Pendant plusieurs centaines d’années, l’impact humain sur les ressources en eau a été insignifiant et de nature exclusivement locale. Les excellentes propriétés de l'eau - son renouvellement dû au cycle et sa capacité à être purifiée - rendent l'eau douce relativement purifiée et possédant des caractéristiques quantitatives et qualitatives qui resteront inchangées pendant longtemps. Cependant, ces caractéristiques de l'eau ont donné naissance à l'illusion de l'immuabilité et de l'inépuisabilité de ces ressources. De ces préjugés est née une tradition d’utilisation négligente de ressources extrêmement importantes. ressources en eau.
La situation a considérablement changé au cours des dernières décennies. Dans de nombreuses régions du monde, les résultats d’une mauvaise gestion à long terme d’une ressource aussi précieuse ont été découverts. De nombreuses régions du monde disposent de ressources en eau si épuisées et si fortement polluées qu'elles ne peuvent plus répondre à une demande toujours croissante.
Le volume total de l'hydrosphère est étonnant par sa quantité, mais seulement 2 % de ce chiffre est de l'eau douce, et seulement 0,3 % est disponible pour l'utilisation. Les scientifiques ont calculé les ressources eau douce, qui sont nécessaires à toute l’humanité, animaux et plantes. Il s'avère que l'approvisionnement en ressources en eau sur la planète ne représente que 2,5 % du volume d'eau requis. Dans le monde, environ 5 000 m3 d'eau sont consommés chaque année, et plus de la moitié de l'eau consommée est irrévocablement perdue.
Pourcentage de consommation d'eau :
Yo Agriculture - 63%
Ё Consommation d'eau industrielle - 27% du total
E Les besoins des municipalités et des ménages représentent 6%
Les réservoirs Yo consomment 4 %
Consommation mondiale d'eau.
Pour les composants individuels du bilan hydrique mondial période moderne se développe comme suit.
Approvisionnement en eau municipale. Au début des années 80, environ 200 km3 étaient consacrés aux besoins de la population, et en même temps 100 km3. était perdu à jamais. En 1990, plus de 300 kilomètres cubes ont été prélevés à ces fins. Les normes de consommation d'eau par personne sont en moyenne de 120 à 150 litres par jour. En réalité, ils fluctuent beaucoup. Dans les villes des pays industrialisés, la consommation d’eau est particulièrement élevée. Par exemple, dans les pays européens, elle atteint 300 à 400 l/jour. Dans les villes des pays en développement situées dans des régions subarides ou arides, les normes sont réduites à 100-150 l/jour. Utilise beaucoup moins d'eau villageois. Dans les zones humides des pays développés, il consomme jusqu'à 100 à 150 litres d'eau par jour et dans les zones tropicales sèches, pas plus de 20 à 30 litres.
Selon l'Organisation mondiale de la santé (OMS), plus de 1,5 milliard de personnes dans le monde n'ont pas accès à l'eau potable et d'ici l'an 2000, ce nombre pourrait atteindre 2 milliards.
Approvisionnement en eau industrielle. Les propriétés uniques de l’eau en tant que corps naturel lui permettent d’être utilisée très largement dans diverses industries. Il est utilisé à des fins énergétiques, comme solvant, comme liquide de refroidissement et comme composant de nombreux processus technologiques. La consommation d'eau des différentes industries varie en fonction du type de produit, des moyens techniques et des schémas technologiques utilisés. La production d'1 tonne de produits finis consomme actuellement la quantité d'eau douce suivante : papier 900-1000 m3, acier - 15-20 m3, acide nitrique- 80-180 m3, cellulose - 400-500 m3, fibre synthétique 500 m3, tissu en coton 300-1100 m3, etc. D’énormes quantités d’eau sont consommées centrales électriques pour les unités de refroidissement. Ainsi, pour le fonctionnement d'une centrale thermique d'une capacité de 1 million de kW, 1,2 à 1,6 km3 d'eau par an sont nécessaires, et pour le fonctionnement d'une centrale nucléaire de même capacité - jusqu'à 3 km3 (Rozanov, 1984). Uniquement pour les besoins énergétiques, 320 km3 d'eau sont prélevés des sources, dont 20 km3 sont perdus.
L'industrie de l'énergie thermique utilise largement des systèmes d'approvisionnement en eau de circulation, utilisant une partie des déchets et de l'eau purifiée provenant d'autres productions industrielles, car relativement peu d'eau peut être utilisée pour le refroidissement. mauvaise qualité. La consommation d'eau à des fins énergétiques produit 300 km3 de déchets thermiques, qui nécessitent 900 km3 d'eau douce gratuite pour leur dilution.
La part des autres industries dans la consommation totale d'eau pour les besoins industriels est encore plus grande - 440 km3 ; Grâce au recyclage des systèmes d'approvisionnement en eau, elles consomment 700 km3, tout en perdant simultanément plus de 10 % de ce volume. C'est dans les installations industrielles que sont générées les eaux usées, enrichies de composés particulièrement toxiques et difficiles à éliminer des eaux usées. Le volume total des eaux usées est de 290 km3. Étant donné que la technologie moderne de traitement de l'eau est encore loin d'être parfaite et que de nombreuses entreprises de divers pays rejettent leurs eaux usées dans des plans d'eau insuffisamment ou mal purifiés, il faut donc 5 800 km3 d'eau gratuite pour diluer ce volume d'eau contaminée, soit 20 fois plus. .
Approvisionnement en eau pour l'agriculture. Le plus gros consommateur d’eau est l’agriculture. Selon des estimations approximatives, en 1990, ce secteur de l'économie mondiale a consommé plus de 3 000 km3, soit 3,5 fois plus que l’industrie. La quasi-totalité de ce volume a été utilisée pour l'arrosage des terres irriguées et seulement 55 km3 pour l'approvisionnement en eau du bétail.
Au début des années 1980, 230 millions d’hectares de terres étaient irrigués dans le monde. Avec un taux d'irrigation moyen de 12 à 14 000 m3/ha, de 2 500 à 2 800 km3 d'eau propre gratuite et une part importante (environ 600 km3) d'eaux usées purifiées et diluées provenant du secteur domestique et d'une partie de la production industrielle ont été consacrées à l'irrigation. Selon des estimations très approximatives, environ 1 900 km3 se sont évaporés de la surface des terres irriguées et ont été transportés par la végétation, 500 km3 se sont drainés dans les horizons souterrains. Ainsi, contrairement à la consommation industrielle d’eau, l’utilisation de l’eau pour l’irrigation augmente fortement pertes irrécupérablesà une évaporation improductive de la surface des terres irriguées et crée un ruissellement sous forme d'eau d'irrigation ou de retour, difficile à capter, purifier et réutiliser. En même temps, leur volume est énorme, ils sont saturés de bioforts (azote, phosphore) et d'autres composés facilement solubles, grâce auxquels la minéralisation de l'eau augmente. L’apparition de volumes importants d’eaux souterraines minéralisées dans les paysages subarides ou arides avec des terres irriguées crée un danger de salinisation secondaire et de dégradation des sols.
Le ruissellement des élevages constitue un problème particulier. Bien que leur volume total dans la consommation mondiale d'eau pour les besoins agricoles soit faible (seulement 10 km3), ils sont extrêmement surchargés en composés organiques, sont difficiles à restaurer et provoquent une pollution particulièrement rapide des masses d'eau. pollution de l'eau traitement des eaux usées marines
D'après les calculs de M.I. Lvovich (1994), le prélèvement d'eau moderne provenant de diverses sources (rivières, lacs, réservoirs, horizons souterrains) pour les besoins industriels et domestiques, les complexes d'irrigation et d'élevage est supérieur à 4 000 km3 et le volume des eaux usées est d'environ 2 000 km3. Si l'on suppose que toutes les eaux usées sont purifiées selon les normes, alors dans ce cas au moins 8 300 km3 d'eau propre seront nécessaires pour les diluer (20 % du débit total et 60 % du débit durable). Mais en raison des imperfections de l’utilisation et du traitement modernes de l’eau, l’eau est beaucoup plus polluée. Ainsi, si l’épuisement quantitatif des réserves d’eau provenant des sources traditionnelles à l’échelle mondiale ne menace pas l’humanité dans un avenir proche, une détérioration qualitative est déjà évidente aujourd’hui.
Forte tension dans le bilan hydrique et situations de crise La consommation d'eau augmente considérablement dans les pays au potentiel de ressources en eau limité, où il n'existe en réalité aucune réserve d'eau gratuite pour diluer les déchets et les eaux traitées. De tels phénomènes sont typiques de nombreux pays industrialisés du monde, où la sous-consommation consomme pratiquement toutes les ressources en eau. C’est la situation dans les pays européens étrangers et dans de nombreuses régions des États-Unis. Le problème de l'approvisionnement en eau est encore plus aigu dans les pays en développement, où il y a souvent une pénurie d'eau potable de haute qualité, et où les cours d'eau et les réservoirs de surface existants servent de collecteurs pour le rejet d'eaux usées industrielles totalement non traitées.
