель намного выше, достигая 98% в случае Египта. Как правило, эффективность орошения очень низкая. Средние цифры, приводимые в литературе, показывают, что только половина или даже четверть забираемой на орошение воды в конечном итоге достигает поливаемого растения на поле. Необходимо, правда, иметь в виду, что часть неиспользуемой воды пополняет запасы подземных вод или возвращается в водоисточник в виде так называемых возвратных вод. Повышение эффективности орошения может принести не меньший результат, чем строительство нового водохранилища. При этом стоимость таких мер будет ниже затрат на увеличение подачи воды, а неблагоприятные геоэкологические последствия будут несомненно меньше. Более детально вопросы орошения будут обсуждаться в разделе, посвященном геоэкологическим вопросам сельского хозяйства. Доля промышленности в водопотреблении мира составляет около 25 %. В странах с достаточным увлажнением, где интенсивное орошение не требуется, эта доля весьма высока. Например, для Англии, Германии и Франции она находится в пределах 71-87 % от суммарного водопотребления. Количество потребляемой воды на единицу производимого промышленного продукта изменяется для одинаковых товаров более чем в 10 раз, в зависимости от типа применяемой технологии. Поэтому снижение спроса на воду в этом секторе водного хозяйства вполне реально. Мы уже говорили о возможности повышения эффективности использования ресурсов в 10 раз. Это относится и к снижению водопотребления в промышленности. Основная стратегия снижения водопотребления в промышленности - увеличение степени оборачиваемости воды в производственном цикле. Например, в США, по данным 1988 г., однажды забранная вода использовалась в среднем 3,4 раза, прежде чем она выводилась из производственного цикла, а к 2000 г. ожидалось увеличение этого показателя до 17 раз, да еще при снижении общего объема используемой воды! Заметим, что в конечном итоге, после многих циклов использования в технологическом процессе, остается чрезвычайно загрязненная вода, и вопрос, что с ней делать, далеко не тривиален и не имеет однозначного ответа. Городское население потребляет не более 10 % всего объема забираемой воды, но это очень дорогая вода, потому что строительство и эксплуатация весьма сложных систем водоснабжения обходится весьма дорого. Несмотря на это, типичная величина потерь воды в городских сетях составляет 50 %. В крупных городах развивающихся стран потери воды составляют: Манила (Филиппины) - 55-65%, Джакарта (Индонезия) - 50%, Мехико (Мексика) - 50%, Каир (Египет) - 47%, Бангкок (Таиланд) - 32%. В городах развитых стран ситуация в целом многим не лучше, в особенности в тех городах, где водопроводные сети закладывались еще в прошлом веке. Всемирный Банк считает, что если потери в городских сетях превышают 25 %, то снижение потерь экономически более целесообразно, чем строительство дополнительных систем водоснабжения. К потерям в сетях необходимо добавить потери из подтекающих кранов, туалетов и пр. Действия в этом направлении не очень популярны среди тех, кто управляет городским водным хозяйством, потому что это невидная работа, требующая постоянного внимания, дополнительных финансовых затрат и довольно высокой квалификации и дисциплины рабочих.

Вопрос № 16 Экологические проблемы регулирования стока и крупномасштабных перебросов воды. Водно-экологические катастрофы.

