Гидросфера, как элемент биосферы и природный ресурс. Экологическая проблема мирового океана. Негативные последствия созданные крупными водохранилищ.

Гидросфера, как элемент биосферы и природный ресурс. Экологическая проблема мирового океана. Негативные последствия созданные крупными водохранилищ.

Существование биосферы и человека всегда было основано на использовании воды. Человечество постоянно стремилось к увеличению водопотребления, оказывая на гидросферу огромное многообразное давление. На нынешнем этапе развития техносферы, когда в мире еще в большей степени возрастает воздействие человека на биосферу, а природные системы в значительной степени утратили свои защитные свойства, очевидно, необходимы новые подходы, “осознание реальностей и тенденций, появившихся в мире в отношении природы в целом и ее составляющих. В полной мере это относится к осознанию такого страшного зла, каким является в наше время загрязнение и истощение поверхностных и подземных вод.

Гидросфера – водная оболочка Земли, включающая все воды, находящиеся в жидком, твердом и газообразном состояниях. Гидросфера включает воды океанов, морей, подземные воды и поверхностные воды суши. Некоторое количество воды содержится в атмосфере и в живых организмах.

Свыше 96% объема гидросферы составляют моря и океаны, около 2% – подземные воды, около 2% – льды и снега, около 0,02% – поверхностные воды суши.

Водный объект

Водный объект – постоянное или временное сосредоточение природных вод на поверхности суши либо в горных породах, имеющие характерные формы распространения и черты режима.

Водными объектами являются моря, океаны, реки, озера, болота, водохранилища, подземные воды, а также воды каналов, прудов и другие места постоянного сосредоточения воды на поверхности суши (в виде снежного покрова).

Ассимилирующая способность водного объекта

Ассимилирующая способность водного объекта – способность водного объекта принимать определенную массу веществ в единицу времени без нарушения норм качества воды в контролируемом створе или пункте водопользования.

Биологическая мелиорация водного объекта

Биологическая мелиорация водного объекта – улучшение состояния водного объекта при помощи биологических мероприятий.

Болото

Болото – участок земной поверхности, постоянно или большую часть года насыщенный водой и покрытый специфической болотной растительностью. Соответствующая экосистема характеризуется накоплением в верхних горизонтах субстрата мертвых неразложившихся растительных остатков, во временем превращающихся в торф.

Болота возникают при зарастании озер, в результате переувлажнения почвы, при неглубоком залегании грунтовых вод и т.д.

Различают верховые, низинные и переходные болота. По преобладающей растительности различают лесные, кустарничковые, травяные, моховые болота; по микрорельефу различают бугристые, плоские и выпуклые болота.

Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ. Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей. Главные загрязнители вод. Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолептическому, вода считается загрязненной. Различают химические, биологические и физические загрязнители. Среди химических загрязнителей к наиболее распространенным относят нефть и нефтепродукты, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), пестициды, тяжелые металлы, диоксины и др. Очень опасно загрязняют воду биологические загрязнители, например вирусы и другие болезнетворные микроорганизмы, и физические — радиоактивные вещества, тепло и др.Основные виды загрязнения вод. Наиболее часто встречается химическое и бактериальное загрязнение. Значительно реже наблюдается радиоактивное, механическое и тепловое загрязнение.

Главные загрязнители воды

Химическое загрязнение — наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия и др.) и нетоксичным. При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в пласте вредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок, и т. д., однако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не происходит. Очаг химического загрязнения подземных вод в сильно проницаемых грунтах может распространяться до 10 км и более.

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), простейших, грибов и др. Этот вид загрязнений носит временный характер.

Весьма опасно содержание в воде, даже при очень малых концентрациях, радиоактивных веществ, вызывающих радиоактивное загрязнение. Наиболее вредны “долгоживущие” радиоактивные элементы, обладающие повышенной способностью к передвижению в воде (стронций-90, уран, радий-226, цезий и др.). Радиоактивные элементы попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании в них радиоактивных отходов, захоронении отходов на дне и др. В подземные воды уран, стронций и другие элементы попадают как в результате выпадения их на поверхность земли в виде радиоактивных продуктов и отходов и последующего просачивания в глубь земли вместе с атмосферными водами, так и в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами.

Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песок, шлам, ил и др.). Механические примеси могут значительно ухудшать органолептические показатели вод.

Применительно к поверхностным водам выделяют еще их загрязнение (а точнее, засорение) твердыми отходами (мусором), остатками лесосплава, промышленными и бытовыми отходами, которые ухудшают качество вод, отрицательно влияют на условия обитания рыб, состояние экосистем.

Тепловое загрязнение связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами. Так, например, известно, что на площадке Кольской атомной станции, расположенной за Полярным кругом, через 7 лет после начала эксплуатации температура подземных вод повысилась с 6 до 19 °С вблизи главного корпуса. При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава в водах, что ведет к размножению анаэробных бактерий, росту гидробионтов и выделению ядовитых газов — сероводорода, метана. Одновременно происходит “цветение” воды, а также ускоренное развитие микрофлоры и микрофауны, что способствует развитию других видов загрязнения. По существующим санитарным нормам температура водоема не должна повышаться более чем на 3 “С летом и 5 “С зимой, а тепловая нагрузка на водоем не должна превышать 12—17 кДж/м³.

Основные источники загрязнения поверхностных и подземных вод. Процессы загрязнения поверхностных вод обусловлены различными факторами.

К основным из них относятся:

1. сброс в водоемы неочищенных сточных вод;
2. смыв ядохимикатов ливневыми осадками;
3. газодымовые выбросы;
4. утечки нефти и нефтепродуктов.

Наибольший вред водоемам и водотокам причиняет выпуск в них неочищенных сточных вод — промышленных, коммунально-бытовых, коллекторно-дренажных и др.

Промышленные сточные воды загрязняют экосистемы самыми разнообразными компонентами в зависимости от специфики отраслей промышленности. Следует заметить, что в настоящее время объем сброса промышленных сточных вод во многие водные экосистемы не только не уменьшается, но и продолжает расти. Так, например, в 1995 г. в оз. Байкал, вместо планируемого прекращения сброса сточных вод из ЦБК (целлюлозно-бумажного комбината) и перевода их на замкнутый цикл водопотребления, было сброшено сточных вод на 21 % больше, чем в 1994 г.

Коммунально-бытовые сточные воды в больших количествах поступают из жилых и общественных зданий, прачечных, столовых, больниц, и т. д. В сточных водах этого типа преобладают различные органические вещества, а также микроорганизмы, что может вызвать бактериальное загрязнение.

Огромное количество таких опасных загрязняющих веществ, как пестициды, аммонийный и нитратный азот, фосфор, калий и др., смываются с сельскохозяйственных территорий, включая площади, занимаемые животноводческими комплексами. По большей части они попадают в водоемы и в водотоки без какой-либо очистки, а поэтому имеют высокую концентрацию органического вещества, биогенных элементов и других загрязнителей.

Значительную опасность представляют газодымовые соединения (аэрозоли, пыль и т. д.), оседающие из атмосферы на поверхность водосборных бассейнов и непосредственно на водные поверхности.

Огромны масштабы нефтяного загрязнения природных вод. Миллионы тонн нефти ежегодно загрязняют морские и пресноводные экосистемы при авариях нефтеналивных судов, на нефтепромыслах в прибрежных зонах, при сбросе с судов балластных вод и т. д.

Кроме поверхностных вод постоянно загрязняются и подземные воды, в первую очередь в районах крупных промышленных центров. Источники загрязнения подземных вод весьма разнообразны.

Загрязняющие вещества могут проникать к подземным водам различными путями: при просачивании промышленных и хозяйственно-бытовых стоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойников и др., по затрубному пространству неисправных скважин, через поглощающие скважины, карстовые воронки и т. д.

К естественным источникам загрязнения относят сильно минерализованные (соленые и рассолы) подземные воды или морские воды, которые могут внедряться в пресные незагрязненные воды при эксплуатации водозаборных сооружений и откачке воды из скважин.

Важно подчеркнуть, что загрязнения подземных вод не ограничиваются площадью промпредприятий, хранилищ отходов и т. д., а распространяются вниз по течению потока на расстояния до 20—30 км и более от источника загрязнения. Это создает реальную угрозу для питьевого водоснабжения в этих районах.