La consommation d'eau et sa structure diffèrent selon les continents. Caractéristiques du moderne gestion de l'eau dépendre de facteurs naturels(principalement la fourniture du débit fluvial, les caractéristiques climatiques, la structure de la surface) et sur les structures socio-économiques. Les plus grands volumes d’eau sont consommés par les économies des pays asiatiques. Près de 90 % de ce volume en Asie est consacré aux besoins agricoles. Une situation similaire est typique de l'Amérique du Sud et de l'Afrique, même si en général la participation de ces continents à la consommation mondiale d'eau est insignifiante. En Amérique du Nord et en Europe, la consommation d’eau industrielle et agricole est à peu près égale.
Pollution de l'eau
Principales causes de la pollution de l'eau
vEaux usées
Les eaux usées domestiques, industrielles et agricoles polluent de nombreuses rivières et lacs.
v Le rejet des déchets dans les mers et océans
L'enfouissement des déchets dans les mers et les océans peut causer d'énormes problèmes, car cela affecte négativement les organismes vivants qui vivent dans l'eau.
v Industrie
L’industrie est une énorme source de pollution de l’eau, produisant des substances nocives pour l’homme et l’environnement.
v Substances radioactives
La pollution radioactive, dans laquelle il existe une forte concentration de rayonnement dans l'eau, est la pollution la plus dangereuse et peut se propager dans les eaux océaniques.
v Marée noire
Une marée noire constitue une menace non seulement pour les ressources en eau, mais aussi pour les établissements humains situés à proximité d'une source contaminée, ainsi que pour tous. ressources biologiques pour qui l'eau est un habitat ou une nécessité vitale.
v Fuites de pétrole et de produits pétroliers des installations de stockage souterraines
De grandes quantités de pétrole et de produits pétroliers sont stockées dans des réservoirs en acier, qui se corrodent avec le temps, ce qui crée par conséquent des fuites de substances nocives dans sol environnant et les eaux souterraines.
v Précipitations atmosphériques
Les précipitations atmosphériques, telles que les précipitations acides, se forment lors de la pollution de l'air et modifient l'acidité de l'eau.
v Noyades mondiales
La hausse de la température de l’eau provoque la mort de nombreux organismes vivants et détruit un grand nombre d’habitats.
v Eutrophisation
C'est un processus de déclin caractéristiques de qualité eau associée à un enrichissement excessif en nutriments.
Pour résoudre le problème de l'approvisionnement en ressources en eau des habitants de la Terre, il est nécessaire de reconsidérer radicalement les voies et moyens d'utilisation de l'hydrosphère, d'utiliser les ressources en eau de manière plus économique et de protéger soigneusement les masses d'eau de la pollution, qui est le plus souvent associée à l'activité économique humaine. .
Les scientifiques identifient des méthodes hydrologiques, géographiques et techniques pour résoudre le problème de l'eau.
La tâche technique principale consiste à réduire le volume des eaux usées rejetées dans les réservoirs et à introduire un approvisionnement en eau en boucle fermée dans les entreprises. Un certain nombre d'entreprises industrielles et de services municipaux sont confrontés à la tâche urgente d'utiliser une partie des eaux de ruissellement pour irriguer les zones de culture après un traitement approprié. De telles technologies sont aujourd'hui développées très activement.
Une façon de remédier à la pénurie d’eau potable et de cuisine consiste à introduire un régime de conservation de l’eau. A cet effet, le ménage et systèmes industriels contrôle de la consommation d'eau, ce qui peut réduire considérablement sa consommation déraisonnable. De tels systèmes de contrôle contribuent non seulement à économiser des ressources précieuses, mais également à réduire les dépenses financières de la population pour ce type de services publics.
Les États les plus avancés technologiquement développent de nouvelles façons de conduire activité économique et des méthodes de production qui permettent de s'affranchir des consommations techniques d'eau ou du moins de réduire la consommation des ressources en eau. Un exemple est le passage des systèmes à l'air, ainsi que l'introduction d'une méthode de fusion des métaux sans hauts fourneaux ni foyers ouverts, inventée au Japon.
Méthodes hydrologiques et géographiques
Les méthodes hydrologiques et géographiques consistent à gérer la circulation des ressources en eau à l'échelle de régions entières et à modifier délibérément le bilan hydrique. grandes surfaces des sushis. Cependant, nous ne parlons pas encore d’une augmentation absolue du volume des ressources en eau.
Le but de cette approche est la reproduction de l'eau en maintenant un débit durable, en créant des réserves d'eau souterraine, en augmentant la part de l'humidité du sol grâce à l'utilisation des eaux de crue et des glaciers naturels.
Les hydrologues développent des méthodes de régulation du débit grandes rivières. Des mesures sont également prévues pour accumuler de l'humidité dans les puits souterrains, qui pourraient éventuellement se transformer en grands réservoirs. Il est tout à fait possible de drainer les déchets et les eaux de traitement parfaitement purifiées dans de tels réservoirs.
Dignité cette méthode le fait qu'avec elle, l'eau, traversant les couches de sol, est en outre purifiée. Dans les zones où partout longue période un enneigement stable est observé, des travaux de rétention de neige sont possibles, ce qui permet également de résoudre la question de la disponibilité de l'eau.
Introduction
L'eau est la ressource naturelle la plus précieuse. Il joue un rôle exceptionnel dans les processus métaboliques qui constituent la base de la vie. Valeur énorme l'eau est utilisée dans la production industrielle et agricole ; sa nécessité pour les besoins quotidiens des humains, de toutes les plantes et de tous les animaux est bien connue. Il sert d'habitat à de nombreuses créatures vivantes.
La croissance des villes, le développement rapide de l'industrie, l'intensification de l'agriculture, l'expansion significative des superficies irriguées, l'amélioration des conditions culturelles et de vie et un certain nombre d'autres facteurs compliquent de plus en plus les problèmes d'approvisionnement en eau.
La demande en eau est énorme et augmente chaque année. La consommation annuelle d'eau sur la planète, pour tous les types d'approvisionnement en eau, est de 3 300 à 3 500 km 3 . Parallèlement, 70 % de la consommation totale d'eau est utilisée dans agriculture.
Chimique et industrie des pâtes et papiers, noir et métallurgie des non ferreux. Le développement énergétique entraîne également une forte augmentation de la demande en eau. Une quantité importante d'eau est dépensée pour les besoins de l'industrie de l'élevage, ainsi que pour les besoins domestiques de la population. La majeure partie de l’eau, après avoir été utilisée pour les besoins domestiques, est rejetée dans les rivières sous forme d’eaux usées.
La pénurie d’eau douce et propre devient déjà un problème mondial. Les besoins toujours croissants de l'industrie et de l'agriculture en eau obligent tous les pays et les scientifiques du monde entier à rechercher divers moyens pour résoudre ce problème.
But travail de cours est étude approfondie problèmes environnementaux des ressources en eau en Russie, ainsi que le développement de méthodes pour améliorer la qualité plans d'eau.
1) identifier le degré de pollution des plans d'eau sur le territoire de la Russie.
2) élaboration de mesures de nettoyage des plans d'eau contaminés.
3) envisager des programmes fédéraux visant à améliorer la qualité des ressources en eau.
L'objet de l'étude concerne toutes les ressources et objets en eau situés sur le territoire de la Russie. Le sujet de l'étude concerne les programmes fédéraux et autres réglementations visant à développer l'approvisionnement en eau, l'évacuation des eaux usées et l'épuration des eaux polluées.
Problèmes environnementaux des plans d'eau en Russie
Les ressources en eau et leur utilisation
plan d'eau pollution de l'environnement
La coquille d'eau de la Terre dans son ensemble s'appelle l'hydrosphère et est un ensemble d'océans, de mers, de lacs, de rivières, de formations de glace, d'eaux souterraines et d'eaux atmosphériques. Superficie totale Les océans de la Terre sont 2,5 fois plus grands que la superficie des terres émergées.
Les réserves totales d'eau sur Terre s'élèvent à 138,6 millions de km 3 . Environ 97,5 % de l’eau est salée ou hautement minéralisée, ce qui signifie qu’elle nécessite une purification pour un certain nombre d’utilisations. L'océan mondial représente 96,5% du volume masse d'eau planètes.
Pour une idée plus précise de l'échelle de l'hydrosphère, il faut comparer sa masse avec la masse des autres coquilles de la Terre (en tonnes) :
Hydrosphère - 1.50x10 18
La croûte terrestre - 2,80x10"
Matière vivante (biosphère) - 2,4 x10 12
Ambiance - 5,15x10 13
L’eau est l’un des facteurs les plus importants déterminant la localisation des forces productives, et très souvent un moyen de production. L'augmentation de la consommation d'eau par l'industrie est associée non seulement à son développement rapide, mais également à une augmentation de la consommation d'eau par unité de production.
Les grandes centrales thermiques modernes consomment quantité énorme eau. Une seule station d'une capacité de 300 000 kW consomme jusqu'à 120 m 3 /s, soit plus de 300 millions de m 3 par an.
