Значение и роль рек в качестве источника пресной воды

Гидрологические процессы – комплекс физических, химических, биохимических и биологических процессов, происходящих в водных объектах и определяющих его гидрологический режим.

Результатом гидрологических процессов являются Гидрологические явлении, возникающие под действием различных природных факторов или их сочетаний и оказывающих поражающее действие на людей, животных, растений, объекты экономики.

Основные опасные гидрологические явления:

Наводнения – это значительное затопление местности в результате подъема уровня воды в реке, озере, водохранилище и море и их разлива выше обычного горизонта, что причиняет материальный ущерб, наносит урон здоровью населения или приводит к гибели людей.

Возможность контролировать все наводнения маленькая из-за разрушения гидрометпостов и отсутствия единой системы

Половодье - наводнения, связанные с максимальным стоком от весеннего таяния снега. Они отличаются значительным и довольно длительным подъемом уровня воды в реке.

Повторяются периодически в один и тот же сезон.

Для городов и населенных пунктов существуют понятия подтопление и затопление.

Затопление - это покрытие территории водой в период половодья или паводков.

Зона затопления - территория, покрываемая водой в результате превышения притока воды по сравнению с пропускной способностью.
Зоной катастрофического затопления принято считать зону затопления, на которой произошла гибель людей, сельскохозяйственных животных и растений, повреждены или уничтожены материальные ценности, а также нанесен ущерб окружающей природной среде. Затопление местности, не сопровождающееся материальным ущербом, считается просто розливом реки, озера или водохранилища.

При подтоплениивода проникает в подвальные помещения через канализацию (если она имеет выход к реке); по тепловым, водопроводным и т. д. Канавам и траншеям или из-за подпора грунтовых вод.

Подтопление - это повышение уровня грунтовых вод, нарушающее нормальное использование территории, строительство и эксплуатацию расположенных на ней объектов.

2. Паводки - наводнения, формируемые интенсивными дождями и таянием снега при зимних оттепелях. Они характеризуются интенсивными, сравнительно кратковременными подъемами уровня воды и могут многократно повторяться в различные сезоны года.

Катастрофический паводок - выдающийся по величине и редкий по повторяемости паводок, могущий вызвать жертвы и разрушения.

3. Затор – это скопление крупно- и мелкобитых льдин.
загромождение русла реки льдом во время ледохода на реках, текущих с юга на север, так как южные участки реки освобождаются ото льда обычно раньше, чем северные, и начавшийся ледоход встречает на своем пути препятствие в виде ледостава. Затор вызывает подъем уровня воды в месте скопления льда и на некотором участке выше него.

4 Зажор - явление, сходное с затором льда. Но он состоит из скопления рыхлого льда (шуга, небольшие льдинки) и наблюдается в начале зимы. Зажоры образуются на реках в период формирования ледяного покрова. Необходимым условием образования является возникновение в русле внутриводного льда и его вовлечение под кромку ледяного покрова. Решающее значение имеет поверхностная скорость течения (более 0,4 м/с), а также температура воздуха в период замерзания.

5. Нагонные наводнения вызываются действием штормовых и ураганных ветров. Такие явления случаются в морских устьях крупных рек, а также на больших озерах и водохранилищах. Главным условием нагонных наводнений служит сильный и продолжительный ветер (скорость ветра обычно достигает 25 м/с и более), происходят они в любое время года.

Охрана природы Мирового океана — задача глобального масштаба ( это вам не игрушки для детей ). Даже локальное поступление любых отходов в воду ведет к распространению загрязнения на весь океан. Особенно пагубно нефтяное загрязнение - это главная угроза сегодняшних дней. Крайне опасны идеи и опыты захоронения в глубинных районах океана контейнеров с ядовитыми и радиоактивными отходами. Наиболее ранимы биоценозы океана — существование многих видов организмов возможно только в очень чистой воде. Большой урон наносит человек отдельным видам живых существ, употребляя их в пищу и для хозяйственных нужд. Сильно сократилось поголовье китов, моржей, некоторых видов тюленей, местами истощены запасы промысловых рыб. Для решения этих проблем приняты международные соглашения об ограничении использования биологических ресурсов океана, осуществляются программы по изучению и восстановлению запасов ценных видов животных

9. Понятие о гидросфере и её составляющих. Современные представления о размерах составных частей гидросферы.

