ВОДНЕ СЕРЕДОВИЩЕ ІСНУВАННЯ

Запаси водних ресурсів та їх значення 

Серед природних ресурсів вода займає особливе місце. На протязі довгої геологічної історії вона створила на нашій планеті сприятливе середовище для виникнення всього живого, у тому числі й людини. Водна оболонка земної кулі — океани, моря, ріки, озера — називають гідросферою. Запаси води на Землі (об’єм біосфери), за сучасними підрахунками, становлять близько 14 млрд км. Більше 96 % із цього об’єму припадає на солоні води світового океану. Запаси прісної води невеликі: з урахуванням частини підземних вод вони становлять близько 35 млн км3. Причому 70 % прісної води сконцентровано в льодових Антарктиди, Гренландії і на гірських вершинах. Близько 30 % світових запасів прісних вод — це підземні, з яких доступними є невелика частина. Води рік і озер становлять незначну частину гідросфери — близько 200 тис. км (близько 1 %).

Водні ресурси — це та частина запасів, яка технічно і економічно доступна для задоволення потреб суспільства.

Потреба людини у воді постійно зростає. Якщо в давні часи витрати води на людину становили 12-18 л на добу, то у розвинених країнах вона сягає 200-400 л. Особливо зросло використання води на виробництві, де вона застосовується практично у всіх технологічних процесах, є джерелом дешевої енергії, сприяє транспортуванню необхідних матеріалів. Так, на виробництво тонни чавуну витрачається до 200 м3 води, сталі — 100 м3, синтетичного волокна — 500 м3. Великі витрати води і у сільському господарстві, де на вирощування тонни зерна потрібно близько 1500 м3, а бавовни — до 7500 м3 води.

На початку XX ст. загальне водоспоживання у світі зросло приблизно у 7 разів, а на промислові потреби — у 21 раз.

Води рік, озер, морів і океанів як важливі елементи природного середовища створюють умови для існування всього живого на землі, в тому числі і людини. Істотною відмінністю води від інших природних ресурсів є властивість її безперервно відновлюватись внаслідок природного кругообігу, пов’язаного з атмосферою, літосферою і біосферою.

Важливий резерв водопостачання — це підземні води. Най-ціннішими з них є прісні підземні води. Резервом у забезпеченні водою можуть стати також солонуваті і солоні підземні води при використанні їх у суміші з прісними або після штучного їх опріснення.

До факторів, обмежуючих підземний водозабір, відносять:
1) нерівномірність розташування підземних джерел на території Землі;
2) труднощі, пов’язані з переробкою солоних підземних вод;
3) знижеш можливості природного відновлення;
4) збільшення глибини,залягання водоносних пластів.

Значна частина води знаходиться в твердій фазі (лід, льодові покрови на вершинах гір). Передбачалася використовувати воду за рахунок збільшення водовіддачі льоду з полярних районів, однак обидва способи важко здійснювати практично, крім того, ще не вивчені екологічні наслідки їх реалізації. На сучасному етапі можливості залучення додаткових водних ресурсів поки що обмежені.

Скидання відпрацьованих забруднених вод у водойми призводить до погіршення якості води. В ріки та інші водоймища скидається майже 450 км2 стічних вод, при цьому майже половина з них без попереднього очищення. Для того щоб води зберегли свою здатність самоочищуватися, необхідно не менш як десятикратне розведення стоків чистою водою. Забруднена вода не тільки не придатна для використання, але й завдає непоправної шкоди природному середовищу.
Властивості води

Вода — це прозора, безбарвна рідина, яка широко використо-вується у народному господарстві. Вона є сировиною, розчинником, теплоносієм або охолоджувачем, використовується для передачі тиску, розмивання ґрунту, добування корисних копалин тощо.

В природі вода забруднена як механічними, так і хімічними домішками, містить мікроорганізми, має різну температуру, запах, смак. Механічні домішки це частки піску, глини тощо. Хімічні — розчинні солі та інші.

Загальні властивості води визначаються за твердістю, загальним вмістом солей, прозорістю, наявністю домішок, мікроорганізмів.