Следует также иметь в виду, что загрязнение подземных вод негативно сказывается и на экологическом состоянии поверхностных вод, атмосферы, почв, других компонентов природной среды. Например, загрязняющие вещества, находящиеся в подземных водах, могут выноситься фильтрационным потоком в поверхностные водоемы и загрязнять их. Как подчеркивают многие ученые, круговорот загрязняющих веществ в системе поверхностных и подземных вод предопределяет единство природоохранных и водоохранных мер и их нельзя разрывать. В противном случае меры по охране подземных вод вне связи с мерами по защите других компонентов природной среды будут неэффективными.

Экологические последствия загрязнения гидросферы

Загрязнение водных экосистем представляет огромную опасность для всех живых организмов и, в частности, для человека.

Пресноводные экосистемы. Установлено, что под влиянием загрязняющих веществ в пресноводных экосистемах отмечается падение их устойчивости вследствие нарушения пищевой пирамиды и ломки сигнальных связей в биоценозе, микробиологического загрязнения, эвтрофирования и других крайне неблагоприятных процессов. Они снижают темпы роста гидробионтов, их плодовитость, а в ряде случаев приводят к их гибели.

Наиболее изучен процесс эвтрофирования водоемов. Этот естественный процесс, характерный для всего геологического прошлого планеты, обычно протекает очень медленно и постепенно, однако в последние десятилетия, в связи с возросшим антропогенным воздействием, скорость его развития резко увеличилась.

Ускоренная, или так называемая антропогенная эвтрофикация связана с поступлением в водоемы значительного количества биогенных веществ — азота, фосфора и других элементов в виде удобрений, моющих веществ, отходов животноводства, атмосферных аэрозолей и т. д. В современных условиях эвтрофикация водоемов протекает в значительно менее продолжительные сроки — несколько десятилетий и менее.

Антропогенное эвтрофирование весьма отрицательно влияет на пресноводные экосистемы, приводя к перестройке структуры трофических связей гидробионтов, резкому возрастанию биомассы фитопланктона благодаря массовому размножению синезеленых водорослей, вызывающих “цветение” воды, ухудшающих ее качество и условия жизни гидробионтов (к тому же выделяющих опасные не только для гидробионтов, но и для человека токсины). Возрастание массы фитопланктона сопровождается уменьшением разнообразия видов, что приводит к невосполнимой утрате генофонда, уменьшению способности экосистем к гомеостазу и саморегуляции.

Процессы антропогенной эвтрофикации охватывают многие крупные озера мира — Великие Американские озера, Балатон, Ладожское, Женевское и др., а также водохранилища и речные экосистемы, в первую очередь малые реки. На этих реках, кроме катастрофически растущей биомассы синезеленых водорослей, с берегов происходит зарастание их высшей растительностью. Сами же синезеленые водоросли в результате своей жизнедеятельности производят сильнейшие токсины, представляющие опасность для гидробионтов и человека.

Помимо избытка биогенных веществ на пресноводные экосистемы губительное воздействие оказывают и другие загрязняющие вещества: тяжелые металлы (свинец, кадмий, никель и др.), фенолы, СПАВ и др. Так, например, водные организмы Байкала, приспособившиеся в процессе длительной эволюции к естественному набору химических соединений притоков озера, оказались неспособными к переработке чуждых природным водам химических соединений (нефтепродуктов, тяжелых металлов, солей и др.). В результате отмечено обеднение гидробионтов, уменьшение биомассы зоопланктона, гибель значительной части популяции байкальской нерпы и др.

Морские экосистемы. Скорости поступления загрязняющих веществ в Мировой океан в последнее время резко возросли. Ежегодно в океан сбрасывается до 300 млрд. м³ сточных вод, 90% которых не подвергается предварительной очистке. Морские экосистемы подвергаются все большему антропогенному воздействию посредством химических токсикантов, которые, аккумулируясь гидробионтами по трофической цепи, приводят к гибели консументов даже высоких порядков, в том числе и наземных животных — морских птиц, например. Среди химических токсикантов наибольшую опасность для морской биоты и человека представляют нефтяные углеводороды (особенно бенз(а)пирен), пестициды и тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий и др.).

Экологические последствия загрязнения морских экосистем выражаются в следующих процессах и явлениях:

— нарушении устойчивости экосистем;

— прогрессирующей эвтрофикации;

— появлении “красных приливов”;

— накоплении химических токсикантов в биоте;

— снижении биологической продуктивности;

— возникновении мутагенеза и канцерогенеза в морской среде;

— микробиологическом загрязнении прибрежных районов моря.

До определенного предела морские экосистемы могут противостоять вредным воздействиям химических токсикантов, используя накопительную, окислительную и минерализующую функции гидробионтов. Так, например, двустворчатые моллюски способны аккумулировать один из самых токсичных пестицидов — ДДТ и при благоприятных условиях выводить его из организма. (ДДТ, как известно, запрещен в России, США и некоторых других странах, тем не менее он поступает в Мировой океан в значительном количестве.) Ученые доказали и существование в водах Мирового океана интенсивных процессов биотрансформации опасного загрязнителя — бенз(а)пирена, благодаря наличию в открытых и полузакрытых акваториях гетеротрофной микрофлоры. Установлено также, что микроорганизмы водоемов и донных отложений обладают достаточно развитым механизмом устойчивости к тяжелым металлам, в частности, они способны продуцировать сероводород, внеклеточные экзополимеры и другие вещества, которые, взаимодействуя с тяжелыми металлами, переводят их в менее токсичные формы.

В то же время в океан продолжают поступать все новые и новые токсичные загрязняющие вещества. Все более острый характер приобретают проблемы эвтрофирования и микробиологического загрязнения прибрежных зон океана. В связи с этим важное значение имеет определение допустимого антропогенного давления на морские экосистемы, изучение их ассимиляционной емкости как интегральной характеристики способности биогеоценоза к динамическому накоплению и удалению загрязняющих веществ.

Для здоровья человека неблагоприятные последствия при использовании загрязненной воды, а также при контакте с ней (купание, стирка, рыбная ловля и др.) проявляются либо непосредственно при питье, либо в результате биологического накопления по длинным пищевым цепям типа: вода — планктон — рыбы — человек или вода — почва — растения — животные — человек, и др.

При непосредственном контакте человека с бактериально загрязненной водой, а также при проживании или нахождении близ водоема различные паразиты могут проникнуть в кожу и вызвать тяжелые заболевания, особенно характерные для тропиков и субтропиков. В современных условиях увеличивается опасность и таких эпидемических заболеваний как холера, брюшной тиф, дизентерия и др.

Истощение подземных и поверхностных вод

Истощение вод следует понимать как недопустимое сокращение их запасов в пределах определенной территории (для подземных вод) или уменьшение минимально допустимого стока (для поверхностных вод). И то и другое приводит к неблагоприятным экологическим последствиям, нарушает сложившиеся экологические связи в системе человек — биосфера.

Практически во всех крупных промышленных городах мира, где подземные воды длительное время эксплуатировались мощными водозаборами, возникли значительные депрессионные воронки (понижения) с радиусами до 20 км и более. Интенсивная эксплуатация подземных вод в районах водозаборов и мощный водоотлив из шахт, карьеров приводят к изменению взаимосвязи поверхностных и подземных вод, к значительному ущербу речному стоку, к прекращению деятельности тысяч родников, многих десятков ручьев и небольших рек. Кроме того, в связи со значительным снижением уровней подземных вод наблюдаются и другие негативные изменения экологической обстановки: осушаются заболоченные территории с большим видовым разнообразием растительности, иссушаются леса, гибнет влаголюбивая растительность — гигрофиты и др.

Так, например, на Айдосском водозаборе в Центральном Казахстане произошло понижение подземных вод, которое вызвало высыхание и отмирание растительности, а также резкое сокращение транспирационного расхода. Довольно быстро отмерли гигрофиты (ива, тростник, рогоз, чиевик), частично погибли даже растения с глубоко проникающей корневой системой (полынь, шиповник, жимолость татарская и др.) выросли тугайные заросли. Искусственное понижение уровня подземных вод, вызванное интенсивной откачкой, отразилось и на экологическом состоянии прилегающих к водозабору участках долины рек. Этот же антропогенный фактор приводит к ускорению времени смены сукцессионного ряда, а также к выпадению отдельных его стадий.

Длительная интенсификация подземных водозаборов в определенных геолого-гидрогеологических условиях может вызвать медленное оседание и деформации земной поверхности. Последнее негативно сказывается на состоянии экосистем, особенно прибрежных районов, где затапливаются пониженные участки и нарушается нормальное функционирование естественных сообществ организмов и всей среды обитания человека. Истощению подземных вод способствует также длительный неконтролируемый самоизлив артезианских вод из скважин.