Гидросфера– водная оболочка Земли, включающая всю химически связанную воду и удерживаемая у поверхности силой тяжести. В состав гидросферы входят:

мировой океан (океаны, моря и их части)

воды суши (подземные воды)

поверхностные воды (реки, озера, ледники, болота)

Верхняя граница гидросферы проводится по поверхности океана, так как пары воды в атмосфере составляют очень небольшую часть гидросферы. Нижняя граница проводится по дну океана, в литосфере – по границе распространения подземных вод, ᴛ.ᴇ. на глубине несколько сот метров. Химически связанная вода - ϶ᴛᴏ вода в минералах, в состав гидросферы она не включается.

Гидросфера занимает 361 млн. км³ и содержит 1 454 000 тыс. км³ воды. Главная масса воды сосредоточена в океанах – 1370,0 млн. км³, или 94,2% (97,2% по другим данным) всœей воды гидросферы, из них около 35 тыс. км³ приходится на айсберги.

Второе место занимают подземные воды – 60 млн. км³ (4,12%). В зоне активного водообмена циркулирует около 4 млн. км³. По мнению ученых, в 10-15 километровой толще литосферы находится около 150 млн. км³ воды, не участвующей во влагообороте, но представляющей собой резерв жидкой воды.

Третье место по объёму воды занимают полярные ледники, в них сосредоточено 24 млн. км³ воды. В полярных ледниках заключено около 90% запасов пресной воды на Земле.

Поверхностные воды суши сосредотачивают небольшую долю воды планеты. Объем озерной воды оценивается в 279 тыс. км³, рек всœего в 1,2 тыс. км³.

10. Круговорот воды и его роль в природе и хозяйстве. Основные звенья. Баланс круговорота. Роль климатических изменений и антропогенных воздействий на элементы круговорота.

Круговорот воды в природе – это непрерывный замкнутый процесс перемещения воды между гидросферой, атмосферой и литосферой на Земле. Это становится возможным, благодаря способности воды изменять свое состояние.

Значение круговорота воды велико, так как он не только объединяет все части гидросферы, но и связывает между собой все оболочки Земли (атмосферу, литосферу, биосферу и гидросферу).

Круговорот происходит за счет воздействия солнечных лучей (происходят испарение, конденсация водяных паров и другие процессы); силы тяжести (падение капель дождя, течение рек, движение почвенных и подземных вод); ветра и др.

Влагооборот складывается из процессов испарения, переноса водяного пара воздушными потоками, конденсации и сублимации его в атмосфере, выпадения осадков над Океаном или сушей и последующего стока их в Океан. Основной источник поступления влаги в атмосферу – Мировой океан

Зависит от: испарения, конденсации, выпадения осадков и стока вод

· Различают несколько видов круговоротов воды в природе:
1) Большой, или мировой, круговорот — водяной пар, образовавшейся над поверхностью океанов, переносится ветрами на материки, выпадает там в виде атмосферных осадков и возвращается в океан в виде стока. В этом процессе изменяется качество воды: При испарении соленая морская вода превращается в пресную, а загрязненная — очищается.
2) Малый, или океанический, круговорот — водяной пар, образовавшейся над поверхностью океана, сконденсируется и выпадает в виде осадков снова в океан.
3) Внутриконтинентальный круговорот — вода, которая испарилась над поверхностью суши, опять выпадают на сушу в виде атмосферных осадков.
4) Геологический круговорот воды — включает в себя непрерывный взаимообмен водами между океанами, сушей и недрами Земли. Происходит как правило в районе трещин расположенных на границах литосферных плит.

