Разумовский В.М. (ред.) Экология и природопользование

Подождите немного. Документ загружается.

В будущем одним из важных источников обеспечения пресной во-

дой ряда регионов суши станут соленые океанские воды, а также запасы

льда.

Водообеспеченность России водными ресурсами для целей водо-

снабжения в целом достаточно высока – 31 тыс. м

на одного человека в

год при среднемировом показателе водообеспеченности около 7 и сани-

тарном минимуме – 1,7 тыс. м

на человека в год соответственно. Она ус-

тупает аналогичным показателям лишь некоторых cтpaн мира, в частности

Канады – 95, но значительно превосходит водообеспеченность стран СНГ,

в частности Казахстана – 6,8, Украины – 2,8, а также многих развитых и

развивающихся стран мира, в том числе Германии – 1,13, Кувейта –

0,01 тыс м

на одного человека в год соответственно.

Для удовлетворения питьевых и хозяйственных потребностей насе-

ления и отраслей экономики России из поверхностных и подземных вод-

ных объектов ежегодно отбирается до 2-3% возобновляемых ресурсов вод

(около 90 км

/год). Объем используемой воды составляет свыше

67 км

/год, в том числе пресной – около 60 км

/год, треть которой – питье-

вого качества, остальная относится к категории технической.

В поверхностные водные объекты РФ отводится около 60 км

/год

использованных вод.

Использование водных ресурсов

Водные ресурсы используют в разных направлениях и разным спо-

собом:

1) водопользование с забором (изъятием) воды из водного объекта, к

такому способу можно отнести водоснабжение (питьевое, хозяйственно-

бытовое, промышленное, сельскохозяйственное);

2) водопользование без забора (изъятия), к которому можно отнести

гидроэнергетику; водный транспорт, лесосплав, рыбоводство, рекреацию

и др.

Водоснабжение. Централизованное водоснабжение населенных

пунктов обеспечивается сложными техническими системами, включаю-

щими прием природной воды, водоподготовку, т.е. очистку и корректи-

ровку химического и микробиологического состава с последующей пода-

чей и распределением воды потребителям. Наиболее распространены мно-

гофункциональные системы водоснабжения, предназначенные для питье-

вого, бытового, хозяйственного, производственного и противопожарного

водоснабжения. Годовое потребление воды распределяется основными по-

требителями системы городского водоснабжения следующим образом, %:

хозяйственно-питьевые нужды населения – 56 (для приготовления пищи и

питья – 30, для стирки – 10, для пользования ваннами – 30, для работы

смывных бачков – 30); нужды общественных зданий – 17; промышленные

нужды – 17; пожарные – 3; городские нужды (поливка улиц и зеленых на-

саждений, рабочих фонтанов и др.) – 1 и прочие – 6 [5].

В современных условиях среднее удельное водопотребление в горо-

дах и населенных пунктах составляет около 250 л/(сут*чел.). В настоящее

время разработаны мероприятия по приостановлению роста водопотреб-

ления. Для решения данной проблемы необходимо строительство раз-

дельных систем питьевого и технического водоснабжения.

Водо- и грязелечебницы и санатории расходуют на одного больного

400...500 л/сут воды, а иногда до 800 л/сут. В плавательных бассейнах (в

закрытых помещениях) расходуется на одного человека в сутки до 100 л

воды с учетом приема душа, а на стадионах и в спортзалах – до 50 л. При

проектировании спортивных комплексов предусматривают расход воды

на нужды зрителей из расчета 3 л/сут.

Водоотведение и очистка сточных вод. В процессе жизнедея-

тельности человека вода загрязняется веществами органического и мине-

рального происхождения. Изменяются и ее физические свойства. Такие

воды принято называть сточными.

Сточные воды представляют собой жидкие отходы, образующиеся

в результате бытовой и производственной деятельности людей, а также

организованного удаления с территорий атмосферных осадков и под-

разделяются:

— на сточные воды населенных мест – смесь бытовых и про-

мышленных сточных вод;

— дождевые – образующиеся в результате выпадения атмосферных

осадков;

— производственные – от технологических операций на предпри-

ятиях;

— оросительных систем – дренажные воды.

