Водные ресурсы биосферы и глобальные экологические проблемы

Идет мужик по берегу озера, видит - какой-то парень черпает из озера и пьет.
Мужик кричит:
- Зачем ты пьешь эту грязную воду? Сюда все мусор бросают, заводы отходы сливают, со всей деревни канализация сюда выходит!
- What did you say?
- Да я говорю - двумя руками черпай

Водные ресурсы биосферы
водная поверхность планеты - 71%, с учетом ледников и снежного покрова - 86%
96,4% - минерализованные воды морей и океанов
пресная вода - 2,65% (70,2% «заперта» в виде льда и снежного покрова, 28,7% - в литосфере), из них - 0,27% доступны для использования

вода – возобновляемый ресурс:
в атмосфере обновление воды - за 8 дней,
в реках – за 19 суток,
в океанах – за 2650 лет,
в ледниках – за 9700 лет

тем не менее, количество пресной воды в некоторых регионах планеты ограничено:
неравномерность обеспеченности планеты водными ресурсами
интенсивный перерасход

величина водозабора на каждого жителя планеты в 20 веке увеличилась с 140 до 780 л/сутки
За один день - около 10 млрд.тонн воды (годовая добыча всех полезных ископаемых)
расход пресной воды - Азия 60% , 15% – Северная Америка, 13% – Европа, 12% - поровну Южная Америка и Африка

Рост потребности в бытовой воде за последние 2000 лет по миру в целом

С ростом населения и индустриализацией две проблемы:
1) концентрации отходов возросла настолько, что природные процессы перестали справляться с ними
2) появились новые типы загрязнителей, с которыми организмы никогда не сталкивались в процессе их эволюционной истории

«В начале XIX в. Темза была еще чистой рекой, и, по свидетельству очевидцев, в ее водах можно было без труда поймать лосося. К середине того же века Темза превратилась в сточный желоб под открытым небом…
До конца XVIII в. парижане брали питьевую воду прямо из Сены…
В наши дни в Сену поступает более 1,4·106 м3 городских и промышленных сточных вод при среднем расходе реки 4·106 м3 сут

общий ежегодный водозабор в мире - 4 000 км³
Наиболее высокий расход пресной воды:
в регионах орошаемого земледелия (70%– т.е. примерно 2 800 км³
в урбанизированных и промышленных центрах

орошаемые земли - 18% от общей площади сельскохозяйственных земель (около половины мирового совокупного урожая)

урожайность на орошаемых землях в среднем в 2–3 раза выше урожайности на неорошаемых землях

Орошение дождевальными установками

Капельное орошение

Искусственное орошение

«прудное» орошение

1 тонна пшеницы - 1500 тонн воды, риса – 7000 тонн, 1 тонна говядины – от 15000 до 70000 тонн.
Для ежедневных нужд - 20-50 литров воды в день, для производства продуктов питания - 3,5 тысяч литров пресной воды
семья из четырех человек - вода по объемам сопоставимая с плавательным бассейном

данные FAO (Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН):
на каждый литр пива расходуется 75 литров воды
на одну единственную чашку кофе – 140 литров
на один литр молока – 200 литров воды
на один гамбургер – 2 400 литров
на производство одной пары джинсов - 6 000 литров чистой пресной воды

Динамика потребления воды по континентам

Кризисы речных систем: Колорадо, Ганга, Инда, Иордана, Нила, Тигра, Евфрата, Хуанхэ и др.
понижение уровня грунтовых вод:
фермеры Йемена (р. Сана), углубили свои колодцы на 50 метров
В Индии уровень грунтовых вод падает на 1 метр в год.

Кризисы речных систем: Колорадо, Ганга, Инда, Иордана, Нила, Тигра, Евфрата, Хуанхэ и др.
понижение уровня грунтовых вод:
фермеры Йемена (р. Сана), углубили свои колодцы на 50 метров
В Индии уровень грунтовых вод падает на 1 метр в год.

Река Колорадо
обеспечивает водой около 30 миллионов человек
редко впадает в Калифорнийский залив
Около одной десятой прежних вод добираются до Мексики
Забор воды на сельское хозяйство, промышленность и городское хозяйство

Река Инд
источник питьевой воды для Пакистана
Промышленность и сельское хозяйство зависит на 90%
Полностью истощена: не впадает в океан
изменение экосистем дельты, угроза исчезновения дельфина, гибель рыболовного промысла, дефицит чистой питьевой воды.