Когда на какой-либо территории потребность в воде начинает превосходить величину устойчивого речного стока, и другие источники водных ресурсов (в первую очередь, подземные воды) отсутствуют или почему-либо не могут быть использованы, возникает необходимость в регулировании речного стока, то есть в строительстве плотин и, соответственно, создании водохранилищ. Создание плотин и водохранилищ - важнейший способ увеличения объема возобновимых водных ресурсов. Общая площадь поверхности водохранилищ, включая подпруженные озера, составляет около 600000 кв. км. При суммарном полезном объеме равном 3000 куб. км водохранилища увеличивают устойчивый сток, то есть возобновимые ресурсы, пригодные к использованию, на 25 %. С другой стороны, средняя мировая продолжительность водообмена в речных системах увеличилась с 20 до 100 суток, что указывает на ухудшение их экологического состояния. В частности, заметно снизилась естественная самоочищающая способность рек, связанная с постоянным поглощением кислорода из воздуха речной водой, текущей в турбулентном режиме. Растворенный в воде кислород расходуется на окисление переносимых водой органических загрязняющих веществ. В России и других странах бывшего СССР имеется более 4000 крупных водохранилищ с объемом, превышающим 1 млн. куб. м, причем 98% общего объема находится в 250 крупнейших водохранилищах с объемом каждого более 100 млн. куб м. Всего зарегулировано около 1200 куб. км воды, или около 25 % речного стока. Водохранилища, в том числе крупнейшие, располагаются в России преимущественно на равнине. Это означает, что потери земли, причем самой ценной для сельского хозяйства, на поймах и террасах рек, в особенности велики. Помимо потери сельскохозяйственных земель, водохранилища в России принесли с собой ряд других проблем. Среди них такие как переселение людей и нарушение сложившихся традиций ведения хозяйства, ухудшение качества воды, неустойчивый, и потому неблагоприятный гидрологический режим в нижнем бьефе плотин, перехват стока биогенных элементов (фосфора и азота) и, соответственно, снижение биологической продуктивности морей, подъем уровня грунтовых вод с сопутствующими изменениями продуктивности природных и антропогенных ландшафтов, ухудшение условий для рыбного хозяйства и др. В тропических условиях регулирование стока приносит дополнительные проблемы по сравнению со странами с умеренным климатом, поскольку режим водохранилищ и их воздействие на окружающую среду в сильной степени зависят от природных условий. Как только в тропическом районе возникает новое водохранилище, уровень заболеваний и смертности резко повышается: качество воды в водохранилище обычно хуже, вследствие замедленного водообмена, увеличения водной биомассы и пр. по сравнению с речной водой, что приводит к значительному росту заболеваний. В последние годы начали возникать водохранилища в зоне влажных экваториальных лесов, где дополнительно к уже перечисленным возникают новые геоэкологические проблемы.. В научной литературе, и в особенности в средствах массовой информации мира, публикуется много заявлений с оценкой (зачастую голословной) эффективности тех или иных осуществленных проектов гидротехнических сооружений, как правило, с отрицательными выводами. Однако, строгих научных оценок пока почти не сделано. В особенности сложно оценить экономический эффект больших плотин и водохранилищ, не говоря уже об интегрированном эколого-экономическом эффекте. Можно сказать, что водохранилища выполняют свою задачу, увеличивая водные ресурсы. С другой стороны, они приносят много неблагоприятных последствий.

Глубокий анализ геоэкологических последствий сооружения Асуанской плотины на Ниле в Египте выполнен иностранным членом РАН Г.Уайтом (США), который не пришел к однозначной оценке последствий. Вследствие летних (июнь-сентябрь) дождей в бассейне Нила, ежегодно формируется половодье, всегда игравшее благотворную роль в становлении и развитии Египта и его цивилизации. Половодье орошало поля и приносило на них плодородный ил. В настоящее время ил задерживается плотиной, и плодородие почв должно поддерживаться посредством применения минеральных удобрений. Нильская вода аккумулируется в водохранилище, которое регулирует объем доступных водных ресурсов с последующим их использованием для орошения и производства электроэнергии. В конце 1970-х гг. Асуанское водохранилище удержало несколько весьма высоких и потому очень опасных половодий. Наоборот, в середине 1980-х гг. было семь лет подряд, когда объем половодья Нила был намного ниже среднего. При этом в каждый маловодный год дефицит воды, необходимой для орошения полей Египта, пополнялся из Асуанского водохранилища. Таким образом, водохранилище предотвратило крупнейшую катастрофу.

Вопрос № 17 Опыт управления международными реками и озерами.

Международное озеро, – отмечает И.Н. Тарасова, – озеро, окруженное сухопутной территорией различных государств. …Использование вод международных озер регулируется международными соглашениями прибрежных государств, устанавливающими линию государственной границы, права на судоходство и условия использования вод в несудоходных целях”.

