CC BY
40
ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ
ВОДНАЯ СРЕДА ЧЕЛОВЕКА
Розанов Леонид Леонидович Доктор геогр. наук, профессор кафедры общей и региональной геоэкологии МГОУ, г. Москва
АННОТАЦИЯ
Основная цель работы показать возникающие угрозы обеспечению населения чистой пресной водой. Применен геоэкологический подход к изменениям водной среды и их последствий для здоровья и жизнедеятельности человека. Обращено внимание на загрязнение источников питьевого водоснабжения лекарственными веществами. Водной среде присуще неизменное количество воды на Земле и возрастающее воздействие техногенной цивилизации. В современных условиях перспективно устранение причин загрязнения водной среды вместо преобладающего ныне снижения их последствий для сбалансированного развития человечества.
ABSTRACT
The main goal of the show emerging threats provide the population with clean drinking water. Apply geo-ecological approach to the changes in the aquatic environment and their implications for health and human life. Attention is paid to the pollution of drinking water sources of medicinal sub^ances. The aquatic environment is inherent in the same amount of water in the world and the increasing impact of technological civilization. In modern conditions, promising to eliminate the causes of water pollution, in^ead of the now prevailing reduce their impact on the balanced development of humankind.
Ключевые слова: водная среда, сточные воды, загрязнение, водопотребление, геотехногидрогенез, окружающая среда.
Keywords: aquatic environment, wa&e water, pollution, water consumption, geotehnogidrogenez, environment.
Водная среда включает воды суши (реки, озера, водохранилища, каналы, пруды, болота), морские и океанские воды, ледники, наледи, подземные воды (грунтовые, артезианские, минеральные, термальные), содержащие природ-но-техногенные и техногенные образования, которые, испытывая воздействие экзогенных, эндогенных и техногенных сил, влияют на здоровье человека, его хозяйственную деятельность и на все остальное живое и неживое на Земле. Объем воды на Земле составляет 1,5 млрд. км3. Подавляющая часть воды (96,5%) сосредоточена в океанах и морях, на долю ледников приходится 1,74%, подземных водоносных горизонтов - 1,72%, подземных льдов - 0,02%. Поверхностные воды суши (реки, озера, болота, водохранилища) содержат не более 0,02% запасов воды. На долю пресной воды в мировых запасах приходится 2,53% (38000 тыс. км3), причем около 70% ее находится в ледниках и мерзлых горных породах.
Среди газов в океанской воде преобладают азот (63%), кислород (34%), углекислый газ (около 3%), присутствуют аргон, гелий, сероводород и др. Газы поступают в воду морей и океанов из воздушной среды, при химических и биологических процессах в воде, при подводных извержениях. Основным источником тепла, получаемого Океаном, является солнечная радиация. Теплый Мировой океан хуже поглощает углекислый газ, чем холодный. Увеличение скорости подъема уровня Мирового океана с 1,2 мм/год (18601960 гг.) до 2,5 мм/год (1960-2000гг.) и даже до 3,0 мм/год (в период с 1996 по 2006 годы) не менее, чем на 25% связывают с тепловым расширением объема морских и океанических вод. Мировой океан выполняет функцию гигантского отстойника, вместилища для захоронения токсичных отходов деятельности человека.
Водная среда - это весьма динамичное, а нередко и агрессивное слагаемое окружающей среды. Например, речные
наводнения могут вызываться таянием снега, выпадением обильных дождей, совместным действием снеготаяния и дождевых осадков, таянием ледников, прорывом завальных озер, разрушением плотин, ветровыми нагонами воды в устьях рек, заторами, зажорами. В России за 1990-1999 гг. произошло 534 крупных наводнений (от 40 до 68 ежегодно), сопровождавшихся неблагоприятными геоэкологическими последствиями. Воздействие вод проявляется в виде затопления, подтопления, заболачивания, засоления земель, а также в разрушении защитных дамб, каналов, очистных сооружений, нарушении целостности канализационных и водопроводных сетей, что негативно влияет на здоровье и жизнедеятельность людей. Наиболее часто наводнения происходят в бассейне Амура, Средней и Верхней Оки, Дона, на реках бассейна Кубани и Терека, на притоках Среднего Енисея и Средней Лены [8].
Вода служит движущей силой эрозии, абразии, аккумуляции, суффозии, плоскостного сноса, оврагообразования, карста, селей и других процессов, осложняющих жизнедеятельность человека. Большой разрушительной силой обладают наледи (т.е. ледяные тела разной площади и формы, возникающие в результате многократного излияния и замерзания природных речных и подземных, иногда техногенных вод на земную поверхность). Наледи осложняют движение транспорта в течение всего зимнего периода, снижают надежность эксплуатации магистральных трубопроводов. Их позитивная значимость заключается в аккумуляции пресной воды и обеспечении целевого водоснабжения, в том числе для орошения сельскохозяйственных угодий.
