Реферат: Водные ресурсы

Содержание

Введение

1 Водные ресурсы: понятие и значение

2 Водные ресурсы Алтайского края

3 Водные экологические проблемы города Барнаула и пути их решения

4 Подземные воды как источник питьевого водоснабжения

5 О методах очистки воды

Заключение

Список использованной литературы

Введение

В настоящее времяпроблема загрязнения водных объектов (рек, озер, морей, грунтовых вод и т.д.)является наиболее актуальной, т.к. всем известно – выражение «вода — этожизнь». Без воды человек не может прожить более трех суток, но даже понимаявсю важность роли воды в его жизни, он все равно продолжает жесткоэксплуатировать водные объекты, безвозвратно изменяя их естественный режимсбросами и отходами. Прежде неисчерпаемый ресурс — пресная чистая вода — становиться исчерпаемым.

В Алтайском крае, как иво многих других регионах России, экология находится в трудном положении.Острая экологическая ситуация и наибольшая заболеваемость отмечается в городахи промышленно развитых районах — Бийском, Благовещенском, Заринском,Локтевском, Первомайском, Рубцовском, Славгородском. Состояние окружающей средыв Алтайском крае постоянно контролируется органами Госкомгидромета на 11стационарных постах и 3 маршрутах в Барнауле, Бийске, Заринске, Славгороде.Оставляет желать лучшего ситуация на водоочистных станциях. Основное количествопредприятий Барнаула не имеет локальной очистки стоков, и почти все сточныеводы попадают в канализацию. В г. Барнауле канализационные очистные сооруженияКОС-1 и КОС-2 ежегодно собирают 2680 т осадка. Отработали свои мощностиканализационные системы в Камне-на-Оби, Славгороде, Алейске. Реконструкция ирасширение очистных сооружений требуется в Рубцовске, Горняке, также неработает должным образом канализация в Новоалтайске и Заринске. Из 1600 селкрая лишь 20 имеют канализацию с очистными сооружениями. Кроме этого, ни одингород края не имеет очистных сооружений ливневой канализации, вследствие чегозагрязняется р. Обь. При паводках содержание нефтепродуктов достигает 80 ПДК.На многих животноводческих фермах нет специальных навозохранилищ искотомогильников. В зоне затопления грунтовыми и поверхностными водаминаходится Барнаул, Рубцовск, Камень-на-Оби, Бийск и еще около 20 населенныхпунктов края.

Водныересурсы — воды в жидком, твердом и газообразном состояниии их распределение на Земле. Они находятся в естественныхводоемах на поверхности (в океанах, реках, озерах и болотах);в недрах (подземные воды); во всех растениях и животных; а такжев искусственных водоемах (водохранилищах, каналах и пр.).

Вода —единственное вещество, которое в природе присутствует в жидком, твердоми газообразном состояниях. Значение жидкой воды существенно меняетсяв зависимости от местонахождения и возможностей применения. Пресная водашире используется, чем соленая. Свыше 97% всей воды сосредоточенов океанах и внутренних морях. Еще около 2% приходится на долюпресных вод, заключенных в покровных и горных ледниках, и лишь менее1% — на долю пресных вод озер и рек, подземных и грунтовых.

Вода — самое распространенное соединение на Земле, обладает уникальнымихимическими и физическими свойствами. Поскольку она легко растворяетминеральные соли, живые организмы вместе с ней поглощают питательныевещества без каких-либо существенных изменений собственного химическогосостава. Таким образом, вода необходима для нормальной жизнедеятельности всехживых организмов. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одногоатома кислорода. Ее молекулярный вес всего 18, а точка кипениядостигает 100°C  при атмосферном давлении 760 мм рт. ст.На больших высотах, где давление ниже, чем на уровне моря, водазакипает при более низких температурах. Когда вода замерзает, ее объемувеличивается более чем на 11%, и расширяющийся лед может разрыватьводопроводные трубы и мостовые и разрушать скальные породы, превращаяих в рыхлый грунт. По плотности лед уступает жидкой воде, чтои объясняет его плавучесть.

