Без воды невозможен фотосинтез, которому обязана жизнь на Земле. Доказано, что кислород атмосферы фотосинтетического происхождения.

Исключительно высокая теплоемкость воды превратила океан в огромный термостат, который регулирует температуру атмосферы Земли; именно на просторах Мирового океана формируется климат, который делает планету пригодной для жизни.

Смягчающее влияние на климат оказывает не только водная масса самого океана, но и поступающий с океана в атмосферу водяной пар. Он задерживает до 60% теплового излучения нашей планеты, не дает ей охлаждаться. На смягчение земного климата, в частности температуры воздуха в переходные сезоны – весну и осень, заметное влияние оказывают огромные величины скрытой теплоты плавления и испарения воды.

Вода, зной и холод разрушают горные породы, создавая почву. Дожди, ручьи, реки размывают горы, образуют широкие долины и глубокие ущелья, перемещают огромное количество материала. Ледники вспахивают долины, оставляют моренные холмы и озера, меняют ландшафт. Морской прибой разрушает берега моря, сносит острова. Под действием подземных вод и плывунов оползают склоны холмов. Растворяя известняки и другие породы, подземные воды создают карстовые формы рельефа – воронки, провалы.

Вода сыграла и играет большую роль в историческом процессе геологического преобразования всей планеты. Природные воды находятся в едином круговороте, который происходит под воздействием солнечной энергии и гравитационных сил, на его осуществление расходуется около 23% всей достигающей Землю солнечной энергии.

Только вода может находиться в природе в трех фазовых состояниях: твердом, жидком и газообразном. Фазовые переходы воды – ее замерзание, таяние, конденсация водяных паров и испарение, связаны с количеством поступающей в различные районы Земли в различные сезоны года солнечной энергии.

Круговорот воды объединяет все водные ресурсы планеты, которые находятся в океане, атмосфере, биосфере, земной коре, обеспечивая таким образом единство всех природных вод Земли. Большой круговорот воды состоит из трех составляющих: океанического, атмосферного и материкового. Материковый круговорот включает литогенное, почвенное, речное, озерное, ледниковое, биологическое и хозяйственное звенья, каждое из них отличается определенной скоростью водообмена, специфической структурой всех своих частей.

Наиболее активный водообмен отмечается в реках и атмосфере, очень медленный круговорот воды происходит в ледниках, при формировании подземных вод. Биологическое и почвенное звенья круговорота воды обеспечивают жизнь и сельское хозяйство, именно эти звенья подвергаются наибольшему преобразованию при создании водохранилищ, прудов, проведении ирригационных мероприятий. Эти мероприятия проводят с целью искусственного замедления круговорота воды для гарантии устойчивого водообеспечения народного хозяйства и населения.

Особенностью современной ситуации является то, что природные воды участвуют не только в естественном, но и антропогенном круговороте. В антропогенном цикле вода используется в энергетике, промышленности, сельском хозяйстве, коммунально-бытовом и питьевом секторе ЖКХ. Значительная ее часть после использования сбрасывается в водотоки в виде сточных вод.

Физико-химические и химико-биологические процессы, протекающие в водотоках, обеспечивают установление определенного экохимического равновесия; растворенные в воде органические вещества служат энергетической основой водных экосистем. Химический состав воды зависит не только от физико-географических факторов, но и от протекающих в воде процессов жизнедеятельности водных организмов – гидробионтов.

В условиях усиливающегося антропогенного воздействия существуют определенные закономерности протекания химико-биологических процессов. Решающее значение при этом имеет способность водной системы к самоочищению – снижению содержания поступающих в воду загрязняющих веществ за счет совокупного действия физико-химических, химико-биологических процессов.

Способность к самоочищению является одним из неотъемлемых и ценных свойств природных систем, в том числе и водных. Самоочищение природных вод – это восстановление качества и природных свойств воды, происходящее естественным путем и результате протекания комплекса взаимосвязанных процессов.

Часть из этих веществ свойственны живой природе и могут вовлекаться в биологический круговорот. Чужеродные соединения рассеиваются в гидросфере. Они могут кумулироваться биотой по пищевым цепям, накапливаться в донных отложениях, претерпевать медленные химические превращения. Всю совокупность процессов самоочищения можно условно разделить на физические, биологические и химические.

