Введение

Развитие любой территории обусловлено использованием природного потенциала, который является определяющим фактором в формировании социально-экономического уклада региона.

Вопросы рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей природной среды - важнейшая сфера деятельности любой системы регионального управления.

В данной курсовой работе дана развёрнутая характеристика поверхностных вод Орловской области, многие количественные показатели приведены в сравнении с аналогичными за предыдущие годы. Это позволяет проследить тенденции антропогенного воздействия на окружающую среду, оценить качество природных компонентов и спрогнозировать динамику их изменений.

Такая информация всегда актуальна и востребована. В данной курсовой работе использованы официальные данные организаций, деятельность которых связана с охраной природы и природопользованием.

Для начала мы рассмотрим, что такое поверхностные воды, а затем приступим к рассмотрению состояния вод Орловской области.

Раздел №1

поверхностный вода орловский область

Поверхностные воды

Воды суши

К поверхностным водам относят водотоки, водоемы, болота и ледники. В водотоках естественных (реки, ручьи) и искусственных (каналы), происходит движение воды по руслу в направлении общего уклона поверхности. Водотоки могут быть постоянными или временными (пересыхающими или перемерзающими). Водоем - это скопление вод в естественной (озеро) или искусственной (водохранилище, пруд) впадине, сток из которой отсутствует или замедлен. Лишь малая часть гидросферы содержится в реках, примерно в четыре раза меньше, чем в болотах, и в шестьдесят раз менее, чем в озерах.

Значение рек в водном круговороте неизмеримо больше, чем воды в них содержится, поскольку вода в реках обновляется в среднем каждые 19 дней. Для сравнения - в болотах полное обновление воды происходит за 5 лет, в озерах - за 17 лет. Благодаря проточности воды реки лучше насыщаются кислородом и качество воды здесь лучше. Именно по берегам рек возникали и первые поселения людей. Реки длительное время служили и основными транспортными артериями и оборонительными рубежами, были источниками воды и рыбы. Рекой обычно называют естественный постоянный водный поток, протекающий в разработанном им углублении (русле). Речные долины - вытянутые углубления на земной поверхности, выработанные постоянными водными потоками. Все речные долины имеют склоны и ровное дно. Водный поток постоянно несет множество продуктов размыва, которые откладывает в днище долины или выносит в море. Речные наносы называют аллювием. Особенно много аллювия накапливается в днищах долин в нижних течениях рек, где меньше всего уклоны поверхности. Во время таяния снега часть днища (пойма) заливается полыми водами. Речной поток всегда стремится углубить свое русло до определенного уровня. Этот уровень называется базисом эрозии.

Для реки базисом эрозии служит уровень моря, озера или другой реки, куда эта река впадает. Река постоянно углубляет свое русло и наступает такое время, когда в половодье река уже не может больше затапливать свою пойму. Река начинает разрабатывать новую пойму на более низком уровне, а старая пойма превращается в террасу - высокую ступень в днище речной долины. Чем древнее и крупнее река, тем больше террас можно насчитать в ее долине. В действительности река - это сложное природное образование (система), состоящее из множества элементов. Территория, с которой речная система собирает свои воды, называется речным бассейном. Между соседними речными бассейнами проходит граница - водораздел. Самый большой бассейн имеет река Амазонка, она является и самой многоводной рекой (среднегодовой сток равен 220 000 куб. м/сек).

Густота речной сети зависит от многих факторов: в первую очередь, от общего увлажнения территории - чем оно больше, тем больше густота рек, как например, в тундре и лесных зонах; от рельефа и геологического строения территории - в районах распространения растворимых и трещиноватых (карстующихся) известняков речная сеть редкая, а реки, как правило, мелкие и пересыхающие. Все реки имеют начало и конец. Начало реки, место, где появляется постоянное русло водотока, называется истоком. Истоком может быть озеро, болото, родник или ледник. Устье - место впадения реки в море, озеро или одной реки в другую. У ряда крупных северных рек устья имеют вид узких воронкообразных заливов - они называются эстуариями. В эстуариях речные наносы под действием волн и течений выносятся в море. Крупные эстуарии имеют такие реки, как Конго в Африке, Темза и Сена в Европе, а также российские реки Енисей и Обь.

В отличие от них, в дельтах, наоборот, реки буквально блуждают, впадая в море, среди собственных наносов, разбиваясь на многочисленные рукава и протоки. Крупнейшие дельты имеют реки - Амазонка, Хуанхэ, Лена, Миссисипи и др. Рельеф местности впрямую влияет на уклон русла реки и, соответственно, на скорость течения воды. Разность отметок высот поверхности воды в реке в двух точках, расположенных на некотором расстоянии вдоль ее течения, называется падением реки. Уклон реки - отношение падения реки к ее длине. Падение воды с отвесного уступа называется водопадом. Самый высокий водопад на Земле - Анхель (1054 м) в бассейне реки Ориноко. Самый широкий (1800 м) - Виктория на р. Замбези (его высота 120 м.). Равнинные реки обычно текут спокойно и плавно, с небольшим падением и малыми уклонами. У больших рек развиты широкие долины, и они удобны для судоходства. Горные реки имеют большие уклоны и, поэтому, бурное течение, узкие порожистые глубокие долины. Вода в русле несется с бешеной скоростью, пенится, образует водовороты и водопады. Горные реки обычно непригодны для судоходства, зато обладают большими запасами гидроэнергии и удобны для строительства ГЭС.

Для народного хозяйства (судоходства, строительства гидроэлектростанций, водоснабжения населенных пунктов, орошения полей) очень важными характеристиками рек являются расход воды (количество воды, проходящее по руслу за единицу времени) и годовой сток (расход воды в реке за год). Величина годового стока характеризует водоносность реки и зависит, от климата (соотношения атмосферных осадков и испарения на площади речного бассейна) и рельефа (равнинный рельеф уменьшает сток, горный, наоборот, его увеличивает). От скорости и устойчивости к размыву горных пород зависит величина переносимого водой материала, состоящего из растворенных в воде химических и биологических веществ и твердых мелких частиц - величина твердого стока. Климатические условия влияют на питание и режим рек (ледниковое, снеговое, дождевое и грунтовое). От преобладающего типа питания зависит внутригодовое распределение стока - режим рек. Режим рек - это жизнь речного потока в течение какого-то времени (суток, сезонов и года). По режиму реки подразделяются на несколько основных групп. На реках с весенним половодьем и преимущественно снеговым питанием.

Относительно быстрое стаивание снежного покрова приводит к подъему и разливу воды (весеннее половодье). Летом реки переходят на дождевое питание и, хотя, осадков выпадает большое количество, из-за усиленного испарения эти реки мелеют. На реках отмечается межень - время устойчивого низкого уровня воды в русле. Зимой во время ледостава (замерзания и образования неподвижного льда) реки питаются исключительно грунтовыми водами, и наблюдается зимняя межень.

Паводковый режим характерен для рек с дождевым и смешанным питанием. Паводки - кратковременные (иногда очень значительные) подъемы воды в реке - в отличие от половодий могут возникать в любое время года, и связаны чаще всего с обильными дождями. В теплые зимы паводки могут проявляться и в это время года. Позднее таяние снега и ледников в горах вызывает летнее половодье. Таким режимом характеризуются, например, реки берущие начало в Альпийских горах - По, верховья Рейна и др. Реки муссонного климата, характеризуются паводковым режимом во второй половине лета и зимней меженью. Из-за маломощного снежного покрова весеннее половодье у них выражено слабо или совсем отсутствует. Муссоны нередко приносят обильные осадки, имеющие ливневой характер, что приводит к катастрофическим наводнениям. В это время под водой оказываются обширные территории с многочисленными селениями. Разрушаются здания, гибнут посевы, животные и, даже, люди. Особенно буйным нравом отличаются реки Восточной и Южной Азии: Амур, Хуанхэ, Янцзы, Ганг.

Озера различаются не только размерами и глубиной, но также цветом и свойствами воды, составом и численностью населяющих их организмов. На количество озер (озерность территории) влияет повышенная влажность климата и рельеф с многочисленными замкнутыми котловинами. Размеры, глубина, форма озер во многом зависят от происхождения их котловин. Различают котловины тектонического, ледникового, карстового, термокарстового, старичного и вулканического происхождения. Бывают еще запрудные (завальные или плотинные) озера, образующиеся в результате преграждения русла реки глыбами пород при обвалах в горах. Тектонические озерные котловины имеют большие размеры и глубину, так как они образовались на месте опусканий, трещин и разломов земной коры. Классическими тектоническим озерами являются крупнейшие озера мира: Каспийское и Байкал в Евразии, Великие Африканские и Североамериканские озера. Ледниковые озерные котловины формируются при выпахивающей деятельности ледников или в результате размыва или скопления ледниковых вод в районах аккумуляции ледникового материала и образования ледниковых форм рельефа. Таких озер много в Финляндии, на севере Польши, в Карелии. Карстовые озерные котловины образуются в результате провалов, просадок и размыва, в первую очередь, легко растворимых горных пород: известняков, доломитов гипсов, солей. Термокарстовых озер много в зоне вечной мерзлоты в тундре и лесотундре. Здесь вода растворяет подземные льды. Старинные озера - это остатки брошенных речных русел. Вулканические озерные котловины возникли в кратерах вулканов или в понижениях лавовых полей. Это - Кроноцкое и Курильское озера, озера в Новой Зеландии. По солености воды озера делят пресные и соленые. В отличие от рек, режим озер зависит от того, вытекают из него реки - проточное озеро (Байкал) или же это бессточный водоем (Каспийское).