5) Глобальный круговорот воды — является не замкнутым циклом, поскольку общий объем вод участвующих в нем постоянно пополняется из недр Земли — ежегодно 0,25 км3

ЗНАЧЕНИЕ КРУГОВОРОТА:

· круговорот воды в природе объединяет все оболочки Земли, в том числе и конечно в первую очередь объединяет изнутри гидросферу;

· благодаря Круговороту воды переносится большое количество веществ необходимых для поддержания жизни на Земле;

· круговорот вод в природе очищает воды мирового океана;

· круговорот влияет и регулируется климат планеты;

· благодаря круговороту воды в природе вода попадает практически во все уголки земного шара;

ОСНОВНЫЕ ЗВЕНЬЯ:

В круговороте воды выделяются следующие основные звенья: атмосферное (Атмосферное звено круговорота характеризуется переносом влаги в процессе циркуляции воздуха и, как уже было сказано, образованием атмосферных осадков. Общая циркуляция атмосферы обладает замечательным свойством — сравнительной устойчивостью из года в год, но при существенной сезонной изменчивости.)

океаническое (Для океанического звена круговорота наиболее характерно испарение воды, в процессе которого непрерывно восстанавливается содержание водяного пара в атмосфере. Достаточно сказать, что более 86% влаги поступает в атмосферу за счет испарения с поверхности океана и менее 14% - за счет испарения с суши.)

литогенное (участие подземных вод в круговороте воды, весьма разнообразно. Глубинные подземные воды, главным образом рассолы, крайне слабо связаны с верхними слоями подземных вод и с другими звеньями круговорота воды, Явлению естественного дренажа подземных вод принадлежит исключительно важная роль в круговороте. Благодаря ему одно из звеньев круговорота приобретает регулирующие свойства - реки получают устойчивое питание. Без этого источника водный режим рек был бы еще более изменчив - вода в реках появлялась бы лишь во время дождей или при снеготаянии, а в остальное время реки пересыхали бы)

почвенное (имеются все основания для выделения почвенных вод, или, как чаще принято называть, почвенной влаги, в особое звено круговорота. Почвенная влага отличается от подземных вод некоторыми особенностями. Во-первых, почвенная влага связана с биологическими процессами в гораздо большей мере, чем подземные воды. Почвенный покров, к которому приурочена почвенная влага, представляет не чисто минеральную массу, слагающую горные породы, а содержит большее или меньшее количество гумуса. Во-вторых, почвенная влага в большей мере, чем подземные воды, связана с характером погоды. Во время дождей или при снеготаянии происходит инфильтрация, обогащающая почву влагой, но в сухое время она быстро расходуется на испарение. По этой причине содержание влаги в почве на большей части суши бывает неустойчивым. Испарение происходит не только с поверхности почвы; почвенная влага расходуется также на транспирацию, которая представляет исключительно важный процесс жизнедеятельности растений, причем корни растений поглощают влагу с той глубины, на которую они распространяются. Таким образом, почвенная влага представляет собой один из важных факторов жизнедеятельности растений.)

, речное (Роль рек в процессе круговорота заключается в возвращении океану той части воды, которая переносится в виде пара атмосферой с океана на сушу. По этой причине с океана испаряется больше воды, чем выпадает в виде осадков, на величину, соответствующую годовому стоку всех рек в океан. В то же время с суши испаряется в целом меньше воды, чем выпадает атмосферных осадков на ее поверхность.),

озерное (Озерное звено круговорота воды неразрывно связано с речным. Озер, не связанных с реками, очень мало: они либо проточны, либо в них впадают реки. Что наиболее характерно для озер как для одного из звеньев круговорота воды? Во-первых, испарение, которое с поверхности озер больше, чем с суши, их окружающей. Происходит это потому, что бывают периоды, когда почва на поверхности суха, и влага, расходуемая на испарение, отсутствует. Вода же в озерах всегда есть, и испарение с них не прекращается. Главная роль проточных озер в круговороте воды - регулирование речного стока, его выравнивание во времени. Важная особенность озер и водохранилищ состоит в том, что они представляют собой более или менее замкнутые экологические системы, в которых протекает сложный комплекс взаимосвязанных процессов: механического характера (течение, волнение, движение наносов), физического (термические, ледовые явления), химического и биологического. В водоемах высокой степени проточности эти процессы приближаются к условиям рек.)

