4. Водные ресурсы

Водные ресурсы биосферы. Вода – это основа существования живых организмов. Без воды нет жизни. Она необходима для роста, развития и размножения организмов, для формирования климата, осуществления большого геохимического круговорота веществ биосферы. Вода – универсальный растворитель. Вода необходима для фотосинтеза растений. Содержание воды в активно функционирующих организмах – от 70 до 98%. Вода обладает наивысшей среди жидких и твердых тел удельной теплоемкостью и высокой для жидких тел теплопроводностью, что делает ее важнейшим аккумулятором солнечной и термической энергии и распределителем этой энергии на планете.

Водные ресурсы биосферы характеризуют данные таблицы 9 (Акимова, Кузьмин, Хаскин, 2001).

Таблица 9

Распределение водных ресурсов Земли

Компоненты гидросферы	Объем, тыс. км3	%	%
Вся гидросфера	1 389 000	100,0
Океаны, моря	1 350 000	97,2
Неокеанические воды, в том числе:	39 000	2,8	(100,0)
- материковые льды	29 000		74,36
- грунтовые воды	9 700		24,87
- пресные озера	123		0,31
- соленые озера	100		0,26
- почвы и болота	40		0,10
- атмосфера	23		0,06
- реки и водохранилища	7		0,02
- биомасса	7		0,02

Общий объем гидросферы – 1389 млн км³. Основная часть воды биосферы сосредоточена в Мировом океане, который занимает около 71% земной поверхности. Общий объем океанических вод составляет 1350 млн км³. В ледниках содержится более 30 млн км³ пресной воды. Почти столько же воды содержится в подземных источниках, находящихся на глубине до 2 км.

Человек, большинство видов животных и растений нуждаются в пресной воде. Запасы пресной воды составляют около 2,5-2,8% от общего количества воды на планете, причем в жидком состоянии находится только 0,6-1,0% воды. Ресурсы пресной воды распределены очень неравномерно. В разных частях Земного шара годовое количество осадков варьирует от 0 до 12 500 мм. В широких пределах изменяются также и условия испарения влаги – от 150 до 4 000 мм. Более 63% площади суши занимают территории с отрицательным водным балансом (испарение превышает выпадение осадков, а средняя относительная влажность воздуха не превышает 45%).

Под водными ресурсами гидросферы понимают пригодные для использования в хозяйственной деятельности воды – морские, речные, озерные, подземные, почвенные, лед горных и полярных ледников, воды искусственных водоемов и водяные пары. Различают хозяйственное, бытовое, промышленное и сельскохозяйственное использование пресной воды.

Ресурсы поверхностных и подземных вод делят на 2 группы: 1 – единовременные стационарные, 2 – возобновимые.

Возобновимые ресурсы составляют динамическую (подвижную) часть биосферного круговорота воды, благодаря которому все гидросферы возобновляются с определенной скоростью. Поверхностные воды сосредоточены в акватории Мирового океана и в континентальных акваториях.

Мировой океан образован собственно океаном и его периферическими частями – морями. Различают 3 группы морей: 1 - окраинные моря, широко сообщающиеся с океаном (Баренцово, Карское, Восточно-Сибирское и др.); 2 – внутренние моря, почти со всех сторон окруженные сушей (Черное, Азовское, Красное, Средиземное); 3 – межостровные моря, располагающиеся между архипелагами и островами (Карибское, Филиппинское и др.).

Средняя глубина Мирового океана 3760 м, максимальная – 11 024 м (Мариинская впадина). Мировой океан населен флорой и фауной, насчитывающей более 200 тыс. видов. Суммарная биомасса Мирового океана составляет 3-4 млрд т массы сухого вещества.

Континентальные водоемы расположены в углублениях суши. Они могут быть естественными или искусственными. Естественные водоемы представлены реками, озерами, болотами и ручьями, а искусственные – каналами, водохранилищами и прудами. Большинство континентальных водоемов – пресные, но встречаются также солоноватые и соленые (некоторые бессточные озера типа Эльтон и Баскунчак). В континентальных водоемах обитает 13 классов растений и 19 классов животных.

Уникальное пресноводное озеро Байкал занимает первое место в мире по глубине (1620 м) и объему водных масс (23 600 км³). В нем содержится 20% мирового запаса пресных вод 80% пресных вод СНГ. Экосистема Байкала отличается удивительным разнообразием – в нем обитают 2 400 видов растений и животных. Особенностью озера является наличие тонкого биохимического механизма самоочищения вод. Основная роль в этом процессе принадлежит зоопланктону, имеющему фильтрационный тип питания и пропускающему через себя всю воду озера.

Основная масса континентальных водных ресурсов сосредоточена в реках.