При физическом самоочищении свойства собственно водной среды, ее химический состав играют второстепенную роль. Под действием факторов растворения, разбавления, испарения, осаждения, сорбции осуществляется изменение или вынос загрязняющих веществ из водной среды. К факторам физического самоочищения относится температура воды, ультрафиолетовое излучения (бактерицидное действие), соленость; гидрологические характеристики водотока: скорость течения, аэрация воды и др.

Биологическое самоочищение складывается из процессов метаболизма с участием легкоусваиваемых биогенных соединений; эффектов биоконцентрирования ионов тяжелых металловза счет процессов комплексообразования и сорбции; так называемого кометаболизма – биодеградации веществ, не участвующих в биологическом круговороте.

Химическое самоочищение водной среды осуществляется по каналам гидролиза, редокс-катализа, прямого и сенсибилизированного фотолиза, окисления свободными радикалами.

При массированном техногенном поступлении в водные объекты загрязняющих веществ механизмы самоочищения могут нарушаться или могут быть полностью подавлены если поступающие вещества или промежуточные продукты их разложения являются токсичными и выводят из сообщества гидробионтов наиболее чувствительные виды, участвующие в процессах самоочищения.

Особенно усложняются проблемы самоочищения при поступлении консервативных, т.е. трудно поддающихся разложению или практически неразлагаемых веществ: тяжелые фракции нефти, хлорорганические пестициды, соли тяжелых металлов.

Кумуляция консервативных загрязняющих веществ по трофической цепи биоценоза до биологически опасного вида происходит даже при низких исходных концентрациях токсиканта в воде. Коэффициент накопления, например, пестицидов в органах и тканях растительноядных рыб составляет 4600 – 6100, хищных рыб 23600 – 38000, по сравнению с водной средой, служащей для них средой обитания. Рыба с такой концентрацией ядохимикатов опасны для употребления в пищу. Все гидробионты, отмирая, возвращают кумулированные вещества в водную массу, в донные отложения. Самоочищение водоемов от соединений металлов не происходит, наоборот, – в их присутствии процессы самоочищения тормозятся.

Ресурсы чистых природных вод сокращаются, поскольку масштабы водопотребления непрерывно растут. Воздействие хозяйственной деятельности человека на водные экосистемы разнообразно, его условно можно свести к следующим типам:

– объем воды, связанный с безвозвратным ее потреблением на хозяйственные нужды;

– объем воды, связанный с возвратом загрязненных сточных вод, коммунально-бытового потребления, промышленных и сельскохозяйственных предприятий;

– объем воды на нужды животноводства с последующим возвратом специфически загрязненных сточных вод;

– использование воды на орошение сельскохозяйственных культур с последующим возвратом дренажного стока;

– сброс воды, связанный с осушением заболоченных территорий;

– урбанизация территории окружающих водоемы ландшафтов и сброс значительных объемов моечных, поливочных вод и ливневого стока городов и населенных пунктов;

– использование увеличивающихся объемов удобрений, пестицидов, биологически активных препаратов, и связанное с этим изменение состава поверхностного и грунтового стока с площади водосбора;

– попадание стоков с автострад, территорий аэродромов, где используются химические вещества для очистки ото льда, снега;

– сброс отепленных вод энергообъектов, в частности, тепловых и атомных электростанций;

– гидротехнические работы, связанные со строительством водохранилищ гидроаккумулирующих и гидроэлектростанций, их эксплуатация;

– межбассейновая переброска водного стока открытыми каналами;

– обвалование мелководий и использование их в сельском и рыбном хозяйствах;

– опреснение соленых и солоноватых водоемов, лиманов;

– использование морских лагун для аккумуляции и очистки сточных вод;

– использование морского шельфа для аквакультуры, добычи нефти и других полезных ископаемых;

– вырубка лесов на водосборных площадях, уничтожение пойменных лугов и лесокустарниковой растительности в прибрежных водах;

– водный транспорт и использование малого флота, загрязняющего воды нефтепродуктами и другими веществами;