Твердість води зумовлена наявністю в ній солей кальцію та магнію. Вода має тимчасову, постійну та загальну твердість. Перша — спричинена гідрокарбонатами кальцію та магнію, які під час кип’ятіння переходять у нерозчинні солі та осідають на внутрішній поверхні посуду у вигляді накипу. Наявність у воді хлоридів і сульфатів кальцію та амонію спричиняє постійну твердість. Ці солі після кип’ятіння води залишаються у розчиненому стані і не випадають в осад. Наявність у воді солей обох видів твердості визначають загальну твердість води.

Воду поділяють також за походженням і призначенням.

1. За походженням води бувають атмосферними, поверхневими та підземними.
Атмосферні води випадають на поверхню Землі у вигляді дощу, снігу, граду, роси, інею, води йаси'іені сірководнем, оксидом азоту та іншими газами, якими забруднена атмосфера особливо у промислових районах. Атмосферна вода не містйть солей кальцію та магнію.

До поверхневих вод належать води річок, озер, морів, океанів, водосховищ. У цих водах, крім домішок, на які багата атмосферна вода, містяться солі та інші речовини, які є в ґрунтовому розчині. Води річок та озер самоочищуються під впливом сонячної енергії та дії корисних мікроорганізмів, рослин та водоростей, інших підводних мешканців, шкідливі мікроби, що перебувають у воді, часто гинуть.

Підземні води  це води джерел, артезіанських колодязів, гейзерів, копалень. Склад їх залежить від ґрунтів, через які вони просочуються. У більшості випадків це прозорі й позбавлені мікроорганізмів води. Солі кольорових і рідкісних металів, бром, сірководень тощо часто містять води копалень. Підземні води є унікальною сировиною для хімічної промисловості. Так, вода з розчиненим у ній хлористим натрієм використовується для отримання хлору, їдкого натру, водню. Деякі з цих вод мають лікувальні властивості — води Трускавця, Миргородська, Сатанова.

2. За призначенням води умовно поділяються на питну та промислову воду, у кожній з них вміст домішок регламентується відповідними стандартами.

Питна вода згідно із санітарними вимогами має бути безпечною для вживання, не мати запаху, присмаку та забарвлення. Вода придатна для пиття, не повинна містити домішок більше встановленої норми, оскільки їх надмірність шкідлива для життя організмів.

Ґрунтова вода буває:

1) хімічно зв’язана (кристалізована) вода в ґрунті входить до складу мінералів, займає перше місце в їхній кристалічній структурі, не бере безпосередньої участі в процесах ґрунтоутво-рення;
2) пароподібна вода утворюється через випаровування поверхневої і ґрунтової вологи при наявності в ґрунті вільної рідкої води. В ґрунтовому повітрі міститься максимально можлива (за даної температури) кількість молекул пари. Вночі внаслідок конденсації пари в приповерхневих горизонтах ґрунту і відповідного зниження в цих місцях потужності відбувається рух пари вгору. Вдень цей рух відбувається в зворотному напрямку;
3) сорбційно зв’язана ґрунтова вода утворюється внаслідок дії поторжневих сад твердої фази ґрунту на молекули води (пароподібної або рідкої). Зв’язуванню молекул сприяє їх дипольний характер. Гігроскопічна вода являє собою сорбовані молекули водяної пари. Чим дисперсніший ґрунт, тим більше міститься в ньому таких часток, тим більшою буде їх сумарна поверхня і відповідно тим більше буди вербованої води. В залежності від концентрації молекул водяної паїщи повітрі навколо твердої частки, може утворитися декілька шарів дипольних молекул водяної пари. Найбільшу кількість гігроскопічної води, ґрунт може сорбува- ти з повітря з відносною вологістю близько 100 %, тобто насиченою водяною парою;
4) вільну воду ґрунту, доступну рослинам, поділяють на капілярну і гравітаційну.

Капілярна вода переміщується під дією капілярних сил.

В окремих видах ґрунтів вони настільки великі, що переважають силу ваги води. Висота підйому залежить від структурних особливостей ґрунту, його гранулометричного складу форми зерен їх мінерального складу.

Капілярну вологу поділяють на завислу, підперту і стикову. Зависла утримується в ґрунті менісковими силами, дія яких перевищує дію сил ваги. Якщо капілярна вода підпирається знизу вільними ґрунтовими або підґрунтовими водами, Ж називають капілярно-підпертовологою. Стикова волога залишається в ґрунті після стікання вільної води у піщаних ґрунтах. Утримується вона на стиках між частинами ґрунту.