Болота - это участки суши с обильным, застойным или слабопроточным увлажнением грунта в течение большей части года, с характерной (болотной) растительностью, недостатком кислорода и постоянным образованием торфа (слой торфа должен достигать не менее 0,3 м, если торфа меньше - это будут заболоченные земли. Торфом называют полуразложившиеся растительные остатки. Назвать болота водоемами нельзя, так как вода в них содержится в связанном состоянии. Но болота содержат лишь 5-10 % сухого вещества (торфа), остальное - вода. Поэтому болота являются важными аккумуляторами пресной воды. Заболачиванию способствует наличие близкого водоупора и наиболее распространены они в районах с вечной мерзлотой. Наиболее распространены болота в лесах Северного полушария, а также в Бразилии и Индии. Из-за обилия болот и заболоченных лесов лесную зону в Западной Сибири называют лесоболотной. Там же находится и крупнейшее болото в мире - Васюганское. Процессы заболачивания в этом регионе продолжаются и в настоящее время. Средняя горизонтальная скорость распространения кромок болот и наступления их на окружающие леса составляет 10-15 см в год. Способы образования болот различны. Это и зарастание, заторфовывание водоемов (озер) и застой воды в местах выхода родников и при близком залегании грунтовых вод; а также накопление влаги в понижениях и плоских участках под лесами и лугами (особенно часто заболачиваются лесные вырубки и гари). По источникам питания выделяют верховые (питаются атмосферными водами), низинные (грунтовое увлажнение) и переходные болота. При классификации по степени богатства субстрата они соответствуют олиготрофным (бедным), евтрофным (богатым) и мезотрофным. Низинные болота образуются преимущественно на самых низких участках рельефа (в поймах, древнеозерных котловинах). Грунтовые воды сильно минерализованы и, поступая в болото, они обогащают его. Поэтому в низинных болотах густым сплошным покровом растут осоки, хвощи, камыши, мхи, часто встречаются заросли черной ольхи. Здесь обычно находит пристанище множество птиц, и их помет, содержащий азотистые вещества, также обогащает болото. Торф низинных болот - прекрасное удобрение. Верховые болота образуются чаще всего на водораздельных пространствах, увлажняются атмосферными водами, очень бедными питательными веществами, и растительность здесь совершенно иная. В основном это мхи и чахлые деревца. Торф верховых болот с бедной растительностью содержит мало золы, поэтому является горючим полезным ископаемым и используется в качестве топлива. Болота имеют большое водоохранное значение. Накапливая огромные запасы воды, они регулируют водный режим рек и поддерживают стабильность водного баланса территории; очищают проходящие через них воды. Болота являются истоками многих рек. Растительность болот не представляет особой кормовой ценности. Но после осушения они используются под сельскохозяйственные или лесные культуры. Однако при этом часто мелеют и исчезают малые реки.

Охрана поверхностных вод от загрязнения

Тысячелетиями люди использовали реки, озера, моря для сброса в них загрязненных сточных вод, и практически повсеместно до начала XX в. это не вызывало особого беспокойства. Солнце, воздух и растворенный в воде кислород обеспечивали самоочищение водных объектов. Всего несколько десятилетий назад загрязненные воды ниже какого-либо города через 20-30 км совершенно чистыми и забирались водозаборами другого, расположенного ниже по течению населенного пункта. Однако рост городов, бурное развитие промышленности, энергетики, водного транспорта, увеличение добычи полезных ископаемых, площадей орошаемых земель вели с каждым годом ко все большему загрязнению вод. Загрязненными оказались не только ручьи, небольшие реки и озера, но и моря и даже океаны.

Современное состояние качества воды в водных объектах

При жизни нынешнего поколения людей исчезла иллюзия о неисчерпаемости водных ресурсов на Земле. Количество стоков, спускаемых в реки и озера, во многих районах мира выросло настолько, что, обладая самоочищающей способностью, водоемы и водотоки уже не смогли восстанавливать нарушенное равновесие условий в них. За 30-40 лет в сточные канавы превратились р. Рейн, Сена, Темза, Северн, Тибр, Миссисипи, Огайо, Потомак, оз. Эри. В угрожающем положении оказались Волга, Амур, Днепр, ряд озер нашей страны. Когда пленки нефтяного загрязнения, распространявшиеся от берегов Западной Европы и Северной Америки, сомкнулись в северной части Атлантического океана, стало ясно, что дальнейшее непринятие мер по сохранению чистоты воды грозит человечеству гибелью.

Во многих странах этой проблемой начали заниматься на уровне правительств, на ее решение были выделены большие средства. Однако ряд капиталистических индустриальных стран весьма своеобразно подошли к наведению порядка в своих внутренних водоемах. С одной стороны, они разработали мероприятия по предотвращению или ликвидации загрязнения, вложив в это крупные средства, с другой - стали переводить предприятия, наиболее сильно загрязняющие водные объекты, в развивающиеся страны. Это помогло улучшить ситуацию в индустриальных странах, но не сняло проблему на планете в целом, поскольку началось катастрофическое загрязнение рек и водоемов в развивающихся странах, загрязнение Мирового океана.

Источники и возможные пути загрязнения поверхностных и вод

Источники загрязнения водных объектов чрезвычайно многообразны. Прежде всего это стоки городов и промышленных предприятий. В последние годы в ряде районов с ними «конкурируют» стоки животноводческих комплексов и воды, поступающие с ирригационных массивов и богарных земель. В целом по стране в водные объекты сбрасывается 163 км3 сточных вод, в том числе 7 км3 неочищенных и 9 км3 недостаточно очищенных. Сказываясь на состоянии водных объектов, загрязнение наносит ущерб и экономике, так как, например, со стоками промышленных предприятий теряются ценные продукты.

Во многих регионах мира загрязнение вод все больше связывается с атмосферными осадками. Определенную роль в ухудшении качества воды играет изменение режима рек и озер. Загрязнение водосборной площади, закачка промышленных стоков в подземные горизонты, фильтрация и утечка вод из различных отстойников и накопителей приводят к загрязнению и подземных вод.

Все это вызывает нарушение функционирования экосистем, снижает их биопродуктивность, в ряде случаев вырождаются ценные виды флоры и фауны, причиняется прямой ущерб здоровью человека. По данным санитарно-эпидемиологической службы, ј часть водопроводов коммунального хозяйства и 1/3 ведомственных подают воду без достаточной очистки, в результате чего водопроводная вода не отвечает гигиеническим требованиям ни по химическим, ни по бактериологическим показателям, что обусловливает высокий уровень как инфекционной, так и неинфекционной заболеваемости.

Доля промышленности в загрязнении поверхностных вод в целом по России, по некоторым расчетам, составляет около 70-80%.

Наиболее распространенным, опасным и повсеместным источником загрязнения воды являются нефтепродукты. Этому способствуют широкое использование нефти и нефтепродуктов в различных отраслях народного хозяйства, добыча нефти в прибрежных районах и на шельфах внутренних морей, транспортировка ее водным, железнодорожным и автомобильным транспортом, а также по трубопроводам. Попав в водоем, 1 т нефти растекается по поверхности площадью 12 км3. Особо сильные бедствия народное хозяйство терпит во время тех или иных аварий при добыче и транспортировке нефти. Даже незначительное содержание ее (0,2-0,4 мг/л) придает воде специфический запах, который в течение долгого времени не устраняется никакими способами.

В сточных водах химических предприятий находится много фенолов, которые придают воде резкий, неприятный запах, нарушают биологические процессы. Стоки многих предприятий, а также шахтные и рудничные воды содержат значительное количество цинка и меди. В последние десятилетия появившиеся в сточных водах синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) резко ухудшают биохимическую очистительную способность воды. Даже относительно небольшие концентрации СПАВ ведут к прекращению роста водной растительности, усилению неприятного запаха, нередко образуют стойкие скопления пены.

Тепловые и атомные электростанции, потребляющие огромные количества воды и сбрасывающие в водоемы подогретые воды, ведут к тепловому загрязнению водоемов, что нарушает термический, гидрохимический и гидробиологический режимы водных объектов.

Существенный источник загрязнения воды - коммунальное хозяйство населенных пунктов. В составе коммунальных стоков наряду с фекальными водами, которые содержат особо опасные для здоровья человека яйца гельминтов, а также болезнетворные микробы и вирусы, имеется много вредных соединений, сбрасываемых предприятиями пищевой промышленности, автомобильного транспорта, общественного питания, торговли. Причем, если в настоящее время по количеству отводимых в водные объекты стоков на первом месте стоит промышленность, то в перспективе, при повышении культуры производства и по мере роста благоустройства населенных пунктов и их числа, это соотношение будет изменяться и количество бытовых сточных вод возрастет. Ливневые стоки с городских территорий, общая площадь которых составляет многие десятки тысяч квадратных километров, включают значительное количество нефти, органических продуктов. В отличие от бытовых и промышленных они большей частью не подвергаются очистке. Эти стоки поступают в водоемы в период весеннего снеготаяния и интенсивных и продолжительных дождей.

Одним из источников загрязнения вод является сельское хозяйство. Основными загрязняющими ингредиентами в поверхностном стоке с сельскохозяйственных угодий выступают частицы почвы, органическое вещество (гумус), удобрения и пестициды, вредные микроорганизмы. Из внесенных на склоновые земли удобрений вымывается до 20% азота, 2-5% фосфора и 10-70% калия. Вынос пестицидов с богарных земель достигает 1%, с орошаемых - до 4% от внесенного количества. Поскольку стоки с полей невозможно пропустить через очистные сооружения, опасность загрязнения вод удобрениями и пестицидами трудно переоценить. Биогенные вещества способствуют интенсивному «цветению» воды, вызывают прогрессирующую эвтрофикацию водных объектов и приводят к нарушению процессов самоочищения.

Животноводческие комплексы и фермы, как правило, располагаются на берегах водоемов и рек. При отсутствии жижесборников и навозохранилищ их отходы смываются ливневыми стоками или спускаются в водные объекты. Эти отходы содержат яйца гельминтов и патогенные микроорганизмы. В России в год животноводческими комплексами и фермами спускается в водоемы более 1 млрд. м3 отходов, что соответствует по степени загрязнения биогенными элементами количеству бытовых вод от городов с суммарной численностью населения около 300 млн. человек. Общий годовой сток крупных птицефабрик в 1,5 раза превышает объем сточных вод животноводства.

Водный транспорт представляет угрозу для чистоты водоемов и водотоков в случае прямого сброса в них отходов, особенно подсланевых вод, сильно загрязненных нефтепродуктами. Значительное количество нефти попадает в водные объекты при перевозке ее танкерами, сливании балластной воды, которой заполняются танкеры для придания им устойчивости во время холостых ходов и которую нередко сбрасывают в водоемы, чтобы не терять время на станциях промывки. Аварии же танкеров приводят к неисчислимым бедствиям, губят флору и фауну, нарушая условия водоснабжения населенных пунктов и выводя из строя пляжи.

Многие реки нашей страны, преимущественно на севере и в горных районах, загрязняются при сплаве леса, прежде всего на тех участках, где имеется молевой сплав. До 10% бревен тонут и остаются лежать на дне; на дно же оседает и кора. Затонувшая древесина, медленно разлагаясь, поглощает кислород и отравляет воду фенолами и др. вредными веществами. Особенно большой ущерб молевой лесосплав наносит рыбному хозяйству, разрушая нерестилища, травмируя рыбу и кормовые организмы.

Такой источник загрязнения водных объектов, как атмосферные осадки, содержит промышленные выбросы. Ежегодно в атмосферу Земли поступает более 53 млн. т оксидов азота, 200 млн. т оксида углерода, около 150 млн. т диоксида серы, 200-250 млн. т пыли и 120 млн. т золы. Твердые частицы перемещаются воздушными потоками на большие или меньшие расстояния и нередко выпадают непосредственно на водную поверхность. Газообразные выбросы, растворяясь в атмосферной влаге, выпадают на поверхность Земли в виде «кислотных» дождей иногда на расстоянии многих сотен километров от мест их зарождения. От «кислотных» дождей особенно сильно страдают озера и леса.