ледниковое,

биологическое (К биологическому звену круговорота воды относятся и водные животные и растения, для которых моря, озера, реки - среда существования. Важнейший биологический процесс, обеспечивающий существование на Земле всего органического мира, - фотосинтез происходит при участии воды. В результате этого процесса растения из углекислоты и воды синтезируют крахмал, белки, жиры, которые в свою очередь служат пищей для людей и животных. В процессе фотосинтеза входящий в состав воды водород вместе с углеродом, поглощаемым из воздуха, образуют питательные вещества, а растения отдают в воздух кислород. Обогащение кислородом атмосферы происходит не только за счет растительности суши, но и за счет океанического фитопланктона.К биологическим процессам, наиболее ощутимым в круговороте воды, относится транспирация (процесс движения воды через растение и её испарение через наружные органы растения, такие как листья, стебли и цветы.), представляющая сложный, важный для жизнедеятельности растений процесс. )

хозяйственное (Все дело в том, что вода, испарившаяся в процессе использования для хозяйственных нужд и поступившая в атмосферу в парообразном состоянии, вовсе не обязательно снова выпадет в виде осадков в том же районе. Чаще всего атмосферная влага переносится на большие расстояния и может сконденсироваться и выпасть в виде осадков далеко от района, где она поступила в атмосферу. Использование водных ресурсов, их преобразования, направленные на улучшение их как одного из компонентов среды, окружающей людей, также происходят в процессе круговорота воды. Иногда, а в последнее время все чаще высказывается мнение о том, что вода, используемая для хозяйственных нужд, снова попадает в круговорот воды.)

Каждое из этих звеньев играет в круговороте свою особую роль. Ни одно из перечисленных звеньев круговорота воды не представляет собой замкнутой системы

СХЕМА КРУГОВОРОТА

Начинается круговорот с испарения воды с подстилающей поверхности водоемов. С воздушными течениями водяные пары перемещаются из одной области в другую. Большая часть воды испаряется с поверхности Мирового океана и при конденсации в виде осадков возвращается обратно. Меньшая доля испарившейся воды переносится на сушу воздушными течениями. Объем воды, которая испаряется над сушей и выносится воздушными течениями в океан, незначителен. Таким образом, при испарении моря и океаны теряют значительно больше воды, чем получают влаги при выпадении осадков, на суше – наоборот. Но в моря и океаны с материков постоянно поступает сток речной воды. Это обеспечивает постоянство объема воды на планете.

В связи с процессами конденсации влаги происходит выпадение осадков. Часть влаги атмосферных осадков испаряется, часть образует временные или постоянные водостоки и водоемы. Определенная массовая доля влаги атмосферных осадков просачивается в грунт, формируя подземные воды.

Водный баланс речного водосбора отражает важные с точки зрения гидрологии звенья процесса круговорота воды в природе. Формула водного баланса: Осадки-испарение=сток

Антропогенное воздействие на круговорот:

Человек вмешивается в круговорот воды двумя способами:
1. Забор больших количеств пресной воды из рек, озер и водоносных горизонтов. В густозаселенных или интенсивно орошаемых районах водозабор привел к истощению запасов грунтовых вод или к вторжению соленой океанической воды в подземные водоносные горизонты. Загрязнение водоемов, что приводит к их выпадению из круговорота.

2. Сведение растительного покрова суши в интересах развития сельского хозяйства, при добыче полезных ископаемых, строительстве дорог, автостоянок, жилья и других видах деятельности. Это приводит к уменьшению просачивания поверхностных вод под землю, что сокращает пополнение запасов грунтовых вод, увеличивает риск наводнений и повышает интенсивность поверхностного стока, тем самым, усиливая эрозию почв

Во многих звеньях природных круговорот хозяйственная деятельность приобрела роль главной силы, изменяет эти процессы. В результате происходят изменения геохимических параметров окружающей среды, отдельных его компонентов, что в значительной степени отрицательно влияет на живые организмы и здоровье людей.