Истощение поверхностных вод проявляется в прогрессирующем снижении их минимально допустимого стока.

Серьезнейшая экологическая проблема — восстановление водности и чистоты малых рек (т. е. рек длиной не более 100 км), наиболее уязвимого звена в речных экосистемах. Именно они оказались наиболее восприимчивыми к антропогенному воздействию. Непродуманное хозяйственное использование водных ресурсов и прилегающих земельных угодий вызвало их истощение (а нередко и исчезновение), обмеление и загрязнение.

В настоящее время состояние малых рек и озер, особенно в европейской части России, в результате резко возросшей антропогенной нагрузки на них, катастрофическое. Сток малых рек снизился более чем наполовину, качество воды неудовлетворительное. Многие из них полностью прекратили свое существование.

К очень серьезным негативным экологическим последствиям приводит и изъятие на хозяйственные цели большого количества воды из впадающих в водоемы рек. Так, уровень некогда многоводного Аральского моря начиная с 60-х гг. катастрофически понижается в связи с недопустимо высоким перезабором воды из Амударьи и Сырдарьи. Приведенные данные свидетельствуют о нарушении закона целостности биосферы, когда изменение одного звена влечет за собой сопряженное изменение всех остальных. В результате объем Аральского моря сократился более чем наполовину, уровень моря снизился на 13 м, а соленость воды (минерализация) увеличилась в 2,5 раза.

Академик Б. Н. Ласкарин по поводу трагедии Аральского моря высказался следующим образом: “Мы остановились у самого края пропасти… Арал губили, можно сказать, целенаправленно. Существовала даже некая антинаучная гипотеза, по которой Арал считался ошибкой природы. Якобы он мешал осваивать водные ресурсы Сырдарьи и Амударьи (говорили, что, забирая их воду, Арал испаряет ее в воздух). Сторонники этой идеи не думали ни о рыбе, ни о том, что Арал — центр оазиса”.

Осушенное дно Аральского моря становится сегодня крупнейшим источником пыли и солей. В дельте Амударьи и Сырдарьи на месте гибнущих тугайных лесов и тростниковых зарослей появляются бесплодные солончаки. Трансформация фитоценозов на берегу Аральского моря и в дельтах Амударьи и Сырдарьи происходит на фоне высыхания озер, проток, болот и повсеместного снижения уровня грунтовых вод, обусловленного падением уровня моря. В целом перезабор воды из Амударьи и Сырдарьи и падение уровня моря вызвали такие экологические изменения приаральского ландшафта, которые могут быть охарактеризованы как опустынивание.

К другим весьма значительным видам воздействия человека на гидросферу, кроме истощения подземных и поверхностных вод, следует отнести создание крупных водохранилищ, коренным образом преобразующих природную среду на прилегающих территориях

Создание крупных водохранилищ, особенно равнинного типа, для аккумуляции и регулирования поверхностного стока приводит к разнонаправленным последствиям в окружающей природной среде. Необходимо учитывать, что создание водохранилищ путем перегораживания русла водотоков плотинами чревато серьезными негативными последствиями для большинства гидробионтов. Из-за того, что многие нерестилища рыб оказываются отрезанными плотинами, резко ухудшается или прекращается естественное воспроизводство многих лососевых, осетровых и других проходных рыб.

Проблемы мирового океана.

Человек – дитя Природы, вся его жизнь проходит по её законам и правилам, но при этом нельзя не отметить всё увеличивающееся негативное воздействие хозяйственной деятельности на окружающую среду. Морские воды загрязняются в результате захоронения различных отходов, выброса мусора и нечистот с кораблей, к сожалению, частых аварий. В Тихий океан ежегодно сбрасывается около 9 млн. т отходов, в воды Атлантики – свыше 30 млн. т. Океаны и моря загрязняются такими вредными для них веществами, как нефть, тяжелые металлы, пестициды, радиоизотопы. В марте 1995 года в Калифорнийском заливе было обнаружены трупы 324 дельфинов и 8 китов. По мнению специалистов, главной причиной трагедии стало воздействие именно этих веществ. Газообразные токсические вещества, как окись углерода, двуокись серы, поступают в морскую воду из атмосферы. По подсчетам Калифорнийского технологического института, в Мировой океан с дождями ежегодно осаждается 50 тыс. т свинца, попадающего в воздух с выхлопными газами автомобилей. В городах близ береговой линии в морской воде нередко обнаруживается патогенная микрофлора. Степень загрязненности постоянно растет. Способности воды к самоочищению порой оказывается недостаточной, чтобы справиться с постоянно увеличивающимся количеством сбрасываемых отходов. Под влиянием течений загрязнения перемешиваются и очень быстро распространяются, оказывая вредное воздействие на зоны, богатые животными и растительностью, нанося серьезный ущерб состоянию морских экосистем. Человечество губит само себя.

К числу наиболее вредных химических загрязнений относятся нефть и нефтепродукты. Ежегодно в океан попадает более 10 млн. т нефти. Загрязняют поверхность танкеры, утечка сырья при бурении.

В период между 1973-84 гг. в США Институтом охраны окружающей среды и энергетики отмечено 12000 случаев загрязнения вод нефтью. Нанесенный ущерб огромен. Например, последствия в связи с гибелью в 1995 году теплохода «Дота» у Керченского пролива в Азовском море оцениваются в 7 млн. долларов.

Обеспокоенность общественности нефтяным загрязнением обусловлено неуклонным ростом экономических потерь в рыболовстве, туризме и других сферах деятельности. Только 1 т нефти способна покрыть 12 куб. км поверхности моря. А нефтяная пленка изменяет все физико-химические процессы: повышается температура поверхностного слоя воды, ухудшается газообмен, рыба уходит или погибает. Меняются гидробиологические условия в океане, оказывается влияние на баланс кислорода в атмосфере, а значит непосредственно на климат. Уменьшается первичная продукция океана – фитопланктон – своеобразный пищевой фундамент всей его жизни.

Очень ядовиты растворимые компоненты нефти. Они нередко становятся причиной гибели рыбы, морских птиц. Если оплодотворенную икру рыбы поместить в аквариум с весьма незначительной концентрацией нефтепродуктов, то большинство зародышей погибнут, а многие из уцелевших оказываются уродами. А ведь именно на поверхности, куда и попадают эти ядовитые вещества, развивается богатейшее сообщество разнообразнейших организмов – нейстон.

Не меньше чем нефть опасно загрязнение тяжелыми металлами. Французские исследователи установили, что дно Атлантического океана загрязнено попадающим с суши свинцом на расстоянии 160 км от берега и на глубине до 1610 м. Более высокая концентрация свинца в верхнем слое донных отложений, чем в более глубоких слоях, свидетельствуют о том, что это следствие человеческой деятельности, а не природных процессов.

Владельцы химического комбината «Тиссо» в городке Минамата на острове Кюсю долгие года сбрасывали в океан сточные воды, насыщенные ртутью. Прибрежные воды и рыба оказались отравленными, что привело к гибели местных жителей. Получили тяжелые психопаралитические заболевания сотни людей.

Еще одним губителем океана являются пестициды. Их мировое производство достигает 200 тыс. т в год. Относительная химическая устойчивость, а также характер распространения способствовали их поступлению в моря в больших объемах. Постоянное накопление в воде хлорорганических веществ представляет серьезную угрозу для жизни людей.

Пестициды обнаружены в различных районах Балтийского, Северного, Ирландского морей, в Бискайском заливе, у западного побережья Англии, Исландии, Португалии, Испании. На основании анализа снежного покрова Антарктиды было определено, что на поверхности этого, весьма удалённого материка осело около 2300 тонн пестицидов, хотя они там никогда не применялись. ДДТ и гексахлоран обнаружены в значительных количествах в печени и жире тюленей и антарктических пингвинов.

В моря и океаны через реки, непосредственно с суши, а также с судов и барж попадают жидкие и твердые бытовые отходы. Часть этих загрязнений оседает в прибрежной зоне, а часть под влиянием морских течений и ветра рассеивается в разных направлениях.