Водоотводящая система – комплекс инженерных сооружений и са-

нитарных мероприятий, предназначенных для сбора, отвода (транспорти-

рования) за пределы обслуживаемых объектов, очистки, обезвреживания и

обеззараживания загрязненных сточных вод и выпуска их в водоемы. Во-

доотводящие системы также обеспечивают отвод и очистку вод, обра-

зующихся вследствие выпадения атмосферных осадков и таяния снега

(ливневая канализация).

Водопользование в сельском хозяйстве. По объему потребления во-

ды сельское хозяйство значительно превосходит все другие отрасли на-

родного хозяйства РФ. Использование водных ресурсов в сельском хозяй-

стве распределяется следующим образом, %: 90,5 – орошение, обводне-

ние; 5,3 – сельское водоснабжение; 4,2 – производственные нужды села;

0,1 – хозяйственно-питьевые нужды.

Водопользование в промышленности. Вода в промышленности ис-

пользуется как сырье при получении различных продуктов, таких как ки-

слоты, спирты и т. д.; в качестве разбавителя и растворителя использует-

ся при выщелачивании и кристаллизации. Вода является теплоносителем

или охладителем в различных технологических процессах; служит рабо-

чей средой в гидравлических устройствах; является моющим средством

при промывке сырья, тары, готовых изделий. На каждом предприятии во-

да используется также в непромышленных целях: для удовлетворения по-

требностей персонала, противопожарной безопасности, обеспечения нор-

мальных санитарно-гигиенических условий и т. д.

Водопользование в теплоэнергетике. Крупным потребителем воды

в РФ является энергетика. Свыше 80% электроэнергии в России выраба-

тывают тепловые и атомные электростанции. Теплоэнергетика потребляет

170 млн м

в сутки воды на выработку пара и для охлаждения агрегатов и

их отдельных узлов. Почти 50% воды, забираемой промышленностью из

природных водоисточников, потребляет теплоэнергетика.

На атомных электростанциях устанавливаются защитные уст-

ройства, предназначенные для расхолаживания атомных реакторов при

прекращении нормального отвода теплоты от реактора к турбине и затем

к конденсатору. Подвод охлаждающей воды к этим устройствам, кото-

рые называют ответственными потребителями, должен быть обеспечен

при любых возможных ситуациях.

Электростанции, работающие на твердом топливе, оборудуют ус-

тановками для улавливания золы из дымовых газов. Шлак и зола смеши-

ваются с водой, транспортируются на золоотвалы. Золо- и шлакоотвалы

проектируют как пруды-отстойники непрерывного действия. В этот

пруд сбрасывают золовую пульпу. Зола и шлак осаждаются в пруде, а

осветленная вода возвращается в котельную электростанции с целью

повторного использования для гидротранспорта золошлаков.

Использование водной энергии. Российская Федерация располагает

самыми большими запасами гидроэнергии. Гидроэлектростанции, выра-

батывающие значительную часть электроэнергии в России, не требуют

топлива, обеспечивают высокий коэффициент использования водных ре-

сурсов и в некоторых случаях создают лучшие условия для их охраны. Се-

бестоимость электроэнергии ГЭС ниже себестоимости энергии тепловых

и атомных электростанций. При этом в отличие от других энергетических

ресурсов ресурсы гидроэнергии неиссякаемы.

Плотины, создающие напоры на гидроэлектростанциях, образуют

водохранилища, которые используют для орошения, водоснабжения горо-

дов и промышленности, воспроизводства рыбных запасов, отдыха и ту-

ризма. Весной водохранилища аккумулируют часть паводковых вод и за-

щищают от затопления земли, расположенные ниже по течению. В то же

время необходимо отметить, что создание водохранилищ приводит к за-

топлению ценных пойменных и луговых земель, нарушает экологическое

равновесие в зоне влияния водохранилища, требует больших капитальных

вложений.