Часто химическое равновесие в окружающей среде нарушается из-за несовершенства технологических процессов, вследствие высоких потерь сырья при добыче, обогащению и транспортировке, а также в результате рассеяния материалов при их износа. Так, только из-за несоответствия технологий очистки современным масштабам производства в атмосферу ежегодно попадает около 1 млрд тонн аэрозолей и газов. Техногенные поступления отдельных элементов и соединений в 10-100 раз превышают естественный их поступления вследствие вулканизма и выветривания. Особенно велик внесении человечеством в биосферу таких элементов, как Na, Cl, Fe, Ti, В, F, Cu, Zn, Ва в количестве сотен тысяч и миллионов тонн ежегодно.

11. Типизация рек по размерам, условиям протекания, источникам питания, водному режиму, ледовому режиму, устойчивости русла.

1. По размеру:

а. большие б. средние в. малые

Большие реки – водн. поток, протекающий в одной или неск. геогр. зонах, водный режим такой реки отражает прир. особенности этих зон и зависит от определяющ. его факторов, меняющихся не только по территории, но и во времени. Сток большой реки явл. транзитным в пределах отд. геогр. зон и часто по величине и характеру не свойственен им. Пример: Волга, протекающ. в 4 прир. зонах. Условно к категории «большая река» относят водотоки с площадью водосбора более 50000 км².

Средняя река – водоток, протек. в одной и более геогр. зонах. Сток такой реки формируется в более однородных физико – геогр. зонах. Река получает все виды питания, характерные в объемах и разм. для данного прир. района. Изменение стока такой реки подчиняется закону геогр. зон. Условно к кат. « река средняя» отн. реки с площадью водосбора 2000-50000 км². Пример: р. Битюг, р. Потудань, р. Усмань.

Малая река протекает в пределах одной геогр. зоны. Условно к кат. «река малая» отн. водотоки площадью 2000-50 км² – ручьи. Пример: р. Девица, р. Усманка.

По длине реки делятся на

а. самые малые (до 10 км) б. самые малые (до 25 км (10-25 км) в. малые (26 – 100 км)

г. средние (101 – 500 км) д. большие (более 501 км) Сейчас в России ~ 2,5 млн рек. , протяженностью около 10 млн км.

2. По условиям протекания:

а. равнинные б. горные в. полугорные

Критерием этого деления является число Фруда

Если F_r <0,1 , реки равнинные;

Если F_r от 0,1 до 1, реки полугорные;

Если F_r > 1, реки горные.

Р. Дон: V = 0,56 м/с; h = 2,75 м; F_r = 0,01. à равнинная река.

Критерием деления на равнинн. и горн. реки явл. средняя высота водосбора (h).

Если h < 400 м, реки равнинные

Если h > 400 м, реки горные.

h_{реки Дон} у г. Лиски – 210 м.

Основными источниками загрязнения поверхностных и подземных вод являются сброс в водоемы неочищенных сточных вод, смыв ядохимикатов атмосферными осадками, газодымовые выбросы и утечки нефти и нефтепродуктов. Наибольший вред водоемам и водотокам причиняет выпуск в них неочищенных сточных вод. Промышленные сточные воды загрязняют экосистемы разнообразными компонентами в зависимости от специфики отраслей промышленности. В коммунально-бытовых сточных водах преобладают различные органические вещества и микроорганизмы, что может вызвать бактериальное загрязнение.

Большое количество пестицидов, аммонийного и нитратного азота, фосфора, калия смывается с сельскохозяйственных территорий включая площади, занимаемые животноводческими комплексами. Значительную опасность представляют газодымовые соединения (аэрозоли, пыль), 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.

К естественным источникам загрязнения относятся сильно минерализованные подземные воды (соленые и рассолы) или морские воды, которые могут внедряться в пресные незагрязненные воды при эксплуатации водозаборных сооружений и откачке воды из скважин. Причем загрязнения подземных вод не ограничиваются площадью промпредприятий и хранилищ отходов, а распространяются вниз по течению потока на расстояния до 20-30 км от источников загрязнения, что создает реальную угрозу для питьевого водоснабжения в этих районах.