Количество воды, протекающее в единицу времени через поперечное сечение реки, называется ее расходом. Годовой расход характеризует водность реки. Самая многоводная река мира Амазонка имеет годовой расход 175 000 м³, Енисей – 19 800 м³, Волга – 7 700 м³. Ежегодно реками выносится в океан около 42 тыс.м³ воды. Ежегодный вынос воды реками называется жидким стоком. Ежегодный вынос речными водами твердых частиц называется твердым стоком. Вынос речными водами различных организмов и продуктов их жизнедеятельности называется стоком растворенных веществ и биостоком. Экологи подсчитали, что годовой твердый сток всех рек мира составляет 0,14 * 10⁸ т, сток микроэлементов – 0,36 * 10⁸ т, сток органического вещества – 7,2 * 10⁸ т, сток минеральных коллоидов (кремний, железо, алюминий) – 1,75 * 10⁸ т. Эти факты указывают на огромную геохимическую роль рек в биосфере.

Водные ресурсы Республики Беларусь. Беларусь относится к государствам со средней водообеспеченностью. По территории Беларуси протекает около 21 тыс. рек и ручьев общей протяженностью 90,6 тыс. км. Наиболее крупные реки – это Западная Двина, Днепр, Припять, Вилия и Неман (общая протяженность более 500 км). Реки Беларуси принадлежат бассейнам двух морей – Балтийского и Черного. Средняя густота речной сети республики – 0,44 км/км². Однако этот показатель снижается из-за спрямления и русел рек, превращения их в каналы (особенно в Полесской низменности), исчезновения малых рек и ручьев в результате непродуманной мелиорации переувлажненных земель, из-за вырубки лесов и глобального изменения климата.

Объем собственного стока в Беларуси достигает 36,4 км³, причем 20,7 км³ поступает транзитом с сопредельных территорий. Наиболее обеспечены собственными водными ресурсами северные и северо-западные районы республики, расположенные в бассейнах рек Западной Двины и Немана. Здесь сосредоточено 45% общереспубликанского стока (на 1 км² территории приходится 200 тыс. м³ пресной воды в год). Объем стока рек колеблется в зависимости от количества выпавших в году осадков и составляет 96-24 км³ в год.

На территории Республики Беларусь 11 тыс. озер с общей площадью водного зеркала 2 тыс. км². В них сосредоточено около 7 тыс. км³ пресной воды. Кроме того, в республике 130 водохранилищ с 2,9 км³ пресной воды . Из них 12 водохранилищ озерного типа, а остальные – руслового и наливного. В Беларуси эксплуатируется более 1,5 тыс. прудов, имеющих суммарную площадь зеркала 0,3 км³ и объем воды 0,5 км³. Общие ресурсы подземного стока республики оцениваются в 16 км³ (в том числе 5715 м³/сут пресных подземных вод).

В результате производственной и хозяйственной деятельности0020еловека около 15% сточных вод сбрасываются недостаточно очищенными и 5% - неочищенными. Основное загрязнение водоемов и водотоков происходит за счет поверхностного стока. Большинство промышленных центов республики не имеет системы ливневой канализации, поэтому при выпадении осадков и с паводковыми водами мусор и другие загрязнители поступают в реки и озера. Постоянным и опасным источником загрязнения вод является сельское хозяйство. С распаханных и удобренных полей вместе с дождевыми и снеговыми водами стекают питательные вещества (фосфаты, нитраты, хлориды) и вредные пестициды. В результате за последние 20 лет в реках и озерах резко повысилась степень минерализации воды. Серьезное беспокойство вызывает ухудшение качества подземных вод республики. Наиболее сильно они загрязнены в городах, селах, местах расположения животноводческих комплексов, складов хранения ядохимикатов и минеральных удобрений, нефтепродуктов, в районах очистных сооружений и полей фильтрации. Для всей территории Беларуси характерно формирование грунтовых вод нитратного типа. Содержание нитратов в подземных водах увеличено до 2-15 ПДК. Для предупреждения негативных последствий водного кризиса в республике принимаются меры, направленные на улучшение состояния водных ресурсов. Выполнены проекты водоохранных зон и прибрежных полос для всех областей и начата реализация этих проектов.

По имеющимся данным (Состояние природной среды Беларуси, 2006), в 2005 г. общий объем воды, забранной из природных водных объектов Беларуси, составил 1773 млн м³. В структуре водозабора преобладает забор пресных вод (58%). В 2005 г. количество воды, использованной на различные хозяйственные нужды, составило 1600 млн м³, в том числе (млн м³): на зозяйственно-питьевые – 750, производственные – 441, орошение – 6, сельхозснабжение – 121, прудовое рыбное хозяйство – 282. В системе водопользования значительная часть водных ресурсов идет на удовлетворение хозяйственно-бытовых нужд. Потребление питьевой воды на душу населения в городах страны составляет в среднем 220-320 л/сут/чел., что существенно выше, чем в большинстве стран Европы – 120-150 л/сут/чел. Наиболее высокое водопотребление – в Минске, Гродно, Могилеве и Бресте.

В поверхностные водные объекты Беларуси в 2005 г. сброшено 1 146 млн м³ сточных вод, в том числе (млн.м³): 1 – без очистки и недостаточно очищенных – 10, 2 – нормативно очищенных – 846, 3 – нормативно чистых (без очистки) – 290.

