Загрязнение гидросферы: источники, загрязнители, последствия

Источники загрязнения

Обычно выделяют природные источники и связанные с человеческой деятельностью (антропогенные).

Природное загрязнение – результат естественных процессов в жизни Земли, как космического тела. Вулканические извержения выбрасывают в атмосферу и гидросферу пепел, газы, горячую воду. Наводнения, цунами смывают почву, растения, животных. Если в районе катастрофы нет человеческих поселений, ситуация стабилизируется, хотя возможны временные климатические изменения. В случае удара стихии по населенной местности, в воду попадают обломки строений, автомобили и корабли, радиоактивная вода, химические соединения или нефть из разрушенных трубопроводов, хранилищ, заводов. В настоящее время большая часть побережий заселена и застроена, поэтому природные катаклизмы в роли загрязнителя не рассматриваются.

Основные источники загрязнения гидросферы на Земле:

связанные с устаревшими очистными системами или их отсутствием: промышленные предприятия, добыча и обогащение полезных ископаемых; животноводческие комплексы; городские стоки;
транспортные пути: перевозка грузов и людей по водным маршрутам, смыв с крупных мостов и автомагистралей;
серьезной проблемой является захоронение в морях радиоактивных реакторов старой техники;
сельскохозяйственная деятельность с использованием удобрений и ядохимикатов;
сброс мусора в водоемы.

Оценка масштаба проблемы

Отражается на состоянии водоемов, наличии пестицидов в воде и возведение плотин, создание водохозяйственных сооружений, ирригационные проекты.

Отрицательное воздействие на экосистемы оказывает и эрозия, обезлесение, заиление, опустынивание земель. Такие проблемы появляются из-за непонимания общественностью серьезности неправильного подхода к водным ресурсам. Хозяйственная деятельность человека, организованная во вред природе, создает дефицит пресной воды: проблемы и способы решения — актуальный вопрос, который заставил человечество пересмотреть свое отношение к водным экосистемам.

Откуда берётся загрязнение

Основных источников загрязнения гидросферы – два:

Природные процессы. Сама Земля не слишком «следит» за своей чистотой: вулканический пепел оседает в океанах, ветра сдувают пыль и песок с материков, просачивающиеся из глубины подводных горных пород газы растворяются в воде. Результат иногда оказывается впечатляющим – таково, к примеру, вулканическое озеро Кавах Иджен на острове Ява, где вода давно превратилась в смесь сернистой и соляной кислот.
Деятельность человека (антропогенное воздействие). По мере развития промышленности и транспорта она становится всё более значимым и опасным фактором.

Знаете ли вы, что мельчайшие частицы совместно с тонким пеплом образуют взвесь, которая длительное время находится над поверхностью земли и оседает в виде ядовитых соединений?

ДаНет

Механическая очистка

Используется для удаления из сточных вод взвешенных веществ (песок, глинистые
частицы, волокна и т.д.). В основе механической очистки лежат четыре процесса:

процеживание,
отстаивание,
обработка в поле действия центробежных сил,
фильтрование.

Процеживание реализуют в решетках и волокноуловителях. Применяют для удаления
из сточных вод крупных и волокнистых включений (сточные воды целлюлозно-бумажной
и текстильной промышленности). Ширина зазоров составляет 10–20 мм.

Отстаивание основано на свободном оседании примесей с плотностью ρ > ρ воды
или всплытии примесей с ρ < ρ воды. Процесс реализуется в песколовках,
отстойниках, жироуловителях.

Песколовки используют для очистки сточных вод от частиц металла и песка размером
более 250 мкм.

Отстойники используют для очистки сточных вод от более мелких взвешенных
частиц или жировых веществ, нефтепродуктов.

Очистка сточных вод в поле действия центробежных сил осуществляется в гидроциклонах
и центрифугах. Механизм действия аналогичен механизму действия газоочистных циклонов.