Вода такжеобладает уникальными термическими свойствами. Когда ее температурапонижается до 0°C и она замерзает, то из каждогограмма воды высвобождается 79 кал. При ночных заморозках фермеры иногдаопрыскивают сады водой для защиты бутонов от повреждения морозом. Приконденсации водяного пара каждый его грамм отдает 540 кал. Эта теплотаможет быть использована в отопительных системах. Благодаря высокойтеплоемкости вода поглощает большое количество теплоты без изменениятемпературы.

Молекулыводы сцепляются посредством «водородных (или межмолекулярных) связей», когдакислород одной молекулы воды соединяется с водородом другой молекулы. Водатакже притягивается к другим водород- и кислородсодержащимсоединениям (т.н. молекулярное притяжение). Уникальные свойства водыопределяются прочностью водородных связей. Силы сцепления и молекулярногопритяжения позволяют ей преодолевать силу тяжести и вследствиекапиллярности подниматься вверх по мелким порам (например, в сухой почве).В природе капиллярность поддерживает жизнедеятельность растений, давая имвозможность «высасывать» водные растворы из почвы. Основным источникомпресной воды являются атмосферные осадки, но для потребительских нуждмогут также использоваться и два других источника: подземные иповерхностные воды. Водопотребление повсюду быстро растет, однаконе только из-за увеличения численности населения, а также вследствиеурбанизации, индустриализации и в особенности развитиясельскохозяйственного производства, в частности орошаемого земледелия.Сегодня около 69% ирригационных вод утрачивается безвозвратно.

2 Водные ресурсыАлтайского края

Натерритории Алтайского края протекает 17 085 рек общей протяженностью 51 004 км,из них 16309 (95%) длиной менее 10 км и 776 (5%) — длиной более 10 км, в т.ч.32 реки протяженностью более 100 км, из них 3 — более 500 км. Примерно 9700 рекимеют более или менее постоянные водотоки.

Главнаяводная артерия Алтайского края — река Обь, длиной в пределах края 493 км. Еекрупнейшие притоки (длиной более 500 км) — реки Алей, Чарыш и Чумыш.Максимальный расход воды у г. Барнаула достигал 12600 м3/сек(05.06.69 г.), среднегодовой составляет 1460 м3/сек, минимальный — 162 м3/сек (01.02.34 г.).

Натерритории Алтайского края более 11 тыс. озер, из них свыше 230 — площадьюболее 1 км2. Наиболее крупные озера находятся в степной зонеАлтайского края: Кулудинское — 728 км2, Кучукское — 181 км2,Горькое (Романовского района) — 140 км2, Большое Топольное — 76,6 км2,Большое Яровое — 66,7 км2.

В пределахАлтайского края формируется порядка 40% стока, и в пределах Республики Алтай — 60%. Незначительная часть стока формируется в соседних с краем областях.

Суммарныйповерхностный сток рек Алтайского края составляет 53,5 км3 в год. Вбассейне Оби, занимающем 70% территории края, формируется 53 км3.

В восточномОбь-Иртышском междуречье (30% территории) формируется только 0,5 км3стока.

Территориальноповерхностные воды размещены крайне неравномерно. В наиболее засушливых районахКулундинской степи всего 9% краевого объема поверхностного стока.

Промышленныеи сельскохозяйственные предприятия имеют 18 речных водозаборовпроизводительностью каждый более 1 млн м3/год, из них 6 городских,общей производительностью 194,2 млн м3/год, и 12 ирригационных(673,5 млн м3/год, включая водозабор Бурлинской системы — 388,3 млнм3/год). Для аккумулирования речного стока сооружено 6048водохранилищ, каждое объемом более 1 млн м3/год и общей емкостью 635млн м3/год, в т.ч. Гилевское водохранилище объемом 471 млн м3.Для подачи воды в степные районы построены Кулундинский магистральный каналпротяженностью 180 км и магистральный канал Алейской оросительной системыпротяженностью 90 км.

Натерритории Алтайского края имеются значительные запасы подземных вод — 19 км3(в т.ч. пресных, питьевого назначения — 10 км3), на базе которыхэксплуатируется около 105 тыс. водозаборных скважин для обеспеченияхозяйственно-питьевого водоснабжения населения.

Потенциальныеэксплуатационные ресурсы подземных вод в пределах равнинной части Алтайскогокрая на 50-летний срок составляют порядка 269 м3/сек. На этот жепериод обеспечены запасами подземных вод г. Барнаул, г. Новоалтайск,г. Славгород, большинство населенных пунктов западной Кулунды. В Алтайскомкрае используется менее 20% пресных подземных вод от общих прогнозныхэксплуатационных запасов.