Водный транспорт самым тесным образом связан с комплексным

освоением водных ресурсов. Внутренним водным транспортом пользу-

ются для перевозок на большие расстояния крупнотоннажных грузов

(угля, нефти, леса, зерна, стройматериалов и т. д.). Внутренние водные

пути подразделяют на естественные и искусственные. Естественные вод-

ные пути – свободные реки и озера, искусственные – каналы, водохрани-

лища и реки, режим которых существенно изменен возведением гидротех-

нических сооружений.

В европейской части страны создана единая система водных путей:

Беломорско-Балтийским каналом (1933) связаны воедино водно-

транспортные пути севера и запада; Волго-Донским (1952) соединены бас-

сейны всех морей, омывающих европейскую часть РФ, Волго-

Балтийский путь (1964) связал северо-запад с бассейнами южных рек.

Лесосплав является видом специального водопользования. Около

90% всей древесины, заготовленной в нашей стране, транспортируется

по воде. Лесосплав, как и судоходство, не предъявляет требований к ка-

честву воды, но сам является источником загрязнения водотоков зато-

нувшей древесиной и различными ее отходами. Молевой сплав леса в на-

стоящее время запрещен законом и допускается лишь в исключительных

случаях.

Рыбохозяйственное водопользование. Рыбное хозяйство страны

включает в себя ведение рыболовства на всей акватории Мирового океана

и освоение рыбных ресурсов внутренних рек, озер и водохранилищ. Рыб-

ная продукция составляет существенную долю в обеспечении питания на-

селения. В настоящее время широко применяется метод выращивания ры-

бы в бассейнах (железобетонные сооружения с регулируемым расходом

воды, обеспечивающим температуру в течение всего года).

Водные рекреации. Важной областью водопользования являются ор-

ганизация отдыха и укрепление здоровья населения. Большую часть рек-

реационных сооружений располагают либо непосредственно на берегах

водоемов, либо вблизи них. Водоемы – центры отдыха населения. Рекреа-

ционные водные объекты характеризуются следующими свойствами: тип

ландшафта; форма, глубина и площадь водоема, уклон берегов, наличие

пляжей; богатство водной фауны, тип прибрежной растительности; тем-

пература воды, продолжительность комфортных дней; качество воды,

чистота прибрежной территории; наличие природных и исторических па-

мятников; удаленность от крупных городов, обеспеченность транспортом

и подъездными путями.

Проблемы использования водных ресурсов и пути их решения

Истощение

Истощение вод – постоянное сокращение запасов и ухудшение каче-

ства поверхностных и подземных вод [2]. Истощение вод проявляется в

снижении их уровней в поверхностных и подземных водных объектах ни-

же критических, нарушающих работу водозаборных, водопропускных,

энергетических сооружений, водных путей и т.п. и приводящих к сокра-

щению водопользования. Основные причины истощения водных ресурсов

подразделяются на две группы – естественные и техногенные.

Главная естественная причина истощения – глобальные климатиче-

ские изменения. К техногенным относится комплекс причин, связанных с

хозяйственной деятельностью человека, направленной на использование

водных ресурсов или на использование территории, в пределах которой

они формируются. В первом случае хозяйственная деятельность оказыва-

ет прямое воздействие на водные ресурсы и представляет собой гидротех-

нические сооружения – плотины, водохранилища, водозаборные и водо-

сбросные сооружения. Во втором случае хозяйственная деятельность яв-

ляется причиной косвенного воздействия на водные ресурсы, вызываемо-

го изменением условий формирования речного и подземного стока. След-

ствием прямого и косвенного воздействия часто является истощение вод-

ных ресурсов.

Прямое воздействие на водные ресурсы включает:

• изъятие воды из источника;

• регулирование речного и подземного стока;

• перевод одних видов водных ресурсов в другие.

Размер влияния изъятия воды из источника на водные ресурсы, как

правило, определяется безвозвратным водопотреблением. При регулирова-

нии стока происходит аккумуляция воды в водохранилище (накопление

ресурсов). Водные ресурсы уменьшаются на величину дополнительного

испарения. Фильтрационные потери водохранилищ увеличивают запасы

подземных вод. Перевод одних видов водных ресурсов в другие осуществ-

ляется в результате заполнения подземных ѐмкостей поверхностными во-

дами, вывода подземных вод на поверхность, искусственного усиления

таяния ледников.

