Водные ресурсы и рациональное их использование

Водную оболочку Земли, называемую гидросферой, образуют Мировой океан, реки, озера, водохранилища, ледники, подземные воды и почвенная влага.

Вода появилась на поверхности нашей планеты 3-3,5 млрд.

Воды в океанах и морях минерализованы (среднее содержание солей 3,5 г/л воды); значительное количество подземных вод также минерализовано, причем содержание солей может достигать 200-250 г/л воды.

Таблица 5.5.2.

Распределение объемов воды в различных частях гидросферы

Запасы пресных вод, по последним данным, составляют 35 млн км3, т.е. всего 2% общих запасов, а с учетом недоступной для использования некоторой части пресных вод, законсервированных в виде льдов в полярных ледниках, — 0,3 объема гидросферы.

Академик А.Е. Ферсман называл пресную воду самым важным минералом на Земле. Распределение ресурсов пресных вод приведено в табл. 5.5.3.

Для возобновления ресурсов пресных вод определяющее значение имеет круговорот воды, связывающий воедино все части гидросферы. В круговороте воды выделяют такие основные элементы, как атмосферный, океанический и материковый.

Под действием излучаемого солнцем тепла вода испаряется с поверхности Мирового океана, морей, озер и рек и затем осаждается на поверхности водных бассейнов и суши. Объем воды, испаряющейся с поверхности океанов, превышает объем осадков примерно на 35-45 тыс. км3

о

Таблица 5.5.3. Распределение ресурсов пресных вод

Основную часть водных ресурсов бывшего Советского Союза составляет речной сток, многолетняя средняя величина которого 4714 км3/год, что определяет достаточно высокую водообеспеченность — 18 тыс. м3 в год на душу населения. Однако распределение водных ресурсов по территории бывшего СССР неравномерно. Так, в Европейской части страны, где сосредоточено свыше 70% населения, водные ресурсы рек составляют лишь немногим более 20% речного стока, формирующегося на территории бывшего СССР. Такие крупнейшие реки страны, как Енисей, Обь, Лена, Печора, Северная Двина, Колыма, протекают в экономически менее развитых и слабообжитых районах. Наименее обеспечены водными ресурсами Украина, Молдова, Туркмения и Узбекистан.

Общие запасы пресных вод в озерах бывшего СССР составляют около 26 500 км3, из них 26 232 км3 сосредоточены в 16 крупных озерах, а 87% этого количества воды находится в о. Байкале. Объем крупных горных ледников, в которых сосредоточено значительное количество пресной воды, равен примерно 3 тыс. км3. Разведанные запасы подземных пресных вод составляют более 290 км3 и около 40 км3 — запасы слабосолоноватых и солоноватых вод.

Серьезное внимание специалистов во всем мире привлекает проблема количественного и качественного истощения водных ресурсов, определяемого непрерывным ростом недопотребления в промышленности, сельском хозяйстве и быту (количественное истощение) и загрязнением вод (качественное истощение).

В настоящее время человечество потребляет около 12-13% речного стока.

В промышленно развитых странах с интенсивным сельскохозяйственным производством, где значительные объемы воды используются на орошение, потребление пресной воды на одного жителя достигало 150-200 м3, в развивающихся странах Африки и Ближнего Востока - 100-200 м3, а в странах, расположенных в безводных зонах, —

20-50 м3.

В СССР в 1950 г. общий водозабор составлял 86 км3, в I960 г. — 160 км3, в 1970 г. — 253 км3. В настоящее время на нужды народного хозяйства из источников забирается свыше 300 кмЭ/год. Рост потребления воды отражает повышение водоемкости производства многих промышленных изделий, безвозвратного водооборота в сельском хозяйстве и является естественным следствием интенсификации промышленного и сельскохозяйственного производства.

К наиболее водопотребляющим отраслям промышленности относятся: энергетика, горнодобывающая, металлургическая и химическая. Например, для выплавки* 1т чугуна и переработки его в сталь и прокат расходуют около 300 м3 воды, для изготовления 1 т алюминия — 1500, меди — 500, бумаги — 900, синтетического каучука — 2100-3500, искусственного волокна — 4000 м3.

Еще больше воды потребляет сельское хозяйство. В настоящее время расход воды при орошаемом земледелии оценивается специалистами в 1400 кмЭ/год. Таким образом, на производство растительных продуктов расходуется примерно в 6 раз больше воды, чем на все остальные виды водопотребления, вместе взятые.