Ряд районовпрактически не имеет запасов подземных вод для питьевого водоснабжения. К нимотносятся районы: Мамонтовский, Романовский, Завьяловский, Баевский,Рубцовский, Тюменцевский, Волчихинский, Родинский, Новичихинский,Благовещенский, Хабарский, Панкрушихинский.

В краедействуют около 50 кустовых водозаборов подземных вод производительностью более1 млн м3 в год каждый, в т.ч. водозабор Чарышского групповоговодопровода производительностью 21,2 млн м3 в год общая проектнаяпроизводительность этих водозаборов составляет 133,6 млн м3 в год.Крупные групповые водозаборы подземных вод действуют в городах Барнауле,Бийске, Новоалтайске, Заринске, Славгороде, Горняке, Белокурихе, Змеиногорсе,Алейске с водоотбором порядка 0,5 млн м3 в сутки.

В целомводозабор подземных вод составляет 5% от прогнозных ресурсов. В 1997 г.суммарный объем забора воды из природных водных объектов составил 710,47 млн м3,в т.ч. 326,49 млн м3 из подземных источников и 383,97 млн м3 — из поверхностных. Потери при транспортировке составили 39,76 млн м3и обусловлены, как и в предыдущие годы, утечками в результате старениякоммуникаций, порывов, аварийных ситуаций и отсутствия приборного учетаводопотребления.

Использовано644,26 млн м3 воды (в том числе, 316,83 млн м3 изподземных источников и 327,43 млн м3 — из поверхностных).

Основныеэкологические проблемы водных ресурсов Алтайского края – обмеление малых рек иантропогенное загрязнение. Сокращение лесистости ведёт к увеличению воднойэрозии, а далее – к обмелению русла.

3 Водные экологическиепроблемы города Барнаула и пути их решения

При социально-экологическом анализе промышленный городрассматривается как сложная территориальная система жизнедеятельности населения- трансформированный экокомплекс, компоненты которого неотрывны от их пространственногоокружения. Природные территории, в пределах которых расположен город, а такжетерритории, его окружающие, в разной степени включаются в каркас жизненногопространства, природная среда замещается антропогенным аналогом.

Создается новое качество среды жизни. Вне зависимости от того,какой природный компонент подвергается большим изменениям — вода, атмосфера,почвы — в любом случае результирующим эффектом является снижение этогокачества. Основные экологические проблемы города связаны с нерациональнымводопользованием, недостаточной водоподготовкой и очисткой сточных вод;прогрессирующим развитием опасных гидрогеологических процессов и другиминегативными факторами, возникающими либо как чрезвычайные ситуации, либо какследствие неразумной хозяйственной деятельности. Обострение экологическойситуации сказывается на ухудшении состояния здоровья не только настоящего, но ибудущих поколений.

Достаточно актуальными для города являются вопросы водныхресурсов. Проблемы водно-экологических ограничений и нормирования антропогенныхнагрузок на водно-ресурсный комплекс города, имеющие наиболее важное значениедля обеспечения условий водоснабжения, должны решаться на основе генетическихпредставлений о формировании гидрологических процессов в различных вариантах I их пространственно-временной динамики.

Экономический и экологический ущербы, наносимые нерациональнымпромышленным и бытовым водопотреблением, обусловленные слабым развитием системводоподготовки, оборотного и повторного использования воды, несовершеннымитехнологиями очистки стоков, аварийными сбросами загрязненных вод, имеюттенденцию возрастания и требуют немедленных действенных мер. Необходимоформирование научно обоснованной программы водоохранных мероприятий,ориентированной на снижение негативных последствий городской водохозяйственнойдеятельности, включающей строгую регламентацию водопользования, пакет запретови ограничений, имеющих обоснованную экономическую составляющую. Внедрениюкомплексного подхода к решению многих водно-экологических проблем способствуетсозданная в ИВЭП СО РАН совместно с АлтГТУ с привлечением специалистов ЗАО«Водоканал Барнаула» лаборатория проблем водопользования.

В сложившихся условиях становится очевидной необходимостькоординации усилий административных органов, предприятий и организаций, научныхи образовательных учреждений, общественности города для решения экологическихпроблем.