Бытовые отбросы очень опасны, так как являются переносчиками болезней человека: брюшного тифа, дизентерии, холеры. Они также содержат значительное количество кислородопоглощающих веществ. Твердые бытовые отбросы являются причиной аварий в судоходстве, опутывая гребные винты судов, засоряя трубопроводы систем охлаждения двигателей. Известны случаи гибели крупных морских млекопитающих из-за механической закупорки легких кусками синтетической упаковки. Подсчитано, что в прибрежной зоне Гавайских островов, весьма посещаемых туристами мест, плавает несколько миллионов всякого рода пластмассовых пакетов.

Захоронение жидких и твердых радиоактивных отходов в море в 59-60-е годы осуществляли многие страны, имеющие атомный флот. В 1950-1992 гг. Советским Союзом в водах Ледовитого океана затоплены ядерные отходы суммарной активностью 2,5 млн. кюри – в том числе 15 реакторов и экранная сборка атомного ледокола «Ленин», 13 реакторов аварийных атомных подводных лодок (включая шесть с не выгруженным ядерным топливом). Великобритания затапливала радиоактивные отходы в Ирландском море, а Франция – в Северном.

Охрана морей и океанов

Наиболее серьезной проблемой морей и океанов в нашем столетии является загрязнение нефтью, последствия которого губительны для всей жизни на Земле. Поэтому в 1954 году в Лондоне прошла международная конференция, ставившаяся целью выработать согласованные действия по охране морской среды от загрязнения нефтью. На ней была принята конвенция, определяющая обязанности государств в этой области. Позже в 1958 году в Женеве были приняты еще четыре документа: об открытом море, о территориальном море и прилежащей зоне, о континентальном шельфе, о рыболовстве и охране живых ресурсов моря. Эти конвенции юридически закрепили принципы и нормы морского права. Они обязывали каждую страну разработать и ввести в действие законы, запрещающие загрязнять морскую среду нефтью, радиоотходами и другими вредными веществами. Прошедшая в 1973 году в Лондоне конференция приняла документы по предотвращению загрязнения с судов. Согласно принятой конвенции, каждое судно должно иметь сертификат – свидетельство о том, что корпус, механизмы и прочая оснастка находятся в исправном положении и не наносят ущерб морю. Соответствие сертификатам проверяется инспекцией при заходе в порт.

Запрещен слив нефтесодержащих вод с танкеров, все сбросы с них должны выкачиваться только на береговые приемные пункты. Для очистки и обеззараживания судовых сточных вод, в том числе хозяйственно-бытовых, созданы электрохимические установки. Институт океанологии РАН разработал эмульсионный метод очистки морских танкеров, полностью исключающий попадание нефти в акваторию. Он заключатся в добавлении к промывной воде нескольких поверхностно-активных веществ (препарат МЛ), что позволяет осуществить на самом судне очистку без сброса загрязненной воды или остатков нефти, которую можно впоследствии регенерировать для дальнейшего использования. С каждого танкера удается отмыть до 300 т нефти.

В целях предотвращения утечек нефти совершенствуются конструкции нефтеналивных судов. Многие современные танкеры имеют двойное дно. При повреждении одного из них нефть не выльется, ее задержит вторая оболочка.

Капитаны судов обязаны фиксировать в специальных журналах сведения обо всех грузовых операциях с нефтью и нефтепродуктами, отмечать место и время сдачи или слива с судна загрязненных сточных вод.

Для систематической очистки акваторий от случайных разливов применяются плавучие нефтесборщики и боковые заграждения. Также в целях предотвращения растекания нефти используются физико-химические методы. Создан препарат пенопластовой группы, который при соприкосновении с нефтяным пятном полностью его обволакивает. После отжима пенопласт может использоваться вторично в качестве сорбента. Такие препараты очень удобны из-за простоты применения и невысокой стоимости, однако их массовое производство пока не налажено. Также существуют сорбирующие средства на основе растительных, минеральных и синтетических веществ. Некоторые из них могут собирать до 90% разлитой нефти. Главное требование, которое к ним предъявляется, – это непотопляемость.

После сбора нефти сорбентами или механическими средствами на поверхности воды всегда остается тонкая пленка, которую можно удалить путем разбрызгивания разлагающих ее химических препаратов. Но при этом эти вещества должны быть биологически безопасны.

В Японии создана и апробирована уникальная технология, с помощью которой можно в короткие сроки ликвидировать гигантское пятно. Корпорация «Кансай санге» выпустила реактив ASWW, основной компонент которого – специально обработанная рисовая шелуха. Распыленный по поверхности, препарат в течение получаса всасывает в себя выброс и превращается в густую массу, которую можно стащить простой сетью.

Оригинальный способ очистки продемонстрирован американскими учеными в Атлантическом океане. Под нефтяную пленку на определенную глубину опускается керамическая пластинка. К ней подсоединяется акустическая пластинка. Под действием вибрации сначала скапливается толстым слоем над местом, где установлена пластинка, а затем смешивается с водой и начинает фонтанировать. Электрический ток, подведенный к пластинке, поджигает фонтан, и нефть полностью сгорает.

Для удаления с поверхности прибрежных вод пятен масел американские ученые создали модификацию полипропилена, притягивающего жировые частицы. На катере-катамаране между корпусами поместили своеобразную штору из этого материала, концы которой свисают в воду. Как только катер попадает на пятно, нефть прочно прилипает к «шторе». Остается лишь пропустить полимер через валики специального устройства, которое отжимает нефть в приготовленную емкость.

Загрязнение морей и океанов

Еще несколько  десятилетий  назад  эагрязненные воды представляли собой как бы острова в относительно  чистой  природной  среде.  Сейчас картина изменилась,  образовались сплошные массивы загрязненных территорий.

Нефтяное загрязнение  Мирового  океана,  несомненно,  есть  самое распространенное явление.  От 2 до 4%  водной поверхности Тихого и Атланти­ческого океанов постоянно покрыто нефтяной пленкой. В морские воды ежегодно поступает до 6 млн.  т нефтяных углеводородов. Почти половина этого количества связана с транспортировкой и разработкой  месторождений  на шельфе.  Континентальное нефтяное загрязнение поступает в океан через речной сток. Реки мира  ежегодно  выносят  в морские и океанические воды более 1,8 млн. т нефтепродуктов.

В море нефтяное загрязнение имеет различные формы. Оно может тонкой пленкой покрывать поверхность воды,  а при разливах толщина нефтяного покрытия вначале может составлять несколько сантиметров.  С течением времени образуется эмульсия нефти в воде или воды в нефти.  Позже возникают  комочки тяжелой фракции нефти,  нефтяные агрегаты,  которые способны долго плавать на поверхности моря. К плавающим комочкам мазута прикрепляются разные мелкие животные, которыми охотно питаются рыбы и усатые киты.  Вместе с ними они заглатывают и нефть.  Одни  рыбы  от этого гибнут, другие насквозь пропитываются нефтью и становятся непригодны для употребления в липцу из-за неприятного запаха и вкуса.

Все компоненты нефти токсичны для морских организмов. Нефть влияет на структуру сообщества морских животных. При нефтяном загрязнении изменяется  соотношение  видов  и  уменьшается  их разнообразие.  Так, обильно развиваются микроорганизмы, питающиеся нефтяными углеводородами,  а биомасса стих микроорганизмов ядовита для многих морских обитателей.  Доказано,  что очень опасно длительное хроническое воздействие даже небольших концентраций нефти.  При этом постепенно падает первичная биологическая продуктивность моря.  У нефти есть еще одно неприятное побочное свойство.  Ее углеводороды способны растворять в себе ряд других загрязняющих веществ,  таких,  как пестициды,  тяжелые металлы, которые  вместе с нефтью концентрируются в приповерхностном слое и еще более отравляют его. Ароматическая фракция нефти содержит вещества мутагенной и канцерогенной природы,  например бензопирен. Сейчас получены многочисленные доказательства наличия мутагенных эффектов загрязненной морской среды. Бензопирен активно циркулирует по морским пищевым цепочкам и попадает в пищу людей.

Наибольшие количества нефти сосредоточены в тонком приповерхностном слое морской воды,  играющем особенно важную  роль  для  различных сторон  жизни океана.  В нем сосредоточено множество организмов,  этот слой играет роль “детского сада” для многих  популяций.  Поверхностные нефтяные пленки нарушают газообмен между атмосферой и океаном. Претерпевают изменения процессы растворения и выделения кислорода,  углекислого газа,  теплообмена,  меняется отражательная способность (альбедо) морской воды.