Целенаправленные изменения водной среды происходят в результате геотехногидрогенеза - процессов излияния подземных вод вследствие откачки, возникновения промышленных и коммунальных стоков, закачки сточных вод в подземные горизонты, регулирования искусственных
водоемов, создания техногенных наледей, образования гранулированного льда для наведения ледяных переправ, сооружения ледяных платформ, причалов, плотин, факельного намораживания фирна и льда для опреснения минерализованных вод, факельного вымораживания для очистки сточных вод от загрязнения [7].
Для жизнеобеспечения и охраны здоровья людей необходима питьевая вода умеренной минерализации (200-500 мг/л) с наличием ионов кальция и магния, обладающих защитными свойствами по отношению к токсичным микро- и макроэлементам. Биологическая полноценность питьевой воды обеспечивает оптимальные физиологические процессы, протекающие на уровне клетки, системы (например, сердечно-сосудистой, выделительной) и организма в целом. Универсальная растворяющая способность воды обеспечивает обмен веществами внутри окружающей среды. Вода, участвуя в биохимических и биофизических процессах, обеспечивает возможность жизни на Земле. Образуемое в результате фотосинтеза из воды и углекислого газа органическое вещество включено в биологический круговорот.
На воду приходится 50-75% массы наземных растений и 60-65% массы наземных позвоночных животных (в рыбах около 80%). В организме человека вода составляет около 65% его веса. Большая часть воды организма (до 70%) содержится внутри клеток. Остальная - это внеклеточная вода, находящаяся в кровеносных сосудах (образующая плазму крови), и межтканевая жидкость, омывающая клетки организма. Считается допустимым для человека снижение его массы на 2-3% путем испарения влаги. Обезвоживание организма на 6% влечет за собой нарушение умственной деятельности, снижение остроты зрения. Потеря 12-15% влаги от массы тела приводит к смертельному исходу. Чело-
Структура современного водопотре
вечество и его деятельность на планете - главный потребитель пресной воды. Ежегодный забор пресной воды из всех источников и водоемов мира ныне составляет около 5700 км3 (в том числе, 3400 км3 сельскохозяйственное водопо-требление). Объем таких широко используемых природных ресурсов как уголь или нефть примерно на три порядка меньше.
В условиях техногенной цивилизации поверхностные воды оказались наиболее подверженными вредному воздействию сточных вод и аэротехногенному загрязнению на различных иерархических уровнях. Биологическое, химическое загрязнение воды остается основной причиной проблем со здоровьем людей во всем мире. По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), с недоброкачественной питьевой водой связано в мире около 80% случаев заболеваний людей. Бактериальное загрязнение потребляемой воды является причиной таких заболеваний, как холера, брюшной тиф, дизентерия, гепатит, гельминто-зы и другие кишечные инфекции. При контакте человека с водой (купание, во время работы) через кожу происходит проникновение различных паразитов, вызывающих тяжелые заболевания (внедрение трематод, нитевидных личинок круглого червя, дерматит). Благоприятное качество воды -необходимое условие сохранения здоровья населения, а также самовозобновляемости рыбных ресурсов, эстетического и рекреационного потенциалов окружающей среды [9].
О структуре водопотреблении в мире и ряде стран можно судить по приведенным данным (табл. 1). По сравнению с другими странами наиболее высокая доля воды расходуется на коммунально-бытовое водоснабжение в Израиле, промышленные нужды в Финляндии, сельскохозяйственное водопотребление в Узбекистане.
Таблица 1.
ения (по [6] с дополнениями автора), %
Страна Коммунально-бытовое Промышленное Сельскохозяйственное
Беларусь 23 46 31
Бразилия 20 18 62
Израиль 35 5 60
Казахстан 2 17 81
Канада 20 69 11
Китай 7 26 67
Россия 27 57 16
США 13 46 41
Узбекистан 5 2 93
Финляндия 10 80 10
Мир в целом 11 20 69
Вследствие общего геоэкологического неблагополучия на планете и чрезмерного водопотребления существует угроза процессам воспроизводства пресной воды, исходящая от хозяйственной деятельности человека. Наибольшее влияние на истощение водных ресурсов оказывает сельское хозяйство. Так, в Индии, Таиланде, Иране, Узбекистане, Индонезии, Пакистане, Туркменистане, Судане, Мьянме, Афганистане доля забранной пресной воды на нужды сельского хозяйства колеблется от 90 до 98% в общем объеме водопотребления [4]. По мнению специалистов, возможные масштабы международного рынка воды весьма ограничены в отличие от продажи водосберегающих технологий, а также водоемкой продукции. При современных ценовых соотношениях экономически оправданны (с учетом природоохран-
ных затрат) перемещения воды лишь в системах ирригации, водоснабжения, водоводах протяженностью не более чем на 300-400 км [2]. Вариант добычи пресной воды из айсбергов оказался геоэкологически неприемлемым, поскольку она необычайно чиста. В воде, заключенной в айсбергах, как и в воде оз. Байкал, не хватает ряда необходимых для человеческого организма солей, поэтому потребление только такой воды в качестве питьевой опасно для здоровья.