В ряде районов водные объекты загрязняются при добыче полезных ископаемых, торфоразработках. За последние десятилетия существенным источником загрязнения рек и водоемов стала рекреация, особенно такие ее виды, как массовое купание и маломерный флот. Все большую роль в загрязнении водоемов и водотоков играет гидротехническое строительство. Зарегулирование стока рек и создание водохранилищ привело к значительному замедлению водообмена, в частности в Волге примерно в 10 раз. Уменьшение скорости водообмена явилось одной из причин массового развития сине-зеленых водорослей, «цветения» воды.

Среди подземных вод в наибольшей степени от загрязнения страдают грунтовые, поскольку артезианские водные горизонты, перекрытые водоупорными породами, находятся в более благоприятных условиях.

Отмечается как бактериальное, так и химическое загрязнение подземных вод. Основными источниками бактериального загрязнения подземных вод служат поля ассенизации и фильтрации, скотные дворы, разного рода выгребные ямы, неисправные канализационные сети. В случае перекрытия источника загрязнения самоочищение бактериально загрязненных вод происходит очень быстро.

Химическому загрязнению подземные воды подвергаются вследствие воздействие воздействия сточных вод промышленных предприятий, которые фильтруются в подземные горизонты из разного рода прудов-отстойников, прудов-накопителей, прудов-испарителей, шламовых прудов, а также из хвостохранилищ, золоотвалов и т. п. Немало загрязняющих веществ поступает в подземные воды с атмосферными осадками, выпадающими на территории, на которых находятся хранилища отходов химических предприятий, склады сырья и готовой химической продукции, на загрязненные территории различных промышленных предприятий или сельскохозяйственные поля, где широко применяются удобрения и ядохимикаты. Нередко поставщиком загрязняющих веществ могут явиться минерализованные подземные воды. Загрязнение подземных вод также происходит в районах добычи полезных ископаемых.

Проникновение и распространение химического загрязнения в меньшей степени, чем бактериального, определяется свойствами горных пород, через которые фильтруются загрязненные растворы. Самоочищение подземных вод от химических загрязнений происходит очень медленно, особенно от нефтепродуктов и детергентов, и загрязняющие вещества перемещаются по водоносным пластам на большие расстояния.

Итак, деятельность человека существенно изменила объем и скорость массоэнергетических потоков, в результате чего водные объекты теряют возможность самоочищения и в некоторых случаях превращаются в мертвые.

Требования к качеству воды

Обеспечение безопасного водопользования, охрана водных объектов от загрязнения немыслимы без регламентирования качества водной среды. В конце 30-х гг. нынешнего столетия завершился переход к регламентации спуска сточных вод в водоемы и водотоки исходя из видов водопользования и предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ (ПДК). Разработка ПДК шла весьма энергично. В наше время число гигиенических ПДК для водных объектов приближается к 1000, а рыбохозяйственных - к 300. Ежегодно разрабатываются десятки новых нормативов.

Понятие о ПДК базируется на концепции пороговости действия химических веществ. Установлено, что для каждого вещества, вызывающие те или иные неблагоприятные последствия в организме, существуют и могут быть определены дозы, при которых изменения функций организма минимальны (пороговые). При более низких концентрациях вещество не оказывает вредного действия и его наличие рассматривается как безопасное для жизни настоящего и последующего поколений людей.

В водном законодательстве нашей страны в основе гигиенических критериев качества воды лежат следующие требования. Вода, используемая населением для питьевых и других целей, должна соответствовать физиологическим потребностям человека по органолептическим свойствам (запах, привкус. Окраска) и солевому составу, быть безвредной и безопасной. Действующие гигиенические нормативы играют большую организующую роль при проектировании новых и реконструкции старых промышленных предприятий. Они выступают научно обоснованным критерием оценки качества воды в водоемах и водотоках, позволяют контролирующим организациям объективно оценить их состояние, в ряде случаев способствуют совершенствованию методов очистки сточных вод многих промышленных и коммунально-бытовых предприятий.

Требования к качеству вод, используемых для хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых нужд, изложены в специальном документе «Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами».

Основные требования, предъявляемые к качеству воды, заключаются в следующем:

на поверхности воды не должно быть плавающих примесей;

вода не должна приобретать запахи и привкусы интенсивностью более 2 баллов, обнаруживаемые непосредственно или при последующем хлорировании;

полная биохимическая потребность 1 л воды в кислороде при температуре 20°С не должна превышать 30 мг;

с целью устранения нежелательных вкусовых качеств воды и возможных последствий для состояния человека общая минерализация не должна превышать 1000 мг/л (по сухому остатку), в том числе содержание хлоридов - 350, сульфатов - 500 мг/л;

для безопасности воды в эпидемиологическом отношении в ней должны отсутствовать возбудители кишечных заболеваний, а число кишечных палочек в 1 л воды (коли-индекс) не должно превышать 10 000;

повышение температуры в водных объектах при спуске в них различных стоков допускается не более чем на 3°С по сравнению с максимальной температурой воды в летний период;

окраска не должна обнаруживаться в столбике высотой 20 см;

показатель рН должен составлять 6,5 - 8,5;

не допускается содержание ядовитых веществ в концентрациях, могущих оказать вредное воздействие на людей и животных.

Самоочищение природных вод

Одним из наиболее ценных свойств природных вод является их способность к самоочищению. Самоочищение вод - это восстановление их природных свойств в реках, озерах и других водных объектах, происходящее естественным путем в результате протекания взаимосвязанных физико-химических, биохимических и других процессов (турбулентная диффузия, окисление, сорбция, адсорбция и т. д.) способность рек и озер к самоочищению находится в тесной зависимости от многих других природных факторов, в частности физико-географических условий, солнечной радиации, деятельности микроорганизмов в воде, влияния водной растительности и особенно гидрометеорологического режима. Наиболее интенсивно самоочищение воды в водоемах и водотоках осуществляется в теплый период года, когда биологическая активность в водных экосистемах наибольшая. Быстрее оно протекает на реках с быстрым течением и густыми зарослями тростника, камыша и рогоза вдоль их берегов, особенно в лесостепной и степной зонах страны. Полная смена воды в реках занимает в среднем 16 сут, болотах - 5, озерах - 17 лет. Такая разница во времени связана с разными сроками полного водообмена в разных водотоках и водоемах.

Уменьшение концентрации загрязняющих водные объекты неорганических веществ происходит путем нейтрализации кислот и щелочей за счет естественной буферности природных вод, образования труднорастворимых соединений, гидролиза, сорбции и осаждения. Концентрация органических веществ и их токсичность снижаются вследствие химического и биохимического окисления. Эти природные способы самоочищения нашли отражение в принятых методах очистки загрязненных вод в промышленности и сельском хозяйстве.

Для поддержания в водоемах и водотоках необходимого природного качества вод большое значение имеет распространение водной растительности, которая выполняет в них роль своеобразного биофильтра. Высокую очищающую способность водных растений широко используют на многих промышленных предприятиях как в нашей стране, так и за рубежом. Для этого создают разнообразные искусственные отстойники, в которых сажают озерную и болотную растительность, хорошо очищающую загрязненные воды.

В последние годы получила распространение искусственная аэрация - один из эффективных способов очищения загрязненных вод, когда процесс самоочищения резко сокращается при дефиците растворенного в воде кислорода. Для этого специальные аэраторы устанавливают в водоемах и водотоках или ан станциях аэрации перед сбросом загрязненных вод.

Охрана воды от загрязнения

Охрана водных ресурсов заключается в запрещении сброса в водоемы и водотоки неочищенных вод, создании водоохранных зон, содействии процессам самоочищения в водных объектах, сохранении и улучшении условий формирования поверхностного и подземного стока на водосборах.

Вопросами охраны вод в нашей стране длительное время занималось Министерство мелиорации и водного хозяйства СССР, в состав которого входили Государственная инспекция по охране водных источников и Главное управление комплексного использования водных ресурсов. В настоящее время эти функции выполняют Комитет по водному хозяйству, Государственный комитет по стандартизации, метрологии и сертификации, Федеральная служба по мониторингу окружающей среды. Главным аналитическим и координирующим центром природоохранной деятельности является Министерство охраны окружающей среды и природных ресурсов Российской Федерации.

Несколько десятилетий назад реки благодаря самоочищающей функции справлялись с очищением вод. Теперь же в наиболее обжитых районах страны в результате строительства новых городов и промышленных предприятий створы водопользования расположены столь плотно, что нередко места сброса сточных вод и водозаборы находятся практически рядом, Поэтому разработке и внедрению эффективных методов очистки и доочистки сточных вод, очистки и обезвреживания водопроводной воды уделяется все больше внимания. На некоторых предприятиях операции, связанные с водным хозяйством, играют все большую роль. Особенно высоки затраты на водоснабжение, очистку и отведение стоков в целлюлозно-бумажной, горнодобывающей и нефтехимической промышленности.

Последовательная очистка сточных вод на современных предприятиях предполагает проведение первичной, механической очистки (удаляются легко осаждающиеся и всплывающие вещества) и вторичной, биологической (удаляются биологически разрушающиеся органические вещества). При этом осуществляются коагуляция - для осаждения взвешенных и коллоидных веществ, а также фосфора, адсорбция - с целью удаления растворенных органических веществ и электролиз - для снижения содержания растворенных веществ органического и минерального происхождения. Обеззараживание сточных вод проводится посредством их хлорирования и озонирования. Важный элемент технологического процесса очистки - удаление и обеззараживание образующегося осадка. В некоторых случаях заключительной операцией является дистилляция воды.

Наиболее совершенные современные очистные сооружения обеспечивают освобождение сточных вод от органических загрязнений только на 85-90% и лишь в отдельных случаях - на 95%. Поэтому и после очистки необходимо 6 -12-кратное, а часто и большее разбавление их чистой водой для сохранения нормальной жизнедеятельности водных экосистем. Дело в том, что естественная самоочищающая способность водоемов и водотоков очень незначительна. Самоочищение наступает только в том случае, если сбрасываемые воды прошли полную очистку, а в водном объекте они были разбавлены водой в соотношении 1: 12-15. Если же в водоемы и водотоки сточные воды поступают в большом объеме, а тем более и неочищенными, постепенно теряется устойчивое природное равновесие водных экосистем, нарушается их нормальное функционирование.

В последнее время разрабатываются и внедряются все более эффективные методы очистки и доочистки сточных вод после их биологической очистки с применением новейших способов обработки стоков: радиационных, электрохимических, сорбционных, магнитных и др. совершенствование технологии очистки сточных вод, дальнейшее повышение степени очистки - важнейшие задачи в области охраны вод от загрязнения.