Хлорированные углеводороды, широко применяемые в качестве средств борьбы с вредителями сельского и лесного  хозяйства,  с  переносчиками инфекционных  болезней,  уже многие десятилетия вместе со стоком рек и через атмосферу поступают в Мировой океан.  ДДТ и его производные, полихлорбифенилы  и другие устойчивые соединения этого класса сейчас обнаруживаются повсюду в Мировом океане, включая Арктику и Антарктику.

Они легко  растворимы  в  жирах и поэтому накапливаются в органах рыб, млекопитающих, морских птиц. Будучи ксенобиотиками, т. е. веществами полностью искусственного происхождения, они не имеют среди микроорганизмов своих “потребителей” и поэтому почти не разлагаются в  природных условиях, а только накапливаются в Мировом океане. Вместе с тем они остро токсичны, влияют на кроветворную систему, подавляют ферментативную активность, сильно влияют на наследственность.

Вместе с речным стоком в океан поступают и тяжелые металлы,  многие из которых обладают токсичными свойствами.  Общая величина речного стока составляет 46 тыс.  км воды в год.  Вместе с ним в Мировой океан поступает до 2 млн.  т свинца, до 20 тыс. т кадмия и до 10 тыс. т ртути.  Наиболее высокие уровни загрязнения имеют прибрежные воды и внутренние  моря.  Немалую роль в загрязнении Мирового океана играет и атмосфера.  Так, например, до 30% всей ртути и 50% свинца, поступающих в океан ежегодно, переносится через атмосферу.

По своему токсичному действию в морской  среде  особую  опасность представляет ртуть.  Под влиянием микробиологических процессов токсичная неорганическая ртуть превращается в гораздо более токсичные  органические формы ртути.  Накопленные благодаря биоаккумуляции в рыбе или в моллюсках соединения метилированной ртути представляют прямую угрозу жизни  и  здоровью людей.  Вспомним хотя бы печально известную болезнь “минамато”,  получившую название от японского залива,  где  так  резко проявилось отравление местных жителей ртутью. Она унесла немало жизней и подорвала здоровье многим людям,  употреблявшим в липцу морские продукты из этого залива,  на дне которого накопилось немало ртути от отходов близлежащего комбината.

Ртуть, кадмий,  свинец, медь, цинк, хром, мышьяк и другие тяжелые металлы не только накапливаются в морских организмах, отравляя тем самым  морские  продукты питания,  но и самым пагубным образом влияют на обитателей моря.  Коэффициенты накопления токсичных  металлов,  т.  е. концентрация  их  на  единицу веса в морских организмах по отношению к морской воде,  меняются в широких пределах – от сотен до сотен тысяч, в зависимости от природы металлов и видов организмов. Эти коэффициенты показывают,  как накапливаются вредные вещества в рыбе, моллюсках, ракообразных, планктонных и других организмах.

Масштабы загрязнения продуктов морей и океанов так велики, что во многих странах установлены санитарные нормы на содержание  в  них  тех или других вредных веществ.  Интересно отметить,  что при концентрации ртути в воде,  только в 10 раз большей  ее  естественного  содержания, загрязнение  устриц  уже  превышает  норму,  установленную в некоторых странах.  Это показывает, как близок тот предел загрязнения морей, который  нельзя переступить без вредных последствий для жизни и здоровья людей.

Однако последствия загрязнения опасны прежде всего для всех живых обитателей морей и океанов.  Эти последствия  разнообразны.  Первичные критические нарушения в функционировании живых организмов под действием загрязняющих веществ возникают на  уровне  биологических  эффектов: после  изменения  химического состава клеток нарушаются процессы дыхания,  роста и размножения организмов, возможны мутации и канцерогенез; нарушаются движение и ориентация в морской среде.  Морфологические изменения нередко проявляются в виде разнообразных патологий  внутренних органов:  изменений размеров,  развития уродливых форм. Особенно часто эти явления регистрируются при хроническом загрязнении. Все это отражается на состоянии отдельных популяций,  на их взаимоотношениях.  Таким  образом возникают экологические последствия загрязнения.  Важным показателем нарушения состояния  экосистем  является изменение  числа высших таксонов – рыб.  Существенно изменяется фотосинтезирующее действие в целом.  Растет биомасса микроорганизмов,  фитопланктона, зоопланктона. Это характерные признаки эвтрофикации морских водоемов, особенно они значительны во внутренних морях, морях закрытого  типа.  В  Каспийском,  Черном,  Балтийском  морях за последние 10–20 лет биомасса микроорганизмов выросла почти в 10 раз. В Японском море сущим бедствием стали “красные приливы”,  следствие эвтрофикации, при которой бурно развиваются микроскопические водоросли,  а затем исчезает  кислород в воде,  гибнут водные животные и образуется огромная масса гниющих остатков, отравляющих не только море, но и атмосферу.

Загрязнение Мирового океана приводит к постепенному снижению первичной биологической продукции.  По оценкам ученых,  она сократилась к настоящему времени на 10%.  Соответственно этому снижается и ежегодный прирост других обитателей моря.

Каким можно  ожидать  ближайшее будущее для Мирового океана,  для важнейших морей?

В целом  для  Мирового  океана  ожидается на ближайшие 20 – 25 лет рост его загрязнения в 1,5–3 раза.  Соответственно этому будет  ухудшаться  и экологическая ситуация.  Концентрации многих токсических веществ могут достигнуть порогового уровня,  затем  наступит  деградация естественной экосистемы.  Ожидается,  что первичная биологическая продукция океана может понизиться в ряде крупных районов  на  20–30%  по сравнению с нынешней.

Сейчас уже ясен путь, который позволит людям избежать экологического тупика.  Это  безотходные и малоотходные технологии,  превращение отходов в полезные ресурсы.  Но потребуются десятилетия для воплощения идеи в жизнь.

Воды

Территория Средней Азии и Центрального Казахстана, за исключением высокогорных районов, имеет недостаточное, а на большей своей части крайне недостаточное увлажнение. С этим связаны предельно большая для СССР разреженность гидрографической сети, исключительное значение экзотических, т. е. не свойственных пустынному ландшафту, рек, берущих начало в высоких горах, бессточность большей части территории. Густота речной сети на пространствах пустынных равнин Средней Азии порядка 2 м/км², в то время как, например, в северной половине Русской равнины она достигает 300-350 м/км². Реки основной части территории, кроме северной половины Центрального Казахстана, заканчиваются во внутренних озерных водоемах (Каспий, Арал, Балхаш, Иссык-Куль и др.) и небольших озерно-болотных разливах или имеют так называемые сухие дельты — в этом случае вода рек, не достигая больших озер или крупных речных артерий, расходуется на испарение, просачивание в грунт и главным образом на орошение полей.

Климатические условия равнинной части Средней Азии, малое количество осадков при большой испаряемости не благоприятствуют образованию стока. Поверхностный сток здесь очень мал. Наблюдается склоновый сток к понижениям такыров и эпизодический русловый сток небольших временных водотоков, образующихся при таянии снега и во время дождей в оврагах по окраинам пустынных возвышенностей.

Рек с постоянным течением, которые начинались бы в пустынной зоне равнинной части Средней Азии, нет. Исключение представляют небольшие ручьи (карасу), питаемые родниками внешнего края горных шлейфов. Лишь на севере, в пределах Центрального Казахстана, появляются постоянные водотоки местного происхождения.

В горах, начиная примерно с 700 м абс. выс., осадки выпадают в больших количествах в виде дождей и снега (в высокогорье даже летом). Максимальное количество осадков (до 2000 мм за год) наблюдается на высотах 2000-3500 м, выше их количество уменьшается. Коэффициенты стока в высотной зоне максимального увлажнения велики, колеблясь в пределах 0,6-0,8, а местами приближаясь к единице. Преобладание крутых склонов хребтов, большей частью сложенных кристаллическими и метаморфическими породами и нередко лишенных почвенно-растительного покрова, обеспечивает обильный и быстрый сток дождевых и в особенности талых снеговых вод в речные долины. Речная сеть здесь наиболее развита. Густота ее в Тянь-Шане достигает более 600 м/км².

Жидкие осадки и талые воды не только образуют в горах поверхностный сток, но и просачиваются частично в трещиноватые и пористые горные породы, питая подземные воды.

Наибольшее значение в формировании стока имеют горные склоны, ориентированные на запад и юго-запад и не защищенные с этой стороны другими горными барьерами, т. е. доступные влагоносным воздушным массам.

Основная роль в формировании поверхностного и подземного стока Средней Азии принадлежит твердым осадкам, поскольку значительная часть влаги, выпадающей летом в виде дождей, испаряется.