В целом по России для хозяйственно-питьевого, производственного водоснабжения и орошения земель разведано около 11300 месторождений подземных вод., из которых в эксплуатации находится 63%. Подземные воды в России используются следующим образом: на хозяйственно-питьевое водоснабжение - 77%, на производственно-технические
нужды - 20%, на орошение земель и обводнение пастбищ - 3%. Доля подземных вод в хозяйственно-питьевом водоснабжении населения России составляет 45%., в Московской области 93%. Более 60% городов и поселков городского типа удовлетворяют потребности в питьевой воде, используя подземные воды. В сельской местности на подземные воды (скважины, родники, колодцы) в хозяйственно-питьевом водоснабжении приходится 90% от общего водопотребления. В последние годы для питьевых нужд вместо речной и озерной воды все больше используют воды подземные, особенно артезианские, в которых могут содержаться повышенные концентрации кальция, магния, алюминия и других элементов, вызывающих заболевания людей. Весьма тревожно, что «в России каждый второй житель вынужден использовать для питьевых целей воду не соответствующую по ряду показателей гигиеническим требованиям, почти треть населения страны пользуются источниками водоснабжения без соответствующей подготовки» [3, с. 630].
Вода, обеспечивая существование всего живого на планете, входит в состав основных средств производства материальных благ. В настоящее время в результате техногенных воздействий назрела угроза загрязнения (минерального, теплового, радиоактивного, химического, органического, бактериального), засорения (производственными, бытовыми и другими видами отходов и отбросов) и истощения (из-за нерационального использования) вод. В изучении водной составляющей окружающей среды основополагающим является понимание качественного истощения вод. Ухудшение качества природных вод происходит в результате: загрязнения кислотными дождями; увеличения содержания в них сульфатов, ионов кальция, магния, тяжелых металлов, прежде всего свинца, кадмия, ртути, мышьяка и цинка, а также фосфатов, нитратов, нитритов; повышения содержания в воде органических соединений; снижения содержания кислорода вследствие эвтрофикации. Общая нехватка, увеличивающееся загрязнение, постепенное непреднамеренное уничтожение источников пресной воды особенно актуальны в условиях растущего населения мира и расширяющегося производства. Наиболее перспективно для сбалансированного развития человеческого общества устранение причин загрязнений водной среды вместо преобладающего ныне снижения их последствий.
Основные источники загрязнения водной среды - промышленные и коммунально-бытовые канализационные стоки, ливневые стоки с городских территорий, смыв с полей почвы, содержащий различные агрохимикаты, дренажные воды с полей орошения, стоки животноводческих ферм, созданные человеком синтетические моющие вещества. Биогены, поступающие со сточными водами, а также с поверхностным стоком с удобряемых полей, стимулируют рост фитопланктона, синезеленых водорослей, что приводит к «цветению воды» и к резкому ухудшению ее качества, к развитию эвтрофикации. В водоеме при отмирании водорослей развиваются гнилостные процессы. От недостатка кислорода гибнут рыба, ракообразные. Вода в таких водоемах непригодна для питья и даже для купания. В условиях массового скопления синезеленых водорослей с токсическими свойствами при водопое наблюдалась быстрая гибель скота. Действие токсинов синезеленых водорослей может проявляться у людей в возникновении дерматозов, желудочно-кишечных заболеваний, развитии паралича
Многие химические загрязнения в водной среде либо вообще не разлагаются, либо распадаются очень медленно и способны накапливаться в пищевых цепочках. Полного самоочищения загрязненных вод, как правило, не происходит. Биологическое загрязнение выражается в появлении в водной среде патогенных микроорганизмов, вирусов, бактерий из канализационных стоков населенных пунктов и животноводческих ферм. Попадая в питьевую воду, патогенные микробы и вирусы вызывают вспышки инфекционных заболеваний, передающихся водным путем. Современные токсикологические исследования свидетельствуют о связи ряда неинфекционных заболеваний, в том числе онкологических, с загрязнением питьевой воды. «Так, в Свердловской области была обнаружена связь между содержанием хлорорганических соединений в питьевой воде 12 городов и онкологическими заболеваниями, спонтанными абортами, частотой мутаций в соматических клетках у детей» [1, с. 18].