Капілярна волога є найбільш доступною для рослин. Вона відкрає важливу роль у процесі перерозподілу в ґрунті легкорозчинних сполук.

Гравітаційна вода перемішується в ґрунті під дією сил тяжіння. Ця вода вільно просочується з верхніх горизонтів у глибші, накопичується у породі або поповнює запаси підґрунтової вологи.
Гравітаційна волога доступна рослинам, але вона досить рухлива, що дещо ускладнює доступ до неї.

Охорона водних ресурсів

Водні ресурси України складаються з внутрішніх морів, озер, боліт та інших водоймищ.

Основна частина водних ресурсів припадає на річковий стік (92,6 %). На території України налічується понад 71 тис. річок та джерел загальною довжиною 248 тис. км. Із них більше 67 ще, (94,4 %,) водостоків— короткі (менше 10 км), загальною довжиною 131 тис. км.

В останнє десятиліття ній Дніпрі споруджено каскад водосховищ, що дозволило значно поліпшити умови для судноплавства і водопостачання. Води Дніпра живлять Інгулецьку зрошувально- обводнювальну, Краснознам’янську зрошувальну та інші системи. Збудовано канали Дніпро — Донбас, Дніпро — Кривий Ріг, Північно кримський. Дніпро живиться 32 тис. водоток, в тому числі більш як 1000 річок, лише 90 з них перевищують довжину 100 км. У результаті споруджейняНеликих дніпровських водосховищ (довжина берегової лінії становить понад 3 тис. км) рівень води в Дніпрі підвищився на 1—15 м.

Підтоплення найбільш масштабно проявляється в придніпровських регіонах Дніпропетровської, Запорізької і Херсонської областей. Водні ресурси України забруднені радіонуклідами. Спостерігається інтенсивна міграція радіонуклідів із півночі на південь. У Кременчуцькому водосховищі накопичення радіонуклідів щорічно зростає на 40 %.

Накопичення найпоширенішого цезію 137 у водах Київського водосховища оцінюються в 7200 Кі, Канівського— 2200 Кі. Усього аварійний викид техногенних радіонуклідів на Чорно-бильській АЕС становив понад 50 млн Кі, в т. ч. довгоживучих - цезію-37, стронцію-90, плутонію-270. Близько 120 тис. км2 території України зазнає забруднення малими дозами радіації і 40 тис. км2 — середніми і великими.

Другою за протяжністю (після Волги) рікою є Дунай, який в нижній частині (157 км) протікає по Українсько-Румунському кордону. Бере свій початок в Шварцвальді (Німеччина) і тече через 10 країн Німеччину, Австрію, Чехію, Словаччину, Угорщину, Сербію, Хорватію, Болгарію, Румунію та Україну. Його довжина — 2960 км, площа басейну — 817 тис. км2. Дунай — важлива транспортна артерія Європи. Через систему каналів з’єднується з Рейном, Ельбою та Одером. Ріка замерзає лише в холодні зими на 40-60 днів на рік. У межах України розташовані великі за площею Дунайські плавні (15 тис. га), що становить близько 10 % їх загальної площі. Дунайські плавні — унікальний район гніздування (близько 220 видів) птахів, їх відпочинку під час перельотів, тут водиться понад 100 видів риб. У нижній течії ріКа утворює гирло (рукави). У межах України знаходиться Кілійське гирло, поза її межами — Сумське і Георгіївське. Дунай судноплавна ріка зі значними енергоресурсами, частина якііх використовується (сумарний гідропотеаціал у середній за водністю рік оцінюється в 42 млрд кВт/год).

Дунай багатий рибою, вилов якої через забруднення різко ско¬рочується (за 1990-1994 рр. з 4,0 тис. т до 2,5 тис. т).

Важливу роль відіграють малі ріки, які потребують належної і постійної охброни. Реалізація заходів щодо їх оздоровлення набуває першочергового значення.

Значні запаси водних ресурсів України зосередженно в озерах, яких налічується понад 3 тис., у т. ч. 30 озер площею 10 км2 і більше. В Україні створено також понад 1057 водосховищ та понад 27 тис. стоків.