L’agriculture est l’un des plus grands consommateurs d’eau. Dans le système de gestion de l’eau, c’est le plus gros consommateur d’eau. Cultiver 1 tonne de blé nécessite 1 500 m 3 d'eau pendant la saison de croissance, 1 tonne de riz nécessite plus de 7 000 m 3 . La productivité élevée des terres irriguées a stimulé une forte augmentation de la superficie mondiale, qui atteint désormais 200 millions d'hectares.
Un endroit spécial Dans l'utilisation des ressources en eau, la consommation d'eau est importante pour les besoins de la population. Les usages domestiques et potables dans notre pays représentent environ 10 % de la consommation d'eau. Dans le même temps, un approvisionnement ininterrompu en eau, ainsi que le strict respect des normes sanitaires et hygiéniques scientifiquement fondées, sont obligatoires.
L'utilisation de l'eau à des fins économiques est l'un des maillons du cycle de l'eau dans la nature. Mais le lien anthropique du cycle diffère du lien naturel dans la mesure où lors du processus d'évaporation, une partie de l'eau utilisée par l'homme retourne dans l'atmosphère dessalée. L'autre partie (qui représente par exemple 90 % de l'approvisionnement en eau des villes et de la plupart des entreprises industrielles) est rejetée dans les plans d'eau sous forme d'eaux usées contaminées par des déchets industriels.
Selon le cadastre national des eaux de Russie, la quantité totale d'eau prélevée dans les masses d'eau naturelles en 1995 s'élevait à 96,9 km 3 . Plus de 70 km 3 ont été utilisés pour les besoins de l'économie nationale, notamment pour :
approvisionnement en eau industrielle - 46 km 3 ;
irrigation - 13,1 km 3 ;
approvisionnement en eau agricole - 3,9 km 3 ;
autres besoins - 7,5 km 3 .
Si nous parlons de la Russie, la base des ressources en eau est le ruissellement des rivières, qui atteint en moyenne 4 262 km 3 par an, dont environ 90 % tombent dans les bassins des océans Arctique et Pacifique. Aux bassins de la Caspienne et Mers d'Azov, où vit plus de 80 % de la population russe et où est concentré son principal potentiel industriel et agricole, représente moins de 8 % du total. débit de la rivière.
La Fédération de Russie dans son ensemble est riche en ressources en eau douce : on en compte 28 500 mètres cubes par habitant. m par an, mais sa répartition sur l'ensemble du territoire est extrêmement inégale.
Le volume total d'eau prélevée dans les plans d'eau naturels était de 117 mètres cubes. km, dont 101,7 mètres cubes. km d'eau douce; les pertes sont égales à 9,1 mètres cubes. km, utilisé à la ferme 95,4 mètres cubes. km, dont :
Pour les besoins industriels - 52,7 mètres cubes. km ;
Pour l'irrigation -16,8 mètres cubes. km ;
Sur le ménage boire -14,7 mètres cubes km ;
Approvisionnement en eau Us/x - 4,1 mètres cubes. km ;
Pour d'autres besoins - 7,1 mètres cubes. km.
Dans l'ensemble de la Russie, le volume total de prélèvement d'eau douce provenant des sources d'eau est d'environ 3 %, mais dans un certain nombre de bassins fluviaux, incl. Kouban, Don, la quantité d'eau prélevée atteint 50 % ou plus, ce qui dépasse le prélèvement environnementalment autorisé.
DANS services publics la consommation d'eau est en moyenne de 32 litres par jour et par personne et dépasse la norme de 15 à 20 %.
Les réserves et la qualité des eaux naturelles sont extrêmement inégalement réparties dans toute la Russie.
Les ressources en eau les plus abondantes sont le cours inférieur de l'Ob, l'interfluve Ob-Ienisseï, le cours inférieur de l'Ienisseï, de la Léna et de l'Amour. Niveau augmenté la disponibilité de l'eau est typique du nord de l'Europe, de la Sibérie centrale, de l'Extrême-Orient et de l'Oural occidental. Parmi les sujets de la Fédération, le territoire de Krasnoïarsk et la région du Kamchatka (sans districts autonomes), la région de Sakhaline et la région autonome juive ont les indicateurs les plus élevés. Au centre et au sud de la partie européenne du pays, où est concentrée la principale population de la Russie, la zone d'approvisionnement en eau satisfaisante est limitée à la vallée de la Volga et aux régions montagneuses du Caucase.
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Les enjeux contemporains de l’eau
Problèmes d’eau potable et de conservation écosystèmes aquatiques deviennent plus aigus avec le développement historique de la société, l'impact sur la nature causé par progrès scientifique et technologique. Déjà aujourd'hui, dans de nombreuses régions du monde, il est difficile d'assurer l'approvisionnement et l'utilisation de l'eau en raison de l'épuisement qualitatif et quantitatif des ressources en eau, associé à la pollution et à la pollution. utilisation irrationnelle eau.
La pollution de l’eau est principalement due au rejet de déchets industriels, ménagers et agricoles. Dans certains réservoirs, la pollution est si grande qu'ils sont complètement dégradés en tant que sources d'approvisionnement en eau. Une petite quantité de pollution ne peut pas provoquer une détérioration significative de l'état du réservoir, car il a la capacité d'épuration biologique, mais le problème est qu'en règle générale, la quantité de polluants rejetés dans l'eau est très importante et le réservoir ne peuvent pas faire face à leur neutralisation.
L'approvisionnement et l'utilisation de l'eau sont souvent compliqués par des obstacles biologiques : la prolifération des canaux réduit leur débit, les proliférations d'algues détériorent la qualité de l'eau et son état sanitaire, les salissures créent des perturbations dans la navigation et le fonctionnement des ouvrages hydrauliques. C’est pourquoi le développement de mesures impliquant des interférences biologiques revêt une grande importance. signification pratique et devient l'un des problèmes les plus importants de l'hydrobiologie. En raison de la perturbation de l'équilibre écologique des masses d'eau, une menace sérieuse de détérioration importante est créée. situation environnementale en général. L’humanité est donc confrontée à la tâche énorme de protéger l’hydrosphère et de maintenir l’équilibre biologique de la biosphère.
Le problème de la pollution de l'océan mondial.
Le pétrole et les produits pétroliers sont les polluants les plus courants dans l’océan mondial. Au début des années 80, environ 6 millions de tonnes de pétrole déversaient chaque année dans l'océan, ce qui représentait 0,23 % de la production mondiale. Les plus grandes pertes de pétrole sont associées à son transport depuis les zones de production. Les situations d'urgence impliquant des pétroliers vidant leurs eaux de lavage et de ballast par-dessus bord entraînent la présence de champs de pollution permanents le long des routes maritimes. Entre 1962 et 1979, à la suite d'accidents, environ 2 millions de tonnes de pétrole ont pénétré dans le milieu marin. Au cours des 30 dernières années, depuis 1964, environ 2 000 puits ont été forés dans l'océan mondial, dont 1 000 et 350 puits industriels ont été équipés rien que dans la mer du Nord. En raison de fuites mineures, 0,1 million de tonnes de pétrole sont perdues chaque année. Grandes masses le pétrole pénètre dans les mers par les rivières, les égouts domestiques et pluviaux. Le volume de pollution provenant de cette source est de 2,0 millions de tonnes/an. Chaque année, 0,5 million de tonnes de pétrole arrivent avec les déchets industriels. Une fois dans le milieu marin, le pétrole se répand d’abord sous la forme d’un film, formant des couches d’épaisseur variable.
Le film d'huile modifie la composition du spectre et l'intensité de la pénétration de la lumière dans l'eau. La transmission lumineuse des films minces de pétrole brut est de 1 à 10 % (280 nm), 60 à 70 % (400 nm). Un film d'une épaisseur de 30 à 40 microns absorbe complètement le rayonnement infrarouge. Lorsqu'elle est mélangée à l'eau, l'huile forme deux types d'émulsion : directe - « huile dans l'eau » - et inverse - « eau dans l'huile ». Lorsque les fractions volatiles sont éliminées, le pétrole forme des émulsions inverses visqueuses qui peuvent rester à la surface, être transportées par les courants, rejetées sur le rivage et se déposer au fond.
Pesticides. Les pesticides constituent un groupe de substances créées artificiellement et utilisées pour lutter contre les ravageurs et les maladies des plantes. Il a été établi que les pesticides, tout en détruisant les parasites, nuisent à de nombreuses personnes. organismes bénéfiques et nuire à la santé des biocénoses. Dans l'agriculture, il existe depuis longtemps un problème de transition des méthodes chimiques (polluantes) vers les méthodes biologiques (respectueuses de l'environnement) de lutte antiparasitaire. La production industrielle de pesticides s'accompagne de l'émergence grande quantité sous-produits polluant les eaux usées.