Основной объем сточных вод с загрязненными веществами, формируется в сфере ЖКХ – 75,4%. В их составе содержится 93,5% всего сбрасываемого в реки аммонийного азота, 98,3% нитритного азота, 90,6% фосфатов, 85% органических веществ, 90% СПАВ, 87% хлоридов и нефтепродуктов, 83% взвешенных веществ и 54% сульфатов. В промышленных сточных водах содержится основное количество молибдена и фторидов, поступающих в водные объекты в составе сточных вод.

Важнейшими поставщиками загрязняющих веществ в реки и водоемы в сельском хозяйстве являются удобрения, пестициды, а также прудовое рыбное хозяйство за счет большого объема сбрасываемых сточных вод. На долю рыбного прудового хозяйства приходится около 100% фосфатов, образующихся в отрасли и сбрасываемых в водные объекты, 97% железа и взвешенных веществ, 92% сульфатов, 87% хлоридов, 89% органических веществ и 50% аммонийного азота.

Современная система канализации предусматривает совместную очистку вод промышленных предприятий и жилищно-коммунального хозяйства городов Беларуси на единых очистных сооружениях. Их суммарная мощность составляет 1329 млн м³. В то же время фактический объем нормативно очищенных и недостаточно очищенных вод не превышает 857 млн м³.

Установлено, что в 2005 г. в природные водные объекты в составе сточных вод сброшено 13,8 тыс. т взвешенных веществ, 9,0 т тыс. т – органических веществ, 73,9 тыс. т хлоридов, 63,7 тыс. т сульфатов, 37,3 т цинка, 8,9 т меди, 7,5 т никеля, 1,99 т свинца, 0,55 т кобальта, 3,35 т фторидов, 1,19 т молибдена, 1,59 т фенолов.

Среди локальных источников загрязнения поверхностных вод выделяется г. Минск и областные центры, на долю которых приходится 49% общей нагрузки по тяжелым металлам (никель, железо, цинк, хром), 61% - по взвешенным веществам, 58% - по соединениям азота (аммонийный, нитратный, нитритный), 62% - по нефтепродуктам и 56% - по органическим веществам.

Реки основных бассейнов испытывают различную нагрузку в результате сброса сточных вод. Самому значительному антропогенному стрессу подвергаются водотоки в бассейне Днепра, в который поступает ежегодно около 792 млн м³ (69%) всех сточных вод страны. В реки бассейнов Немана, Западной Двины, Припяти и Западного Буга сбрасывается соответственно 140,156, 200 и 58 млн м³ сточных вод, содержащих загрязняющие вещества. При оценке степени загрязнения поверхностных вод используют нормы качества воды водоемов и водотоков – предельно-допустимые концентрации (ПДК) для условий рыбохозяйственного, хозяйственно-питьевого и коммунально-бытового водопользования. Качество вод и их динамика характеризуется индексом загрязненности вод (ИЗВ).

Таблица

Критерии определения качества воды

Класс загрязненности воды	Описание	Индекс загрязнения вод
1	Очень чистая	3 или < 3
2	Чистая	> 0,3-1
3	Умеренно загрязненная	> 1-2,5
4	Загрязненная	2,5-4
5	Грязная	4-6
6	Очень грязная	> 6-10
7	Чрезвычайно грязная	> 10

Гидрографическая сеть г. Минска представлена р. Свислочью и ее притоками (Цна, Слепянка, Лошица, Переспа, Немига, Дражня и Тростянка), а также водохранилищами «Дрозды», «Комсомольское», «Курасовщина», «Чижевское» и «Цнянское». Система хозяйственно-бытовой канализации г. Минска предусматривает совместный сбор сточных вод ЖКХ и различных предприятий и их очистку на Минской очистной станции (МОСА) с выпуском в р. Свислочь ниже города (в районе пос. Королищевичи). Мощность очистных сооружений после ввода новой линии по очистке сточных вод в 2007 г. составляет 770 тыс. м³ в сутки. Наиболее загрязненный сток формируется в период снеготаяния, что обусловлено растворением в воде солей, вносимых на автодороги и тротуары в составе противогололедных смесей.

Для хозяйственно-питьевого водоснабжения г. Минска используется один открытый источник (водохранилище «Крылово» Вилейско-Минской водной системы) и 16 групповых подземных водозаборов, обслуживаемых «Минскводоканалом». Четыре водозабора (Новинки, Петровщина, Зеленовка и Дражня) расположены на территории города, остальные находятся за пределами городской черты. В настоящее время для обеспечения водой г. Минска действует около 400 скважин, откачивающих воду с глубины от 30 до 120 м. Крупными организациями и предприятиями города эксплуатируется 65 ведомственных водозаборов.

В общем балансе хозяйственно-питьевого водоснабжения г. Минска подземные воды преобладают над поверхностными. Водозабор из подземных источников с утвержденными запасами составляет в среднем 500 тыс. м³ в сутки, из Вилейско-Минской системы – около 200 тыс. м³ в сутки. Вместе с тем разведанные и утвержденные запасы пресных подземных вод в районе г. Минска достигают 1007 тыс.м³ в сутки, то есть вполне могут обеспечить потребность горожан в питьевой воде.