Значительно шире следует применять доочистку очищенных сточных вод на земледельческих полях орошения (ЗПО). При доочистке сточных вод на ЗПО не затрачиваются средства на их индустриальную доочистку, создается возможность получать дополнительную сельскохозяйственную продукцию, значительно экономится вода, так как уменьшается забор свежей воды для орошения и отпадает необходимость в расходовании воды для разбавления сточных вод. При использовании на ЗПО городских сточных вод содержащиеся в них питательные вещества и микроэлементы усваиваются растениями быстрее и полнее, чем искусственные минеральные удобрения.

К числу важных задач относится также предотвращение загрязнения водоемов пестицидами и ядохимикатами. Для этого требуется ускорить проведение противоэрозионных мероприятий, создать пестициды, которые разлагались бы в течение 1-3 недель без сохранения ядовитых остатков в культуре. До решения же этих вопросов необходимо ограничить сельскохозяйственное использование прибрежных зон вдоль водотоков или не применять в них пестициды. Большего внимание требует и создание водоохранных зон.

В защите водных источников от загрязнения важное значение имеет введение платы за сброс сточных вод, создание комплексных районных схем водопотребления, водоотведения и очистки сточных вод, автоматизация контроля за качеством воды в водоисточниках и разработка методов управления качеством. Следует отметить, что комплексные районные схемы позволяют перейти к повторному и многократному использованию воды, эксплуатации общих для района очистных сооружений, а также автоматизировать процессы управления работой водопровода и канализации.

В предотвращении загрязнения природных вод велика роль охраны гидросферы, поскольку приобретенные гидросферой отрицательные свойства не только видоизменяют водную экосистему и угнетающе действуют на ее гидробиологические ресурсы, но и разрушают экосистемы суши, ее биологические системы, а также литосферу.

Необходимо подчеркнуть, что одной из радикальных мер борьбы с загрязнением служит преодоление укоренившейся традиции рассматривать водные объекты в качестве приемников сточных вод. Там, где это возможно, следует исключить в одних и тех же водотоках и водоемах либо забор воды, либо сброс сточных вод.

Поверхностные воды

В процессе возобновления запасов пресных вод основную роль играют атмосферные осадки. Известно, что на поверхность нашей планеты в среднем в год выпадают осадки, равные метровому слою. Однако распределяются они по земной поверхности неравномерно. Существуют районы с очень высоким уровнем осадков. Наибольшее количество их приходится на тропические зоны экватора (в пределах от 10° с. ш. до 10° ю. ш.). На территории некоторых районов Индии количество выпадающих осадков в год превышает 12 м.

Таблица 2. Обеспеченность континентов речной водой [К. П. Воскресенский, 1971]

Континент	Суммарный сток рек, км 3	Население, млн. человек	Сток на душу населения, тыс. м 3 в год
Европа	3 140	606	5,18
Азия	13 400	1 688	7,94
Африка	4 020	294	13,67
Северная Америка	6 522	253	26,17
Южная Америка	11 500	154	74,68
Австралия	1 890	15,5	12,9
Земной шар	41 500	3 256	11,0

Вместе с тем в некоторых районах экваториальной зоны выпадаемой влаги недостаточно даже для смачивания поверхности почвы. Например, Синайская пустыня, где годовое количество осадков составляет всего 10–15 мм, а в Перуанской и Ливийской пустынях осадков не бывает вообще. Пустыни занимают четверть земной поверхности, а осадки, выпадающие в этих районах, в среднем не превышают 200 мм в год.

Неравномерность осадков наблюдается и в течение года. Так, в экваториальных районах наибольшее количество осадков выпадает в период после осеннего и весеннего равно действия; в тропиках и муссонных областях - главным образом летом, а в субтропиках - зимой; в районах с континентальным климатом - опять летом. В это время здесь отмечается до двух третей годовой нормы осадков.

На количество осадков, выпадающих на поверхность Земли, значительное влияние оказывает температура и близость больших водных пространств. В теплых экваториальных районах в результате интенсивного испарения увеличивается влагоемкость воздуха и соответственно возрастает количество осадков. В Южном полушарии, где большие пространства заняты морями и океанами, осадков больше, чем в северных широтах Земли.

Возобновляемые в процессе круговорота пресные воды используются для питьевого и промышленного водоснабжения, орошения и выращивания растительной массы, выработки гидроэнергии, судоходства и т. д. Однако не следует забывать, что неправильная хозяйственная деятельность человека ведет к качественному и количественному истощению водных ресурсов.

Изучение закономерностей водообмена в реках, почве и других звеньях гидросферы суши имеет огромное хозяйственное значение. Полученные данные служат основой при планировании использования речного стока населением, дальнейшего развития промышленности и сельского хозяйства.

Особое место в жизни человека занимают речные и озерные воды. В настоящее время в мире известны 145 больших озер, в которых содержится 95 % объема озерных вод. Наибольшее количество пресной воды сосредоточено в оз. Байкале (2,3 тыс. км 3) и Великих Американских озерах (2,4 тыс. км 3).

Характеризуя обеспеченность речной водой населения мира, необходимо отметить, что в целом на одного человека приходится 11 тыс. м 3 в год. Наибольшее количество речной воды на душу населения зафиксировано в Южной и Северной Америке, затем в Африке и Австралии (см. табл. 2).

Ряд стран - таких, как Бразилия, СССР, КНР, Канада, Индия, США, - обладают крупными речными ресурсами. На их долю приходится более 50 % всего речного стока мира (табл. 3).

Большое количество речной воды ежегодно стекает в океаны - Атлантический, Северный Ледовитый, Тихий и Индийский, и только некоторая часть ее остается в так называемых «бессточных областях», сток из которых не достигает Мирового океана. Среди крупных рек земного шара следует назвать реки, стекающие в Атлантический океан на территории Северной и Южной Америки: Амазонка (6930 км 3 /год), Парана (599 км 3 /год), Ориноко (441 км 3 /год), Миссисипи (599 км 3 /год), на территории Африки - Конго (1350 км 3 /год), в Индийский океан впадают Ганг (1200 км 3 /год) и Брахмапутра (630 км 3 /год); в Тихий океан - Амур (350 км 3 /год), Янцзы (693 км 3 /год) и Меконг (378 км 3 /год), в Северный Ледовитый океан - Енисей (624 км 3 /год), Лена (536 км 3 /год) и Обь (400 км 3 /год).

Таблица 3. Водообеспеченность по отдельным странам мира [М. И. Львович, 1974]

Страна	Территория, тыс. км 2	Среднемноголетний сток рек, км 3	Удельная водность на одного жителя, тыс. м 3 /год
Земной шар (в целом)	148 818	41 500	11,0
В том числе:
Бразилия	8 510	5 668	59,5
СССР	22 275	4 384	17,5
КНР	9 600	2 880	3,79
Канада	8 700	2 740	128,0
США	9 400	2 345	11,4
Индия	3 270	1 586	2,88

Как правило, водность в озерах и речных бассейнах меняется из года в год. Это связано с общими климатическими и метеорологическими условиями той или иной части суши и особенностями отдельных годов.

Реки и озера питаются от дождей, в результате таяния снега и ледников и от подземных источников. Наблюдаются годы маловодные и многоводные. Изменение водности происходит и внутри года. В периоды весеннего половодья и паводков в результате интенсивного таяния снега водность многих равнинных рек повышается, и наоборот, она резко падает летом и зимой. В период весеннего половодья расход отдельных рек составляет 60 % и более (от годового).

Большая часть бассейна р. Амазонки находится в пределах экваториального пояса Южной Америки. В этой части континента в течение года выпадают осадки, превышающие 2000 мм. Высокий сток характерен и для рек, расположенных в экваториальной зоне Африки (Юго-Западная и Юго-Восточная часть), где выпадает более 1000 мм осадков. Для районов действия муссонов Индийского и Тихого океанов характерны также обильные летние осадки, достигающие 5000 мм и более, в связи с этим здесь резко увеличивается речной сток. И наоборот, в сезон, когда дуют ветры с суши на море, палящее солнце в этих районах вызывает сильнейшую засуху, превращая почву в пыль и песок.

Большое влияние на водность рек оказывает рельеф местности. Высокие хребты Кордильеров и Анд преграждают путь увлажненным восточным ветрам с просторов Атлантического океана и бассейна Амазонки. В результате в пустыне Атакама несколько лет подряд не бывает дождя. Чрезвычайно многоводны реки, берущие начало в Гималаях. В период таяния здесь снега реки в Индии, Пакистане и Бангладеш разливаются катастрофически.

Подсчитано, что на нашей планете болота занимают более 3,5 млн. км 2 . До недавнего времени многие считали болота «болезненными лишаями» земной поверхности, выпадающими из хозяйственного оборота. Сейчас взгляды на роль болот изменились. Участки сильного увлажнения играют, оказывается, роль губки, которые впитывают воду, когда ее избыток, и отдают, когда ее мало. Болота являются хранилищами громадного количества пресной воды, питающей ручьи и пруды. Более того, они служат своеобразным естественным фильтром при очистке загрязненных вод. Из районов, заполненных мутной жижей, вода выходит чистой.

За сравнительно короткий период с лица планеты исчезла почти треть болот. В Западной Европе и Америке спохватились, когда после уничтожения болот катастрофически стали мелеть реки, гибнуть флора и фауна, а на осушенных землях через несколько лет резко упали урожаи и началась ветровая эрозия.

В 1967 г. 18 стран, в их числе и СССР, образовали международное общество «Телма», что в переводе с греческого означает «болото». Его цель - сохранить для человечества этот важный естественный запасник пресной воды.

Из книги Новейшая книга фактов. Том 1 [Астрономия и астрофизика. География и другие науки о Земле. Биология и медицина] автора

Из книги Тайны биологии автора Фреск Клас

Из книги Новейшая книга фактов. Том 1. Астрономия и астрофизика. География и другие науки о Земле. Биология и медицина автора Кондрашов Анатолий Павлович

Из книги Леса моря. Жизнь и смерть на континентальном шельфе автора Куллини Джон

Из воды в пар Тебе понадобятся: четыре стеклянные бутылки, четыре ветки с листьями (вместо веток можно использовать цветы), вода, растительное масло.Длительность опыта: 2-10 дней.Время проведения: круглый год.Твои действия: Заполни одинаковым количеством воды две

Из книги Мир живой и неживой автора Дорфман В А

Как много воды на Земле? Общая масса земной гидросферы составляет 1,54 квинтиллиона (миллиарда миллиардов) тонн. Если собрать всю воду из океанов, морей, рек, озер, прудов и болот Земли в одну массу, получилась бы «капля» диаметром около 1400

Из книги Мир животных. Том 2 [Рассказы о зверях крылатых, бронированных, ластоногих, трубкозубых, зайцеобразных, китообразных и человекообразных] автора Акимушкин Игорь Иванович

Какую часть земной гидросферы составляют поверхностные воды суши? По отношению к общему объему гидросферы Земли поверхностные воды суши (озера, водохранилища, реки, болота, почвенные воды) составляют приблизительно 0,4 процента. Собранные вместе, они заняли бы объем около

Из книги Вода и жизнь на Земле автора Новиков Юрий Владимирович

Много ли воды в кактусе? Мякоть кактуса на 95 процентов состоит из воды, поэтому стебли крупного растения (высотой до 10–12 метров) могут содержать до 2000 литров (2 тонн!)