Реки. Главный источник питания рек Средней Азии — талые воды высокогорных снегов. Ледниковое питание значительно лишь в верховьях тех рек, основную площадь водосбора которых занимают ледники и фирновые поля (особенно на Памире). При выходе рек с гор доля ледникового питания не превышает обычно 25% годового объема стока, а в общем годовом стоке всех среднеазиатских рек она составляет лишь немногим более 6%. В горах значительная роль питании рек принадлежит подземным водам (у большинства рек они составляют 10-25% объема годового стока, у некоторых — до 50%).

Большинство рек Средней Азии, особенно крупных, имеет смешанное ледниково-снеговое питание. Это реки, начинающиеся в высокогорье. Половодье у них приходится на период наиболее интенсивного таяния ледников и снегов в высокогорье, т. е. на летние месяцы (июнь, июль, начало августа). Ему часто предшествует второстепенный паводок (апрель-май), связанный с таянием сезонного снега в более низких горизонтах гор. Реки ледниково-снегового питания характеризуются малыми колебаниями годового стока и сильно растянутым по времени половодьем, что вместе с крутым падением русла делает их особенно ценными для хозяйственного использования — орошения и гидроэнергетики.

Небольшие и средней величины реки, истоки которых находятся на горных склонах ниже снеговой линии или в средневысотных горах, питаются за счет талых снеговых вод и имеют весеннее половодье (март, апрель, на севере — май). Небольшие речки, начинающиеся в самых низких ярусах гор, не имеющих устойчивого снежного покрова, главным образом на юге Средней Азии, имеют преимущественно дождевое питание и паводковый режим. На этих речках часто образуются разрушительные сели.

В питании рек всех перечисленных типов принимают участие подземные воды, роль которых особенно велика зимой.

Реки Центрального Казахстана питаются в основном за счет весеннего таяния сезонного снега и частично за счет подземных вод; половодье у них весеннее.

Крупнейшая водная артерия Средней Азии — Амударья (длина — 2540 км) начинается на северном склоне Гиндукуша, в верховье называется Вахандарьей, а после слияния с рекой Памиром — Пянджем. От места слияния Пянджа с Вахшем река называется Амударьей. Вскоре она принимает справа притоки Кафирниган, Сурхандарью и Шерабад, а далее на протяжении 1257 км, до самого устья, не получает более ни одного притока ¹. Здесь значительная доля ее стока расходуется на орошение, испарение и инфильтрацию. Низкие в основном берега реки имеют систему дамб, защищающих поля от затопления во время половодья. Ширина русла в межень — 1-3 км.

Близ города Нукуса, в районе древней дельты, от Амударьи отходит влево сухой рукав Дарьялык (Кунядарья), по которому прежде часть амударьинских вод стекала в Сарыкамышскую впадину и через нее в древнее русло Узбой. Сток по Узбою в Каспий периодически осуществлялся еще в историческое время, о чем упоминают средневековые авторы. Ниже Нукуса начинается современная дельта Амударьи — слабо покатая равнина с множеством протоков.

Русло Амударьи в нижнем течении очень изменчиво, что связано с быстротой течения и легкой размываемостью грунта берегов. Непостоянство речного русла затрудняет судоходство и забор воды в оросительные каналы. В низовье Амударьи с ирригационными целями создано Тюямуюнское водохранилище.

Амударья — одна из самых мутных рек в мире (мутность — около 3,3 кг/м³). Наибольшие уровни и расходы наблюдаются в июле, наименьшие — в январе-феврале. Средний многолетний расход у города Керки до 1960 г. был 2000 м³/сек, сейчас уменьшился из-за отвода воды в Каракумский канал. Амударья судоходна до Термеза и немного выше.

Сырдарья превосходит но длине (3019 км) Амударью, но менее водоносна. Истоки верховья Сырдарьи — реки Нарына лежат в области сыртов Внутреннего Тянь-Шаня (главный исток Кумтор начинается из ледника Петрова в горном массиве Акшийрак). Название Сырдарья река получает после слияния Нарына с Карадарьей в пределах Ферганской долины. При выходе из Ферганской долины на участке Беговатских порогов русло реки перегорожено плотиной Фархадской ГЭС, а выше Ленинабада создано Кайракумское водохранилище с одноименной ГЭС. Ниже реку перегородили Чардаринская и Кзыл-Ординская плотины.

В нижнем течении во время половодья и при заторах льда река часто меняет русло и затопляет соседние равнины, так как здесь русло реки проходит в собственных наносах и приподнято над окружающей местностью. При впадении в Аральское море Сырдарья образует дельту, сильно выступающую в море. Река здесь распадается на рукава, образует озера и заросшие тростником болота. Максимальный расход воды наблюдается в июле, минимальный — в декабре — январе. Средний расход воды при выходе реки из Ферганской долины равен 541 м³/сек, у железнодорожной станции Тюмень-Арык он увеличивается до 730 м³/сек, а далее заметно уменьшен вследствие забора воды на орошение. Судоходство осуществляется лишь на нижнем участке реки, от Аральского моря до Казалинска.

Транспортное значение рек Средней Азии сравнительно невелико. Гораздо важнее их энергетическая и ирригационная роль.

Энергетические возможности среднеазиатских рек использованы еще в небольшой степени, хотя на многих реках уже созданы гидроэлектростанции. Сейчас ведутся широкие изыскания и частично уже используется энергия крупных горных рек. На Нарыне построены Ат-Башинская, Учкурганская и Токтогульская ГЭС, сооружается Курпсайская ГЭС, идет подготовка к строительству Таш-Кумырской ГЭС, ведутся проектные взыскания по сооружению самой мощной в Тянь-Шаньском каскаде Камбаратинской ГЭС. Несколько ГЭС проектируется на притоках Нарына. Крупная Нурекская ГЭС с плотиной почти 300?метровой высоты сооружена на реке Вахш; в будущем намечается построить еще шесть ГЭС Вахшского каскада. Плотина Рогунской ГЭС поднимется еще выше Нурекской. Ведутся изыскания по гидроэнергетическому освоению Пянджа, где предполагается создать каскад из восьми ГЭС (Даштиджумская, Нижнепянджская и др.). На реке Или создана Капчагайская ГЭС с крупным водохранилищем.

Проблемы энергетики решаются одновременно с проблемами орошения. Сооружение больших водохранилищ на многих среднеазиатских реках приводит к широкому регулированию стока рек. Уж создано много водохранилищ, строятся и проектируются новые.

Для самотечного орошения благоприятны резкие изломы продольного профиля рек при выходе их из гор на равнины и «выпуклая форма речных долин», т. е. приподнятость русел крупных рек над окружающими равнинами в нижнем течении. Особенно важно то, что, протекая по низким пустынным равнинам, реки имеют половодье в разгар лета, т. е. как раз в то самое время, когда на юге Средней Азии не выпадает ни капли дождя, а культурная растительность находится в фазе наиболее энергичной вегетации.

Реки Средней Азии — важный ландшафтообразующий фактор. Наряду с культурными ландшафтами приречных оазисов в долинах рек формируются особые естественные комплексы со своим микроклиматом, с густыми древесно-кустарниковыми (тугайными) зарослями, с особыми почвами и особым составом фауны. Реки питают и опресняют грунтовые воды в примыкающих участках пустынь.

Озера. В Средней Азии много озер, причем, как это ни парадоксально на первый взгляд, их обилие является результатом сухости климата. Многие озера равнин при достаточном количестве осадков превратились бы в сплошные водные потоки, поскольку они приурочены к сухим ныне долинам. Положение о связи обилия озер с сухостью климата правомерно не только для пустынных равнин Средней Азии, но и для территории Центрального Казахстана, где, согласно Г. Е. Быкову и А. Е. Михайлову, увеличение осадков привело бы к усилению дренажа и спуску озер.