Международными считаются реки, которые либо протекают по территории нескольких стран, либо разделяют территории нескольких стран, либо разделяют территории двух и более стран. Поскольку использование вод таких рек затрагивает интересы государств, расположенных по их берегам, поскольку заинтересованные государства, как правило, заключают соглашения о режиме судоходства и иного использования вод этих рек, однако это правило не является обязательным. Нередко международные реки подразделяют на судоходные, пограничные и трансграничные, т. е. протекающие по территории нескольких государств. Для судоходных международных рек важное значение имеет принцип свободы судоходства. Как общее правило режим плавания по международным рекам устанавливают сами прибрежные государства. Впервые на многостороннем уровне правила судоходного использования международных рек были разработаны и приняты на Венском Конгрессе в 1815 г. Затем вопрос судоходства на международных реках рассматривался на ряде других конференций и, в частности, на такой как Барселонская Конференция 1921 г. Совершенствование и развитие международно-правового режима озер и рек настоятельно требует прежде всего выработки и кодификации конкретных специальных принципов при сохранении основополагающей роли основных принципов современного международного права. В качестве таких принципов, призванных регламентировать специфические правоотношения, возникающие в процессе использования озер и рек, на данный момент могли бы выступить следующие: – принцип сохранения и рационального использования живых ресурсов бассейна озера;

– принцип охраны окружающей среды озера;

– принцип делимитации водного зеркала, толщи воды, дна и недр, также воздушного пространства над озером;

– принцип безопасности.принципа сохранения и рационального использования живых ресурсов бассейна озера и реки - этот принцип, довольно успешно функционирует в различных акваториях Мирового океана. В соответствии с этим принципом прибрежные государства обязаны определять допустимую эксплуатацию живых ресурсов, районы и сроки промысла, управлять промыслом так, чтобы поддерживать или восстановить популяцию различных видов фауны, обмениваться научной информацией, статистическими данными об уловах и промысловых усилиях и других данных, относящихся к сохранению рыбных запасов Принцип охраны окружающей среды так же одинаково успешно действует и в международном морском праве, его содержание значительно включает в себя сохранение экологического равновесия, а следовательно, запрещение любого вредного воздействия на морскую среду.Что же касается принципа делимитации, то его принятие обоснуется необходимостью установления пределов государственной территории и суверенитета каждой приозерной страны.

Международное озеро – озеро, окруженное сухопутной территорией различных государств. Международными считаются реки, которые либо протекают по территории нескольких стран, либо разделяют территории нескольких стран, либо разделяют территории двух и более стран. Пограничные реки (озера) — это реки или озера, по которым проходит граница двух или нескольких государств.

Вопрос № 18 Основные особенности Мирового океана. Его роль в динамической системе Земли.

Мирово́й океа́н — основная часть гидросферы, составляющая 94,2 % всей её площади, непрерывная, но не сплошная водная оболочка Земли, окружающая материки и острова, и отличающаяся общностью солевого состава.

Континенты и большие архипелаги разделяют мировой океан на четыре большие части (океаны):

• Атлантический океан,

• Индийский океан,

• Тихий океан,

• Северный Ледовитый океан.

Иногда из них также выделяется

• Южный океан.

Большие регионы океанов известны как моря, заливы, проливы и т. п. Учение о земных океанах называется океанологией.

Воды Мирового океана составляют основную часть гидросферы Земли — океаносферу. На воды океана приходится более 96 % (1338 млн куб. км.) воды Земли. Объём пресных вод, поступающих в океан с речным стоком и осадками, не превышает 0,5 миллионов кубических километров, что соответствует слою воды на поверхности океана толщиной около 1,25 м. Это обуславливает постоянство солевого состава вод океана и незначительные изменения их плотности. Единство океана как водной массы обеспечивается её непрерывным движением как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. В океане, как и в атмосфере, нет резких природных границ, все они более или менее постепенны. Здесь осуществляется глобальный механизм трансформации энергии и обмена веществ, который поддерживается неравномерным нагревом солнечной радиацией поверхностных вод и атмосферы.

Систематическое изучение дна мирового океана началось с появлением эхолота. Большая часть дна океанов представляет собой ровные поверхности, так называемые абиссальные равнины. Их средняя глубина — 5 км. В центральных частях всех океанов расположены линейные поднятия на 1—2 км — срединно-океанические хребты, которые связаны в единую сеть. Хребты разделены трансформными разломами на сегменты, проявляющиеся в рельефе низкими возвышенностями, перпендикулярными хребтам.