Métaux lourds. Les métaux lourds (mercure, plomb, cadmium, zinc, cuivre, arsenic) sont des polluants courants et hautement toxiques. Ils sont largement utilisés dans divers processus industriels. Par conséquent, malgré les mesures de traitement, la teneur en composés de métaux lourds dans les eaux usées industrielles est assez élevée. De grandes masses de ces composés pénètrent dans l’océan par l’atmosphère. Pour les biocénoses marines, les plus dangereuses sont le mercure, le plomb et le cadmium. Le mercure est transporté vers l'océan par le ruissellement continental et par l'atmosphère. Lors de l'altération des roches sédimentaires et ignées, 3,5 mille tonnes de mercure sont libérées chaque année. Les poussières atmosphériques contiennent environ 12 000 tonnes de mercure, dont une partie importante est d'origine anthropique.
Environ la moitié de l'année fabrication industrielle de ce métal (910 mille tonnes/an) de diverses manières tombe dans l'océan. Dans les zones polluées par les eaux industrielles, la concentration de mercure en solution et en matières en suspension augmente considérablement. La contamination des fruits de mer a conduit à plusieurs reprises à des empoisonnements au mercure des populations côtières. Le plomb est un oligoélément typique présent dans toutes les composantes de l’environnement : roches, sols, eaux naturelles, atmosphère, organismes vivants. Enfin, le plomb se dissipe activement dans environnement dans le processus de l’activité économique humaine. Il s'agit des émissions des eaux usées industrielles et domestiques, des fumées et poussières des entreprises industrielles et des gaz d'échappement des moteurs à combustion interne.
Pollution thermique. La pollution thermique de la surface des réservoirs et des zones marines côtières résulte du rejet d'eaux usées chauffées par les centrales électriques et certaines productions industrielles. Le rejet d'eau chauffée provoque dans de nombreux cas une augmentation de la température de l'eau dans les réservoirs de 6 à 8 degrés Celsius. La superficie des points d'eau chauffée dans les zones côtières peut atteindre 30 mètres carrés. km. Une stratification de température plus stable empêche l'échange d'eau entre les couches de surface et de fond. La solubilité de l'oxygène diminue et sa consommation augmente, car avec l'augmentation de la température, l'activité des bactéries aérobies décomposant la matière organique augmente. La diversité des espèces du phytoplancton et de l’ensemble de la flore algale augmente.
Pollution des plans d'eau douce.
Le cycle de l'eau, ce long chemin de son mouvement, se compose de plusieurs étapes : évaporation, formation de nuages, précipitations, ruissellement dans les ruisseaux et les rivières et évaporation à nouveau. Tout au long de son parcours, l'eau elle-même est capable de se purifier des contaminants qui y pénètrent -. produits de décomposition matière organique, les gaz dissous et minéraux, matière solide en suspension. Dans les endroits où se trouvent de grandes concentrations de personnes et d'animaux, l'eau propre naturelle n'est généralement pas suffisante, surtout si elle est utilisée pour collecter les eaux usées et les transporter loin de l'environnement. colonies. Si peu d’eaux usées pénètrent dans le sol, les organismes du sol les traitent, réutilisent les nutriments, et de l’eau propre s’infiltre dans les cours d’eau voisins. Mais si les eaux usées pénètrent directement dans l’eau, elles pourrissent et de l’oxygène est consommé pour l’oxyder. Une demande dite biochimique en oxygène est créée. Plus ce besoin est élevé, moins il reste d’oxygène dans l’eau pour les micro-organismes vivants, notamment les poissons et les algues. Parfois, à cause du manque d’oxygène, tous les êtres vivants meurent.
L'eau devient biologiquement morte ; seules les bactéries anaérobies subsistent ; Ils prospèrent sans oxygène et, au cours de leur vie, émettent du sulfure d’hydrogène, un gaz toxique à l’odeur spécifique d’œufs pourris. L'eau déjà sans vie acquiert une odeur putride et devient totalement inadaptée aux humains et aux animaux. Cela peut également se produire lorsqu'il y a un excès de substances telles que les nitrates et les phosphates dans l'eau ; ils pénètrent dans l'eau à partir des engrais agricoles dans les champs ou des eaux usées contaminées par des détergents. Ces nutriments stimulent la croissance des algues, les algues commencent à consommer beaucoup d'oxygène et lorsqu'il devient insuffisant, elles meurent. Dans des conditions naturelles, le lac existe pendant environ 20 000 ans avant de s'envaser et de disparaître. L'excès de nutriments accélère le processus de vieillissement et réduit la durée de vie du lac. L'oxygène est moins soluble dans l'eau chaude que dans l'eau froide. Certaines installations, notamment les centrales électriques, consomment d’énormes quantités d’eau pour leur refroidissement. L’eau chauffée est rejetée dans les rivières et perturbe encore davantage l’équilibre biologique du système hydrographique. Une faible teneur en oxygène entrave le développement de certaines espèces vivantes et donne un avantage à d’autres. Mais ces nouvelles espèces thermophiles souffrent aussi beaucoup dès que le chauffage de l’eau s’arrête.
Les déchets organiques, les nutriments et la chaleur ne deviennent un obstacle au développement normal des systèmes écologiques d'eau douce que lorsqu'ils surchargent ces systèmes. Mais dans dernières années Les systèmes écologiques ont été bombardés par d’énormes quantités de substances totalement étrangères contre lesquelles ils n’ont aucune protection. Les pesticides utilisés en agriculture, les métaux et les produits chimiques provenant des eaux usées industrielles ont réussi à pénétrer dans la chaîne alimentaire aquatique, ce qui peut avoir des conséquences imprévisibles. Espèce au début chaîne alimentaire, peut accumuler ces substances à des concentrations dangereuses et devenir encore plus vulnérable à d’autres effets nocifs.
L'eau polluée peut être purifiée. Cela se produit dans des conditions favorables. naturellement dans le processus du cycle naturel de l’eau. Mais les bassins pollués – rivières, lacs, etc. – nécessitent beaucoup plus de temps pour se rétablir. Pour que les systèmes naturels se rétablissent, il faut avant tout arrêter le flux ultérieur de déchets dans les rivières. Les émissions industrielles non seulement obstruent, mais empoisonnent également les eaux usées. Malgré tout, certains ménages urbains et entreprises industrielles préfèrent encore déverser leurs déchets dans les rivières voisines et hésitent beaucoup à y renoncer uniquement lorsque l'eau devient totalement inutilisable, voire dangereuse.
Dans sa circulation sans fin, l'eau soit capte et transporte de nombreuses substances dissoutes ou en suspension, soit en est débarrassée. La plupart des impuretés présentes dans l’eau sont naturelles et s’y propagent par la pluie ou les eaux souterraines. Certains polluants associés aux activités humaines suivent le même chemin. La fumée, les cendres et les gaz industriels se déposent au sol avec la pluie ; les composés chimiques et les eaux usées ajoutés au sol avec des engrais pénètrent dans les rivières contenant des eaux souterraines. Certains déchets suivent des chemins créés artificiellement - fossés de drainage et canalisations d'égout. Ces substances sont généralement plus toxiques, mais leur rejet est plus facile à contrôler que ceux véhiculés par le cycle naturel de l’eau.
La consommation mondiale d’eau pour les besoins économiques et domestiques représente environ 9 % du débit total des rivières. Ce n’est donc pas la consommation directe d’eau des ressources hydroélectriques qui provoque une pénurie d’eau douce dans certaines régions du globe, mais leur épuisement qualitatif. Au cours des dernières décennies, une part de plus en plus importante du cycle de l’eau douce est devenue constituée d’eaux usées industrielles et municipales. Environ 600 à 700 mètres cubes sont consommés pour les besoins industriels et domestiques. km d'eau par an. Sur ce volume, 130 à 150 mètres cubes sont irrévocablement consommés. km et environ 500 mètres cubes. Des kilomètres de déchets, appelés eaux usées, sont déversés dans les rivières et les mers.
Méthodes de purification de l'eau.
Une place importante dans la protection des ressources hydroélectriques contre l'épuisement qualitatif appartient aux installations de traitement. Les stations d'épuration sont différents types en fonction de la principale méthode d'élimination des déchets. Grâce à la méthode mécanique, les impuretés insolubles sont éliminées des eaux usées grâce à un système de bassins de décantation et de divers types de pièges. Autrefois, cette méthode était largement utilisée pour le traitement des eaux usées industrielles. L'essence de la méthode chimique est que des réactifs sont introduits dans les eaux usées des stations d'épuration. Ils réagissent avec les polluants dissous et non dissous et contribuent à leur précipitation dans des bassins de décantation, d'où ils sont éliminés mécaniquement. Mais cette méthode est inadaptée au traitement des eaux usées contenant un grand nombre de polluants différents. Pour le traitement des eaux usées industrielles composition complexe La méthode électrolytique (physique) est utilisée. Avec cette méthode courant électrique rejetés dans les eaux usées industrielles, ce qui entraîne la précipitation de la plupart des polluants. La méthode électrolytique est très efficace et nécessite des coûts relativement faibles pour la construction de stations d'épuration. Dans notre pays, dans la ville de Minsk, tout un groupe d'usines utilisant cette méthode ont obtenu des résultats très haut degré traitement des eaux usées.