– распашка почв до уреза воды, усиление водной и ветровой эрозии, образование оврагов, абразия берегов;

– подкисление (ацидификация) водотоков кислотными осадками вследствие загрязнения атмосферы выбросами оксидов азота, серы и др.;

– интенсивное рекреационное использование водотоков и их прибрежных зон;

– снижение уровней воды вследствие ее усиленного сброса и водопотребления;

– мероприятия по связыванию и осаждению фосфора в водоемах в результате использования тех или иных химических факторов;

– искусственная аэрация водных масс с целью улучшения и регуляции кислородного режима водоемов;

–изменение гидробиоценозов водоемов в результате усиленного вылова или уничтожения рыб ихтиоцидами, вселения новых организмов и интенсификация их развития (биоманипуляция).

Перечисленные виды хозяйственной деятельности оказывают влияние на водные экосистемы и функционирование гидробиоценозов, и в конечном итоге – на формирование качества воды и биологической продуктивности водоемов. Экологические последствия зависят от силы воздействия фактора, его сопряженности с другими типами воздействия. Большое значение при этом имеют особенности физико-географических условий нахождения водоемов и гидрометеорологических условий года.

Россия и большинство стран ближнего зарубежья богаты водными ресурсами, однако и здесь существуют водные проблемы, они обусловлены как природными, так и антропогенными факторами. Один из природных факторов – неравномерное распределение стока по территории: 84% ресурсов поверхностных вод приходится на бассейны Северного Ледовитого (3 030 км³/год) и Тихого океанов (950 км³/год). В них впадают крупнейшие реки России – Енисей, Лена, Обь и Амур, которые дают 44% объема всех рек России и стран ближнего зарубежья.

На южные и юго-западные районы (бассейны Черного и Азовского морей, Арало-Каспийская низменность), где сосредоточено 75% населения, 80% промышленности и сельскохозяйственного производства рассматриваемых стран, приходится всего 750 км³, или 16% ресурсов поверхностных вод. На Европейской территории сток рек южного склона (Волга, Урал, Днестр, Днепр, Дон, Кубань, Кура, Терек) составляет 605 км³, или 50% от речного стока этой части СНГ. В Средней Азии и Казахстане на значительной части территории не имеется рек, русла которых были бы заполнены водой в течение всего года.

Сибирь располагает большими водными ресурсами: реки Енисей, Ангара, Лена и другие отводят за год 1974 км³ воды, что составляет 47% ее запасов в России (В.А. Знаменский, 1982). По объему годового стока первое место занимает Красноярский край, последнее – республика Тыва. Но, несмотря на большой объем, основная часть речного стока этих сибирских рек идет в малонаселенных местах. В пределах водосборной площади Енисея и Ангары доступны для освоения лишь 242 км³, что составляет треть годового стока Енисея.

6.Озоновый слой находится на высоте 20-25 км над уровнем моря. Если его сжать то его толщина 3 мм. Стратосферный озоновый слой защищает людей и живую природу от жесткого ультрафиолетового и мягкого рентгеновско­го излучения в ультрафиолетовой части солнечного спектра. Каж­дый потерянный процент озона в масштабах планеты вызывает до 150 тыс. дополнительных случаев слепоты из-за катаракты, на 10 тыс. увеличивает число раковых заболеваний кожи. Установлено, что жесткий ультрафиолет подавляет иммунную систему организма.

Озон — трехатомные молекулы кислорода — рассеян над Зем­лей на высоте от 15 ло 50 км; озоновая защитная оболочка очень невелика: всего 3 млрд. т газа, наибольшая концентрация — на высоте от 20 до 25 км. Если гипотетически сжать эту оболочку при нормальном атмосферном давлении, получится слой всего в 2 мм, однако без него жизнь на планете невозможна.

Запуск мощных ракет, ежедневные полеты реактивных самолетов в высоких слоях атмосферы, испытания ядерного и термоядерного оружия, ежегодное уничтожение природного озонатора — миллионов гектаров леса — пожарами и хищнической рубкой, массовое применение фреона в технике, парфюмерной и хими­ческой продукции в быту — главные факторы, разрушающие озо­новый экран Земли,

В последние годы над Северным и Южным полюсами возник­ли «озоновые дыры» площадью свыше 10 млн. км² каждая, появи­лись громадные «озоновые дыры» над многими странами Европы, над Россией. Разрушение озонового экрана Земли сопровождается рядом опасных явных и скрытых негативных воздействий на чело­века и живую природу.

