Гидросфера – водная оболочка Земли. Вода находится в виде паров и облаков в земной атмосфере, формирует океаны и моря, существует в замороженном состоянии в высокогорных районах континентов, а также в виде мощных ледняков.
Под загрязнением природных вод понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ.
Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей. Загрязнители вод делят на две основные группы: со временем изменяющиеся в водной среде и остающиеся в ней неизменными. К первой группе относятся органические компоненты бытовых стоков и большая часть промышленных, например отходы целлюлозно-бумажных предприятий. Вторую группу составляют неактивные органические вещества типа пестицидов.
Если в воде находится большое количество взвешенных твердых веществ, они делают ее непрозрачной для солнечного света и тем самым препятствуют процессу фотосинтеза в водных бассейнах. Это в свою очередь вызывает нарушения в цепи питания в таких бассейнах. Кроме того, твердые отходы вызывают заиливание рек и судоходных каналов, что приводит к необходимости частого проведения дноуглубительных работ.
В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности – санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолептическому, – вода считается загрязненной. Наиболее часто встречается химическое и бактериальное загрязнение. Среди химических загрязнителей к наиболее распространенным относят нефть и нефтепродукты, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), пестициды, тяжелые металлы, диоксины и др.
Очень опасно биологическое загрязнение воды, например вирусами и другими болезнетворными микроорганизмами, а также физическое - радиоактивными веществами, теплом и др.
Химические загрязнители изменяют естественные химические свойства воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, пестициды). Биологические загрязнители: вирусы, бактерии, другие болезнетворные организмы, водоросли, дрожжевые и плесневые грибы. К физическим загрязнителям относятся: радиоактивные элементы, взвешенные твердые частицы, тепло, шлам (пена), песок, ил, глина, органолептические (цвет, запах).
Существуют разные параметры, характеризующие степень загрязнения вод. Химическая потребность в кислороде (ХПК) - количество кислорода, необходимое для полного химического окисления сточных вод, т.е. для окисления всех восстановителей, содержащихся в воде.
Биологическая потребность в кислороде (БПК) – количество кислорода, необходимое для полного биологического окисления загрязнений, содержащихся в сточных водах, показатель загрязнения воды, принятый в качестве стандарта при расчетах количества кислорода, необходимого для очистки данного объема стоков.
Загрязнение водоемов различными отходами затрудняет процессы самоочищения воды, что наряду с нехваткой пресной воды создает угрозу здоровью людей.
Загрязнение воды может оказывать вредное воздействие на здоровье людей двумя путями:
· заражение человека микробами, вирусными или паразитарными возбудителями заболеваний (в результате потребления недостаточно обеззараженной питьевой воды или других форм контакта с водой);
· попадание в организм химических или радиоактивных веществ в результате загрязнения питьевого водоисточника сточными водами, а также при аварийных ситуациях.
Каждый водоем - это сложная живая система, где обитают бактерии, водоросли, высшие водные растения, различные беспозвоночные животные. Совокупная их деятельность обеспечивает самоочищение водоемов. В условиях девственной природы, если в водоем попадают, например, химические примеси, процесс самоочищения протекает быстро, поэтому одна из важнейших природоохранных задач — поддерживать эту способность.
Факторы самоочищения условно их можно разделить на три группы: физические, химические и биологические
Среди физических факторов первостепенное значение имеет разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений. Хорошее перемешивание и снижение концентраций взвешенных частиц обеспечивается интенсивным течением рек. Способствует самоочищению водоемов оседание на дно нерастворимых осадков, а также отстаивание загрязненных вод. Микроорганизмы под собственной тяжестью или осаждаясь на других органических и неорганических частицах постепенно опускаются на дно, подвергаются действию физических факторов, что способствует быстрому отмиранию загрязняющей микрофлоры. Сдерживает этот процесс снижение температуры воды, благоприятствующее длительному сохранению попавших в водоем бактерий и вирусов. Так, в зонах с умеренным климатом река самоочищается через 200-300 км от места загрязнения, а на Крайнем Севере - через 2 тыс. км.
Обеззараживание воды происходит под влиянием ультрафиолетового излучения Солнца. Эффект обеззараживания достигается прямым губительным воздействием ультрафиолетовых лучей на белковые коллоиды и ферменты микробных клеток, а также на споровые организмы и вирусы.
Из химических факторов самоочищения водоемов следует отметить окисление органических и неорганических веществ.
Отмиранию микрофлоры могут также способствовать некоторые химические вещества. При этом кроме патогенных бактерий и вирусов в водоемах могут отмирать и микроорганизмы, играющие существенную роль в самоочищении водоемов.
Санитарный режим водоема характеризуется прежде всего количеством растворенного в нем кислорода. Его должно быть не менее 4 мг на 1 л воды в любой период года для водоемов первого и второго видов.
К первому виду относятся водоемы, используемые для питьевого водоснабжения предприятий, ко второму - используемые для купания, спортивных мероприятий, а также находящиеся в черте населенных пунктов.
Антропогенное воздействие на гидросферу приводит к следующим негативным последствиям:
· снижаются запасы питьевой воды (около 40 % контролируемых
водоемов имеют загрязнения, превышающие 10 ПДК);
· изменяется состояние и развитие фауны и флоры водоемов;
· нарушается круговорот многих веществ в биосфере;
· снижается биомасса планеты и как следствие воспроизводство кислорода.