Lors du traitement des eaux usées domestiques, les meilleurs résultats sont obtenus par la méthode biologique. Dans ce cas, des processus biologiques aérobies réalisés à l'aide de micro-organismes sont utilisés pour minéraliser les contaminants organiques. La méthode biologique est utilisée à la fois dans des conditions proches du naturel et dans des installations de bioraffinage spéciales. Dans le premier cas, les eaux usées ménagères sont acheminées vers les champs d'irrigation. Ici, les eaux usées sont filtrées à travers le sol et subissent une épuration bactérienne.
D’énormes quantités s’accumulent dans les champs d’irrigation engrais organiques, ce qui leur permet d'obtenir des rendements élevés. Les Néerlandais ont développé et utilisent un système complexe d'épuration biologique des eaux contaminées du Rhin pour l'approvisionnement en eau de plusieurs villes du pays. Des stations de pompage avec filtres partiels ont été construites sur le Rhin. Depuis la rivière, l'eau est pompée dans des fossés peu profonds jusqu'à la surface des terrasses fluviales. Il filtre à travers l’épaisseur des sédiments alluviaux, reconstituant les eaux souterraines. L'eau souterraine est fournie par des puits pour une purification supplémentaire, puis pénètre dans le système d'approvisionnement en eau. Les installations de traitement ne résolvent le problème de la préservation de la qualité de l'eau douce que jusqu'à un certain stade de développement de l'économie d'un secteur spécifique. régions géographiques. Vient ensuite un moment où les ressources en eau locales ne suffisent plus à diluer la quantité croissante d’eaux usées traitées. Commence alors la pollution progressive des ressources hydroélectriques et leur épuisement qualitatif se produit. De plus, dans toutes les stations d'épuration, à mesure que les eaux usées augmentent, le problème de l'élimination de volumes importants de polluants filtrés se pose.
Ainsi, le traitement des eaux usées industrielles et municipales n'apporte qu'une solution temporaire aux problèmes locaux de protection de l'eau contre la pollution. Des moyens essentiels pour se protéger contre la pollution et la destruction des ressources aquatiques naturelles et des ressources naturelles associées. complexes territoriaux consiste à réduire, voire à arrêter totalement, les rejets d’eaux usées, y compris les eaux usées traitées, dans les plans d’eau. L'amélioration des processus technologiques résout progressivement ces problèmes. Un nombre croissant d'entreprises utilisent un cycle fermé d'approvisionnement en eau. Dans ce cas, les eaux usées ne subissent qu’une épuration partielle, après quoi elles peuvent à nouveau être utilisées dans diverses industries.
La mise en œuvre complète de toutes les mesures visant à arrêter le rejet des eaux usées dans les rivières, lacs et réservoirs n'est possible que dans les conditions des complexes de production territoriaux existants. Au sein des complexes de production, des connexions technologiques complexes entre différentes entreprises peuvent être utilisées pour organiser un cycle fermé d'approvisionnement en eau. À l'avenir, les stations d'épuration ne rejetteront pas les eaux usées dans des réservoirs, mais deviendront l'un des maillons technologiques de la chaîne fermée d'approvisionnement en eau.
Les progrès de la technologie, la prise en compte attentive des conditions hydrologiques, physiques et économico-géographiques locales lors de la planification et de la formation des complexes territoriaux de production permettent à l'avenir d'assurer la préservation quantitative et qualitative de toutes les parties du cycle de l'eau douce et de transformer l'eau douce ressources en ressources inépuisables. De plus en plus, d’autres parties de l’hydrosphère sont utilisées pour reconstituer les ressources en eau douce. Ainsi, une technologie assez efficace de dessalement de l'eau de mer a été développée. Techniquement, le problème du dessalement de l’eau de mer est résolu. Cependant, cela nécessite beaucoup d’énergie et l’eau dessalée reste donc très coûteuse. Il est beaucoup moins cher de dessaler les eaux saumâtres eaux souterraines. Grâce à des centrales solaires, ces eaux sont dessalées dans le sud des États-Unis, en Kalmoukie, dans le territoire de Krasnodar et dans la région de Volgograd. Sur conférences internationales sur les questions de ressources en eau, les possibilités de transfert d'eau douce conservée sous forme d'icebergs sont discutées.
Le géographe et ingénieur américain John Isaacs a été le premier à proposer d'utiliser les icebergs pour approvisionner en eau les régions arides du globe. Selon son projet, les icebergs devraient être transportés des côtes de l'Antarctique par des navires vers le courant froid du Pérou, puis le long du système actuel jusqu'aux côtes de la Californie. Ici, ils sont attachés au rivage et l'eau douce générée par la fonte sera acheminée vers le continent. De plus, en raison de la condensation sur surface froide Dans les icebergs, la quantité d'eau douce sera 25 % supérieure à ce qu'ils contiennent eux-mêmes.
Actuellement, le problème de la pollution des masses d'eau (rivières, lacs, mers, eaux souterraines, etc.) est le plus urgent, car Tout le monde connaît l’expression « l’eau, c’est la vie ». Une personne ne peut pas vivre sans eau pendant plus de trois jours, mais même en comprenant l'importance du rôle de l'eau dans sa vie, elle continue d'exploiter durement les plans d'eau, modifiant de manière irréversible leur régime naturel avec des rejets et des déchets. Les tissus des organismes vivants sont constitués à 70 % d'eau, et donc V.I. Vernadsky a défini la vie comme de l'eau vive. Il y a beaucoup d'eau sur Terre, mais 97 % sont de l'eau salée des océans et des mers, et seulement 3 % sont douces. Parmi celles-ci, les trois quarts sont quasiment inaccessibles aux organismes vivants, puisque cette eau est « conservée » dans les glaciers de montagne et les calottes polaires (glaciers de l’Arctique et de l’Antarctique). Il s'agit d'une réserve d'eau douce. La majeure partie de l’eau disponible pour les organismes vivants est contenue dans leurs tissus.
Le besoin en eau des organismes est très élevé. Par exemple, pour former 1 kg de biomasse forestière, il faut jusqu'à 500 kg d'eau. Et donc il doit être dépensé et non pollué. La majeure partie de l'eau est concentrée dans les océans. L'eau qui s'évapore de sa surface fournit une humidité vitale aux ressources naturelles et écosystèmes artificiels des sushis. Plus une zone est proche de l’océan, plus les précipitations sont importantes. La terre renvoie constamment de l'eau à l'océan, une partie de l'eau s'évapore, notamment par les forêts, et une autre partie est collectée par les rivières, qui reçoivent l'eau de pluie et de neige. L'échange d'humidité entre l'océan et la terre nécessite une très grande quantité d'énergie : jusqu'à 1/3 de ce que la Terre reçoit du Soleil y est dépensé.
Avant le développement de la civilisation, le cycle de l'eau dans la biosphère était en équilibre ; l'océan recevait autant d'eau des rivières qu'il en consommait lors de son évaporation. Si le climat ne changeait pas, les rivières ne deviendraient pas peu profondes et le niveau d'eau des lacs ne diminuerait pas. Avec le développement de la civilisation, ce cycle a commencé à être perturbé en raison de l'arrosage des cultures agricoles, l'évaporation des terres a augmenté. Rivières régions du sud est devenue peu profonde, la pollution de l'océan mondial et l'apparition d'un film de pétrole à sa surface ont réduit la quantité d'eau évaporée par l'océan. Tout cela aggrave l’approvisionnement en eau de la biosphère. Les sécheresses sont de plus en plus fréquentes et des poches de catastrophes environnementales apparaissent. De plus, l'eau douce elle-même, qui retourne de la terre vers l'océan et d'autres plans d'eau, est souvent polluée ; l'eau de nombreux fleuves russes est devenue pratiquement impropre à la consommation.
Une ressource auparavant inépuisable – l’eau fraîche et propre – devient épuisable. Aujourd’hui, l’eau potable, la production industrielle et l’irrigation sont rares dans de nombreuses régions du monde. Aujourd'hui, nous ne pouvons pas ignorer ce problème, car... Si ce n’est pas nous, nos enfants seront touchés par toutes les conséquences de la pollution anthropique de l’eau. Déjà, 20 000 personnes meurent chaque année à cause de la pollution des plans d'eau par la dioxine en Russie. En raison du fait de vivre dans un environnement dangereusement empoisonné, le cancer et d’autres maladies liées à l’environnement de divers organes se propagent. Ce problème doit donc être résolu au plus vite et le problème de l’épuration des rejets industriels doit être radicalement repensé.
pollution rejeter plan d'eau d'eau douce
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Ministère de l'Éducation et des Sciences de Russie
établissement d'enseignement budgétaire de l'État fédéral
formation professionnelle supérieure
"Institut technologique d'État de Saint-Pétersbourg
(université technique)"
UGS (code, nom) 080000 Economie et gestion
Direction de la formation (code, nom) 080100.62 Economie
Profil (nom) Économie des entreprises et des organisations
Faculté d'économie et de gestion
Département d'__Économie et organisation de la production___
Discipline académique Gestion de l'environnement
Rapport
Sujet: Problèmes environnementaux des ressources en eau
Étudiant Shtanko I.P.