Впервые озоновую дыру над Антарктидой обнаружили со спут­ников в 1979 г.

Площадь озоновой дыры растет, и в 1999 г. площадь дыры возросла до 27,3 млн км², что в 1,5 раза больше площади России.

В марте 1997 г. озоновые дыры появились над Ленинградской, Псковской и Новгородской областями, а также над Восточной Сибирью, Якутией и центром Красноярского края.

Ученые США уже прогнозируют, что если тенденции разру­шения озона сохранятся, то к 2070 г. число больных раком кожи в США может достигнуть 40 млн человек.

 

В 1996 г. Нобелевской премией по химической экологии удос­тоены ученые-химики Шервуд Роуланд, Марио Малина из Кали­форнийского университета в Беркли (США) и Поль Крутцен из Германии за научную гипотезу, выдвинутую ими еще в 1974 г. Их догадка состоит в том, что разрушителями озона являлись синте­зированные человеком химические вещества, получившие назва­ние хлорфторуглероды (ХФУ).

Пик мирового производства ОРВ пришелся на 1987—1988 гг. и составил около 1,2—1,4 млн. т в год. Около 35% производимого объема приходилось на США, 40% — на страны ЕЭС, 10—12% производила Япония, 7-10% — наша страна.

Механизм действия фреонов таков: попадая в верхние слои атмосферы, эти вещества, инертные у земной поверхности, пре­ображаются. Под воздействием ультрафиолетового излучения хи­мические связи в молекулах ХФУ нарушаются. В результате выде­ляется хлор, который при столкновении с молекулой озона вы­шибает из нее один атом. Озон перестает быть озоном, превращается в обычный кислород. Хлор же, соединившись временно с кисло­родом, вскоре опять оказывается свободным и «пускается в пого­ню» за следующей «жертвой». Его активности хватает, чтобы раз­рушить десятки тысяч молекул озона.

Фреоны способны находиться в атмосфере, не разрушаясь 70— 100 лет, поэтому они всегда достигают озонового слоя и разрушают его. При этом каждый атом хлора как катализатор способен разрушить до 100 тыс. атомов озона. До недавнего времени в мире производилось около 1,3 млн т озоноразрушающих веществ. Около 35% производимого объема приходилось на США, 40% — на страны ЕС,

10—12% - Японию, 7-10% — Россию.

Из других техногенных причин разрушения озонового слоя называют уничтожение лесов, как основных поставщиков кислорода в атмосферу. Зарегистрировано также разрушение озона при ядерных взрывах в атмосфере, крупных пожарах и других явлениях, сопровождающихся поступлением в верхние слои атмосферы оксидов азота и некоторых углеводородов. Установлено также, что уничтожают озон полеты сверхзвуковых самолетов в стратосфере, запуски космических ракет. Только один запуск авиакосмической системы «Шаттл» приводит к потерям 10 млн т озона. 300 таких запусков в год — и практически весь озон будет уничтожен.

В последние время ученые высказывают предположение о существенном вкладе природных явлений в процессы разрушения озона и возникновении «озоновых дыр». К таковым относятся, например, 11-летние циклы солнечной активности, выход озоноразрушающих газов (водород, метан) из разломов земной коры, наличие своеобразных восходящих вихрей над Антарктидой, способствующих рассеиванию озона.

Крайне опасные для человека и многих животных последствия истощения озонового экрана — увеличение числа заболеваний раком кожи и катарактой глаз. Из-за уменьшения концентрации озона только на 1 % происходит увеличение интенсивности УФ-излучения у поверхности Земли на 15%. В свою очередь, это, согласно официальным данным ООН, приводит к появлению в мире 100 тыс. новых случаев катаракты и 10 тыс. случаев рака кожи, а также вызывает снижение иммунитета как у человека, так и у животных.