Фильтрование используют для очистки сточных вод от тонкодисперсных примесей с
малой их концентрацией. В основном используется два типа фильтров: зернистые – в
качестве фильтроматериала применяют кварцевый песок, дробленый шлак, гравий,
сульфоуголь и др.; тканевые – фильтровальные перегородки изготавливаются из
хлопчатобумажных материалов, шерстяных, керамических.

Причины загрязнения

Кроме роста численности населения, усилению проблемы способствуют и другие факторы. Загрязнения водоемов вызывается следующими обстоятельствами:

Выброс в воду отходов промышленного производства предприятиями. В их составе присутствуют тяжелые металлы, такие как ртуть, свинец или кадмий. Попадая в организм человека, они приводят к возникновениям болезней.
Развитие атомной энергетики. Во время работы таких предприятий формируются излучения, которые, попадая в воду вместе с атмосферными осадками, они изменяют ее структуру. После этого употребление жидкости становится недопустимо.
Работа гидроэлектростанций. Большие потоки горячей жидкости попадают в водоемы и уничтожают их обитателей.
Канализационные стоки. Гниющие отходы, попадая в водные пространства, убивают живущих там представителей.
Минеральные удобрения. К ним относятся фосфаты и нитраты, без которых не обходится сельское хозяйство. Эти элементы попадают в реки.

https://youtube.com/watch?v=pj01DVwQoY4

Строение и функции гидросферы

Гидросфера Земли — это термин, который используется для описания совокупности всех водных запасов планеты. В него входят не только пресноводные и соленые водоемы, расположенные на поверхности, но также подземные источники и вода, находящаяся в парообразном и замерзшем состоянии. На планете непрерывно происходит круговорот воды.

Сотни тонн воды каждый день испаряются с поверхности Мирового океана. Одна часть здесь же выпадает в виде дождя, а другая относится ветрами на континенты. Попавшая из Мирового океана жидкость питает подземные источники, испаряется или же возвращается обратно благодаря рекам.

Гидросфера является важнейшей составляющей живой и неживой природы. В каждой клетке любого организма присутствует запас воды. Без данного компонента становятся невозможными обменные процессы. Кроме того, вода необходима для поддержания существующих климатических условий на планете. Фазовые превращения сопровождаются выделением или поглощением тепла.

Вода, присутствующая в атмосфере, создает парниковый эффект, повышающий температуру на планете в среднем на 18°C. Кроме того, поддержанию климатических условий, пригодных для жизни, способствуют существующие подводные течения, которые переносят разогретые экваториальные воды к полюсам.

Общий объем вод гидросферы

Земля имеет площадь около 510 066 000 км²; почти 71 % поверхности планеты покрыто соленой водой с объемом около 1,4 млрд. км³ и средней температурой около 4° C, не намного выше точки замерзания воды. В Мировом океане содержится почти 94% объема всей воды Земли. Остальная часть встречается в виде пресной воды, три четверти из которой, заперты в виде льда в полярных регионах. Большая часть оставшейся пресной воды – это грунтовые воды, содержащиеся в почвах и горных породах; и менее 1% водных ресурсов находится в озерах и реках мира. В процентах атмосферный водяной пар является незначительным, но перенос воды, испарившейся из океанов на поверхность суши, является неотъемлемой частью гидрологического цикла, который обновляет и поддерживает жизнь на планете.

Как происходит

Круговорот воды в природе является процессом сложным, состоящим из нескольких этапов. Главным движущим фактором для водных масс является солнечный свет. При высокой температуре вода начинает испаряться из водоёмов, преображаясь из жидкой формы в газообразную. Одновременно с этим превращением отфильтровываются и многочисленные соли.

В случае с сушей уместно говорить об образующихся сточных водах. Именно эти источники наполняют поверхностные и подземные водоёмы, а также проходят тернистый путь на пути к океану. На этом пути происходит процесс, который считается обратным опреснению пара. Реки, подземные воды вбирают в себя из грунта минеральные соединения, которые в дальнейшем выносятся в океаны и моря. Там-то как раз вода начинает испаряться вновь, а вот соли остаются, что поддерживает солёность Мирового океана.