В Україні зосереджені значні болотяні масиви, площа яких у результаті проведення широкомасштабних меліоративних робіт помітно скоротилась. Загальна площа боліт України становить 1,2 млн га, в тому числі торфових — майже 1 млн га. Переважна їх більщість розташована в Поліссі, особливо в західному Поліссі, де заболоченість становить 11 %.

Майже половина всіх боліт України осушена, що викликало порушення рівноваги природною середовища, а вивільнені території в переважній більшості використовуються малопродуктивно.

Особливе місце в країні належить підземним водам. Вони найчистіші і тому переважно використовуються для задоволення потреб населення. Глибина залягання артезіанських вод збільшується з півночі (від 100-150 м) на південь (до 500-600 м). Основна частина цих водних ресурсів зосереджена в західній та північній частинах України. Розвідано понад 800 родовищ прісних вод, в них зосереджено близько третини підземних водних ресурсів.

Посилюється забруднення підземних вод, з усіх запасів яких в Україні вже забруднено близько 7 %. Найгостріша ситуація складається в степовому Криму, де підземні води забруднені на 38 % усієї його площі. В результаті забруднення вод уже виведено з експлуатації 7 водозаборів потужністю 210 тис. м3 на добу, а для 6 водозаборів потужністю 300 тис. м3 на добу існує небезпека забруднення» Охорона чистих підземних вод від забруднення та їх раціональне використання — винятково важлива загальнонаціональна проблема України.

Слід зазначити, що об’єм водоспоживання в Україні за останні 20 років зріс приблизно вдвічі. Основним споживачем прісної води « промисловість. Далі йдуть сільське і комунальне господарство.
Вода в Україні є цінним і найбільш дефіцитним ресурсом,

В маловодні роки дефіцит води в країні становить майже 4 млрд м8. Він відчувається в басейнах усіх найбільших рік, особливо у південно-східній та південній її частинах.

Національне використання і належна охорона водних ресурсів важлива народногосподарська проблема.
Багаторічне регулювання стоку рік та території України не проводиться, тому верхнім (допустимим) теоретичним рівнем запасів води якою можна користуватися для господарських та питних потреб, вважають стік маловодного року," який значно менший за середній й один раз на чотири роки може становити 71,7 млрд м3, а 1 раз на 20 років — 55,9 млрд. м3.

Водогосподарські проблеми України

Через обмеженість та нерівномірність розподілу водних ресурсів для забезпечення водою населення та галузей народного господарства широко застосовується регулювання річкового стоку. Найбільше регулюється стік Дніпра.

Україна має великомасштабне водогосподарство гідроенергетичні та іригаційні споруди. Побудовані каскади водосховищ і гідроелектростанцій на Дніпрі, Північнокримський, Сіверський Донецьк Донбас та інші канали. Введення з даю першої черги найбільшого Північнокримського каналу дозволило зросити 180 тис. га засушливих земель, забезпечити водою населення і промисловість міст Керч, Феодосія та інших населених пунктів Криму. Друга черга цього каналу вирішить проблему забезпечення водою міст Сімферополя, Севастополя та району Великої Ялти, дасть можливість ввести в експлуатацію ще 80 тис. га засушливих земель.

Чорне море

Чорне море освоювали греки-колоністн і назвали його Євксінкський, що означає "Гостинне море". Об’єм води — 0,5 млн м3, довжина ~ 1148 км, ширина — 263-615 км, площина — 400 тис. км2, найбільша глибина — 2245 м. Водний режим молодий — утворився близько 70 тис. років тому. Ріки щороку приносять 350 км3 прісної води, із них Дунай дає 200 км3, Дніпро — 50 км3, його солоність — 18 Г на 1 л. Води 18 проміле у верхніх шарах і 20 проміле — біля дна. В цілому в інших морях і океанах — 35 г солі на 1 л. Води 35 проміле. Чорне море мало б опріснитися від притоку прісної води, але через Босфор щорічно витікає 400 км3, а з Мармурового моря зустрічним потоком, що йде нижнім шаром, вливається близько 200 км3. Тому море мае два шари: верхній — чистий, блакитний шар невеликої глибини, в якому проживають живі організми; і нижчий мертвий шар двокілометрової глибини, через що море в давнину назвали Чорним морем. Лише в Чорному морі шари води рухаються, чого немає в інших морях. Переміщення шарів води відбувається на глибині 100-150 м, тому на більших глибинах відсутній Кисень для дихання живих організмів. На певній глибині існують бактерії, які утворюють сіркокислі солі глибинних вод і виділяють сірководень, чому і виникає екологічна проблема життя
в Чорному морі. З 1990 року проводиться збір інформації про можливість виникнення непередбачених катаклізмів, пов’язаних з підняттям у верхній шар мертвої води і загибелі окремих видів риб і дельфінів, як де вже було 20-30 років тому.