Для улучшения экологической обстановки в городе необходим ряднаучных проработок, объединенных в целевую комплексную программу, созданиекомплексной схемы охраны природной среды Барнаула, выделение приоритетныхнаправлений действий, а также реальные экономические рычаги, включающиеисточники инвестирования и элементарные финансовые возможности.

/> 

4 Подземные воды какисточник питьевого водоснабжения

Пресные питьевые подземные воды представляют собой ценнейшееполезное ископаемое, широко распространенное на территории края. Анализ данныхо потенциальных эксплуатационных ресурсах пресных подземных водЗападно-Сибирского экономического района показывает, что Алтайский крайотносится к наиболее обеспеченным апробированными эксплуатационными запасамипресных подземных вод районам Западной Сибири. Тем не менее, проблемаобеспечения населения доброкачественной водой стоит на сегодняшний день оченьостро.

 Использование пресных подземных вод для водоснабжения в условияхнарастающего ухудшения качества поверхностных вод имеет ряд преимуществ,обусловленных их большей устойчивостью к воздействию климатических факторов,защищенностью от загрязнения, относительной стабильностью качества и количестваво времени, возможностью получения воды с меньшими затратами при расположенииводозаборов вблизи потребителей.

При современном направлении гигиенической науки, для которогохарактерно стремление к возможно более полному изучению влияния внешнихфакторов среды на организм человека, естественно, усилился интерес к вопросу овлиянии химического состава воды на здоровье населения. Несмотря на малуюминерализацию и кажущуюся простоту химического состава природные воды питьевогоназначения представляют собой достаточно сложные многокомпонентныегидрогеохимические системы. Технология обработки воды стала очень сложнойотраслью техники.

Методы корректирования состава подземных вод имеют преимуществаперед методами обработки поверхностных вод. Разработка комплексанаучно-технических решений по обеспечению людей качественной водой для питьевыхи бытовых нужд, промышленных целей и лечения является одной из главнейшихзадач.

/> 

5 О методах очисткиводы

При разработке методов очистки питьевой воды используются данныесостояния водных ресурсов с учетом динамики антропогенного загрязненияповерхностных и подземных вод. Учитывается, что подземные воды отличаютсяпостоянством состава и высокой минерализацией. Для их использования необходимаразработка средств снижения концентрации минеральных солей с параллельнойутилизацией рассолов. Для очистки поверхностных вод необходимы методы удалениятоксичных загрязнителей, патогенной микрофлоры, а также методы регулированияанионно-катионного состава воды.

Наиболее предпочтительны физические методы электромагнитного игидроимпульсного воздействия. Воздействие электрического и магнитного полейпозволяет в зависимости от состава вызывать сопряженные процессы:электродиализ, электрофлотация, электрокоагуляция, кавитация с локальнымигидравлическими ударами. Обработка воды интенсивным излучением на фонеэлектромагнитного воздействия позволяет в малогабаритных установкахосуществлять окислительно-восстановительные процессы с озонированием воды.