Основные причины качественного истощения водных ресурсов — их загрязнение и засорение.

Загрязнение вод — это насыщение их вредными веществами в таких количествах или сочетаниях, при которых ухудшается качество вод и водный объект признается загрязненным в соответствии с принятыми нормами.

В отличие от загрязнения под засорением вод понимают поступление в водоем посторонних, не растворимых в воде предметов, не изменяющих качество воды, но влияющих на качественное состояние русел водоемов.

Основные источники загрязнения — сточные воды нефтяной, нефтехимической, химической, угольной, целлюлозно-бумажной и металлургической промышленности. Интенсификация сельскохозяйственного производства, связанная с внесением больших доз минеральных удобрений, применением химических средств защиты растений, организацией животноводческих комплексов, также приводит к значительному росту загрязнения водоемов и водотоков.

Ежегодно во всем мире в реки сбрасывается около 160 км3 промышленных сточных вод. Предполагается, что к 2000 г. сброс сточных вод достигнет 2400 км3.

Основными загрязнителями вод являются нефть и нефтепродукты. По данным специалистов, поступления нефти в Мировой океан составляют около 25-30 млн. т/год. Загрязнение вод нефтью происходит в результате естественных выходов ее на поверхность в районах залегания, при добыче, транспортировании, переработке и последующем использовании. Поступление нефти в Мировой океан из районов природного залегания нефтяных пластов составляет примерно 0,5 млн. т/год.

Ежегодно в реки в виде производственных отходов сбрасывается более 2,3 млн. т свинца, 1,6 млн. т марганца, около 0,5 млн. т меди, 1 млн. т цинка, 6,5 млн. т фосфора, значительное количество ртути и т.д. Из металлов наибольшую опасность для водной среды представляют ртуть и ее соединения. Средняя концентрация ртути в Мировом океане равна 0,15 мг/м3.1

Региональные эколого-экономические проблемы России должны решаться не только на уровне международной природоохранной деятельности. Существенный вклад в разрешение проблемы призваны внести действия по рациональному осуществлению экономической деятельности, которые рассматриваются в курсе экономической географии и регионалистики в аспекте проблемы структурной перестройки хозяйства регионов с высокой концентрацией производительных сил и большой антрогенной нагрузкой.

Наряду с процессом образования органического вещества в биосфере протекает процесс потребления и разложения его гетеротрофными организмами на исходные минеральные соединения (СОг, HiO и др.). Гетеротрофы используют для своего питания готовые органические вещества. К ним относятся человек, все животные, некоторые растения и микроорганизмы (большинство бактерий и др.).

На основе этих процессов при участии всех населяющих биосферу организмов осуществляется круговорот органического вещества, получивший название малого, или биологического, круговорота веществ и потока энергии, составляющего основу биосферы.

Различают также большой, или геологический, круговорот, вызываемый солнечной энергией и наиболее ярко проявляющийся в круговороте воды и атмосферы. Геологический круговорот представляет собой обмен веществ между Мировым океаном и сушей. Оба этих круговорота взаимосвязаны между собой.

Интенсивность биологического круговорота зависит от природных условий и проявляется через формирующиеся (применительно к этим условиям) экосистемы. Экосистема (от греч. ecos — жилище, местопребывание и systema — целое, составленное из частей) — это единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания (атмосфера, почва, водоем и т.п.), в котором живые и косные (неорганические) компоненты связаны между собой обменом веществ и энергии. Часто в качестве синонима экосистемы употребляют термин «биогеоценоз».

Биогеоценоз — однородный участок земной поверхности с определенным составом живых (биоценоз) и косных (приземной слой атмосферы, солнечная энергия, почва и др.) компонентов и динамическим взаимодействием между ними (обменом веществ и энергии).

В состав биогеоценоза входят два равноправных компонента живой и неживой природы — экотоп и биоценоз. Экотоп, или косное единство, состоит из элементов, относящихся к неживой природе: почва или подстилающие ее породы, атмосфера и гидросфера. На его основе формируется биоценоз. Последний представляет собой биологическое единство элементов живой природы (растительность, животный мир и микроорганизмы).