Река Рио-Гранде
Когда-то крупнейшая река
перестала доходить до Мексиканского залива
Фермеры Техаса теряют 400 миллионов долларов в год из-за не хватки воды для орошения

Река Муррей
Из около 14 км³ годового стока забирается более 80 %.
Большинство забранной воды (до 95 %) - орошение
до 40 % всей сельскохозяйственной продукции Австралии
Акклиматизация кроликов привела к сильной эрозии почв, карпов – к смене акварастительности

Хуанхэ – Желтая река
С 1972 года Желтая река регулярно пересыхает и не имеет выхода к морю
обмеление реки привело к вырождению экосистемы ее дельты

Понижение уровня грунтовых вод (30 колодцев в Сане), которые за несколько лет углубили с 70-100 до 450 метров

Аральское море

Здесь когда-то было море
У крутого вала.
И гуляли на просторе
Рыбаки Арала.
Рыбу снастью собирали,
Дружно, мирно жили,
На ночлег к костру сходились, песню заводили
И не думали они, что не будет моря,
Что не будет места им на большом просторе.
Ольга Крестовская,
ученица 6 класса, г. Аральска, 1989 г.
Фотография на месте Аральского моря

Арал – экологическая катастрофа
до 1960 года - 4-е место
До 1970-х годов - 34 вида рыб, более 20 имели промысловое значение

Как мелело Аральское море 1960 -2010

Последствия катастрофы
климат региона стал ещё более континентальным
пылевые бури с морской солью, пестицидами и другие химикаты;
выросла (в 10 раз) солёность Большого Арала: вымирание многих видов флоры и фауны
Большой Арал потерял рыбохозяйственное значение, закрыты порты
высокий уровень безработицы, высокая детская и материнская смертность

Аральское море сегодня

Загрязнение вод
Бытовой мусор
сбросы сточных вод, ядохимикатов, минеральных и органических удобрений с полей
аварийные проливы и утечки нефти и нефтепродуктов
радиоактивные отходы

Бытовой мусор
Перенаселенность береговой линии (4 млрд. человек живет в прибрежной полосе 150 км.)
Через 10 лет эта - 75% - еще большее загрязнение шельфа и уничтожение морских обитателей

Время разложения компонентов бытового мусора в морской воде

В 1986 году организация Ocean Conservancy «Давайте очистим побережье сами!»
Сотни тысяч добровольцев
35 тыс. миль в 2013 г. (больше экватора)
объем мусора — 52 тыс. тонн.

Акция
«International Coastal Cleanup» (2007 год)

Акция «International Coastal Cleanup»

Акция «International Coastal Cleanup»

Сточные воды

основной объем недоочищенных сточных вод:
жилищно-коммунальное хозяйство - 60%
промышленность - 32%
сельское хозяйство - 8 %

По критерию качества сбрасываемая после использования вода делится на три вида: условно чистую, нормативно-очищенную и без очистки (загрязненную).

Условно чистая - вода, сброс которой не приводит к изменениям физико-химического состава водоема
Нормативно-очищенная сточная вода - стоки, которые прошли очистку (соответствие ПДК)
Загрязненные сточные воды — стоки без очистки или недостаточно очищенные, содержащие загрязняющие вещества выше ПДК

Загрязнение бытовыми сточными водами - эвтрофикация водоемов
Сбросы частично очищенных или неочищенных бытовых сточных вод, удобрений, содержащих органические соединения азота и фосфора, нитраты и фосфаты.

пляж китайского города Циндао

Причина - поступление биогенных элементов (нитраты, фосфаты) вместе со сточными водами в Жёлтое море

Загрязнение вод различными отраслями промышленности

По загрязняющим веществам наибольший объем в сбрасываемой воде составляют хлориды и сульфаты, нитраты, аммонийный азот, фенол, нефтепродукты, соединения меди, цинка и свинца.

Более 80 проц. объема сточных вод в развивающихся странах не проходят очистку

Загрязнение подземных вод
Проникновения из промышленных и бытовых накопителей отходов и из их подземных захоронений
Загрязнение органическими удобрениями и средствами защиты растений, смываемыми с полей
просачивание из загрязненных водоемов
В России особенно загрязнены воды Московской, Орловской, Смоленской, Воронежской и др.