Косвенное воздействие на водные ресурсы оказывают: вырубка леса,

распашка земли, снегозадержание, урбанизация, осушение, строительство

прудов и малых водохранилищ, горные работы и др.

Косвенное воздействие приводит к медленным и сравнительно плав-

ным изменениям речного и подземного стока. Оно в основном сказывается

на водных ресурсах малых, а иногда и средних рек. В результате прямого

воздействия даже сравнительно большие реки могут превратиться в ручейки,

а на устьевых участках вообще пересохнуть. Примером служит река Сырда-

рья, которая вследствие интенсивного водопользования теряется в песках и

до Аральского моря не доходит.

Загрязнение

Под загрязнением понимают привнесение в среду или возникнове-

ние в ней новых, обычно не характерных для нее физических, химиче-

ских или биологических агентов или превышение в рассматриваемое

время естественного среднемноголетнего уровня (в пределах его крайних

колебаний) концентрации перечисленных агентов в среде. Загрязнение

может возникать в результате естественных причин (загрязнение при-

родное) и под влиянием деятельности человека (загрязнение антропоген-

ное).

Качество природной воды – совокупность ее свойств, обусловлен-

ных характером содержащихся в воде примесей, формирующих величи-

ну их минерализации, макро- и микрокомпонентный (ионно-солевой,

химический) состав, мутность, цвет и др. По своей природе примеси

природных вод делятся на органические и неорганические. Отдельную

группу примесей составляют микрофлора и микрофауна природных во-

доемов.

Пригодность воды для использования в тех или иных целях опре-

деляется ее качественными показателями, которые регламентируются

специальными документами – государственными стандартами и сани-

тарными правилами и нормами. Так, вода хозяйственно-питьевого на-

значения должна отвечать требованиям качества, которые регламентиро-

ваны ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая», СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая

вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных сис-

тем питьевого водоснабжения. Контроль качества».

Показатели состава природной воды. Состав воды оценивают фи-

зическими, химическими и санитарно-биологическими показателями.

К физическим показателям относят температуру, содержание взве-

шенных веществ, цветность, запахи и привкусы.

Сухой остаток (мг/л или мг-экв/л) – понятие, позволяющее судить

о количестве солей и концентрации примесей, содержащихся в природ-

ных водах.

Химический состав воды характеризуется ионным составом, жестко-

стью, щелочностью, окисляемостью, активной концентрацией водород-

ных ионов (рН), сухим остатком, минерализацией, содержанием раство-

ренного кислорода, свободной углекислоты, сероводорода. В состав вод

также входят концентрации микрокомпонентов (металлов – медь, цинк,

свинец и др., фтор, фосфор и др.), органических соединений.

Санитарно-бактериологическим показателем качества воды яв-

ляются коли-титр или коли-индекс, а также общее число содержащихся

в воде бактерий.

Основные загрязнители и источники загрязнения природных вод

Загрязняющим считают любое вещество, не свойственное данному

водоему в количественном или качественном отношении.

К числу основных источников загрязнения природных вод относят-

ся предприятия различных отраслей промышленности (машиностроение,

химическая, целлюлозно-бумажная и др.) и сельского хозяйства, водный

транспорт, лесосплав и сопутствующие ему работы, горные разработки и

их отвалы и пр.

Одним из основных загрязнителей природных вод являются сточные

воды, образующиеся в результате физиологической, хозяйственной и про-

изводственной деятельности человека. В зависимости от происхождения

и характера примесей различают бытовые, производственные и дожде-

вые сточные воды. Для нейтрализации сточных вод в зависимости от сте-

пени очистки требует 5...12-кратного разбавления чистой природной во-

дой. Даже если больше половины объема воды, сбрасываемой в реки и

водоемы, подвергать искусственной очистке, стоки портят в 12...15 раз

больший объем чистой воды. Сбрасываемые на Земле сточные воды за-

грязняют более одной трети всего устойчивого стока.