Saint-Pétersbourg 2013
Introduction
L'eau est l'un des composés chimiques les plus courants sur Terre et ses propriétés sont inhabituelles. Sans eau, la vie elle-même ne peut exister. L'eau - le porteur des jeux d'énergie mécanique et thermique rôle vital dans l'échange de matière et d'énergie entre les géosphères et les régions géographiques de la Terre. Ceci est largement facilité par ses propriétés physiques et chimiques anormales. L'un des fondateurs de la géochimie, V.I. Vernadsky, a écrit : « L'eau se distingue dans l'histoire de notre planète. Il n'existe aucun corps naturel qui puisse lui être comparable dans son influence sur le cours des processus géologiques principaux et les plus ambitieux. Il n'existe aucune substance terrestre - un minéral, un minéral. rocher, un corps vivant qui ne le contiendrait pas. Toute la matière terrestre – sous l’influence des forces particulières inhérentes à l’eau, de son état vaporeux, de son omniprésence dans la partie supérieure de la planète – est imprégnée et embrassée par elle. »
L'hydrologie est un complexe de sciences qui étudie les eaux naturelles de la Terre et les processus hydrologiques. Le terme « hydrologie » (hydros – eau, logos – science) fut mentionné pour la première fois en 1694 dans un livre contenant « les débuts de l'étude des eaux », publié par Melchior à Francfort-sur-le-Main, et les premières observations hydrologiques, selon le L'hydrologue américain Raymond Nice, ils ont passé 5000 ans sur le fleuve. Les Égyptiens du Nil, qui enregistraient chaque année la hauteur des crues sur les rochers, les murs des bâtiments, les marches des escaliers côtiers. Mais l'hydrologie n'est devenue une science indépendante qu'au début du XXe siècle et s'est développée de manière productive, en s'appuyant sur sciences fondamentales: physique, chimie, mathématiques. Elle est étroitement liée à la météorologie et à la climatologie, ainsi qu'à la géologie, à la biologie, aux sciences du sol et à la géochimie.
La branche de l'hydrologie - l'hydrologie terrestre - a connu le plus grand développement au cours des 50 à 60 dernières années. Ceci est une conséquence de l'utilisation croissante de l'eau douce, de son rôle accru dans le développement de l'économie et de la vie. société humaine. La tâche la plus importante de l'hydrologie terrestre est d'évaluer les changements dans les ressources en eau en tant que source d'approvisionnement en eau et de consommation d'eau. Une place particulière est occupée par l'évaluation quantitative des changements dans le temps et dans l'espace du débit de l'eau des rivières, qui constituent les principales ressources en eau renouvelables annuellement et fournissent l'essentiel de la consommation d'eau possible pour les besoins économiques. Les études modernes sur les ressources en eau, notamment en termes de prévision de celles-ci pour l'avenir, sont étroitement liées à la prise en compte du changement climatique mondial et de l'impact des activités économiques humaines sur les masses d'eau.
Le résultat d'une activité économique humaine pas toujours raisonnable a été une augmentation de la consommation d'eau irréversible (jusqu'à l'épuisement complet des sources d'eau) et une menace de pollution des eaux naturelles, qui introduit souvent des changements irréversibles dans l'équilibre hydrique et conditions environnementales de vastes zones. Cela a conduit à l'émergence d'une nouvelle direction de la science hydrologique - hydrologique-écologique, qui est à la fois importante partie intégrante géoécologie - la science qui étudie processus irréversibles et les phénomènes dans l'environnement naturel et la biosphère résultant d'une impact anthropique, ainsi que les conséquences immédiates et lointaines de ces impacts.
L'attention principale de l'article est portée aux ressources en eau douce renouvelables chaque année - le débit des rivières, car les réserves d'eau concentrées dans les lacs et les horizons souterrains sont encore mal utilisées. Moins de 1% est utilisé en Russie réserves totales les eaux des lacs (environ 25 000 km3) et moins de 10 % des réserves potentielles d’eau souterraine exploitables sont extraites chaque année des horizons souterrains. Cela est principalement dû aux fonctionnalités situation géographique lacs et réserves d'eau souterraine : la plupart d'entre eux sont concentrés dans des zones d'humidité excessive et suffisante, par exemple, 23 000 km3 d'eau lacustre se trouvent dans le lac Baïkal, où il y a peu d'utilisateurs d'eau et des eaux fluviales beaucoup plus accessibles.
1. Disponibilité de l'eau et base problèmes d'eau
Les réserves mondiales d'eau douce sont de 34 980 000 km3 et celles renouvelables annuellement (débit annuel total des rivières) sont de 46 800 km3 par an. La consommation totale actuelle d’eau dans le monde est de 4 130 km3 par an, et la consommation d’eau irrécupérable est de 2 360 km3 par an. Les réserves d'eau douce de surface et souterraine sur le territoire de la Fédération de Russie s'élèvent à plus de 2 millions de km3 et les ressources en eau renouvelables annuellement s'élèvent à 4 270 km3 par an. L'approvisionnement moyen en eau fluviale pour chaque résident de la Russie est d'environ 31 000 m3 par an, et les ressources en eau spécifiques par unité de territoire (1 km2) dépassent 250 000 m3 par an. Mais dans les régions méridionales et centrales les plus densément peuplées de la partie européenne de la Russie, la disponibilité en eau est très faible : dans les régions du Caucase du Nord et du Centre de la Terre Noire, les ressources totales en eau sont d'environ 90 km3 par an, et les eaux formées localement ne sont que 60 km3 par an.
Les ressources mondiales en eau sont réparties encore plus inégalement sur la Terre ; elles ne sont pas illimitées et deviennent le principal facteur limitant la durabilité. développement économique dans de nombreuses régions. Les besoins en eau douce augmentent partout pour répondre aux besoins de la croissance démographique, de l’urbanisation, du développement industriel, de l’irrigation alimentaire, etc. Cette situation s’aggrave sans aucun doute avec la croissance démographique, la pollution des eaux superficielles et souterraines et la menace du changement climatique. Certains prédisent même qu'avec le doublement de la population mondiale d'ici le milieu du siècle prochain et l'augmentation rapide de la demande, une crise mondiale de l'eau surviendra d'ici quelques années. Dans ces circonstances, les ressources mondiales en eau douce pourraient devenir une source de conflits dans certains des 200 bassins fluviaux internationaux. De plus, la croissance démographique, concentrée autour des rivières comme principales sources d'eau, entraînera inévitablement une augmentation significative du nombre de victimes des inondations, dont le nombre représente désormais 25 % du nombre total de victimes de toutes les catastrophes naturelles sur Terre. , et le nombre de personnes souffrant d'inondations chaque année est égal au nombre de personnes souffrant de sécheresses (32 et 33 %). Étant donné que les souffrances causées par la sécheresse sont aggravées par le manque d'eau, il s'ensuit que les catastrophes causées par un excès ou un manque temporaire d'eau représentent au total 65 % de la population totale touchée.
Au cours des dernières décennies, de nombreux pays du monde ont constaté une détérioration de l’état écologique des masses d’eau terrestres (rivières, lacs, réservoirs) et des zones adjacentes. Cela est principalement dû à l’impact anthropique considérablement accru sur les eaux naturelles. Cela se manifeste par un changement réserves d'eau, le régime hydrologique des cours d'eau et des réservoirs, et notamment l'évolution de la qualité de l'eau. En fonction de la nature de l'impact sur les ressources, le régime et la qualité des masses d'eau terrestres, les facteurs d'activité économique sont regroupés en trois groupes.
1. Facteurs qui affectent directement une masse d'eau par des prélèvements directs d'eau et des rejets d'eaux naturelles et usées ou par la transformation des éléments morphologiques des cours d'eau et des réservoirs (création de réservoirs et d'étangs dans les lits des rivières, digues et redressement des lits des rivières) .
2. Facteurs affectant une masse d'eau à travers des modifications de la surface des bassins versants des rivières et des territoires individuels (mesures agrotechniques, drainage des marécages et des zones humides, déforestation et plantation, urbanisation, etc.).
3. Facteurs affectant les principaux éléments de la circulation de l'humidité dans des bassins versants spécifiques et des territoires individuels à travers des changements dans les caractéristiques climatiques à l'échelle mondiale et régionale.
2. Retrait du débit fluvial
Le problème de la comptabilisation des changements quantitatifs des ressources en eau sous l'influence des activités économiques s'est posé dans les années 50 du 20e siècle, lorsque la consommation d'eau dans le monde a fortement augmenté. Si, au cours de la période de 1900 à 1950, l'augmentation moyenne de la consommation d'eau par décennie était de 156 km3, alors de 1950 à 1960, elle était de 630 km3, c'est-à-dire qu'elle a augmenté de 4 fois et, au cours des années suivantes, elle a augmenté de 800 à 1 000 km3 par décennie. décennie. Le débit fluvial est plus intensément utilisé en Europe et en Asie (environ 13 % du volume annuel total), un peu moins en Amérique du Nord (environ 8 %) et nettement moins en Afrique, en Australie et en Amérique du Sud (de 1 à 3 % du volume). des ressources en eau) . Dans le même temps, sur tous les continents, il existe de vastes régions où l'intensité d'utilisation du débit fluvial atteint 30 à 65 % du volume total des ressources en eau fluviale.