Ганг

На индонезийском острове Ява протекает самая загрязненная река в мире - Цитарум

В России
в бассейн Волги сбрасывается треть всех сточных вод страны, на его долю приходится около 40% грязных и недостаточно очищенных вод.
условно чистые водные объекты - 12%, умеренно загрязненные– 32%, 56% - загрязненные водные объекты

По химическому составу воды реки Волга, Дон, Кубань, Печора, Обь, Енисей, Лена относятся к категории загрязненных,
Ока, Кама, Томь, Иртыш, Тобол, Тура, Урал - сильно загрязненных.

Загрязнение углеводородами

Основные источники поступления нефти в океан

1 т нефти, растекаясь по поверхности океана пленкой толщиной в 1/16 мкм, занимает площадь 10-12 км2,
5 т, сброшенных при промывке танков, образуют на поверхности воды покрывало длиной 75 км и шириной 800 м, т.е. нефтяная пленка покрывает площадь около 60 км2.

при попадании нефти в море образуется слик
В первые часы нефтяного слика - физико-химические процессы
Затем микробная деструкция
В целом цепь последовательных процессов: испарение, эмульгирование, растворимость, окисление, образование агрегатов, седиментация, биодеградация, в т.ч.микробное разрушение и ассимиляцию.

Нефтяное пятно в Мексиканском заливе

Нефтяное пятно в Мексиканском заливе

Нефтяное пятно в Мексиканском заливе

наиболее загрязненные моря - Баренцево, Белое и Карское моря,
Черное и Азовское моря - умеренно загрязненные

Исследование Северного моря показало, что около 65 % обнаруженных загрязняющих веществ принесены реками
25 % загрязнителей поступили из атмосферы (включая 7000 т свинца от выхлопов автомобилей)
10 % — от прямых сбросов (в основном сточные воды), от сливов и сбросов отходов с судов.

человечеству грозит убийственная жажда
80 стран мира - нехватка чистой воды (1,2 млрд)
США - 600 л. в день, европеец –350 л., Африка, прилегающие к пустыне Сахара - около 10 л. в день
качество воды: ежегодно от болезней, связанных с плохим качеством воды, умирает около 5 млн.

«тлеют искры» будущих войн за водные ресурсы
Шестидневная война 1967 г. между Израилем и Сирией: сирийские инженеры начали работы по забору воды из р. Иордан
В 1979 году мирный договор с Израилем, египетский президент Анвар Садат: «Мы никогда не будем воевать с Израилем, если только не придется защищать свои водные ресурсы»
к 2015 г. - более 50% населения, а 2025 г. две трети

Дефицит пресной воды в Китае достигнет пика к 2030г.

Импорт пресной воды: Голландия и ФРГ импортируют воду из Норвегии и Новой Зеландии, на привозной воде живет население Алжира, Сингапура и Гонконга

Опреснение морской воды для сельского хозяйства - очень энергоемкий процесс

Страны, испытывающие нехватку водных ресурсов (Африка)

Страны, испытывающие нехватку водных ресурсов (Ближний Восток)

Страны, испытывающие нехватку водных ресурсов (другие регионы)

«Очень важно собраться с духом и преисполнится решимости не оставлять нашим потомкам причин для стыда»
Сайго Такамори
последний самурай Японии

Природные критерии объектов природного наследия Юнеско
природный феномен или пространство исключительной красоты
образец главных этапов истории земли
образец происходящих экологических или биологических процессов в эволюции и развитии экосистем
естественная среда обитания для сохранения в ней биоразнообразия, в том числе исчезающих видов живых организмов

Байкал (бур. Байгал далай) — озеро тектонического происхождения

Глубочайшее озеро планеты

Крупнейший природный резервуар пресной воды

Уникальное разнообразие флоры и фауны, большая часть видов эндемична

Запасы:
руды–339,5млн.т
свинца – 2,2млн.т,
цинка – 14,2млн.т.
Сопутствующие компоненты: сера, кадмий, серебро, золото, медь, селен, таллий, висмут, сурьма, индий.
Холоднинское месторождение

Рачок эпишура составляет до 80 % биомассы зоопланктона озера

Подводный мир залива Анива до начала работ Сахалин-2. Актиния.