Влияние на воды суши

В мире освоено 400 крупнейших речных водосборов, в пределах которых проживает основная часть человечества. Время и продолжительность освоения этих водосборов и, следовательно, изменение характеристик водосбора водного режима водных объектов различались от региона к региону. В пределах Ойкумены освоение водосборов произошло еще до нашей эры — это Ближний Восток, северная часть Африки, южная часть Средиземноморья, восточная часть Китая, Центральная Азия, долина р. Ганг в Индии. На всей этой территории происходило тотальное уничтожение лесных экосистем с заменой их сельхозугодьями, причем лес использовался для строительства домов и судов и как источник основного энергоносителя. Поэтому речные системы и другие водные объекты этих районов давно испытывают антропогенное давление со всеми вытекающими отсюда экологическими, экономическими, социальными и политическими последствиями¹.

На основной части Европы интенсивное освоение водосборов началось после темных веков с началом так называемого развитого Средневековья, когда в IX в. начался период «великого корчевания» — тотального уничтожения лесных экосистем, площадь которых достигла минимума в XVII в. и начала расти только в самом конце XIX в. Поэтому нынешние поколения жителей Европы живут в условиях измененного водного режима водных объектов. При этом в пределах водосборов рек продолжают происходить их антропогенные изменения, в первую очередь за счет все большего появления водонепроницаемых поверхностей в виде сооружений и хозяйственной инфраструктуры, развития осушения и ирригации.

В Северной Америке на территории США освоение речных водосборов произошло по сравнению с Ойкуменой и Европой в относительно короткий исторический период — примерно за 200 лет — до 1900 г., а в XX в. шло их углубленное освоение. При этом осваивались не только территории водосборов, но и сами реки как источники энергии и воды для орошения.

В настоящее время идет интенсивное освоение водосборных бассейнов в Южной Америке, Африке, Австралии. Что касается Новой Зеландии и островов Океании, то их водосборы почти полностью освоены, при этом на многих островах уже давно.

Исследования, проведенные в верховьях р. Янцзы на площади немного более 1 млн км^[1][2] (55,4% общей площади водосбора реки), показали, что направленное сельскохозяйственное освоение этой части водосбора, где формируется большая часть стока, вырубка лесных и уничтожение и трансформация других экосистем и быстрый рост населения привели к резкому усилению частоты паводков, в том числе экстремальных паводков и интенсификации водной и ветровой эрозии^[2].

Наибольшее число стоков, загрязняющих поверхностные и грунтовые воды, образуется в энергетике, сельском и коммунальном хозяйствах. Большую роль в загрязнении вод играют вещества, выпадающие из атмосферы с осадками. В воды суши и океана поступают сера и азот в виде соединений H₂S0₄, HN0₃, (NH₄)₂S0₄, NH₄N0₃. Для поверхностных вод суши характерно наличие большого количества органических веществ, поступающих с территории водосборного бассейна.

Фосфор в виде соединений попадает в водоемы с бытовыми сточными водами, причем 20—30% этого количества — из синтетических моющих средств. Постоянно увеличивается доля загрязнений, вносимых в водоемы за счет смывов атмосферными осадками удобрений и пестицидов с полей. Основная трудность в предотвращении загрязнения сточных вод объектами сельского хозяйства заключается в том, что поступление биогенных веществ с пашен рассредоточено в пространстве и невозможно выделить «источники» и «потоки» загрязнений. Например, даже закрытие всех промышленных предприятий, расположенных на берегах Ладожского озера, или пуск на них высокоэффективных очистных сооружений не смогут решить проблему спасения озера, ибо с сельскохозяйственных угодий в него ежегодно поступает более 86 тыс. т азота и около 7,2 тыс. т фосфора¹.

Одна из экологических проблем XX в. — антропогенная эвтрофикация водоемов, хотя само это явление существовало всегда. Наличию залежей угля, нефти, горючих сланцев мы обязаны процессам эвтрофикации, протекавшим на нашей планете в далеком прошлом. Но там этот процесс занимает тысячелетия и не идет ни в какое сравнение с темпами антропогенной эвтрофикации, которую провоцирует смыв с нолей азотных удобрений и сброс в водоемы богатых фосфорсодержащими соединениями сточных вод (в основном из мест высокой концентрации городского населения).

