Вода – основа жизненных процессов в биосфере

   Вода – самое распространенное неорганическое соединение на планете. Гидросфера Земли содержит 1,5 млрд. км³ воды, в мантии ее в 10 раз больше. С появлением жизни на Земле этот «универсальный растворитель» включился во все биохимические процессы (французский естествоиспытатель Раймон де Буа назвал биоту Земли «одушевленной водой»). Особенно важна для «живого вещества» пресная вода, объем которой в 10000 раз меньше объема Мирового океана (20% ее находится в крупнейшем на планете озере Байкал).

   В настоящее время масштабы использования воды быстро увеличиваются. Это связано с ростом населения, комфортабельностью быта, с развитием промышленности и орошаемого земледелия. Суточное потребление воды на хозяйственно-бытовые нужды в сельской местности составляют 50 литров на человека, в городах – 150 литров. Огромное количество воды используется в промышленности. На производство 1 т бумаги требуется 100 м³ воды, на выплавку 1 т стали – 200 м³, а на изготовление 1 т синтетического волокна – до 5000 м³. Промышленность поглощает 85% всей воды, расходуемой в городах

   Еще больше воды необходимо для орошения. В нашей стране ежегодно расходуется на орошение более 150 км³ пресной воды, в то время как на все другие нужды – около 50 км³. При сохранении таких темпов потребления и с учетом прироста населения и объемов производства к 2100 году человечество может исчерпать все запасы пресной воды.

Самоочищение в гидросфере

Процесс самоочищения в гидросфере связан с круговоротом воды в природе. В водоемах этот процесс обеспечивается совокупной деятельностью организмов, которые их населяют. В идеальных условиях процесс самоочищения протекает достаточно быстро, и вода восстанавливает свое первоначальное состояние. Факторы, обусловливающие самоочищение водоемов, можно разделить на три группы: физические, химические, биологические.

Среди физических факторов основными являются разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений. 

Оседание в воде нерастворимых частиц в процессе отстаивания загрязненных вод способствует самоочищению водоемов. Под действием силы тяжести микроорганизмы осаждаются на органических и неорганических частицах и постепенно опускаются на дно, подвергаясь при этом действию других факторов. Увеличение интенсивности действия физических факторов способствует быстрому отмиранию загрязняющей микрофлоры. При воздействии ультрафиолетового излучения происходит обеззараживание воды, основанное на прямом губительном воздействии этих лучей на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток.

Ультрафиолетовое излучение может воздействовать не только на обычные бактерии, но и на споровые организмы и вирусы.

Очищение воды в океане происходит за счет фильтрационных способностей планктона.

Основные источники загрязнения гидросферы

Уровень загрязнения рек, озер, морей и океанов с каждым годом возрастает. Особую и едва ли не самую серьезную роль в загрязнении водных объектов играет сброс отработанных промышленных вод. Они загрязняют более 1/3 всего речного стока.

Наибольший вклад в загрязнение водных объектов сточными водами вносят такие отрасли промышленности, как черная и цветная металлургия, химическая, нефтеперерабатывающая, целлюлозно-бумажная и пищевая.

В зависимости от технологических особенностей производств сточные воды можно разделить на следующие виды:

· реакционные воды, загрязненные как исходными веществами, так и продуктами реакции;

· воды, содержащиеся в сырье и исходных продуктах;

· воды после промывки сырья, продуктов, тары, оборудования; -  водные экстрагенты и абсорбенты;

· бытовые воды из туалетов, после мытья помещений, душевых;

· воды, стекающие с территории промышленных предприятий, загрязненные различными химическими веществами.

Промышленные сточные воды могут иметь: кислую, нейтральную или щелочную среду, что приводит к изменению естественного рН в водоемах, в которые сбрасываются эти воды.

В шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов, в бытовых отходах содержание органических веществ составляет 32 ¸ 40%. Эти вещества, попадая в почву, создают в грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов.

Поверхностные воды в промышленно развитых густонаселенных регионах подвергаются загрязнению коммунально-бытовыми и промышленными стоками, стоками сельхозпредприятий и др.

Еще одним источником загрязнения природных вод являются атмосферные воды, несущие в себе вымываемые из воздуха загрязняющие вещества промышленного происхождения. При стекании по поверхности земли атмосферные и талые воды увлекают за собой органические и минеральные вещества из почвы. В первую очередь это касается территорий неблагоустроенных населенных пунктов, сельскохозяйственных объектов и угодий, особенно в период весеннего паводка, что приводит к сезонному ухудшению качества питьевой воды.

Городские сточные воды, включающие преимущественно бытовые стоки, которые содержат большое количество поверхностно-активных моющих средств, также являются источниками загрязнения природных вод.

Большое значение для организации водопотребления и водопользования имеет состояние подземных вод, которое может нарушаться проведением мелиоративных и гидротехнических работ, строительством городов и поселков, сооружением и эксплуатацией шахт и рудников. В результате уровень грунтовых вод может меняться на обширных территориях.

Интенсивная откачка из глубин нефти, газа или воды может повлечь за собой оседание почвы на больших территориях, изменение путей подземных потоков и их скоростей, что может привести к разрушению первичных структур. Кроме того, откачка подземных вод из шахт, рудников и карьеров и сброс их на поверхность ведут к загрязнению рек и водоемов.

Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение вредных веществ. Объем таких захоронений составляет около 10% всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан.

Особо следует остановиться на захоронении в морях и океанах радиоактивных отходов. Захоронение радиоактивных отходов (РАО) в море рассматривается как изоляция этих опасных веществ от среды обитания человека на период, достаточный для физического распада радионуклидов. Захоронение жидких радиоактивных отходов (ЖРО) и твердых радиоактивных отходов (ТРО) осуществлялось многими странами, имеющими атомный флот и атомную промышленность.

Не меньший вред по загрязнению водных объектов наносят удобрения и ядохимикаты (пестициды), применяемые в сельском хозяйстве, которые, попадая на поверхность почвы, смываются с нее и оказываются в водоемах.