Понятие экосистемы (или биогеоценоза) применяется к природным объектам различной сложности и размеров, они представляют собой своеобразную модель биосферы в миниатюре. Это в значительной мере определяет общую устойчивость биосферы и ее способность к эволюции.

Определяющей чертой всех экосистем является сбалансированность процессов синтеза и распада органического вещества, постоянно протекающих в них при участии живых организмов. В случае вмешательства извне экосистема либо стремится ликвидировать отрицательные последствия такого вмешательства, либо перестраивается, приспосабливаясь к новым условиям, либо погибает. В последнем случае имеет место экологическая опасность, или так называемый экологический кризис, вызываемый хищническим использованием основных природных ресурсов и загрязнением окружающей среды.

Вопросами предотвращения экологической опасности занимается наука экология, изучающая отношения растительных и животных организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой, исследует структуры и функционирование естественных и антропогенных экологических систем и биосферы в целом. В современных условиях экология стала научной основой природопользования и охраны природы, способствуя, таким образом, оптимизации взаимодействия общества и природы.

Применительно к горнодобывающей промышленности существует понятие горной экологии, которая изучает закономерности воздействия человека на окружающую среду в сфере горного производства, и в первую очередь взаимосвязь физических и химических процессов, лежащих в основе добычи и переработки полезных ископаемых, с круговоротом веществ и энергии в биосфере — источником существования человеческого общества служат природные ресурсы, являющиеся важнейшими компонентами окружающей его естественной среды.

Все они связаны с литосферой, гидросферой, атмосферой, биосферой, космосом. Это минеральные ресурсы, земля, воды, растительность, живые организмы, газы, солнечная радиация и др. Природные ресурсы человек использует непосредственно или в переработанном виде. Само понятие ресурса появилось в то время, когда началась хозяйственная деятельность человека и возникла необходимость широкого и разнообразного использования природных богатств и объектов окружающей среды.

Природные ресурсы выступают и как компоненты природы, и как экономическая категория. Естественные ресурсы, вовлеченные в процесс общественного производства, в конечном итоге входят в качестве составной части в производительные силы общества.

Из различных классификаций природных ресурсов наиболее широко используются классификации по их принадлежности к тем или иным компонентам окружающей среды:

функциональному назначению; способности к естественному восстановлению или сохранению, т.е. по истощаемости.

Природные ресурсы Земли по способности к естественному восстановлению или сохранению делят на неисчерпаемые и исчерпаемые.

Неисчерпаемые ресурсы могут быть использованы многократно, и запасы их практически неограничены. К этим ресурсам относят водные (связанные единым круговоротом), атмосферный воздух, космические (солнечная радиация), энергию морских приливов и т.д., а также климатические ресурсы. Перечисленные виды ресурсов обладают способностью к возобновлению. Однако усиливающаяся в последнее время антропогенная нагрузка на природную среду может существенно ухудшить качество таких ресурсов, как воздух и вода. А ухудшение, например, качеств атмосферы посредством ее загрязнения может привести к изменению климата на Земле.

К почерпаемым ресурсам относятся ресурсы, которые расходуются и уничтожаются в процессе их потребления человеком. С позиций воспроизводства их разделяют на возобновимые и невозобновимые.

Возобновимые ресурсы характерны тем, что обладают способностью восстанавливаться по мере их использования. Они включают почву, растительность, животный мир, поверхностные и подземные воды, а также некоторые виды минеральных ресурсов (например, соли, осаждающиеся в озерах и лагунах). Ресурсы солей можно воссоздать из соленых вод и искусственным путем.

Невозобновимые ресурсы — это минеральные ресурсы недр, запасы которых совершенно не восстанавливаются или восстанавливаются сравнительно медленнее, чем происходит их использование человеком.

К минеральным ресурсам, которые совершенно не восстанавливаются, прежде всего относятся месторождения, возникшие в результате кристаллизации рудных минералов непосредственно из магмы — расплавленной глубинной массы. Это также и метаморфические залежи, создание которых связано с процессами преобразования структуры и состава горных пород под влиянием ряда физико-химических факторов.

К возобновимым в отдаленном будущем минеральным ресурсам можно отнести некоторые топливно-энергетические вещества: нефть, уголь, сланец, торф, а также строительные материалы: гравий, песок, глины. Однако темпы их образования необозримо медленнее, чем темпы добычи.