Среди загрязнителей природной воды большую опасность представ-

ляют нефть и нефтепродукты. Загрязнение вод нефтью происходит в ре-

зультате ее естественных выходов в районах залегания, при нефтедобыче,

транспортировке, переработке и использовании в качестве топлива и

промышленного сырья.

Особое место по своему отрицательному воздействию на водную

среду занимают детергенты (синтетические моющие средства), очень

токсичные и устойчивые к процессам биологического разложения. Еже-

годно производится более 4000 тыс. т детергентов. В водоемы обычно

попадает до 50...60% и более их начального количества.

Из других веществ, загрязняющих водную среду, отметим тяжелые

металлы (ртуть, свинец, цинк, медь, хром, олово, марганец), отходы атом-

ного и химического производств, часто захороняемые на дне океанов, а

также удобрения и пестициды, поступающие с сельскохозяйственных по-

лей.

Немаловажную роль играет загрязнение рек и водоемов стоками

животноводческих комплексов. Сложность проблемы охраны вод от

стоков животноводческих хозяйств заключается в трудности санитарно-

го обеспечения накопителей и утилизации отходов.

Большое влияние на качество воды оказывают диффузные источ-

ники загрязнения, в частности удобрения и ядохимикаты, смываемые с

сельскохозяйственных площадей, а также ливневыми и снеговыми вода-

ми с городских и промышленных территорий. Установлено, что по на-

грузке они соизмеримы с хозяйственно-бытовыми стоками.

Охрана, мониторинг и рациональное использование вод

Под охраной вод подразумевают деятельность людей, направленную

на сохранение, восстановление и улучшение состояния природных запа-

сов воды на Земле.

В соответствии с Водным кодексом Российской Федерации все во-

ды подлежат охране от загрязнения, засорения и истощения. Однако по

разным причинам и часто при сбросе сточных вод в водоем наступает

ухудшение качества воды.

Для оценки качества вод используют показатели их нормативных

состояний, определяемые потребностями и возможностями общества,

теми целями, которые общество ставит в данный момент в определенном

регионе. Наиболее распространенными нормативными показателями яв-

ляются предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ.

В настоящее время ПДК установлены более чем для 500 веществ, со-

держащихся в воде.

Для сохранения чистоты водоемов Водным кодексом предусмотрены

прибрежные водоохранные зоны, также проводят следующие меро-

приятия:

— обеспечение полной биологической очистки коммунально-

бытовых и промышленных стоков;

— совершенствование технологии промышленного производства

с целью сокращения количества сточных вод и снижения загрязнений в

них;

— разработку и внедрение маловодной и безводной технологий;

— внедрение оборотного водоснабжения и расширение по-

вторного использования очищенных сточных вод;

— рациональное использование удобрений и пестицидов;

— реализацию планов водоохранных мероприятий с учетом пер-

спективного размещения производительных сил.

Основные мероприятия по охране подземных вод:

— профилактические (контроль и наблюдение за качеством под-

земных вод, надежное в санитарном отношении устройство водозабо-

ров подземных вод и т. п.);

— локальные – ограничивающие продвижение загрязнения по водо-

носному пласту от очага загрязнения;

— восстановительные – имеющие целью ликвидировать загрязнение

водоносного горизонта и восстановить природное качество подземных

вод.

Для предотвращения превышения установленных нормативных по-

казателей микробного и химического загрязнений воды в пределах рай-

она фактического и перспективного водопользования служит зона сани-

тарной охраны. Зоны санитарной охраны водопользования, согласно

СНиП 2.04.02-84, включают три пояса: первый – строгого режима, вторй и

третий – режима ограничения.

Мониторинг. Государственный мониторинг водных объектов пред-

ставляет собой систему наблюдений, оценки и прогноза изменений со-

стояния водных объектов, находящихся в федеральной собственности,

собственности субъектов Российской Федерации, муниципальных образо-

ваний, физических, юридических лиц.

Контроль качества и распределения пресных вод возложен на ряд ми-

нистерств и ведомств (Федеральная служба России по гидрометеорологии

и мониторингу окружающей среды, Федеральные агентства по недрополь-

зованию, водных ресурсов, рыболовству, Санитарно-эпидемиологическая

служба), территориальные органы, контролирующие выполнение тре-

бований норм, стандартов и предписаний о расходовании воды пром-

предприятиями, населенными пунктами и т.п.