Основными составляющими зацикленного круговорота воды являются:

осадки (это то, что выпадает на поверхность земли из атмосферных облачных скоплений);
сточные воды (это те потоки, которые перемещают воду по суше);
испарение;
инфильтрация (процесс просачивания водных потоков в грунт, который сопровождается фильтрацией);
подземные воды (сток, проходящие под землёй в аэрационной зоне);
сублимация (вода из твёрдой становится газообразной);
отложение (превращение парообразной воды в твёрдые отложения);
адвекция (таким термином называют горизонтальное передвижение молекул в любом агрегатном состоянии в слоях атмосферы);
конденсация (скопление пара в слоях атмосферы, формирование облаков);
испарение (нагрев поверхности океана солнцем, испарение парообразных масс, переход парообразных масс с поверхности земли в атмосферу);
отложение (превращение парообразной воды в твёрдые отложения);
просачивание (переход влаги в грунт под воздействием гравитации).

В список выше не был включён пункт с испарением влаги с растительных поверхностей, поскольку в данном случае он объединён с обычным испарением, которое относится к нагреву поверхностей водных объектов.

Временные показатели водного обновления для разных объектов:

различные живые организмы (в том числе простейшие) – около 7 дней;
в слоях атмосферы – 10-11 дней;
в речных потоках – 14 дней;
в слоях грунта – 30-365 дней;
в зонах, покрытых болотами – 365-3652 дня;
в озёрах и других пресноводных водоёмах – около 3652 дней;
в солёных водоёмах (моря, океаны) – 1 460 000 дней;
в пещерах и других подземных источниках – 3 650 000 дней;
ледники и другие зоны вечного льда – несколько тысяч лет.

Источники загрязнения гидросферы

Вода используется в большинстве видов человеческой деятельности от бытовой до производственной. В соответствии с этим загрязнение гидросферы происходит из многих источников, среди них выделяются:

естественные;
антропогенные.

Влияние естественных источников незначительно и обычно сопровождается совместным действием с антропогенными факторами.

Например, извержения подземных вулканов приводят к тепловому заражению, характеризующемуся изменению среды под действием новых более высоких температур. Ярче всего естественные причины проявляются во время катаклизмов: разрушается инфраструктура, что приводит к загрязнению вод.

Антропогенные источники

Практически все загрязнители попадают в воду в результате человеческой деятельности. Среди отраслей и видов деятельности, оказывающих негативное воздействие на гидросферу, выделяются:

Вид деятельности или отрасль	Как влияет	Примеры
Деятельность, связанная с нефтью	При разливе нефтепродуктов на поверхности образуется тонкая пленка, препятствующая естественным процессам в среде. Кроме этого, такая пленка может быть подвержена возгоранию. Разлив может произойти на любом этапе: добыче, транспортировке, переработке, потреблении.	Взрыв нефтеплатформы в Мексиканском заливе (США), объем утечки – почти 800 миллионов литров.
Работа транспорта	Более 70% грузовых перевозок в мире приходится на морской транспорт. Регулярные отходы составляют остатки портовой деятельности, а также топливные выбросы. Кроме этого, возникают нерегулярные утечки отходов, связанные с авариями.	Авария нефтетанкера вблизи Аляски (США) в 1989 году, объем нефтяной утечки – 40 миллионов литров.
Туризм	Туристическая деятельность в курортных прибрежных местах провоцирует образование дополнительных жилищно-коммунальных стоков, других отходов, связанных с обеспечением работы курорта.	Из-за недостаточного развития инфраструктуры в одном из районов Сочи действует несколько тысяч источников нелегального стока отходов. Закрытие пляжа в Геленджике из-за прорыва канализации.
Сельское хозяйство	Наибольшее воздействие на пресные водоемы и грунтовые воды оказывает сельское хозяйство. Использующиеся для удобрения пестициды через почву попадают в грунтовые воды, питающие реки и озера.	Попадание происходит постепенно без отдельных массовых выбросов.
Промышленные выбросы и стоки	Многие предприятия используют воду для технологических нужд: охлаждение реакторов, выработка энергии, сброс отходов. Этим объясняется распространенная практика размещения заводов (чаще всего старых) на берегах водоемов.	С 1966 года на берегу Байкала действовал целлюлозно-бумажный комбинат (БЦБК), сбросы которого составляли несколько десятков миллионов тонн отходов. В 2013 году БЦБК закрыли, но на других водоемах подобные предприятия продолжают деятельность.
Жилищно-коммунальные стоки	В большинстве городов отработанная вода не проходит очистку для ее стока в элементы гидросферы. Деятельность по водоснабжению и водоотведению приводит к загрязнению и снижению уровня грунтовых вод.	В Санкт-Петербурге действует несколько станций аэрации, которые очищают воду, поступающую из канализации. Более 98% воды проходят очистку перед попаданием в Финский залив. Объем стоков – несколько миллионов тонн воды на каждую из 3 станций.
Человеческая жизнедеятельность	Кроме стоковых отходов, в результате человеческой жизнедеятельности гидросфера загрязняется еще обычным мусором. Такой тип загрязнений характерен для городов и мест массового отдыха.	Почти в два сократилась популяция рыб в реке Читарум в Индонезии – это самая грязная река в мире. Вдоль ее берегов проживают 5 миллионов жителей, работает более 2000 промышленных предприятий. Ежедневный размер образования отходов: 20 тысяч тонн мусора и 340 тысяч загрязненных сточных вод.
Тепловое загрязнение	При нагреве воды происходит нарушение естественных условий обитания. Вода используется для охлаждения в энергетике и промышленности. Для этого вблизи объектов строятся отводные каналы, через который проходит отработанная нагретая вода.	Температура в отводных каналах электростанций в течение всего года положительная, из-за чего не происходит их замерзание.

Какими заболеваниями грозят загрязнения питьевой воды

В загрязненной воде могут содержаться патогенные микроорганизмы, вызывающие самые опасные заболевания. Чтобы осознать, в чем заключается опасность загрязнения водоемов и к чему они могут приводить, кратко перечислим некоторые из этих болезней:

холера;
тиф;
онкология;
врожденные патологии;
ожог слизистых оболочек;
амебиаз;
шистосомоз;
энтеровирусная инфекция;
гастриты;
психические отклонения;
лямблиоз.

Эпидемия холеры на Гаити

Опасность данной ситуации начали осознавать не только специалисты, но и обычные жители. Об этом говорит повышение спроса на очищенную бутилированную и разливную воду по всему миру. Люди покупают такую воду, чтобы гарантированно избежать попадания в организм опасных возбудителей болезней.

Очистка воды

Главным виновником химического загрязнения воды является производственная деятельность. Хотя наиболее активно воду загрязняют промышленные предприятия, которые активно сбрасывают вредные вещества в окрестные водоемы. Там может содержаться вся таблица Менделеева. Кроме выброса химических элементов происходит тепловое и радиационное загрязнение. Проблеме безопасности стоков уделяется катастрофически мало внимания. Во всем мире можно пересчитать по пальцам производства, которые полностью очищают свои стоки, делая их безопасными для окружающей среды.

Сброс ряда загрязняющих веществ в составе сточных вод нередко осуществлялся без утверждённого разрешения на сброс загрязняющих веществ в окружающую среду

Это происходит не из-за нерадивости руководства, а из-за чрезвычайной сложности технологии очистки. Вот почему нельзя загрязнять водоемы. Ведь проще предотвратить загрязнение, чем организовывать очистку.