Среди озер Средней Азии и Центрального Казахстана можно выделить несколько основных генетических типов:

1. Озера тектонического происхождения, заполняющие впадины, которые образовались благодаря разломам и прогибам земной коры. К озерам этого типа относятся наиболее крупные — Аральское море, Балхаш, Иссык-Куль, Каракуль и др. В долинах Центрального Казахстана есть озера, подпруженные тектоническими поднятиями.
2. Озера, занимающие неглубокие понижения моренного рельефа на горных плато и в горных долинах, подвергавшихся оледенению (например, многочисленные озера сыртов Внутреннего Тянь-Шаня).
3. Приледниковые моренные озера, расположенные на дне горных долин, перегороженных конечными моренами древних ледников, часто вблизи окончания современных ледников.
4. Каровые озера (в горах Средней Азии распространены сравнительно редко).
5. Озера завального происхождения, образовавшиеся в результате огромных обвалов, запрудивших горные реки в тесных ущельях (Сарезское и Яшилькуль на Памире и др.). Такие крупные горные обвалы сопровождаются землетрясением, но нередко сами обвалы, образовавшие плотинные озера, были вызваны сейсмическими явлениями (Зиндикуль на хребте Петра Первого).
6. Озера карстового происхождения, сравнительно небольшие или совсем малые по площади; известны как в горах (например, на хребте Петра Первого), так и среди пустынных равнин (на Устюрте).
7. Озера-старицы в речных долинах, особенно многочисленные в долинах Амударьи, Сырдарьи и некоторых других рек.
8. Дельтовые озера (типичны для дельт Амударьи и Сырдарьи).
9. Конечные озера — концевые озерные разливы в устьях рек.

Среди озер имеются как соленые, так и пресные. Соленые озера особенно широко распространены в пустынях, так как реки там на опресняют, а засолоняют озера, являясь поставщиками солей. Соленость зависит от ряда причин — притока речных вод, испарения с поверхности водного бассейна, питания грунтовыми водами, возраста. Наиболее распространенные соли — хлористые натрий и магний, сернокислые натрий и кальций. Даже в горах непроточные озера имеют солоноватую и соленую воду (Иссык-Куль, Каракуль и др.). Приледниковые и завальные озера всегда пресные.

Уровни озер Средней Азии подвержены значительным сезонным колебаниям и зависят от климатических условий года. Колебание уровней озер вызывает изменение степени их минерализации. Многие озера пустынных равнин существуют периодически; весной при таянии снега (или во время ливней) они наполняются водой, а летом высыхают, превращаясь в солончаки с поверхностной солевой коркой — шоры.

На многих озерах, в частности на крупнейших — Аральском море, Балхаше, Зайсане, развито промысловое рыболовство. Названные озера используются и для судоходства. В ряде самосадочных озер добывается поваренная соль.

Сточные горные озера (Сарезское, Искандеркуль) служат естественными водохранилищами и регуляторами стока вытекающих из них рек, что может иметь большое значение для энергетики.

Аральское море — крупнейшее озеро Средней Азии, второе по площади в СССР и четвертое в мире (после Каспия, озера Верхнего в Северной Америке и озера Виктория в Африке). Его площадь — около 64 тыс. км², длина — 428 км, ширина — 235 км. Северный берег Аральского моря изрезан глубокими заливами, западный, наоборот, довольно ровный и представляет собой высокий обрыв (чинк) плато Устюрт. Восточный берег низменный, преимущественно песчаный, с многочисленными мелкими заливами и островами: здесь затоплен край песчаной пустыни Кызылкум. Плоский, низкий, болотистый южный берег образован амударьинской дельтой. Максимальная глубина (у западного берега) — 65 м.

Поверхностный слой воды летом нагревается до 26-30°, зимой охлаждается ниже 0° (в глубине даже летом температура воды всего 1-3°). На всем пространстве водоема зимой встречаются льды; северная часть обычно сплошь покрывается льдом. Соленость воды — 10-11‰. По химическому составу вода отличается от океанской и близка к каспийской: в ней много сернокислых солей и сравнительно мало хлористых (59% вместо 90% в океанской воде). По сравнению с Каспием здесь больше кальция, который в виде сернокислой соли приносится реками. Течения образуют круговорот по часовой стрелке.

На Аральском море развито рыболовство (вылавливаются шип, сазан, усач, язь, жерех и др.). Осуществляется судоходство между Аральском и Муйнаком — портом в дельте Амударьи.

Расширение площадей орошаемых земель в бассейнах рек Амударьи и Сырдарьи и отвод вод из этих рек по каналам в другие районы вызвали снижение уровня Аральского моря (на 3 м за 10 лет), а в дальнейшем могут привести к его полному высыханию (по некоторым предварительным расчетам, к 2000 г.). Сохранить его уровень на нужной отметке смогут воды сибирских рек. Это одно из оснований выдвижения проблемы переброски воды сибирских рек на юг, в Казахстан и Среднюю Азию. До осуществления же этого проекта необходимы срочные меры по предотвращению непроизводительных потерь воды в Амударьинском и Сырдарьинском бассейнах (потери на фильтрацию и испарение в каналах, стоячих водоемах и оросительных системах, безвозвратный сброс излишков воды).

Второе наиболее крупное озеро Средней Азии — Балхаш — имеет длину 605 км при наибольшей ширине 74 км, максимальная глубина — 26 м. На севере и западе к озеру обрывается поверхность Казахского мелкосопочника и непосредственно связанной с ним восточной части пустыни Бетпак-Дала. На южном берегу расстилаются пространства песчаных пустынь и болотистой дельты Или. Суженными участками озеро разделено на пять морфологически и гидрологически почти обособленных бассейнов. В западной части озера вода пресная, в восточной — солоноватая. Слабая соленость вод лежащего среди пустыни бессточного озера и сравнительная бедность его фауны свидетельствуют о том, что в нынешнем виде водоем является сравнительно молодым. Зимой Балхаш замерзает. Из промысловых рыб в озере водятся сазан, судак, окунь, маринка. Озеро судоходно.

Кара-Богаз-Гол. Этот почти замкнутый залив Каспийского моря (общая характеристика моря дана в первой части учебника) несомненно является среднеазиатским водоемом и поэтому заслуживает здесь краткой характеристики. От Каспийского моря он отделен пересыпью, прорезанной узким (0,2-1 км) проливом около 11 км длиной. Площадь Кара-Богаз-Гола — 12 тыс. км², глубина — до 3,5 м. Уровень воды в нем находится на 4,5 м ниже уровня Каспия, что определяет постоянный приток в залив морской воды. В прорезающем пересыпь проливе течет «морская река» со скоростью до 1, на отдельных участках до 3 м/сек. В нижнем течении она образует четырехметровой высоты водопад. В устье пролива нарастает дельта.

Из-за большой величины испарения соленость воды Кара-Богаз-Гола очень велика (280-305‰). Еще выше содержание солей в ископаемых растворах среди погребенных соляных пластов прибрежной части залива. Эти растворы выкачивают мощными насосами для добычи мирабилита (сульфата натрия). В поселке Бекдаш на Каспийском побережье производится его переработка. После осаждения сульфата в растворе остаются ценные продукты, пока еще не используемые. В дальнейшем необходимо наладить более полное, комплексное использование минерального сырья залива Кара-Богаз-Гол.

Подземные воды. В Центральном Казахстане распространены подземные воды двух типов: трещинные, приуроченные к палеозойским породам, и пластовые — в палеогеновых, неогеновых и четвертичных отложениях.

Территория Средней Азии в гидрогеологическом отношении делится на три основных типа: горный, подгорный и равнинный.

В горных областях происходит погружение талых снеговых и дождевых вод, т. е. это области питания подземных вод. В горах много источников, для которых характерны малая минерализация и преимущественно гидрокарбонатный состав вод. Особенно мало минерализованы трещинные воды в кристаллических и метаморфических палеозойских породах. Питаемые этими водами источники имеют значительный и постоянный дебит. В известняковых толщах циркулируют карстовые жесткие воды, местами дающие очень обильные источники воклюзского типа (например, Абшир-Булак в северной передовой цепи Алайского хребта). В мезозойских, палеогеновых и неогеновых осадочных толщах наряду с трещинными имеются и пластовые воды. Источники, питаемые пластовыми водами, менее постоянны и часто имеют незначительный дебит.

В предгорных районах и на подгорных наклонных равнинах наблюдается транзит подземных вод, питающихся в предгорьях и верхних участках конусов выноса; в нижних участках конусов выноса происходит частичное выклинивание вод.

На подгорных равнинах преобладают поровые воды, хотя в конгломератах развиты и трещинные. Подземные воды образуют здесь сплошное зеркало, направление уклона которого совпадает с наклоном поверхности подгорных равнин и составляющих их конусов выноса. Иногда воды являются напорными. Для верхних частей конусов выноса типичны мощные водоносные горизонты в гравийно-галечном материале, имеющие высокую водоотдачу. В более низких частях, где перемежаются слои разной водопроницаемости, водоносный горизонт часто многоярусный, с большей или меньшей изоляцией на отдельных сечениях. На периферии подгорных шлейфов наблюдается погружение зеркала подземных вод в сторону пустынных равнин; при этом значительно возрастает засолонение вод.