Из книги Разведение рыбы, раков и домашней водоплавающей птицы автора Задорожная Людмила Александровна

II. Круговорот воды Недалеко от неровной западной окраины континента проходит широкий поток воды. В противоположность атлантическому Гольфстриму, он движется с севера на юг, к тому же он холодный. Можно сказать, что эта полоса воды начинается на дальнем севере Тихого

Из книги Современное состояние биосферы и экологическая политика автора Колесник Ю. А.

1. ЖИВОЙ МИР В КАПЛЕ ВОДЫ На первый взгляд может показаться, что живых существ на земле не так уж много. Все знают, например, что имеются огромные пустыни, которые кажутся совсем необитаемыми. На самом деле там, как и везде, ежеминутно рождаются и умирают бесчисленные

Из книги автора

В воде и у воды Видели гофера, который бросился в волны реки стометровой ширины и переплыл ее.Видели хомяка, который, надув воздухом защечные мешки, путешествовал по реке.Видели плывущих сусликов!Большие свирепые крысы бандикуты заселили все коралловые островки вдоль

Из книги автора

Подземные воды Еще один участник круговорота воды в природе - подземные воды, как уже отмечалось, играют важную роль и как источник водоснабжения населения. Их запасы в недрах Земли огромны. Подземные моря имеются на всех материках, причем даже в пустынях. В самой большой

Из книги автора

Физика и химия воды Вода состоит из двух атомов водорода и одного - кислорода. Все, казалось бы, просто. Но на самом деле есть 42 сочетания этих атомов в молекуле воды, и 9 из них - устойчивы. Значит, наша обычная Н2O состоит из смеси девяти видов воды, имеющих весьма различные

Из книги автора

Загрязнение воды и здоровье Вода может оказывать на здоровье людей не только положительное, но и отрицательное влияние. Прежде всего это связано с качеством употребляемой воды: ее органолептическими свойствами, определяемыми цветом, вкусом и запахом, а также химическим

Из книги автора

Фабрики питьевой воды Любой школьник знает, что такое водопровод и для чего он служит. Без него немыслима жизнь ни одного города, фабрики, завода. А вот когда люди начали заниматься проблемой «доставки» воды непосредственно к себе в жилища?История водопровода насчитывает

Из книги автора

Из книги автора

7.3. Круговорот воды Главным резервуаром воды на Земле является океан. Он содержит более 97 % всего запаса воды на земном шаре (примерно 1,4 1018 т). Около 2 % водных запасов находится в ледниках. Вода континентов (немногим более 0,6 %) представлена в основном грунтовыми водами;

Классификация природных вод, как и любая другая классификация, призвана систематизировать имеющиеся знания. Ценность классификации возрастает, если выделенные классы (типы) имеют количественную определенность. Некоторые из приводимых ниже классификаций строго относятся к определенному виду водопользования, другие имеют в своей основе ту или иную характеристику процесса формирования природных вод,

Естественные источники водоснабжения подразделяют на поверхностные (реки, моря, водохранилища и озера) иподземные (грунтовые, артезианские, шахтные и другие воды).

Для водоснабжения населенных пунктов и большинства промышленных предприятий наиболее пригодными являются подземные (особенно артезианские и родниковые) слабоминерализованные воды. Для хозяйственно-питьевого водоснабжения также используют ресурсы подземных вод, которые отвечают санитарно-гигиеническим требованиям.

К физическим показателям качества воды принадлежат

температура,

прозрачность или мутность,

цветность,

запах и вкус.

Температура воды . Зависит в первую очередь от происхождения вод. Воды подземных источников, в отличие от поверхностных, отличаются постоянством температуры.

Прозрачность и мутность воды . Природные воды, особенно поверхностные, редко бывают прозрачными из-за наличия в них взвешенных веществ, глины, песка, ила, органических остатков.В природных водах прозрачность определяется по опускаемому в воду белому диску, а в лабораторных условиях - посредством чтения специального шрифта через столб воды, налитой в стеклянный цилиндрический сосуд (шрифт Снеллена).

Прозрачность тесным образом связана с мутностью, т.е. с наличием взвешенных минеральных частиц.

Применительно к хозяйственно-питьевому водоснабжению иногда используется такое деление мутности:

малая- менее 50 мг/дм 3 ,

средняя - 50-250 мг/дм 3 ,

повышенная - 250-1000 мг/дм 3 ,

высокая - более 1000 мг/дм 3 .

Устраняется мутность путем отстаивания и фильтрования воды.

Цветность воды . Цветность воды устанавливается сравнением с платиново-кобальтовой шкалой; определяется содержанием в воде органических и неорганических веществ. Чистая вода при малом слое бесцветна, при большом слое имеет голубоватый оттенок. Все остальные оттенки цвета указывают на наличие примесей. Так, соли железа окрашивают воду в красноватый (ржавый) цвет, мелкие частицы песка и глины - в желтый. Гумусовые вещества (продукты распада травы, листьев, коры и пр.) придают воде окраску от желтоватой до коричневой.

По степени окрашенности различают следующие градусы цветности воды:

Почти лишенные окраски < 20°

Слабоокрашенные 20-30°

Средне окрашенные 40-50°

Интенсивно окрашенные 60-80°

Темно-окрашенные 100-200°

Исключительно темно-окрашенные >200°

Вкус и запах воды . Чистая вода не обладает каким-либо вкусом или привкусом. Придают ей вкус и привкус загрязнения. Схематически выделяют четыре вкуса воды:

Все остальные вкусовые ощущения квалифицируются как привкусы (рыбный, фенольный, нефтяной, хлорный и т. д.):

соленый вкус воде придают хлориды натрия (NaCl),

горьковатый - хлориды магния (MgCl2),

кислый - избыток кислот,

сладковатый - органические вещества.

Ощутимый вкус или привкус вода приобретает лишь при достижении определенной концентрации примеси - например, солей NaCl, MgC1 2 , Na 2 SO 4 и NaHCO 3 при концентрации 400- 500 мг/дм 3 , солей CaSO 4 и NaNO 3 при концентрации 100- 200 мг/дм 3 , соединений железа - 1-5 мг/дм 3 . Интенсивность привкуса так же, как и запаха, определяется по шестибалльной шкале.

Запах воды , так же как и вкус, предопределяется составом и концентрацией примесей и газов. Запахи бывают двух видов:

природного происхождения;

искусственного происхождения.

Причинами запахов природного происхождения является химический состав примесей воды, живые и отмершие организмы, гнилые растительные остатки, специфические органические соединения.

Интенсивность запаха и привкусов определяют по шестибальной шкале:

Шкала интенсивности запаха и привкуса питьевой воды

	Интенсивность запаха или привкуса	Характеристика интенсивности запаха или привкуса
	Очень слабая Заметная Отчётливая Очень сильная	Отсутствие ощущения запаха или привкуса Запах или привкус, поддающиеся обнаружению лишь в лаборатории опытным аналитиком. Запах или привкус, не привлекающий внимание потребителя, но поддающийся обнаружению, если обратить на него внимание Запах или привкус, легко обнаруживаемый и дающий повод относиться к воде неодобрительно Запах или привкус, обращающий внимание и делающий воду неприятной для питья Запах или привкус настолько сильный, что делает воду непригодной для питья

Природные запахи описывают следующей терминологией:

Шкала оценки запахов

	Характер запаха	Приблизительный род запаха
	Ароматический	Огуречный, цветочный
	Болотний
	Гнилостный	Фекальный, стоковый
	Древесный	Мокрой стружки, коры
	Землистый	Прелый, свежевспаханной земли
	Плесневой	Затхлый, застойный
		Рыбьего жира, рыбный
	Сероводородный	Тухлых яиц
	Травяной	Скошенной травы, сена
	Неопределенный	Природного происхождения, который не подходит под предыдущие определения

Запахи искусственного происхождения, обусловленные примесями некоторых промышленных сточных вод, называют по веществам, вызвавшим появление запаха: фенольный, хлорфенольный, нефтяной, бензинный, хлорный, камфорный, фекальный, сероводородный, спиртовой, смолистый.

К химическим показателям качества воды относится

активная реакция (рН),

окисляемость,

наличие азотных соединений,

растворенные газы,

сухой остаток,

минерализация,

жесткость,

щелочность,

Активная реакция вод ы(водородный показатель, рН ) определяет степень кислотности или щелочности воды, что в практике водоподготовки имеет большое значение; рН позволяет правильно определить форму нахождения в природных водах углекислых и кремнекислых соединений, играет значительную роль при обработке воды. Для большинства природных вод рН колеблется в пределах 6,5-8,5 (табл.)

Классификация вод по величине рН

Большинство поверхностных вод суши имеют нейтральную или слабокислую реакцию (рН = 6,0-8,0). Четко выраженной кислой реакцией обладают болотные воды. В дистрофных озерах, бедных питательными солями, рН - 4-6. Напротив, в эвтрофных озерах, богатых солями и органикой, рН = 7-10.

Окисляемость воды . Среди компонентов естественных вод важную роль играют вещества, способные окисляться. Из-за большого количества определить их индивидуально достаточно тяжело. Поэтому, как правило, выполняют суммарную оценку их содержания путем определения окисляемости. Величина окисляемости выражается расходом окислителя или эквивалентного количества кислорода на окисление органических веществ в 1 л воды. Наименьшей окисляемостью (до 2 мг О/л) характеризуются артезианские воды. Окисляемость речной воды и воды водохранилищ колеблется в пределах 2-8 мг О/л. Повышенная окисляемость воды может свидетельствовать о загрязнении источника промышленными сточными водами.

Азотные соединения . Азотные соединения (ионы аммония, нитритные и нитратные ионы) образуются в воде, главным образом, в результате разложения мочевины и белковых соединений, которые попадают в нее со сточными хозяйственно-бытовыми водами, а также водами содовых, коксохимических, азотно-туковых и других заводов.