Академік М. Г Виноградов у 1989 р. керував експедицією на науковом у судні «Дмитро Менделєєв» з метою вивчення Чорного моря. Вміст сірководню в морі коливається від КІЛЬКОХ десятих міліграма до кількох грамів на один літр, вдар води (плавка) — пікпоклін дає переміщуватися верхньому шару з нижнім.
У 1991 р. вченими з гідрофізичного інституту проведено до-слідження Чорного моря які виявили, що сірководень хоч і піднімається, але він не може виходити вище ії пошііна.

Відомий такий факт: у 80-х роках колір Мертвого моря Ізраїлю з блакитного перетворився на чорвоне. На поверхню піднялися глибинні води з сірководнем, і все живе загинуло. Це сталося тому, що вода з ріки Йордан була повністю використана на зрошення.

Підняття чорного шару води знищує кількість різних порід риб гинуть дельфіни. У 50-х рр. у Чорному морі було 2,5 млн дельфінів, у 1990 р 100 тис, а скільки тепер? Хворіють дельфіни від промислових стоків, особливо рід забруднених хімічними елементами, міндобривами, гербіцидами, отрутохімікатами. Через забруднення води, закриваються пляжі курортних міст, розмножуються кишкові захворювання, з’явився новий водяний звір — гребневик, завезений з Північної Америки (120 видів), він поїдає не лише планктон, а й ікру риб і розмножується по всьому Чорному морю. У 1989 р. налічувалось 800 млн т гребневика — по 1,5 кг/ на ї м2, у 1990 р. кількість планктону (корму) зменшилась в 2-3 рази. Забруднення води призвело до зменшення кількості риби. Виникла проблема порятунку Чорного моря.

Азовське море

Азовське море має довжину 380 км, у три рази меншу, ніж Чорного моря площу — 39 тис, км2, об’єм води — 0,29 м3, глибина 7-8 м, найглибше місце — 17 м. Щорічно море одержує 14 м3 опадів і випаровує 34 м3. Вода засолюється тому, що води Дону і Кубані використовуються на зрошування, зменшується кількість прісноводних риб, а збільшується кількість риб Чорного моря.

У 1910-1911 рр. виловлювали 2,6 млн ц риби, серед якої були осетрові, білуга, короп, ліщ, судак, кілька — до 70 видів риб. 1990 р. у воді було 2—4 г на 1 м3 фітопланктону, зоопланктону 600-700 г.

Міста Маріуполь, Таганрог забруднюють море. У морі з'явилася медуза-хижай, яка поїдае корм, мальок. У 1960 р. було відкрито нового «хижака у вигляді рослин» заввишки 35 см. Ніж важить сама, гідропт. Він живиться всіма видами водоростей і маленькими тваринами, Шкодять кораблям попадаючи в труби; там розмножуються, закриваючи отвір.

Вилов риби в Азовському морі обмежень до 100 т судака та червоної риби.

Джерела і види забруднення водних ресурсів

У нашій країні вимоги до якості води в різних галузях на-родного господарства різні визначаються нормативними документами. Найбільш якісною повинна бути вода для споживаний. Існуючі Державні норми найсуворіше регламентують наявність токсичних речовин. Обмежується також вміст речовин, що додають воді небажаного смаку, кольору або запаху.

Вимоги промислового виробництва щодо якості води визна-чаються продукцією, що виробляється, місцем у виробничому процесі. Якщо вони входять до складу продукції (харчова промисловість). Деякі хімічні виробництва) то якість її не повинна бути нижчою за якість питної води, а в деяких випадках і перевищувати, її. Скажімо, вимоги до якості води в енергетиці, деяких машинобудівних виробництвах враховують здатність до накипоутворення. Вода найнижчої якості (високий вміст розчинних солей наявність інших домішок) є непридатною для технологічних.

До зрошувальних вод рівень вимог найнижчий.