Мониторинг позволяет формировать базы данных систематической

и экстренной информации об изменениях уровня загрязнения и истоще-

ния водных объектов, прогнозировать и предупреждать возможное за-

грязнение и истощение. Анализ результатов наблюдений используется

для составления рекомендаций по рациональному использованию вод-

ных ресурсов, годовых и перспективных государственных планов разви-

тия народного хозяйства, а также для проектирования промышленных

предприятий, водохозяйственных сооружений, планирования размеще-

ния крупных промышленно-энергетических несельскохозяйственных

комплексов, городов и пр.

Комплекс наблюдений сбора и обработки полученной информации

о состоянии водных объектов и управление этими данными составляют

часть государственного мониторинга окружающей природной среды.

Рациональное использование водных ресурсов. В основе рациональ-

ного использования водных ресурсов лежит технико-экономическое обос-

нование территориально-промышленного комплекса, которое направ-

лено на создание эффективной структуры производства основных видов

продукции, охраны окружающей среды, комплексного использования

водных ресурсов.

Водный кодекс предусматривает разработку схем комплексного ис-

пользования и охраны водных объектов. Они включают в себя системати-

зированные материалы о состоянии и использовании водных объектов и

являются основой осуществления водохозяйственных мероприятий и ме-

роприятий по охране водных объектов, расположенных в границах речных

бассейнов.

Цели разработки таких схем состоят в определении допустимой ан-

тропогенной нагрузки на водные объекты, потребностей в водных ресур-

сах в перспективе, обеспечении охраны водных объектов, определении

основных направлений деятельности по предотвращению негативного

воздействия вод.

Схемы комплексного использования и охраны водных объектов раз-

рабатываются на срок не менее 10 лет Федеральным агентством водных

ресурсов, рассматриваются бассейновыми советами и утверждаются для

каждого речного бассейна Министерством природных ресурсов Россий-

ской Федерации при наличии положительного заключения государствен-

ной экологической экспертизы.

Одним из ведущих методов рационального использования водных

ресурсов рассматривается создание водохозяйственных комплексов

(ВХК). Водохозяйственный комплекс представляет собой совокупность

различных отраслей народного хозяйства, совместно использующих

водные ресурсы одного речного бассейна. Такой комплекс является

сложной водохозяйственной системой, функционирующей на основе

упомянутых выше схем комплексного использования и охраны водных

объектов.

В структуру ВХК входят: водоснабжение, водоотведение, гидротех-

нические мелиорации, гидроэнергетика, водный транспорт, лесосплав,

рыбное хозяйство, здравоохранение, водные рекреации и др. В гидротех-

нические мелиорации входят оросительные и осушительные работы, осу-

ществление мероприятий по борьбе с вредным воздействием вод: за-

щита от наводнений, борьба с водной эрозией, селевыми потоками,

оползнями и разрушением берегов, а также с заболачиванием и засоле-

нием почв.

Требования, предъявляемые к ВХК:

— рациональное обеспечение потребителей водой в достаточном

количестве и соответствующего качества;

— сохранение природных условий и гарантии охраны воды от за-

грязнения, засорения и истощения; обеспечение наибольшего народно-

хозяйственного экономического эффекта;

— гарантии простой и надежной работы.

Государственная и хозяйственная деятельность ВХК в РФ осущест-

вляется в соответствии с Водным кодексом РФ.

При обосновании параметров ВХК учитывают три связанные ме-

жду собой части: природную, экономическую и техническую. Природная

часть обусловливает возможности функционирования и развития

ВХК, определяет положительные и отрицательные стороны его влия-

ния на природу. Экономическая учитывает интересы отраслей народно-

го хозяйства и отдельных водопользователей. Цель ее состоит в дости-

жении наибольшего экономического эффекта при функционировании

ВХК и минимизации ущерба при вредном воздействии развития народ-

ного хозяйства на водные ресурсы. Техническая определяет систему