Вода является составной частью биосферы, от которой зависит состояние животного и растительного мира. Из общей поверхности планеты, площадь которой составляет 510 млн км3, вода занимает 70,8%. Более 98% всех водных ресурсов планеты представлены водами с повышенной минерализацией, которые малопригодны для хозяйственной деятельности.
Объем пресных вод планеты составляет 28 млн км3, из них на хозяйственное использование идет 4,2 млн км3. При этом большая часть этих ресурсов находится в малоосвоенных районах, в результате чего создается дефицит пресных вод в промышленно развитых регионах.
Подземные воды составляют 14% запасов пресных вод. В связи с усиливающимся загрязнением поверхностных вод их роль как источника водоснабжения будет возрастать.
Мировой океан является практически неисчерпаемым водным резервуаром. В перспективе он может стать одним из основных источников пресной воды, но для этого необходимы производительные и надежные опреснительные установки.
Качество воды в природе определяется совокупностью многих физических факторов, таких как климат, рельеф местности, почвенный покров, особенность его строения, местность, а также от биологических процессов, протекающих в водоеме, и деятельности человека (регулирование речного стока, судоходство, сброс сточных вод).
Состав природных вод оценивается физическими, химическими и санитарно-гигиеническми показателями. Физические показатели:
- температура подземных вод в течение года держится в диапазоне от 8 до 17 С, а поверхностных — в зависимости от времени года в интервале 0,1—ЗСГ С;
- прозрачность и мутность. Характеризуют наличие в воде взвешенных веществ (частиц песка, глины, водорослей, ила, планктона);
- цветность воды. Обусловлена присутствием в ней органических веществ (белковых, гумусовых, дубильных, жиров, органических кислот и др.);
- привкусы и запахи. Могут быть естественного и искусственного происхождения. Вкус воды бывает соленый, горький, сладкий и кислый. А их оттенки, полученные в результате вкусовых ощущений, называют привкусами. Запахи могут быть естественного происхождения (рыбный, сероводородный, гнилостный, болотный, ароматический, тинистый и др.) и искусственного происхождения (камфорный, хлористый, фенольный, аптечный, аммиачный и т. д.).
Химические показатели. Вода характеризуется ионным составом:
- натрий, калий;
- хлориды, сульфаты;
- карбонаты, бикарбонаты (они все вместе обусловливают щелочность воды);
- кальций, магний (влияют на ее жесткость);
- железо и марганец (в зависимости от рН и редокспотенциала1) могут находиться либо в окислительной, либо в восстановительной форме в виде комплексов, коллоидов, дисперсных частиц);
- силикаты могут присутствовать в органических и неорганических формах;
- фтор, необходимый в биологическом питании для предотвращения таких заболеваний, как кариес и флюороз, в концентрации 0,7—1,5 мг/л, содержится в виде аниона;
- азотсодержащие вещества (ионы аммония, нитриты и нитраты), внесенные с бытовыми, промышленными и дренажными сточными водами и кислотными дождями.
Токсические вещества (стронций, свинец, ртуть, бериллий и др.), а также радионуклиды в основном являются антропогенными продуктами.
Растворенные в воде газы — кислород, углекислота, сероводород, метан, аммиак (обусловливают запахи и коррозионную активность воды по отношению к трубопроводам и оборудованию).
Большое количество воды необходимо для предприятий различных отраслей промышленности, хозяйственно-бытовых нужд, создания должного санитарно-технического режима, лечебно-профилактических учреждений, предприятий общественного питания, для проведения оздоровительных и физкультурных мероприятий. В городах большое количество воды расходуется на полив зеленых насаждений и мойку улиц.
Проблемы водных ресурсов
Ученые выделяют две основные и наиболее серьезные для жизни человека проблемы, связанные с водой:
- во-первых, уменьшаются запасы пресной воды (всего 0,1%), пригодной для хозяйственно-питьевых нужд, и эти запасы уменьшаются на глазах вследствие их нерационального использования, а также загрязнения этой воды. Считается, что в настоящее время более миллиарда человек лишено здорового водоснабжения;
- во-вторых, происходит загрязнение Мирового океана нефтепродуктами и отходами других производств. По данным ученых, верхняя оценка антропогенного воздействия на Мировой океан — 8 млн т в год нефтепродуктов — уже близка к критической (10 млн т).
В Российской Федерации вопрос обеспечения людей высококачественной питьевой водой остается нерешенным и по сегодняшний день, а во многих регионах приобретает кризисный характер. Процесс подачи и получения населением доброкачественной питьевой воды зависит от ряда факторов, основными из которых являются:
- состояние источников водоснабжения;
- состояние централизованных систем подготовки воды;
- санитарно-техническое состояние;
- уровень лабораторного контроля.
Виды загрязнения вод
К числу основных видов загрязнения вод относятся:
- химическое загрязнение. Это самое распространенное, стойкое и далеко распространяющееся загрязнение, поскольку оно состоит из химических веществ, главным образом, пестицидов, с большими сроками окончательного разложения. При осаждении на дно водоемов такие элементы собираются в частицы и восстанавливаются, затем выпадают в осадок. И такие воды могут распространяться в радиусе до 10 км и более;
- бактериальное загрязнение — это появление в воде патогенных бактерий, вирусов, грибов, простейших и др. Оно носит временный характер ;
- радиоактивное загрязнение. Одно из наиболее опасных загрязнений, которое даже при очень малых концентрациях радионуклидов способно вызывать гибель организмов. Наиболее опасны: стронций-90, уран, цезий-137, радий-226 и др. Эти элементы попадают в водоемы при сбрасывании в них радиоактивных отходов. В подземные воды они попадают, просачиваясь через почву или же с осадками;
- механическое загрязнение. Возникает при попадании в воду различных механических примесей (песок, ил, шлам и др.). Поверхностные воды имеют дополнительные источники загрязнения: твердые отходы (мусор), промышленные и бытовые, остатки лесосплава, и все это наносит огромный ущерб обитателям водных экосистем;
- тепловое загрязнение. Связано с повышением температуры вод вследствие их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами, в результате чего происходит изменение газового и химического состава воды. При этом идет ускоренный процесс размножения анаэробных бактерий, гидробионтов и выделение ядовитых газов — метана и сероводорода. Одновременно с этим идет процесс "цветения" воды, что, в свою очередь, способствует появлению новых видов загрязнения.
Таким образом, основной причиной современной деградации природных вод Земли являются антропогенные источники загрязнения.
- сточные воды промышленных предприятий;
- сточные воды коммунального хозяйства городов и других населенных пунктов;
- поверхностные стоки с полей и других сельскохозяйственных объектов;
- атмосферные осадки с загрязнителями на поверхность водоемов и водосборных бассейнов.
Антропогенные загрязнители все больше и больше поглощают уистую воду водоемов, приобретая силу "глобального загрязнения".
Общая масса загрязнителей гидросферы на данный момент составляет около 15 млрд т в год (табл. 17).
Таблица 17