На воды суши ощутимо влияет мелиорация, и в первую очередь ее частные виды — орошение (обводнение) и осушение. Орошение — искусственное увлажнение почвы и поверхности растений путем подачи воды, осуществляется с целью обеспечения растений влагой, регулирования солевого режима почв. Однако научно не обоснованный отвод больших объемов воды из природных источников (рек, озер, болот) приводит не только к изменению уровня грунтовых вод, что вызывает засоление почв и потери их плодородия, но и к обезвоживанию самих природных источников. Так, по прогнозам ученых, ряду рек угрожает судьба в ближайшем будущем не достигнуть своего природного устья, поскольку их воды по ходу течения будут полностью откачаны на промышленно-бытовые нужды^[4][5].

Подобный процесс послужил, в частности, причиной истощения водных запасов Аральского моря. Если до 1960;х гг. приток воды в Аральское море уравновешивал испарение (около 65 км³/г), то в начале 1990;х гг. он стал менее 20 км³/г. В результате уровень воды по сравнению с 1957 г. понизился на 14 м и более. Площадь Арала уменьшилась с 66,5 до 36 тыс. км^[5], а объем воды с 1000 до 320 км³. Ныне осушенное бывшее дно моря представляет собой пустыню. Пыльные и солевые бури, возникающие время от времени, разносят песок и соль на сотни и тысячи километров, снижая плодородие земель.

Вода, непосредственно участвующая в технологическом цикле предприятий, насыщается различными химическими соединениями и взвесями. Состав стоков зависит от вида производства, исходного сырья и вспомогательных материалов, технического совершенства применяемой аппаратуры и точности соблюдения технологического регламента. Многообразие и непостоянство состава технологических сточных вод характерно для многих предприятий.

В 1970;е гг. в Германии, после принятия ряда законов об охране природных вод, закона о налоге на сброс сточных вод и под давлением общественности, а также в связи с тем, что лишь 38% сточных бытовых вод подвергалось приемлемой очистке, развернулись работы по строительству очистных сооружений и расширению и улучшению канализационных сетей. С 1958 по 1982 г. в строительство очистных сооружений было вложено 20, а в расширение и улучшение канализационных сетей — 40 млрд марок, что позволило подключить к канализации 90% жителей (тогда еще Западной Германии), подвергать 90% сточных вод биологической очистке¹.

Крупнейшим примером очистки водного объекта служит водосбор р. Рейн и Боденское озеро, через которое река протекает. В очистку только верхнего Рейна и Боденского озера Германия, Швейцария и Австрия вложили более 5 млрд марок ФРГ (в ценах 1970;х гг.). Однако эти средства направлялись в основном на очистку воды в точечных источниках загрязнения или на ликвидацию некоторых из них. После того как в этом направлении были достигнуты существенные результаты, для Европы основной проблемой стало диффузное загрязнение, связанное с рассредоточенным стоком с сельскохозяйственных полей и пастбищ, территорий городов и площадей, занятых хозяйственной инфраструктурой, а также загрязнение водных объектов при промышленных авариях. Кроме того, вода природных источников, потребляемая предприятиями промышленности, и особенно энергетики, используется в значительных количествах в качестве хладагента.

Азиатский материк остается территорией, где продолжается крупномасштабное гидротехническое строительство, долгосрочные экологические и гидрологические последствия которого неясны. Примером может служить строительство крупнейшей в мире плотины на р. Янцзы в Китае в районе Трех Ущелий (Санься), которое ведется с нарушением принятого в Китае природоохранного и водного законодательства. Поборники проекта используют те же доводы, на которые в свое время опирались строители плотин и каналов на Амударье и Сырдарье в СССР: выгоды будут больше издержек, хотя определить последние заранее практически невозможно. Что касается выгод, то они связываются с приростом производства сельскохозяйственной продукции, высокая водоемкость которого в Китае и ряде других азиатских стран в значительной мере обусловлена высокой долей риса среди возделываемых культур^[1][8].

Проблему дефицита воды в странах Азии усугубляет загрязнение водоисточников. В конце XX в. на континенте почти повсеместно наблюдается рост загрязнения рек, озер и водохранилищ, что связано с индустриализацией, ростом плотности населения, использованием больших доз удобрений, ядохимикатов и гербицидов на единицу площади и отставанием в создании очистных сооружений. Типичным для Азии является положение в Китае, где только к 2010 г. ставится задача очистки всего лишь половины сточных вод.