Присутствие в поверхностных водах ионов аммония связано как с природными процессами, так и с антропогенным влиянием. К природным процессам относится биохимическая деградация белковых веществ, характерная для периода отмирания фитопланктона. Значительное количество аммония может поступать с поверхностным стоком и атмосферными осадками. Высокие концентрации аммония характерны для бытовых стоковых вод и промстоков предприятий пищевой, лесохимической промышленности. Белковые вещества под действием микроорганизмов разлагаются, конечным продуктом при этом является аммиак. Поэтому его наличие вызывает подозрение, относительно загрязнения водного объекта сточными водами.

По наличию и количеству тех или иных соединений, которые содержат азот, можно судить о времени загрязнения воды. Повышенное содержание аммонийного и нитритного азота указывает на свежее загрязнение воды азотными соединениями, отсутствие аммонийного и нитритного азота, но наличиенитратного - о давности загрязнения.

Сухой остаток . Количество солей, которые содержатся в природных водах, может быть охарактеризовано величиной сухого остатка. Сухой остаток образуется при испарении определенного объема воды и состоитиз минеральных солей и нелетучих органических соединений . Органическая часть сухого остатка воды определяется величиной потерь при прокаливании.

Минерализация . Применительно к любому виду водоснабжения первейшее значение имеет вопрос о минерализации воды и составе главных ионов. Термин «минерализация» обычно используется для поверхностных пресных вод, а термин «соленость» - для солоноватых и соленых водоемов.

Характеристика природных вод

Согласно классификации О.А.Алехина поверхностные воды суши по степени минерализации (мг/дм 3) делятся на группы:

Очень малая <100

Малая 100-200

Средняя 200-500

Повышенная 500–1000

Высокая >1000

Большинство рек имеют малую и среднюю минерализацию воды.

гидрокарбонаты (НСО 3 -),

сульфаты (SO 4 2-),

хлориды {С1 -),

кальций (Са 2+), магний (Mg 2+),

натрий (Na +), калий (К +).

По их составу, а точнее, по преобладающему аниону, природные воды подразделяются на три класса

гидрокарбонатный (к нему относится большая часть слабоминерализованных вод суши),

хлоридный (характерен для высокоминерализованных вод внутренних морей, бессточных озер и рек полупустынной и пустынной зоны),

сульфатный (занимают промежуточное положение).

Каждый класс по преобладающему катиону подразделяется на три группы:

кальциевую,

магниевую,

натриевую,

Жесткость воды предопределяется наличием в ней ионов кальция и магния.

По общей жесткости (ммоль/дм 3), т.е. суммарному содержанию катионов кальция и магния (Ca 2+ + Mg 2+), независимо от того, с какими анионами они связаны, природные воды различаются следующим образом:

Очень мягкие до 1,5

Мягкие 1,5 – 3,0

Средние 3,0 – 6,0

Жесткие 6,0 – 10,0

Очень жесткие более 10,0

Общая жесткость подразделяется на

карбонатную или временную жесткость , которая обусловлена присутствием гидрокарбонатов кальция и магния,

некарбонатную или постоянную жесткость , которая обусловлена присутствием солей сильных кислот (сульфатов или хлоридов) кальция и магния.

Щелочность воды . Под общей щелочностью воды понимают сумму гидратов и солей слабых кислот (угольной, фосфорной, кремниевой, гуминовой и т.п.). В соответствии с этим выделяют щелочность бикарбонатную, карбонатную, гуминовую, гидратную.

Хлориды . Из-за большой растворимости хлоридных солей (NaСl - 360 г/л, MgСl – 545г/л) ионы хлора присутствуют почти во всех водах. Большое количество хлоридов в воде может быть обусловлено вымыванием хлоридных соединений из ближайших слоев, а также сбросом в воду промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод. В проточных водоемах количество хлоридов небольшое – 20-30 мг/л. Хлориды, присутствующие в воде в большом количестве, при контакте с бетоном разрушают его в результате выщелачивания из извести растворимого хлорида кальция и гидроксида магния. Повышенное содержание хлоридов в воде снижает ее вкусовые качества.

Сульфаты часто встречаются в природных водах. Попадают они в воду, главным образом, при растворении осадочных пород, в состав которых входит гипс, а также в результате загрязнения промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными водами. Воды, которые содержат большое количество сульфатов, разрушают бетонные конструкции. Это объясняется образованием гипса в результате реакции между известью цемента и сульфатами воды, что приводит к увеличению объема и возникновению трещин.

Железо и марганец по своему содержанию в воде не превышают десятых долей миллиграмма на литр. Хотя даже в больших количествах они не являются вредными для здоровья, но своим присутствием делают воду непригодной для питья, промышленных и хозяйственных потребностей, поскольку при концентрациях железа выше 1 мг/л вода приобретает неприятный чернильный или железистый привкус. В результате окисления бикарбоната двухвалентного железа кислородом воздуха образуется гидроксид железа, который увеличивает мутность воды и повышает цветность. Наличие в воде железа и марганца содействует развитию в трубопроводах железистых и марганцевых бактерий, продукты жизнедеятельности которых могут забивать водопроводные трубы.

Растворенные газы . Из растворенных в воде газов наиболее важными для оценки ее качества является углекислота, кислород, сероводород, азот и метан. Углекислота, кислород и сероводород при определенных условиях придают воде коррозийные свойства по отношению к бетону и металлам.

Токсичные вещества попадают в воду в основном с промышленными сточными водами. К этой группе можно отнести свинец, цинк, медь, мышьяк, анилин, цианиды и много других. Несмотря на незначительную концентрацию их в воде (мкг/л), они могут наносить значительный вред здоровью человека.

Радиоактивные элементы , которые попадают в поверхностные и подземные воды, могут иметь природное и искусственное происхождение. Основными изотопами, которые предопределяют естественную радиоактивность вод, являются уран – 239, торий -232 и продукты их распада. Искусственную радиоактивность, в частности, после аварии на ЧАЭС в 1986 г., обуславливают такие изотопы, как стронций – 91, цезий-137. Допустимым пределом радиоактивности воды открытых водоемов при любых смесях радиоактивных веществ с неидентифицированным изотопным составом считаются 3·10 -11 Ки/л.

Тяжелые металлы . Тяжелые металлы (As, Cd, Cr, Co, Pb, Mn, Hq, Ni, Se, Ag, Zn) относятся к группе микроэлементов, учитывая их низкие концентрации в природных водах. В природных водах тяжелые металлы встречаются в виде взвешенных веществ, коллоидов, в форме комплексов, образованных гуминовыми и другими органическими кислотами.

Тяжелые металлы входят в состав ферментов, витаминов, гормонов. Эти соединения активно влияют на изменение интенсивности процессов обмена веществ в живых организмах. Именно из-за этого содержание тяжелых металлов в воде нормируется, ведь увеличение их концентраций может вызвать нарушение биологических процессов в живых организмах и провести к их заболеваниям, часто хроническим, а то и к гибели.

Свинец принадлежит к малораспространенным элементам. Значительное повышение содержания свинца в окружающей среде, в том числе в поверхностных водах, обусловлено его широким применением в промышленности. Наибольшим источником загрязнения поверхностных вод соединениями свинца являются сжигания угля и применения тетраэтилсвинца в моторном топливе, а также сточные воды.

Цинк. Основным источником поступления цинка в природные воды является минерал сфалерит (ZnS). Почти все соединения цинка хорошо растворимы в воде. Вследствие этого в отличие от меди и свинца цинк распространен в водах. В речных водах его концентрация колеблется от нескольких микрограммов до десятков иногда сотен микрограммов на литр.

Характерная особенность меди, находящейся в природных водах – способность сорбироваться высокодисперсными частицами грунтов и пород. Количество меди в водах лимитируется значениями рН. Медь становится неустойчивой и выпадает в осадок уже при рН = 5,3. Поэтому в водах, которые имеют нейтральную или близкую к нейтральной реакцию, содержание меди небольшое (1-100 мкг/л). Важнейшими источниками поступления меди считаются горные породы, сточные воды химических и металлургических производств, шахтные воды, различные реагенты, которые содержат медь, а также сточные воды и поверхностный сток с сельскохозяйственных угодий.

Никель содержится в природных водах в микрограмовых дозах. Важнейшим источником загрязнения никелем является сточные воды цехов никелирования, обогатительных фабрик. Большие выбросы никеля происходят при сжигании топлива, таким путем ежегодно в атмосферу попадает до70 тыс.т никеля. Подавляющая часть никеля переносится речными водами во взвешенном состоянии.

Благодаря меньшей миграционной способности и низкому содержанию в горных породах кобальт в природных водах оказывается реже, чем никель. Кобальт и его соединения попадают в природные воды при выщелачивании медно-колчеданных руд, экзогенных минералов и пород, из грунтов при разложении организмов и растений и тому подобное. Особенно опасным источником поступления кобальта является сточные воды металлургических, металлообрабатывающих, нефтеперерабатывающих, химических производств.

Стронций имеет низкие концентрации в природных водах, что объясняется низкой растворимостью его сернокислых соединений, которые считаются основным источником поступления стронция. Источником стронция в природных водах являются горные породы, наибольшее количество его содержат гипсоносные отложения. Другой, не менее важный источник поступления стронция (радиоактивных изотопов) в наше время антропогенный.

Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВы) – вещества, способные адсорбироваться на поверхностях раздела фаз и снижать, вследствие этого, их поверхностную энергию (поверхностное натяжение). В водные объекты СПАВы попадают с бытовыми и промышленными сточными водами. В поверхностных водах СПАВы находятся в растворенном и сорбированном состояниях, а также в поверхностной пленке воды. СПАВы влияют на физико-биологическое состояние водоема, ухудшая кислородный режим и органолептические свойства – вкус, запах, и т.д. и находятся в нем на протяжении длительного времени, поскольку разлагаются медленно.

Фенолы в природных водах образуются в процессах метаболизма водных организмов, при биохимическом окислении и трансформации органических веществ. Они являются одним из самых распространенных загрязняющих веществ, которые поступают в природные воды со сточными водами нефтеперерабатывающих, лесохимических, коксохимических, лакокрасочных, фармацевтических и других производств.

Нефтепродукты – смеси газообразных, жидких и твердых углеводородов различных классов, которые добываются из нефти и нефтяных сопутствующих газов. Нефтепродукты принадлежат к самым распространенным и опасным веществам, которые загрязняют природные воды.

Значительные количества нефтепродуктов попадают в природные воды при перевозке нефти водным путем, со сточными водами промышленных предприятий, особенно нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, с хозяйственно-бытовыми сточными водами.

Пестициды - это химические препараты, синтезированные соединения, которые используются в сельском хозяйстве для защиты растений от болезней и вредителей с целью сохранения урожая сельскохозяйственных культур. Для большинства из них не существует токсикологического обоснования ПДК.