Лабораторные опыты показывают, что методом электродиализа из водылегко удаляются токсичные азотные соединения (нитраты, нитриты), соли тяжелыхметаллов и соли жесткости. При этом очищенная вода существенно активизируетбиологические процессы. Теоретические исследования свидетельствуют о еедетоксикационных свойствах как носителя информации неравновесного состоянияотносительно ранее удаленных токсикантов. В перспективе для очистки ибалансировки состава воды в бытовых и лечебных целях найдут применениемассообменные сорбенты. Ежегодное накопление осадков городских сточных вод наиловых площадках затрудняет работу очистных станций, приводит к увеличениюплощадей иловых карт и нагрузки на них. В настоящее время на иловых площадкахБарнаула находится около 1 млн т. ила ОСВ, а суточное поступление сточных водоценивается в 400 м. Большая часть отходов находится в пойме Оби. Признаннымспособом утилизации ОСВ является «почвенный метод» (применение ОСВ в качествеудобрений). Использование ОСВ как удобрений частично решает экологическуюпроблему, так как не требует больших площадей и высоких затрат, а почва приэтом обогащается макро- и микроэлементами. Основным фактором, ограничивающимиспользование ОСВ, является возможное токсикологическое влияние на среду солейтяжёлых металлов, патогенной микрофлоры и яиц гельминтов. Для снижениясодержания тяжёлых металлов в городских ОСВ применяются различные металлы. Наиболеепопулярным является приготовление компостов на различных основах. Начиная с1997 года, НИИ химизации при АГАУ ведёт работу по утилизации ОСВ Барнаула.Проведены обследования по всем иловым картам КОС-1 и КОС-2; имеютсяположительные результаты по применению различных доз ила ОСВ и вермикомпостовна их основе в качестве удобрения под яровую пшеницу и картофель. Изыскиваютсявозможности улучшению использования ОСВ в качестве удобрений путём добавленияуглегуминовых удобрений. Одним из методов, позволяющих оценить степеньтехногенной нагрузки на окружающую среду городов и здоровье проживающего в нихнаселения, является мониторинг загрязнения атмосферных осадков. Особый интереспри исследованиях загрязнения снеговых осадков заслуживают наблюдения за содержаниемв пробах сульфат и нитрат-ионов, как основных кислотообразующих форм, а такжеводонерастворимых примесей. Последние по химическому составу представляют собойоксиды тяжелых металлов и сажу, адсорбированные на ней органические вещества иявляются приоритетными токсикантами. Кислотные поступления с осадками могутусиливать миграцию раннее накопленных соединений тяжелых металлов из почвы вприродные воды и тем самым негативно действовать на биоту. Исследования 1998-гогода позволили оценить вклад стока загрязняющих веществ с площади водосборногобассейна в черте города Барнаула в общий сток загрязняющих веществ в русловуюсеть Оби при снеготаянии. Показано, что городская территория, площадь которойсоставляет всего 3% от площади исследуемого участка водосборного бассейна,вносила в 1997 г. около 55%, а в 1998 г. — около 65% суммарного снегового стоказагрязняющих веществ.

Таким образом, проблемы водных ресурсов в Алтайском краепредставлены главным образом обмелением и загрязнением рек, обеднением флоры ифауны водоёмов Алтайского края, нерациональным использованием воды, наличиемсамых разнообразных загрязнений в осадках, грунтовых водах и т.д.

Существующие на сегодняшний день предельнодопустимые концентрации веществ (ПДК) для водоёмов питьевого назначениянедостаточны для поддержания условий жизни обитателей акваторий, водоёмов, рек.Разработаны рыбохозяйственные нормы, однако сегодня существует необходимостьразработки экологических ПДК, которые обеспечивали бы не только безвредностьводы для человека, но и нормальную жизнь в водных экосистемах, а тем самым исохранение самоочищающей способности водных объектов.

Путь развития управления водными ресурсами — рациональное распределение водных ресурсов по территории и по сезонам года.Этот путь означает управление процессами формирования водных ресурсов и ихкачеством на основе прогноза развития основных отраслей хозяйства для оценкимасштабов развития водопотребления и требований к водным ресурсам. При этомнеобходим учёт всеобщей взаимосвязи природных вод при разработке мероприятий поих использованию и охране — прежде всего для принятия оптимальных решений,сочетающих текущие и перспективные интересы хозяйства. Это и есть путьэкологизации водных проблем.

Сегодня, когда необходимость рациональногоиспользования природных ресурсов осознана человечеством в полной мере,поскольку многие ресурсы природы находятся сейчас на грани истощения,необходимо оптимально сочетать водные, земельные и энергетические ресурсы вкаждом районе страны, на каждом этапе развития хозяйства, а это требует исоблюдения принципа: разумно управлять формированием, использованием и охранойвсех видов вод, имеющихся на планете.

1. АстюкН.М. Новая целевая программа по улучшению экологии Оби // Экологияпроизводства.-2007.-№2.-С.22-24

2. Безматерных Д.М. Фауна и экология водных беспозвоночных рекиБарнаулка. / Биология внутренних вод. – 2003. — №3 – с. 60-66.

3. Бологов В.И. Проблемы охраны окружающей среды на современномэтапе. – Барн. изд-во АлтГТУ, 2005. – 62с.

4. Природоведческое и экологическое краеведение Алтая. (В.А.Рассыпанов) – Барнаул: изд-во БГПУ, 2000. – 121с.

5.  Экологические и экономические основы природопользования./ Т.Г.Лущенко. – Барнаул: изд-во АГУ, 2004. — 127с.