En Russie, l'utilisation la plus intensive du débit fluvial se situe dans les régions méridionales de la partie européenne du territoire. Par conséquent, si le débit annuel de la rivière. La Volga a diminué de 10 % par rapport à norme naturelle débit, alors le débit des rivières Don, Kuban et Terek est de 25 à 40 %. En général, dans les pays de la CEI, la diminution annuelle du débit total des rivières est d'environ 150 km3, ce qui équivaut à seulement 3 à 5 % des ressources totales en eau. Mais la plus grande diminution du débit due au facteur anthropique, atteignant 30 %, se produit également dans les rivières des régions du sud, où les ressources naturelles en eau s'élèvent à 490 km3 par an, soit 11 % du débit total des rivières de la CEI (4 500 km3 par année). Avec défavorable situation environnementale dans les bassins fluviaux des régions méridionales de la CEI, en raison d'un retrait excessif du débit fluvial, une situation écologique défavorable s'est développée dans de nombreux réservoirs naturels qu'ils alimentent - les lacs Balkhash, Issyk-Kul, Sevan et la mer d'Aral et toute la région d'Aral a été déclarée zone catastrophe environnementale, puisque le prélèvement des eaux de ruissellement des rivières Amudarya et Syrdarya qui l'alimentent dépasse 90 % du débit annuel.
Petites rivières
Les facteurs affectant les masses d'eau en raison des modifications de la surface des bassins versants des rivières ont un impact particulièrement important sur l'état écologique des petites rivières. Les petites rivières comprennent les rivières d'une longueur de 26 à 100 km, ce qui correspond aux rivières avec des aires de drainage de 150 à 1 500 km. Les petites rivières jouent rôle décisif dans la formation des ressources en eau, leur part dans la partie européenne de la Russie représente environ 80 % du débit moyen à long terme. Dans certaines régions, le rôle des petites rivières en matière de formation de ressources est encore plus important.
L'une des principales caractéristiques des petites rivières est connexion étroite formation du ruissellement avec le paysage du bassin. Cela rend les rivières extrêmement vulnérables lors d’un développement intensif du bassin versant. Labours accrus, retards dans les mesures de protection des sols et le labour jusqu'au bord de l'eau, déforestation et drainage des marécages dans leurs bassins versants, construction de grands complexes d'élevage, de fermes et d'élevages de volailles sans mise en œuvre des mesures de protection de l'environnement associées et rejet des eaux usées dans les rivières sans les traitements conduisent rapidement à un bouleversement de la situation écologique, accélérant le vieillissement des petites rivières. Rationnel utilisation complexe Les ressources des petits cours d'eau, leur protection contre la pollution et l'épuisement nécessitent des mesures urgentes. Sans une régulation raisonnable de la charge croissante en eau des petits cours d’eau, il devient de plus en plus difficile de gérer une utilisation rationnelle et une protection. grands territoires, grandes rivières.
Pollution de l'eau
Le problème hydrologique le plus aigu est devenu la modification de la qualité des eaux naturelles et de l'état des écosystèmes aquatiques sous l'influence des activités économiques. La propagation rapide de substances d’origine anthropique a conduit au fait qu’il ne reste pratiquement plus d’écosystèmes d’eau douce à la surface de la Terre dont la qualité de l’eau n’ait pas changé à un degré ou à un autre. Une conséquence de produits chimiques et influences physiques l'origine anthropique est un changement de composition sédiments de fond et la matière vivante des plans d'eau.
La plus grande quantité de polluants pénètre dans les plans d’eau en provenance des industries du raffinage du pétrole, des produits chimiques, des pâtes et papiers, de la métallurgie et du textile. Formation composition chimique les eaux de surface et souterraines dans des conditions d'impact anthropique se caractérisent par : 1) une augmentation (ou une diminution) de la concentration des composants des eaux naturelles qui sont habituellement présents dans l'eau non polluée ; 2) changer la direction des processus hydrochimiques naturels ; 3) enrichissement de l'eau avec des substances étrangères à l'eau naturelle. Par exemple, si la surface de l'eau est recouverte d'un film d'huile, d'acides gras ou d'autres polluants flottants provenant de eaux usées, alors de nombreux processus chimiques et biochimiques changent de manière significative, car l'apport d'oxygène et de lumière à l'eau est limité, l'évaporation de l'eau est réduite et l'état du système carbonaté change.
Problème d'auto-nettoyage et de nettoyage systèmes d'eau, la protection des eaux contre la pollution n'est plus seulement hydrologique. Des chimistes, biologistes, physiciens, mathématiciens et hydrogéologues participent à sa solution.
Changement climatique
En 1979, une conférence d'experts a été convoquée à Genève par l'Organisation météorologique mondiale (OMM), une agence spécialisée des Nations Unies, et d'autres organisations internationales sur la relation entre le climat et l'activité humaine. Experts réunis à la conférence différents domaines connaissances, ils sont arrivés à la conclusion que, parallèlement aux fluctuations naturelles du climat associées aux changements dans l'approvisionnement en énergie du Soleil, à sa redistribution entre les principaux réservoirs de la Terre (l'atmosphère, les océans et les glaciers), avec les émissions des volcans, l'homme cette activité a commencé à avoir un impact significatif sur le climat. La combustion de combustibles fossiles, la déforestation et les changements d'affectation des terres, les émissions de dioxyde de carbone, de méthane et d'oxyde d'azote ont entraîné une augmentation des concentrations. gaz à effet de serre dans l'atmosphère, ce qui constitue un facteur extrêmement important pour déterminer la température de l'atmosphère terrestre. Cela provoque des changements supplémentaires dans la répartition de la température, des précipitations et d'autres paramètres météorologiques de l'atmosphère, qui, affectant les changements climatiques locaux, peuvent être favorables ou défavorables à la vie humaine et à l'activité économique.
Analyse d'observations stationnaires et de nombreuses recherche scientifique au cours des 15 dernières années, ils ont confirmé l’influence anthropique sur le changement climatique au XXe siècle. Par conséquent, l'attention portée à l'influence des gaz à effet de serre sur le climat et aux conséquences de ses changements s'est tellement accrue ces dernières années qu'il est devenu nécessaire d'adopter un accord international pour limiter les émissions de déchets industriels dans l'atmosphère - une convention-cadre sur le climat. changement.
Des progrès ont été réalisés dans l’élaboration de prévisions sur le changement climatique. Ils reposent sur l’hypothèse d’une modification du gradient de température entre l’équateur et les pôles, qui entraîne des modifications de la circulation atmosphérique. Si la région polaire nord se refroidit davantage que la région équatoriale, les ceintures de mousson d'Asie et d'Afrique ainsi que les zones baroclines des latitudes tempérées, où prédominent les vents d'ouest, se déplaceront vers l'équateur. Avec une augmentation relative de la température aux pôles, l’image inverse sera observée. Cette hypothèse est confirmée par les données paléoclimatiques et modélisation numérique. Les changements dans les zones de transfert de masses d'air humides affectent inévitablement la quantité et la répartition saisonnière des précipitations atmosphériques et, par conséquent, le ruissellement des eaux fluviales et les ressources totales en eau, puisque dans des conditions naturelles, la formation annuelle des ressources en eau est déterminée par la différence de les principaux éléments du bilan hydrique - la quantité de précipitations et d'évaporation des bassins versants rec.
Le réchauffement climatique depuis le début du 20e siècle jusqu'à nos jours, la température s'est élevée à environ 0,5 °C, et les changements locaux dans la quantité de précipitations atmosphériques atteignent des valeurs significatives. Évidemment, au cours des 50 prochaines années, le climat de la Terre évoluera sous l'influence de variations naturelles continues, combinées à une tendance persistante au réchauffement dû à l'accumulation de gaz à effet de serre dans l'atmosphère. Cette tendance au réchauffement ralentit en raison de l’inertie thermique des océans, mais elle se poursuivra longtemps après que la composition de l’atmosphère se soit stabilisée. Aussi drastiques que soient les mesures prises pour contrôler les changements dans les concentrations atmosphériques de gaz qui causent effet de serre, un certain réchauffement climatique au siècle prochain semble inévitable. Par conséquent, les changements climatiques dans les ressources en eau au cours du siècle dernier et à l’avenir intéressent la gestion de l’eau et d’autres organisations.