Значительную опасность для поверхностных и грунтовых вод составляют пестициды, которые вносятся в количествах от 1 до 10 кг/га, хорошо растворяются в воде (> 10-50 мг/л) и очень медленно разлагаются. К таким пестицидам принадлежит группа триазиновых пестицидов (атразин, симазин, тербутилазин), феноксикарбоновые кислоты и их производные (бентазон, бромазил, гексазинон).

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) содержат две или несколько соединенных между собой ароматических кольцевых системы.

ПАУ синтезируются во время процессов неполного сгорания как сопутствующие продукты и считаются возбудителями раковых заболеваний. Природными источниками ПАУ являются лесные пожары, вулканическая деятельность. Антропогенные источники – моторная техника (особенно с дизельными двигателями), коксовые батареи, системы отопления мазутом, сигареты.

Биологические показатели качества воды. В эту группу входят характеристики содержания в воде

растворенных органических веществ

микроорганизмов или бактерий .

Косвенными показателями концентрации органических веществ в воде обычно служит

биохимическое потребление кислорода (БПК);

химическое потребление кислорода (ХПК).

БПК – это то количество кислорода, необходимое микроорганизмам для усвоения органических веществ, находящихся в воде. Этот показатель характеризует только легкоокисляемую часть органических веществ, которая частично минерализуется микроорганизмами, а частично усваивается ими. Усвоение органических веществ происходит во времени, поэтому выделяют биохимическое потребление кислорода за 5 и 20 сут (БПК 5 и БПК 20). БПК 20 отождествляется с полным БПК (БПК 20 ~ БПК полн).

ХПК – это количество кислорода, необходимое для полного окисления всех органических веществ, присутствующих в воде (при условии образования СО 2 , Н 2 О, SО 2).

Очень малое <2

Среднее 5-10

Повышенное 10-20

Высокое 20-30

Очень высокое >30

Известно несколько тысяч видов бактерий: Все они делятся на два больших класса - сапрофитные (безвредные для человека, иногда даже полезные) и патогенные (болезнетворные). Выделить патогенные бактерии из всей массы микроорганизмов довольно трудно, поэтому при оценке качества воды большей частью ограничиваются

микробным числом (общая численность бактерий в 1 см 3 воды)

коли-индексом (количество кишечных палочек в 1 дм 3 воды)

коли-титр (объем воды в 1 см 3 , приходящийся на одну кишечную палочку).

Зависимость между ними: коли-индекс = 1000/коли-титр.

Санитарное состояние природных вод хозяйственно-питьевого водоснабжения:

Лабораторно-производственный контроль качества воды в местах водозабора проводят в пределах требований стандарта 2874-82 „Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством». Перечень требований может дополнительно согласовываться с органами санитарно-эпидемиологической службы с учетом местных природных и санитарных условий.

На водопроводах с подземным источником водоснабжения анализ воды на протяжении первого года эксплуатации проводят не реже четырех раз (по сезонам года), в дальнейшем не реже одного раза в год в наиболее неблагоприятный период по результатам наблюдений первого года.

На водопроводах с поверхностным источником водоснабжения анализ воды в местах водозабора проводят не реже одного раза в месяц.

Требования к источнику водоснабжения и его выбор

Из имеющихся источников водоснабжения выбирают лишь те, для которых возможна организация зоны санитарной охраны и соблюдения соответствующего режима в границах ее поясов.

Вокруг каждого водозабора централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения создается зона санитарной охраны, включающая два или даже три пояса.

Для водозаборов из поверхностных источников первый пояс - это пояс строгого режима. Размеры пояса:

вверх по реке не менее 200 м,

вниз по реке и перпендикулярно берегу по суше не менее 100 м,

перпендикулярно берегу по воде вся река и полоса суши вдоль противоположного берега 50 м, если ширина реки в половодье менее 100 м, или 100 м, если ширина реки в половодье более 100 м.

В пределах 1-го пояса зоны санитарной охраны не разрешается постоянное проживание людей, все виды строительства, выпас и водопой скота, купание людей. Поверхностный сток отводится за пределы пояса; по внешнему контуру закладываются зеленые насаждения.

Второй пояс охватывает ту территорию, поверхностный сток с которой заметным образом влияет на качество воды в месте водозабора.

Для средних и больших рек обычно ширина пояса 50-60 км, для малых рек - весь водосбор, для озер и водохранилищ- 3-4 км от берега.

В пределах 2-го пояса вводятся ограничения на хозяйственное использование земли, в частности, не разрешается распыление удобрений и пестицидов с самолета, складирование отходов коммунального хозяйства.

Иногда выделяется еще третий пояс : его верхней границей служит изохрона добегания 3-5 сут. При средней скорости течения- 0,4 м/с (или 35 км/сут), это соответствует расстоянию 100-170 км, или площади водосбора 2000-5000 км 2 .

Для водозаборов из подземных источников границы первого пояса санитарной охраны устанавливаются на расстоянии 30 м от скважины при использовании незащищенных подземных вод и 50 м-недостаточно защищенных. Здесь вводятся те же ограничения, что и для водозаборов из поверхностных источников.

Второй пояс - ограниченного пользования. Внешняя граница его намечается таким образом, чтобы время продвижения патогенных микроорганизмов по водоносному пласту до водозабора было равно 200 сут для межпластовых вод и 400 сут для грунтовых вод. Если принять характерную для мелкопесчаных грунтов скорость течения подземных вод 10 м/сут, то это соответствует расстоянию 2-4 км. При указанном времени продвижения патогенные микроорганизмы полностью отмирают. В пределах второго пояса осуществляются такие предупредительные мероприятия, как засыпка неиспользуемых колодцев, тампонирование неработающих скважин, благоустройство населенных пунктов и т. д.

В отдельных случаях выделяется третий пояс санитарной охраны, если имеется опасность загрязнения подземных вод остро токсическими отходами промышленного производства.

В особой заботе нуждаются водохранилища , специально создаваемые как источник хозяйственно-питьевого водоснабжения. Их лучше располагать в районах с неплотным населением. Рекреационное использование подобных водохранилищ строго регламентируется. По берегам создаются лесозащитные полосы.

Наилучшим источником хозяйственно-питьевого водоснабжения являются межпластовые артезианские воды. Они перекрыты водонепроницаемыми породами, что защищает их от прямого попадания загрязняющих веществ. Их температура и химический состав подвержены незначительным колебаниям, мутность невелика, бактерии почти отсутствуют. Все это благоприятно для человека и сводит к минимуму затраты на водоподготовку.

За артезианскими водами по степени предпочтительности следуют глубокие грунтовые воды, затем воды рек, сточных озер и водохранилищ, наконец, воды бессточных озер. Воды озер и водохранилищ, как правило, содержат больше органических веществ, чем речные воды. Кроме того, многие бессточные озера обладают высокой минерализацией воды.

В зависимости от качества воды и необходимой степени обработки для доведения ее к показателям Госстандарта подземные водные объекты , пригодные для хозяйственно-питьевого водоснабжения, разделяют на три класса.

Подземные источники водоснабжения, вода в которых по всем показателями удовлетворяет требованиям Госстандарта 2874-82, относятся к 1-ому классу .

Вода из источников 2-го класса имеет отклонения по отдельными показателям от требований Госстандарта 2874-82, которые должны быть устранены аэрированием, фильтрованием, обеззараживанием.

К 3-му классу относятся источники, для доведения качества воды которых до требований Госстандарта 2874-82, кроме методов обработки, предусмотренных для воды из источников 2-го класса, применяют дополнительные методы (фильтрование с предшествующим отстаиванием, использованием реагентов и т.д.).

Показатели качества воды подземных источников водоснабжения

Поверхностные источники водоснабжения также делятся на три класса.

Чтобы получить воду, которая отвечает Госстандарту, воду из источников 1-го класса подвергают обеззараживанию, фильтрованию с коагулированием или без него.

Воду из источников 2-го класса следует коагулировать, отстаивать, фильтровать и обеззараживать, а при наличии фитопланктона - микрофильтровать.

Вода из источников 3-го класса , кроме обработки, предусмотренной для воды из источников 2-го класса для доведения к требованиям Госстандарта, подлежит дополнительному осветлению; применяются окислительные, сорбционные, а также более эффективные методы обеззараживания.

ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ или Мутный режим

«Сухость доклада пропорциональна количеству в нём воды».

«Береги воду – принимай душ с девушкой».

Водные ресурсы - это пригодные для употребления пресные воды. Они заключены в реках, озерах, подземных горизонтах, ледниках. Пары воды в атмосфере, морские воды так же, как и абсолютное большинство полярных льдов и воды наиболее глубоких подземных горизонтов, в настоящее время не применяются и рассматриваются в качестве потенциальных водных ресурсов. Их будущее освоение зависит от совершенствования техники добычи, ее экономической обоснованности, а также от решения часто непредсказуемых негативных экологических проблем, возникающих при использовании нетрадиционных источников воды.

Вода как природный ресурс :

Быт: питьё, ресурс для приготовления пищи;

Быт: водопроводная система, канализационная система;

Промышленность: на производствах (как охладитель, «очиститель», и т.д.),

Рекреация: рекреационный ресурс;

Наука, промышленность: источник разных химических элементов,

Сельское хозяйство: полив, другие процессы;

Транспорт: возможность использования водных объектов как транспортные линии;

По мере развития нашей цивилизации ресурсы пресной воды на нашей планете истощаются.

За последние 30-40 лет чрезвычайно повысилось содержание вредных загрязняющих веществ в питьевой воде. Такие отходы промышленного производства как токсические вещества и тяжелые металлы, а также пестициды и гербициды сельского хозяйства превратились в ящик Пандоры. Открытие его будет иметь тяжелые последствия для нас и наших детей.

Обычно воды делят на поверхностные и подземные .

Поверхностные воды суши - воды, которые текут (водотоки) или собираются на поверхности земли (водоёмы).

Различаются морские, озерные, речные, болотные и другие воды.

Поверхностные воды постоянно или временно находятся в поверхностных водных объектах. Объектами поверхностных вод являются: моря, озёра, реки, болота и другие водотоки и водоёмы. Различают солёные и пресные воды суш.

Как правило, такие воды содержат весьма незначительное количество минералов поэтому их часто называют "мягкой водой", даже если это не так. Поверхностные воды подвержены воздействию многих загрязнителей, таких как продукты жизнедеятельности животных, пестициды, инсектициды, отходы промышленных производств, водоросли и многие другие органические материалы. Даже поверхностные воды, берущие начало от древних горных источников могут содержать бактерии Giardia или Coliform Bacteria, которые попадают туда с экскрементами животных. То есть, даже воду из горных источников, взятую для питья или приготовления пищи необходимо кипятить либо дезинфицировать.