Решить проблему загрязнения частично помогают очистные сооружения. Независимо от причины загрязнения существуют следующие виды очистки воды:

Механическая. Это простейшая технология, именно на ее основе были созданы первые очистные сооружения. Она заключается в том, что на пути водного потока устанавливаются решетки и фильтры, задерживающие крупные частицы мусора. Такие устройства нуждаются в периодической чистке.
Специализированная. Эта разновидность помогает очистить воду от загрязнителей определенного вида. В загрязненную среду вводятся коагулянты, вызывающие слипание посторонних частиц и выделение их в виде хлопьев. Таким образом обычно избавляются от нефтяных и масляных пятен.
Химическая. При химической очистке вредные примеси вступают в реакцию со специальным реагентом, после чего химический состав воды возвращается в состояние, близкое к первоначальному.
Третичная. Это комплексный метод, позволяющий добиться наилучших результатов. Вода обрабатывается специальными составами, какие позволяют использовать ее даже в быту и пищевой промышленности.

В общем, пути решения проблемы существуют.

Значение для человека

При изучении геосфер специалисты стараются раскрыть все их свойства, чтобы люди могли использовать дары планеты для различных нужд

Важно определить, какова роль гидросферы в жизнедеятельности человека.. Ни один живой организм на Земле не может существовать без воды

Вещество создаёт условия для зарождения жизни. Поэтому исследование других планет сводится к поиску этой жидкости, которая может подтвердить возможное на них существование живых организмов.

Ни один живой организм на Земле не может существовать без воды. Вещество создаёт условия для зарождения жизни. Поэтому исследование других планет сводится к поиску этой жидкости, которая может подтвердить возможное на них существование живых организмов.

Сегодня биологи утверждают, что тело человека состоит на 75−80% из воды и её растворов. Вещество помогает реализовывать необходимые функции обмена веществ и других процессов в организме. Одно из главных свойств воды — транспортная функция. Жидкость доставляет до всех органов кислород и полезные микроэлементы. Также вода считается отличным помощником в борьбе с лишним весом. Она значительно снижает калорийность потребляемых продуктов и отбивает желание съесть что-нибудь сладкое.

Если человек теряет хотя бы 2−3% воды от своей массы, то его начинает мучить жажда. Если её вовремя не утолить, уровень жидкости продолжит стремительно уменьшаться, а это может привести к галлюцинациям

Если организм потеряет больше 20% важного вещества, тогда возможен летальный исход.

Хотя гидросфера считается основой всего живого на Земле, человек пока неспособен бережно к ней относиться. Многочисленные факторы заставляют водную оболочку менять свою структуру и становиться неприемлемой для нормальной жизнедеятельности. Деятельность людей вызвала множество экологических проблем, которые привели к тому, что гидросфера стала испытывать отрицательные влияния:

загрязнение водоёмов химическими и физическими веществами, ухудшающими условия жизни флоры и фауны;
уменьшение и истощение водных ресурсов, которые невозможно восстановить;
потеря водой её природных качеств и свойств.

Проблемы гидросферы

Существует множество вопросов, непосредственно связанных с гидросферой, наиболее глобальными из которых являются

Повышение уровня моря

Повышение уровня моря — это новая проблема, которая может повлиять на многих людей и экосистемы по всему миру. Измерения приливов показывают, что уровень мирового океана повышается на 15-20 см, и Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC) заявила, что это повышение связано с расширением морской воды из-за повышения температуры окружающей среды, таяния горных ледников и ледяного покрова. Большинство ледников Земли тает из-за глобального изменения климата, и многочисленные научные исследования показали, что скорость этого процесса увеличивается и оказывает значительное влияние на уровень мирового океана.

Уменьшение арктического морского льда

За последние десятилетия арктический морской лед значительно сократился. Согласно недавнему исследованию НАСА, она сокращается на 9,6 процента каждое десятилетие. Это истончение и удаление льда влияет на соленость океана, тепловой баланс и среду обитания животных. Например, популяция белых медведей сокращается из-за разрушения льда, отделяющего их от суши, и многие из них тонут, пытаясь перебраться на другой берег. Эта потеря морского льда также влияет на альбедо, или отражательную способность поверхности суши. В результате темные моря поглощают больше тепла.