На молодых, преимущественно четвертичных аллювиальных и приморских пустынных равнинах, сложенных рыхлыми и слабо сцементированными песчано-глинистыми толщами, обычно имеются грунтовые воды (преимущественно поровые) с гидравлически единым зеркалом на больших площадях. Здесь преобладает транзит грунтовых вод удаленного питания, происходит их расходование на испарение и транспирацию. Местное же питание не является определяющим в общем балансе грунтовых вод, хотя иногда его роль бывает существенна. Наблюдается наклон зеркала грунтовых вод от областей питания к крупнейшим озерным котловинам (Каспий, Арал, Балхаш) или пустынным депрессиям (Сарыкамышская впадина).

Зеркало грунтовых вод аллювиальных пустынных равнин представляет собой поверхность подземных потоков с поперечным сечением в десятки и даже сотни километров и мощностью в десятки метров. Основная масса их воды образуется за счет фильтрации из русел крупных рек, погружения вод в дельтовых разливах и подземного стока из подгорных равнин. Верхние зоны, ближайшие к источникам питания, несут в большинстве случаев пресные и слабосолоноватые воды. По мере удаления от источников питания происходит изменение химического состава вод, зависящее от растворения солей вмещающих горных пород, ионного обмена и внутрипородного испарения. Наблюдаются рост общей минерализации, переход к хлоридно-натриевому типу засоления, появление хлоридно-кальциевых вод.

Воды северных аллювиальных равнин Средней Азии более пресные, чем южных. Сильное засоление наблюдается здесь на значительном удалении от основных источников питания, более важное значение приобретает местное питание. На южных же равнинах зоны опресненных вод, связанные с поступлением транзитных вод из области питания, короче, быстрее наступает высокое засоление.

Для структурных пустынных равнин, сложенных преимущественно морскими осадками, гидравлически единое зеркало грунтовых вод не типично. Здесь широко развиты локализованные бассейны, местные потоки. Определяющую роль в балансе грунтовых вод играет местное питание. Удаленное питание формирует межпластовые, в частности артезианские, водоносные горизонты. Характерна гидрохимическая пестрота подземных вод и различная глубина их залегания.

Большую роль в гидрогеологии Средней Азии играют грунтовые воды, насыщающие аллювиальные отложения долин и приуроченные к русловым, террасовым и дельтовым осадкам. Там, где на пустынных равнинах преобладают засоленные грунтовые воды, фильтрация аллювиальных вод создает опресненные зоны, ширина которых может достигать многих километров.

В балансе грунтовых вод велика роль искусственного орошения, причем, чем меньше скорость движения грунтовых вод в естественных условиях, тем сильнее они изменяются под действием ирригации.

Подземные воды пустынных равнин имеют громадное значение в народном хозяйстве, обеспечивая возможность развития крупного отгонного животноводства вне орошаемых оазисных земель. Животноводство требует гораздо меньше воды, чем поливное земледелие. Кубический метр пресной воды, израсходованный на орошение, при затрате огромного труда дает возможность получить 50-100 г хлопка-сырца; то же количество воды, причем не обязательно пресной, затраченное на водопой овец, при круглогодичном пастбищном содержании стад в пустыне обеспечивает получение 3,5 кг шерсти, 10 л молока, 7-10 кг мяса и жира, а также кожи ¹. Для развития животноводства необходимо, однако, создать равномерную сеть водопойных пунктов.

На обширных пространствах пустынь Средней Азии рассеяны десятки тысяч копаных колодцев разной конструкции и глубины (от нескольких метров до 286 м — самый глубокий колодец в Юго-Восточных Каракумах). Необходимо эту водохозяйственную систему поддерживать в надлежащем состоянии, улучшать размещение колодцев и использовать приемы современной гидротехники при их сооружении.

Гидрогеологическими исследованиями последнего времени выявлены новые районы потоков грунтовых вод, огромные линзы пресных вод и артезианские бассейны. Тем самым расширена водная база для развития животноводства, увеличились возможности использования подземных вод пустынь для мелкооазисного земледелия. В ряде случаев орошение подземными водами оказывается даже дешевле, чем орошение поверхностными водами. При этом для водопоя овец и для орошения ряда сельскохозяйственных культур можно использовать не только пресные воды, но и слабозасоленные.

Наряду с поисками новых водоносных горизонтов, улучшением и расширением колодезной сети необходимо увеличить сбор атмосферных осадков, в частности путем устройства несложных гидротехнических сооружений на такырах. Кроме того, при помощи системы коллекторов такырные воды погружают в грунт и таким образом создают линзы пресных вод, плавающие на соленых водах. В Западных Каракумах искусственные линзы пресных вод достигают мощности почти 20 м. Перспективно магазинирование амударьинской воды в восточной части Туркмении.

Проблемы водоснабжения. Дополнительным источником водоснабжения пустынь является получение пресной воды из соленой химическим путем и в особенности естественным вымораживанием. На очереди стоит проблема опреснения воды с помощью солнечной энергии. Морскую воду опресняют в больших количествах, используя тепловую энергию ТЭЦ и атомных реакторов. В ряде пунктов побережья Каспия уже действуют такие опреснители, причем мощная установка в г. Шевченко, работающая на атомной энергии, опресняет 120 тыс. т морской воды в сутки.

Коренное улучшение водоснабжения пустынных пастбищ и оазисов достигается транспортировкой речных вод на большие расстоянии по оросительным каналам. Водами Сырдарьи орошены большие пространства Голодной степи. Воды Амударьи через Каракумский канал им. В. И. Ленина отведены к Марыйскому оазису в низовье Мургаба, к Тедженскому оазису и далее к Ашхабаду. Затем канал идет вдоль Копетдага на северо-запад до Казанджика. При прокладке канала по Прикопетдагской равнине применялись искусственные взрывы. Общая длина основной магистрали канала составит 1100 км. У Казанджика канал будет разветвлен: левая ветвь пойдет в субтропические районы юго-западной Туркмении, правая — в сторону Небит-Дага. В Небит-Даг, от него в Красноводск и другие города и поселки промышленного района западной Туркмении его воду будут подавать по трубам. На правобережье Амударьи созданы Каршинский, Амударья-Каракульский и Амударья-Бухарский каналы. Тахиаташский канал направляется от низовья Амударьи в сторону Узбоя. На Зеравшане создан Шафриканский гидротехнический узел, который улучшил водообеспеченность Бухарского оазиса. В пески Кызылкум проведен канал из Чардаринского водохранилища на Сырдарье. Помимо открытых каналов в пустынях (Каршинская «степь», Кызылкум) сооружены водоводы в трубах.

Для ирригационных целей (часто совместно с гидроэнергетическими) созданы крупные водохранилища. Помимо уже упоминавшихся (на реках Или, Амударья, Сырдарья) назовем Таш-Уткульское в среднем течении реки Чу, Кировское на реке Талас, создается Андижанское на Карадарье.

Исключительно важна в перспективе разработка проблемы усиления и регулирования внутреннего влагооборота на территории Средней Азии. Нужно выяснить возможность увеличения испарения влаги при расширении площади орошаемых земель, искусственного усиления атмосферных осадков в высокогорье, создания больших водохранилищ в горных долинах методом направленных взрывов, вызывающих искусственные завалы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Последствия, к которым ведёт расточительное, небрежное отношение человечества к Океану, ужасающи. Уничтожение планктона, рыб и других обитателей океанских вод – далеко не всё. Ущерб может быть гораздо большим. Ведь у Мирового океана имеются общепланетарные функции: он является мощным регулятором влагооборота и теплового режима Земли, а также циркуляции её атмосферы. Загрязнения способны вызвать весьма существенные изменения всех этих характеристик, жизненно важных для режима климата и погоды на всей планете. Симптомы таких изменений наблюдаются уже сегодня. Повторяются жестокие засухи и наводнения, появляются разрушительные ураганы, сильнейшие морозы приходят даже в тропики, где их отроду не бывало. Разумеется, пока нельзя даже приблизительно оценить зависимость подобного ущерба от степени загрязненности Мирового океана, однако взаимосвязь, несомненно, существует. Как бы там ни было, охрана океана является одной из глобальных проблем человечества. Мертвый океан – мертвая планета, а значит, и все человечество.