Подземные воды - все воды, находящиеся в толще горных пород в твердом, жидком или газообразном состоянии.

На материках они образуют сплошную оболочку, которая не прерывается даже в областях сухих степей и пустынь. Как и поверхностные воды, они находятся в постоянном движении и участвуют в общем круговороте воды в природе. Строительство и эксплуатация большинства наземных сооружений и всех подземных связаны с необходимостью учета движения подземных вод, их состава и состояния. От подземных вод зависят физико-механические свойства и состояние многих горных пород. Они часто затопляют строительные котлованы, канавы, траншеи и тоннели, а, выходя на поверхность, способствуют заболачиванию территории. Подземные воды могут являться агрессивной средой по отношению к горным породам. Они выступают основной причиной многих физико-геологических процессов, возникающих в естественных условиях, в процессе строительства и эксплуатации инженерных сооружений.

Дождь, который всасывается землей, реки, исчезающие под землей, тающий снег - вот всего несколько ресурсов, которые питают подземные воды. Поскольку существует много источников, питающих подземные воды, такие воды могут содержать несколько или все загрязняющие вещества, которые находятся в поверхностных водах, точно так же они содержат и растворенные минералы, которые захватывают во время своего долгого пути под землей. Воды, содержащие растворенные минералы, например кальций и магний, уровень которых выше установленного, называют "жесткой водой". Поскольку вода содержит "растворитель", то есть со временем она разбивает ионные связи, которыми связаны многие субстанции, это ведет к тому, что такая вода растворяет и уносит с собой небольшие количества всего, с чем соприкасается. Например, в местах, где в скалах собраны известняк, гипс, флуорит, мегнетит, пурит и магнезит источники воды весьма богаты содержанием кальция и "жесткостью".

Этим двум типам воды присущи разные характеристики, поэтому Вам очень важно знать происхождение употребляемой Вами воды. Из 326 миллионов кубических миль воды на Земле чистой только 3%; и 3/4 ее находятся в замороженном состоянии. Подземные воды составляют всего лишь 0,5% от всех подземных вод; и только 0,02% всей воды находится в озерах и ручьях. Обычный человек на 70% состоит из воды, то есть без нее Вы сможете жить не больше недели.

На земной поверхности из-за особенностей ее рельефа и различных климатических условий водные ресурсы распределены неравномерно: в пустынных местностях воды не хватает, в болотистых местностях ее избыток. Для характеристики распределения воды по поверхности вводится несколько понятий.

Водосбор – это часть земной поверхности и толща почв и горных пород, откуда вода поступает к водному объекту. Различают поверхностный и подземный водосборы.

Водосборный бассейн – поверхность, с которой речная система, море или озеро собирают воды. Водосборный бассейн ограничен водоразделом. Водоем и водосборная площадь образуют единую экосистему.

Водосборный бассейн водоема включает водосборные бассейны всех рек, которые в него впадают.

Водоток – это водный объект:

питаемый водосбором или другим водным объектом;

характеризуемый постоянным или временным движением воды в углублении земной поверхности (в русле) в направлении общего уклона.

Различают:

временные и постоянные водотоки;

естественные и искусственные водотоки.

Речной сток – перемещение водыв виде потока поречномуруслу. Это перемещение происходит под действием гравитации и является важнейшим элементомкруговорота воды в природе, с помощью которого происходит перемещение воды с суши вокеаныили вобласти внутреннего стока. Количественное значение стока в единицу времени называетсярасходом воды. Сток реки формируется из поверхностного стока (образующегося в результате осадков и снеготаяния) и подземного стока, формируемого за счет грунтовых вод. Речной сток за год является объективным показателем для определения полноводности реки. Ниже представлены 10 наиболее полноводных рек мира по величине годового стока воды:

Название	Объем стока за год, км³
Амазонка, Южная Америка
Конго, Африка
Янцзы, Азия
Ориноко, Южная Америка
Енисей, Азия
Миссисипи, Северная Америка
Парана, Южная Америка
Лена, Азия
Токантинс, Южная Америка
Замбези, Африка

Годовой сток самой полноводной в Европе реки Волгисоставляет 251 км³.

Характеристиками состояния водного объекта являются его гидрологический и водный режимы.

Гидрологический режим – это закономерные изменения состояния водного объектаво времени и пространстве, обусловленные главным образомклиматическимиособенностями данного бассейна.

Естественный гидрологический режим нередко существенно видоизменяется под воздействием хозяйственной деятельности человека.

В гидрологическом режиме учитываются изменения:

уровня и расхода воды,

ледовых явлений,

температуры воды,

количества и состава переносимых потоком наносов,

изменений русла реки (русловые процессы),

состава и концентрации растворенных веществ и т. д.

Водный режим – изменения во времени расхода водыиуровней водыи объемов воды вводотоках(рекахи других),водоемах(озерах,водохранилищахи других) и в другихводных объектах(болотаи другие).

В районах с теплым климатомна водный режим рек основное влияние оказываютатмосферные осадкиииспарение. В районах с холодным и умеренным климатом также очень существенна рольтемпературывоздуха.

Различают следующие фазы водного режима: половодье, паводки, межень, ледостав, ледоход.

Половодье – ежегодно повторяющееся в один и тот же сезон относительно длительное увеличение водностиреки, вызывающее подъем ее уровня; обычно сопровождается выходом вод из меженногоруслаи затоплениемпоймы.

Паводок – сравнительно кратковременное и непериодическое поднятие уровня воды, возникающее в результате быстрого таяния снега при оттепели, ледников, обильных дождей. Следующие один за другим паводки могут образовать половодье. Значительные паводки могут вызвать наводнение.

Межень – ежегодно повторяющееся сезонное стояние низких (меженных) уровней воды в реках. Обычно к межени относят маловодные периоды продолжительностью не менее 10 дней, вызванные сухой или морозной погодой, когда водностьреки поддерживается, главным образом,грунтовым питаниемпри сильном уменьшении или прекращенииповерхностного стока. Вумеренныхивысоких широтахразличают летнюю (или летне-осеннюю) и зимнюю межень.

Ледостав – период, когда наблюдается неподвижный ледяной покровна водотоке или водоеме. Длительность ледостава зависит от продолжительности и температурного режима зимы, характера водоема, толщины снега.

Ледоход – движение льдини ледяных полей на реках.

Неравномерный в течение года режим питания рек связан с неравномерностью выпадения атмосферных осадков, таяния снега и льда и поступления их вод в реки.

Колебания уровня воды вызываются в основном изменением расхода воды, а также действием ветра, ледовых образований, хозяйственной деятельностью человека.

Гидрограф – график изменения во времени расхода воды в створе реки или иного водотока. Гидрограф отражает характер распределения водного стока в течение года, сезона, половодья (паводка), межени.

Гидрограф строится на основании данных о ежедневных расходах воды в месте наблюдения за речным стоком. На оси ординат откладывается величина расхода воды, на оси абсцисс – отрезки времени. Гидрограф используется для вычисления эпюры руслоформирующих расходов воды.

Могут быть построены различные типы гидрографов:

единичный гидрограф – гидрограф, показывающий изменение расходов воды во время единичного паводка;

типовой гидрограф – гидрограф, отражающий общие черты внутригодового распределения расхода воды в реке;

многолетний гидрограф паводка – расчетная паводочная волна в определенном створеводотока, характеризуемая определенным многолетним расходом, типовым гидрографом и соответствующим объемом.

Рис. Типовой гидрограф реки со снеговым питанием:

1 – график Q = f (t ); 2 – ледостав; 3 – ледоход; 4 – паводковый сток;

5 – сток грунтового питания; 6 – сток дождевых паводков

Рис. Гидрограф речного стока:

1 - снеговое питание реки; 2 - дождевое питание;

3 - грунтовое (подземное) питание.

Из рассмотрения типового (годового) гидрографа видно, что водность реки во времени в течение года значительно изменяется. Аналогичный характер имеет и график изменения высотного положения уровня воды в данном створе, который измеряется и фиксируется водомерными постами.

Весной, в период таяния снегов, расход воды существенно (в разы) превышает минимальный, происходит разлив рек, затопление территорий и т. п. Осенью и зимой – в межень – река питается в основном за счет грунтовых вод, поэтому расходы уменьшаются, глубины падают. Как следствие этого – затрудняется навигация, ухудшаются условия плавания судов. Физическая навигация (период «чистой» воды) – это время от конца ледохода весной до начала ледостава осенью.

Чтобы изменить сток реки так, как необходимо человеку, проводят регулирование стока путем строительства гидроузлов и создания водохранилищ. При достаточной емкости в водохранилище можно аккумулировать избыточный сток реки и использовать его по потребности, то есть для удовлетворения интересов всех водопотребителей и водопользователей.

Регулирование стока может быть различным в зависимости от времени аккумулирования воды. Если в водохранилище можно собрать сток реки за ряд лет – это многолетнее регулирование. Если аккумулируется сток, например, половодья – это годичное, или сезонное регулирование. Бывает также недельное и суточное регулирование стока.

При строительстве плотин происходят существенные изменения водного режима реки: возрастают глубины, снижаются скорости течения воды, уменьшается мутность, возникают затопления и подтопления, изменяется ледотермический и биологический режимы водотока, возникает угроза размыва берегов и судоходству при сильном ветровом волнении и т. д.

Интересы пользователей водных ресурсов водохранилищ, как правило, не совпадают и регулируются положениями, утверждаемыми органами власти государств.

Водохранилище (река, озеро)		Объем полный, км 3	Объем полезный, км 3	Площадь полная, км 2	В т.ч. площадь подпруженного озера, км 2		Год заполнения
Виктория [Оуэн-Фолс] (Виктория Нил, оз. Виктория)	Уганда, Танзания, Кения
Братское (Ангара)
Кариба (Замбези)	Зимбабве
Насер [Садд-эль-Аали] (Нил)
Вольта (Вольта)
Красноярское (Енисей)
Зейское (Зея)
Усть-Илимское
Куйбышевское (Волга)
Байкальское [Иркутское] (Ангара, оз. Байкал)
Вилюйское (Вилюй)
Волгоградское (Волга)
Онтарио [Ирокуэй] (р. Св. Лаврентия, оз. Онтарио)	Канада, США
Саяно-Шушенское (Енисей)
Рыбинское (Волга)
Колымское (Колыма)
Онежское [Верхнесвирское] (Свирь, оз. Онежское)
Саратовское (Волга)
Камское (Кама)

Сейчас на Земле более 250 тысяч водохранилищ. Общая площадь их зеркала – 600 тыс. км 2 . 2 260 водохранилищ имеют объем более 100 км 3 каждое. Характеристики крупнейших водохранилищ мира показаны в таблице.