Изменение количества осадков

Увеличение количества осадков может привести к наводнениям и оползням, а уменьшение количества осадков — к засухам и пожарам. Эль-Ниιοо, муссоны и ураганы также оказывают влияние на краткосрочное глобальное изменение климата. Например, изменения в океанических течениях у побережья Перу, связанные с явлением Эль-Ниιο, могут привести к изменениям погоды по всей Северной Америке. Изменение муссонного режима из-за высоких температур может привести к засухам в регионах мира, зависящих от муссонов. Ураганы, которые усиливаются по мере повышения температуры поверхности моря, в будущем станут более разрушительными для человека.

Таяние вечной мерзлоты

По мере повышения глобальной температуры постоянные ледяные щиты в тундре будут таять. В основном это коснется людей, живущих в этой природной зоне, так как земля, на которой расположены их дома, станет неустойчивой. Ученые опасаются, что по мере таяния постоянных льдов в атмосферу будет выбрасываться большое количество углекислого газа (CO2) и метана (CH4), что в долгосрочной перспективе окажет значительное влияние на окружающую среду. Выделяющиеся парниковые газы способствуют дальнейшему глобальному потеплению и высвобождают тепло в атмосферу.

Соленость различных типов природных вод колеблется в широких пределах от 0,01 г/л (осадок) до 600 г/л (скачки). Основными солевыми ионами, содержащимися в природной воде, являются анионы HCO₃ — гидрокарбонат, h₂ SO.₄ — хлорид хлорид хлорид: Ca2+, Mg2+, Na+ и K+.

Все природные воды делятся на три категории в соответствии с общими анионами.

На доминантный катион в каждой из трех групп:.

Природные воды различного происхождения обычно имеют разные рекомендации по содержанию солей и относятся к разным категориям и группам. Таким образом, речная вода обычно относится к категориям углеводородной и кальциевой групп. Подземные воды часто относятся к категориям сульфатной и магниевой группы. Морская и океаническая вода относится к классу хлора и группе натрия.

Что можно сделать?

Как и с другими видами загрязнений, с отравлением гидросферы можно и нужно бороться. Во всех странах, где успели осознать опасность, принимается ряд мер. Вот лишь некоторые из них:

Использование фильтров и очистных сооружений, снижающих промышленные, транспортные и бытовые выбросы в окружающую среду.
Создание технологий с замкнутым циклом использования воды. Если нет выбросов – нет и загрязнений.
Борьба с инвазионными видами. Например, чтобы унять упомянутого выше гребневика мнемиопсис, в Чёрном и Каспийском морях начали искусственно разводить его врага – гребневика Берое, питающегося не планктоном, а мнемиопсисами. В результате удалось предотвратить местный биологический коллапс.
Сокращение использования пластика. Различные виды пластмасс почти не разлагаются в воде, и потому всё больше стран стараются ограничить объём пластикового мусора.
Прямая очистка рек, озёр и морей. Например, в 2019 году успешно прошла испытания система Ocean Cleanup – гидродинамическая ловушка, собирающая плавучий мусор в компактные скопления, которые легко собрать и отвезти на берег для переработки.

Как и в любом деле, борьба с загрязнением гидросферы может быть успешной, если не лениться и правильно приложить усилия. При этом надо помнить: гидросфера не делится на суверенные участки по границам стран, борьба может быть только глобальной.

Термическое загрязнение

С работой тепловых и атомных электростанций связано термическое загрязнение воды. Основная масса воды, используемой в тепловой энергетике, предназначается для охлаждения турбин и генераторов. При этом около 5% воды безвозвратно теряется, превращаясь в пар.

Широкое распространение начиная с середины XX в. получили специальные пруды-охладители на теплоэлектростанциях. Охлаждая систему турбин и генераторов, нагретые воды отводятся в пруды, в которых создаются благоприятные тепловые условия для массового размножения фитопланктона. Происходит эвтрофикация воды.

Нередко поверхностные водоемы используют для захоронения вредных и радиоактивных веществ. Таковыми являются хвостохранилища на горнодобывающих и обогатительных предприятиях. При переполнении таких хранилищ нередко создаются аварийные ситуации, а воздействие содержащихся в них соединений нарушает геохимическое равновесие и приводит к заражению местности.