Невысокая эффективность водопользования, недопустимо низкое качество обеспечения населения питьевой водой во многих водохозяйственных системах, неудовлетворительное состояние наиболее значимых эксплуатируемых природных водных объектов объясняются прежде всего тем, что водное хозяйство страны по целому ряду признаков остается на уровне развития, характерном для середины прошлого века. Ошибочная ориентация на экстенсивное развитие, пренебрежение вопросами эффективности водопользования, недостаточное внимание к экологическим аспектам и другие обстоятельства определили отставание российского водного хозяйства от мирового уровня, отчетливо проявившееся уже к 1980;м гг. Беды российского водного хозяйства резко усугубились вследствие крайне недостаточного финансирования его развития в 1990;е гг.¹

Для водного хозяйства и экономики в целом европейской части России огромное значение имеет Волжско-Камский каскад водохранилищ, который вносит критически важный вклад в современную российскую гидроэнергетику, гидромелиорацию, водный транспорт, водообеспечеиие промышленности и жилищно-коммунального хозяйства. Однако экологическое значение Волжско-Камского каскада далеко не однозначно. С одной стороны, водохранилища перерабатывают и депонируют огромное количество загрязнений, поступающих в Волгу и Каму со сбросными водами промышленных и коммунальных предприятий, стоками с городских территорий и сельскохозяйственных полей. Какой была бы вода в Волге и Каме при современном уровне поступающих в эти реки загрязнений без такой работы водохранилищ, трудно даже представить. С другой стороны, многократное замедление прохождения воды, перегораживание рек плотинами, затопление значительных территорий водохранилищами и иные факторы имеют несомненные негативные экологические последствия^[9][10].

Сброс подогретых вод обратно в водоем меняет его биоценоз, вызывает цветение воды. Химические вещества, присутствующие в воде, можно разделить на три группы. Первая группа — жизненно необходимые элементы, которых недостает в питьевой воде или, наоборот, содержание которых избыточно, но сравнению с нормой, необходимой человеку. Это фтор, железо, йод, марганец, стронций, сульфаты и хлориды. Их недостаток часто связан с природными факторами, а избыток — с загрязнением воды. Отклонение концентрации этих элементов и веществ от нормы вызывает негативные последствия для здоровья — от кариеса зубов (недостаток фтора) до сердечно-сосудистых заболеваний (высокое содержание хлоридов). Недостаток веществ лишь частично можно компенсировать лекарственными препаратами или добавкой в продукты, например йодированием пищевой соли. Вторая группа веществ — канцерогены, в том числе асбест, кадмий, мышьяк, хром, хлорорганические соединения. В воде нормируется содержание почти 100 таких веществ. Большая часть этих веществ в питьевой воде не определяется. Часть из них образуется в питьевой воде при хлорировании, когда активный свободный хлор соединяется с органическим веществом и образует спектр хлорорганических соединений, в котором 80% приходится на долю хлороформа. Практически все люди, потребляющие хлорированную питьевую воду, подвержены воздействию хлорорганических соединений. Гигиенический норматив хлороформа составляет 0,2 мг/л, а его содержание в питьевой воде может быть значительно выше. Третья группа веществ — наиболее распространенные загрязняющие вещества, такие как нитраты и нитриты, фенол, нефтепродукты, пестициды и тяжелые металлы. Они вызывают разнообразные заболевания практически всех систем и органов человеческого организма — от желудочно-кишечного тракта и верхних дыхательных путей до иммунной, нервной и репродуктивной систем¹.

• [1] См.: Данилов-Данильян В. Я., Лосев К. С. Потребление воды: экологический, экономический, социальный и политический аспекты.
• [2] См.: Данилов-Данильян В. Я., Лосев К. С., Рейф Я. Е. Перед главным вызовом цивилизации: Взгляд из России.
• [3] См.: Данилов-Данильян В. Я., Лосев К. С., Рейф Я. Е. Перед главным вызовом цивилизации: Взгляд из России.
• [4] См.: Данилов-Данилъяп В. И., Лосев К. С. Потребление воды: экологический, экономический, социальный и политический аспекты.
• [5] См.: Николайкии II. Я., Николайкина II. Е., Мелехова О. П. Экология.
• [6] См.: Николайкии II. Я., Николайкина II. Е., Мелехова О. П. Экология.
• [7] См.: Данилов-Данильян В. Я., Лосев К. С. Потребление воды: экологический, экономический, социальный и политический аспекты.
• [8] См.: Данилов-Данильян В. И., Лосев К. С., Рейф И. Е. Перед главным вызовом цивилизации: Взгляд из России.
• [9] См.: Данилов-Данильян В. И., Хранович И. Л. Управление водными ресурсами. Согласование стратегий водопользования.
• [10] См.: Данилов-Данильян В. ИЛосев К. С. Потребление воды: экологический, экономический, социальный и политический аспекты.