Якість природних вод у річках та озерах, а також прісних і підземних вод в основному відповідає стандартам. І в той же час внаслідок використання великих об’ємів природних вод як пароутворювачів, розчинників, теплоносіїв і охолоджувачів та промислового забору у водоймища викидається значна кількість забруднювачів.

Загальними джерелами забруднень водоймищ є недостатнє очищення стічних вод промисловими та комунальними підприємствами, великими тваринницькими комплексами, змиття талими та дощовими водами забруднюючих речовин з полів та, міських територій: експлуатація водного транспорту. Негативну роль відіграє також забруднення, що виникає внаслідок потрапляння з опадами шкідливих речовин із атмосфери: підвищення температури, водостої через викиди нагрітих вод Тепловими та атомними електростанціями.

Сточні води, що утворюються під час «технологічних процесів», після очищення і не доочищення, як правило, викидаються до річок або водоймищ, а в приморських районах —у прибережну золу морів. Велика кількість забруднювачів надходить у річки із шахтними і рудниковими водами, а також із дренажними, що надходять з територій зрошування, землеробства. Загальний обсяг цих викидів сягає кількох мільярдів кубічних метрів на рік.

У південних областях України кількість стічних вод, що скидаються, практично рівна дефіциту прісної води, від якого потерпають ці райони. Повернення стічних вод у систему технічного водоспоживання підприємств дозволило б ліквідувати дефіцит прісної води. Проте для цього стічні, води повинні піддаватися додатковій обробці, затрати на яку залежатимуть від характеру забруднення і вимог до якості технічної води. Відомі такі забруднення води:

1) фізичне забруднення — пісок, мул, глина — наслідки ерозії пил, радіоактивні домішки і частина золи від ТЕС;
2) теплове - спуск у водойми води з теплових та атомних електростанцій; 
3) біологічне — мікроорганізми, віруси, бактерії, грибки, найпростіші, черви, промисловими біологічними забруднювачами є м’ясокомбінати, цукрові та маслозаводи;
4) Хімічне - кислоти, соді, луги;
5) органічне - нафта та іі сполуки, відходи тваринництва;:
6) поверхнево-активні речовини миючі засоби, пестициди.

У 1992 р. зафіксовано 959 різновидів забруднення води. Здебільшого ці забруднення токсичні: це сполуки миш’яку, свинцю, ртуті, міді кадмію, фтору, хрому. Вони потрапляють у їжу.

У фітопланктоні, наприклад, вміст шкідливих речовин у 10 разів більше, ніж у воді, а в рачках, личинках їх ще більше. Риба, яка ними живиться, містить шкідливих речовин ще у 10 раз більше. Отже, у щуці, судаку, які поїдають забруднену рибу, концентрація отрути може у тисячу разів перевищувати концентрацію у воді.
Міські стічні води

Міські стічні води — це води, забруднені продуктами життєдіяльності населення, побутовими миючими засобами, фарбниками,, відходами промисловості, що скидаються у каналізацію. Стічні води містять велику кількість мікроорганізмів, заражені яйцями гельмінтів і тому перед викидом у водойми вони підлягають механічному і біохімічному очищенню, знезараженню.

Майже 50 % всіх забруднених міських стічних вод складають грубі фракції; 50 %. забруднення — розчинені у воді органічні речовини.

Промислові стічні води

Утворюються на різних стадіях технологічних і теплообмінних процесів, тому кількість її сладае ї визначаються умовами виробництва.

Оцінюючи шкоду від забруднення-водних ресурсів країни, слід враховувати не тільки витрати води, але й, перш за все; забруднення і токсичність стічних вод.

Найбільша концентрація токсичних речовин спостерігаєтеся у стічних водах багатьох виробництв фарбників, паперово- целюлозної промисловості та виробництва пластмас; а знешкодження їх, потребує складних і дорогих технологій. Часто забруднювачі містять таку високотоксичну речовину, як сірководень, викиди якого взагалі не припустимі.

Для Донбасу і Криворізького басейну характерний викид шахтних і рудникових вод з високим вмістом мінеральних солей. Це перешкоджає використанню неочищених вод промисловістю і для зрошення Так, у скинутих деякими шахтами Донбасу водах концентрація солей сягає 9,5 г/л у тому числі твердих солей - до 3 г/л.