На абиссальных равнинах расположено множество одиночных гор, часть из которых выступает над поверхностью воды в виде островов. Большинство этих гор — потухшие или действующие вулканы. Под тяжестью горы океаническая кора прогибается и гора медленно погружается в воду. На ней образуется коралловый риф, который надстраивает вершину, в результате формируется кольцевидный коралловый остров — атолл.

Если окраина континента пассивная, то между ним и океаном расположен шельф — подводная часть континента, и континентальный склон, плавно переходящий в абиссальную равнину. Перед зонами субдукции, там, где океаническая кора погружается под континенты, расположены глубоководные желоба — самые глубокие части океанов.

Морские течения — перемещения больших масс океанской воды — оказывают серьёзное влияние на климат многих регионов мира.

Океан является средой обитания для множества форм жизни; в их числе.

Океаны имеют громадное транспортное значение: огромное количество грузов перевозится судами между мировыми морскими портами. По цене перевозки единицы груза, на единицу расстояния, морской транспорт один из самых дешёвых, но далеко не самый быстрый. Для сокращения протяжённости морских путей построены каналы, важнейшие из которых включают Панамский и Суэцкий.

Океан играет огромную роль в формировании климата Земли. Под действием солнечной радиации вода испаряется и переносится на континенты, где выпадает в виде различных атмосферных осадков. Океанические течения переносят нагретые или охлаждённые воды в другие широты и в значительной мере ответственны за распределение тепла по планете.

Вода обладает огромной теплоёмкостью, поэтому температура океана меняется гораздо медленнее, чем температура воздуха или суши. Близкие к океану районы имеют меньшие суточные и сезонные колебания температуры.

Вопрос № 19 Проблемы загрязнения прибрежных зон и открытого моря.

Важное в смысле роли в биосфере свойство прибрежной зоны морей — способность перерабатывать и захоронять антропогенные загрязнения. Все техногенные выбросы: в атмосферу, в почвы, в водоемы в конце концов сосредоточиваются в реках, которые 90 % их выносят в океан и именно в прибрежную зону. Если провести измерение содержания антропогенных токсикантов на профиле, перпендикулярном береговой линии, то самой грязной окажется зона на расстоянии в среднем 200 м от берега. Происходит это из-за поворота рек и ручьев, которые после впадения в море не сразу смешивают свою воду с водой моря, а, поворачиваясь вдоль берега согласно береговому течению, которое всегда есть в ту или иную сторону, еще некоторое время текут как бы отдельно, лишь постепенно растворяясь в море.

В прибрежной зоне моря происходят грандиозные по своим масштабам процессы очищения сточных вод. Разберем процессы самоочищения вод в прибрежной зоне морей.

Механические — процессы осадконакопления. Пока река течет, она несет взвеси. Как только скорость течения замедляется, начинается выпадение взвесей в осадок. Процесс этот по своим масштабам грандиозный. Говорят даже, что «континенты натекают» на морское дно. Именно так образуются вековые осадки в прибрежной зоне морей, происходит окончательное захоронение антропогенных токсикантов.

Химические. Морская среда в химическом смысле очень богата различными элементами и соединениями, это своего рода химический реактор, куда благодаря прибойному волнению поступает много кислорода воздуха, и окислительные процессы идут более интенсивно. Эти же воды пронизаны солнечным светом, что еще больше увеличивает реактивность морской среды, которая эффективно перерабатывает сбрасываемые в нее антропогенные токсиканты. Эта химическая переработка идет в направлении образования солей, которые затем выпадают в осадок и захороняются в донных отложениях.

Биологические. Именно здесь, в прибрежной зоне, в полосе прибойного волнения, обогащенной воздухом и солнечным светом, сосредоточена основная биомасса моря. Молодь рыбы вся живет исключительно на предельных мелководьях (10 и даже 5 см), куда уже не добираются хищники. (Кстати, именно здесь она больше всего страдает от волн моторных судов.)

Все дно прибрежной зоны нормально должно быть заселено бентоснымн организмами, прикрепленными, ползающими, живущими в песке. Вся эта масса животных по некоторым оценкам пропускает через свои жабры и желудки ежесуточно всю воду прибрежной зоны. И в ходе этого процесса фильтрует ее, очищая от примесей.