Méthodologie de la recherche statistique
L'évaluation des effets du changement climatique sur les ressources en eau repose sur une modélisation déterministe des changements dans les composantes du bilan hydrique et une analyse statistique complète des données provenant d'observations continues à long terme (au moins 30 ans) du débit de l'eau des rivières. A l'aide d'une banque de données hydrologiques créée avec la participation de l'auteur aux points des observations hydrologiques les plus longues (150 à 60 ans) sur les fleuves du globe, dont le débit n'est pas déformé par l'activité économique directe, une analyse statistique globale des valeurs du débit d'eau moyen mensuel et annuel a été réalisée. Les principaux indicateurs de changements dans le ruissellement sous l'influence du climat ou de l'activité économique sont des violations de la stationnarité des séries de données d'observation - des changements (changements) significatifs dans le sens des changements, la présence de tendances stables - des écarts unilatéraux de valeurs de leur valeur moyenne.
Pour évaluer les schémas spatiaux de la direction et de l'intensité des changements du ruissellement, les résultats des calculs ont été utilisés uniquement pour une période d'observation de 35 ans (1951 - 1985) en utilisant une méthodologie quelque peu simplifiée, basée sur un test de tendance spécial. L'identification et l'analyse des tendances ont été réalisées à l'aide de la méthode moindres carrés. Les paramètres statistiques nécessaires à l’analyse ont été obtenus après lissage fonctionnel préalable des séries temporelles.
Résultats analyse complète changements de débit
Une analyse statistique complète a permis d'établir que dans diverses conditions climatiques de latitude des continents Eurasie, Amérique, Afrique et Australie au 20e siècle, des changements dans le débit des rivières ont été observés. Dans certaines régions, les changements climatiques du ruissellement au cours de certaines périodes ont été si importants que des violations de la stationnarité des séries ont été constatées. Ainsi, sur les rivières de la partie nord-ouest du territoire de la Russie, du nord de l'Ukraine et des pays baltes, des changements importants dans la teneur en eau des rivières vers une diminution se sont produits dans les années 30, et dans les régions du nord-est du territoire européen de la Russie ( le bassin de la rivière Kama) vers une augmentation - dans les années 60 (tableau 1). Dans la partie asiatique de la Russie dans le bassin fluvial. Dans le fleuve Amour dans les années 60, il y a eu une violation de la stationnarité de la série en raison de changements négatifs importants, et sur les fleuves de Sibérie et du reste de l'Extrême-Orient, bien que des changements aient été notés, ils n'ont pas conduit à une violation. de la stationnarité de la série. Sur les fleuves d'Asie centrale, où la prise en compte de l'évolution des ressources en eau est particulièrement importante, les plus grandes évolutions vers une diminution du débit ont été constatées dans les années 60. Sur l'Ouest et Europe Centrale des changements d'orientation vers des changements négatifs ont été observés à la fin du siècle dernier et dans les années 80 du 20e siècle - vers des changements positifs. Les tournants dans la série d'observations de ruissellement sur les rivières d'Amérique du Nord et d'Afrique de l'Ouest se sont produits au début des années 70 et en Australie à la fin des années 60. Dans le même temps, la direction des changements dans la seconde moitié du XXe siècle a été différente. Par exemple, il existe des tendances positives dans le ruissellement des rivières sur la côte atlantique de l'Amérique du Nord, aucun changement dans les zones intérieures et des tendances négatives prédominent sur la côte Pacifique. Dans le drainage des rivières zone subéquatoriale En Australie, des tendances positives ont été observées, tandis que dans la pointe sud-est de l'île, des tendances négatives ont été observées. ressource en eau écologique
Direction des changements dans le ruissellement annuel et saisonnier
Une étude plus détaillée de la direction des changements de débit basée sur des données d'observation sur près de 450 rivières pour 1951 - 1985 a permis d'évaluer les causes et les schémas territoriaux de leur répartition spatiale. Les études les plus détaillées ont été réalisées en Eurasie. Les modifications du débit des rivières d'Europe occidentale et centrale au cours de la seconde moitié du XXe siècle se caractérisent par une prédominance de tendances positives, dont la probabilité augmente d'ouest en est et du sud vers le nord. L'exception concerne les rivières de la région alpine, où des tendances négatives sont observées ou des changements insignifiants. Au contraire, dans le débit des rivières des Carpates orientales, en Pologne, en Roumanie et en Ukraine, il existe une probabilité accrue de changements positifs dans le débit moyen annuel, printanier et estival.
Sur le territoire européen de la Russie, il n'y a pas de changements significatifs dans le débit annuel moyen de la plupart des fleuves des bassins de la Volga (à l'exception du Kama et de ses affluents), du Don et du Dniepr. Mais le ruissellement pendant la période des crues printanières diminue et pendant les périodes été-automne et hiver, il augmente. Sur les rivières du bassin fluvial Le Kama et d'autres rivières coulant des pentes occidentales de l'Oural du Nord présentent des changements de débit positifs, et sur les rivières de la Moyenne et de la Basse Volga, les changements du débit moyen annuel et saisonnier sont insignifiants, avec une légère augmentation pendant les mois d'hiver. . Sur les rivières du nord de la partie européenne de la Russie, une diminution du débit est observée pendant la période de crue printanière et son augmentation pendant les mois d'hiver. Sur la fig. La figure 3 montre la variation à long terme du débit annuel moyen de la Volga (dans son cours supérieur), du nord de la Dvina et du Bolchoï Naryn ( Asie centrale).
Sur les rivières de Sibérie dans les 50 à 60 ? Avec. w. Il y a des changements positifs dans le ruissellement annuel moyen et la période de crue printanière, ce qui indique une augmentation des précipitations pendant les mois d'hiver. Au nord du 60ème ? Avec. w. et au sud de 40 ? Avec. w. les changements dans le ruissellement sont soit insignifiants, soit négatifs. Sur les rivières d'Extrême-Orient, qui s'écoulent dans des conditions climatiques de mousson, on constate une augmentation du débit en hiver et au printemps, mais une diminution des périodes de crues estivales.
Pour déterminer les raisons des changements dans le débit d'eau au cours de la seconde moitié du XXe siècle, des tests ont été effectués pour déterminer l'évolution des quantités de précipitations annuelles et saisonnières moyennes dans 150 stations météorologiques de la CEI. L'analyse des résultats indique que les précipitations annuelles et hivernales sur la majeure partie du territoire se situent entre 50 et 60 ? Avec. w. Des changements positifs ont été observés, sauf dans la partie nord-ouest du territoire. Au nord comme au sud, les changements sont soit insignifiants, soit négatifs (au Kazakhstan, en Asie centrale, à Primorye, dans les pays baltes). Considérant que pour la plupart des rivières du territoire considéré, la principale source de formation de ruissellement est les précipitations accumulées au cours de l'hiver sous forme de couverture de neige, il est tout à fait possible d'expliquer pourquoi des changements positifs du débit d'eau se produisent sur le territoire dans la plage de 50 à 60 ? Avec. sh., et des négatifs sont observés dans le sud de l'Extrême-Orient, le nord-ouest du territoire européen de la CEI et en Asie centrale, où la quantité de précipitations annuelles et saisonnières dans la seconde moitié du siècle a eu tendance à diminuer .
Conclusion
Le problème de l'approvisionnement en eau potable d'une population croissante et de l'alerte en cas d'inondations catastrophiques devient l'un des plus importants, et pas seulement pour la science hydrologique. Le réchauffement climatique de la Terre et la charge anthropique croissante sur les masses d'eau compliquent le développement des systèmes d'approvisionnement en eau et les prévisions hydrologiques des changements dans les ressources en eau renouvelables - le débit des rivières. À mesure que l’activité économique se développe, la dépendance des ressources en eau au changement climatique augmente. Les résultats d'une analyse statistique complète des données d'observation sur le débit des rivières sur différents continents du globe indiquent la présence de changements de direction du débit au 20e siècle, qui dans certaines régions sont si importants qu'ils peuvent être estimations quantitatives et les prévisions. L’orientation de ces changements dépend principalement de la redistribution latitudinale des quantités de précipitations annuelles et saisonnières. Une augmentation des précipitations et une augmentation de la température de l'air observées dans certaines régions de Russie par temps froid et périodes de transition Les années ont un effet positif sur le débit des rivières. Mais dans un certain nombre de régions (nord-ouest et sud de la Russie, Kazakhstan, Asie centrale, régions intérieures de l'Amérique), on observe au contraire une tendance à la diminution de la quantité de ressources en eau renouvelables chaque année.
L'augmentation continue des prélèvements d'eau dans les rivières et les réservoirs d'eau douce ainsi que la pollution des masses d'eau augmentent le risque d'une crise de l'eau dans les zones où les changements de débit des rivières sont défavorables. Pour prévenir une crise de l'eau, en plus de renforcer mesures administratives Pour protéger les ressources naturelles, il est nécessaire d’organiser une large éducation géoécologique à destination de la population, notamment des jeunes. Cela contribuera à l'intégrité de la perception des changements dans l'enveloppe paysagère de la Terre, à la nécessité de préserver de la destruction les liens naturels entre ses composantes : l'atmosphère, l'hydrosphère, la lithosphère et la biosphère.
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