В последние десятилетия ХХ века зарегистрирована (в США, России) техногенная инфекция - легионеллезная пневмония, обусловленная активным использованием в промышленности и быту замкнутых систем горячего водоснабжения. Длительный застой воды в системе водоснабжения (особенно в диапазоне температур 25-450С) способствует размножению и колонизации в трубопроводной воде легионелл (особых видов бактерий), вызывающих при проникновении в легкие человека респираторное заболевание. В США ежегодно фиксируется до тысячи случаев такой болезни, симптомы заболевания которой весьма похожи на грипп средней тяжести.
В настоящее время обостряется проблемная геоэкологическая ситуация, обусловленная «загрязнением лекарственными веществами поверхностных и подземных вод, включая и источники питьевого водоснабжения, и собственно питьевую воду. Более 100 различных лекарственных веществ были обнаружены в озерах, реках, водохранилищах и ручьях во всем мире, во многих странах Азии, в Австралии, Канаде и Европейских странах, даже в швейцарских озерах и в Северном море. Имеющаяся информация свидетельствует об обнаружении лекарственных соединений в питьевой воде, используемой только в США населением 41 миллион человек» [1, с. 28]. Диапазон лекарственных соединений, обнаруживаемых в воде поверхностных и подземных водоисточников, включает в себя антибиотики, половые гормоны, регуляторы холестерина, противозачаточные, болеутоляющие, психотропные, антидепрессантные средства. При этом лекарственные вещества (особенно синтетические) в водной среде подвергаются процессам биодеградации, биоаккумуляции и биотрансформации, что сказывается на качестве воды и качестве используемых человеком гидро-бионтов, прежде всего рыб. Научные исследования «свидетельствуют о связях качества вод, используемых для орошения, водопоя скота, разведения рыбы и водоплавающей птицы, с качеством и биологической полноценностью получаемой сельскохозяйственной и рыбной продукции» [1, с. 15].
Результаты проведенных исследований источников питьевого водоснабжения Москвы (Иваньковского, Истринского, Учинского, Клязьминского, Можайского водохранилищ, Канала им. Москвы) показали заметное загрязнение «ксенобиотиками с различными видами фармакологической активности, включая лекарственные вещества» [1, с. 80]. Основными источниками лекарственного загрязнения вод
считаются население (через сточные воды), лечебно-профилактические и социальные учреждения, фармацевтические производства, предприятия сельского хозяйства (в первую очередь животноводство и птицеводство).
По оценке ВОЗ в мире 2 млрд. человек испытывают недостаток в пресной воде, а к середине XXI века таковых будет 40% населения планеты. Дефицит пресной воды обусловливает ряд геоэкологических закономерностей. Во-первых, общее количество на Земле воды фиксировано и не может быть ни уменьшено, ни увеличено. Во-вторых, локальные запасы воды могут быть быстро исчерпаны или стать непригодными для использования вследствие загрязнения. В-третьих, только небольшая часть общего запаса воды на Земле доступна для непосредственного использования человеком. Дефицит пресной воды будет нарастать, если не остановить процесс геоэкологической деградации водной среды. Разрастающийся глобальный дефицит пресной воды становится одним из основных ограничителей экономического роста, причиной межгосударственных конфликтов [5].
Список литературы:
1. Баренбойм Г.М., Чиганова М.А. Загрязнение природных вод лекарствами / Отв. ред. Л.И. Эльпинер. - М.: Наука, 2015. - 284 с.
2. Данилов-Данильян В.И., Дёмин А.П., Пряжинская В.Г., Покидышева И.В.Рынки воды и водохозяйственных услуг в мире и Российской Федерации. Ч.П. // Водные ресурсы. - 2015. - Том 42. - № 3. - С. 329-342.
3. Дёмин А.П. Водохозяйственный комплекс России: понятие, состояние,проблемы // Водные ресурсы. - 2010. -Том 37. - № 5. - С. 617-632.
4. Дёмин А.П. Водные ресурсы и продовольственная проблема // Водные ресурсы. - 2014. - Том 41. - № 3. - С. 235-246.
5. Джамалов Р.Г., Хасиев Р.С. Современная водная дипломатия // Природа.- 2014. - № 9. - С. 44-51.
6.. Коронкевич Н.И., Барабанова Е.А., Бибикова Т.С., Зайцева И.С. Россия на водохозяйственной карте мира // Изв. РАН. Сер. геогр. - 2014. - № 1. - С. 7-18.
7. Розанов Л.Л. Геоэкология. - М.: Дрофа, 2010. - 272 с.
8. Розанов Л.Л. Концептуальная основа динамической геоэкологии //Вестник МГОУ Серия «Естественные науки». - 2012. - № 5. - С. 98-105.
9. Розанов Л.Л. Актуальные аспекты прикладной геоэкологии // Вестник МГОУ Серия «Естественные науки». -2013. - № 4. - С. 46-53.