Промышленные стоки. Наибольшее загрязнение природных вод дает промышленность таких отраслей народного хозяйства, как нефтеперерабатывающая, химическая, мыловаренная, целлюлозно-бумажная, текстильная, металлургическая, горнодобывающая.

Сточные воды предприятий электрохимической промышленности, содержат значительное количество цинка и меди.

Появившиеся в сточных водах некоторых производств синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) резко ухудшают биохимическую очистительную способность воды. Коммунальные стоки.Города и другие населенные пункты дают большое количество загрязненных веществ. В составе коммунальных стоков, кроме фекальных вод, содержится значительное количество вредных соединений от использования химических веществ в быту

Населенные пункты дополнительно загрязняют водные объекты поверхностным стоком от дождей или таяния снега с улиц, дворов и с территорий промышленных предприятий. Они содержат в себе нефтепродукты и другие специфические загрязнения.

Особая опасность загрязнения вод удобрениями и пестицидами заключается в том, что стоки с полей невозможно пропустить через очистные сооружения. Кроме того, огромные площади сельскохозяйственных угодий являются основными речными водосборами, с которых вода поступает в водные объекты.

Стоки животноводческих хозяйств Для облегчения водопоя фермы обычно располагают по берегам водоемов или вблизи них. При отсутствии жижесборников и навозохранилищ их отходы легко смываются ливневыми стоками или спускаются в водоисточники. Если учесть, что от фермы крупного рогатого скота ежесуточно образуется 1 т навозной жижи от каждой сотни голов, то становится ясной степень возможного загрязнения водных источников.

Массовое развитие сине-зеленых водорослей наносит значительный ущерб народному хозяйству вследствие нарушения режима водоснабжения городов и населенных пунктов, возникновения заморов рыбы, загрязнения мест отдыха и т. д.

Сине-зеленые водоросли наиболее интенсивно развиваются в застойных водоемах, расположенных в районах с теплым климатом.

В водохранилищах озерного типа со значительной изрезанностью береговой линии и большим числом заливов возрастает доля внутриводоемных процессов, характерных для застойных зон, усиливаются процессы эвтрофирования. Эфтрофирование особенно усиливается под влиянием поступления в водоемы удобрений с полей и сточных вод.

Если в начальный период эвтрофирование приводит к увеличению продуктивности водоема в развитии фитопланктона и рыбы, то в последующем оно является причиной ухудшения качества воды и обеднения видового состава зообентоса и рыб

Тепловое загрязнение - нагревание воды, воздуха или почвы в результате попадания в окружающую среду тепловых отходов предприятий топливно-энергетического комплекса (тепловые и атомные электростанции), при сжигании попутного газа нефтедобывающей промышленности, от газовых факелов нефтехимических предприятий, при утечке тепла в жилищно-коммунальном хозяйстве и т. д.

Современные тепловые и атомные электростанции используют для охлаждения огромное количество воды – до 100...200 м³/с, которая потом возвращается в водоемы в подогретом виде, изменяя их тепловой баланс. В результате повышения температуры воды усиливается ее испарение и увеличивается минерализация.

Рубка леса на территории водосборов нарушает температурный и биологический режим рек. Они мелеют, пересыхают и выпадают из фонда рыбохозяйственных угодий. Последствия лесосплава сказываются даже через многие годы после его прекращения.

Отходы водного транспорта. Водный транспорт загрязняет воду вследствие прямого сброса в нее всех отходов и особенно подсланевых вод, сильно загрязненных нефтепродуктами. Огромное количество нефти попадает в воду при ее перевозках морским транспортом.

Радиоактивные отходы –все радиоактивные и зараженные материалы, образующиеся в процессе использования радиоактивности человеком и не находящие дальнейшего применения. К радиоактивным отходам относятся отработанные тепловыделяющие элементы АЭС (ТВЭЛы), конструкции АЭС при их демонтаже и ремонте, обладающие радиоактивностью части медицинских приборов, рабочая одежда сотрудников АЭС и др. Радиоактивные отходы должны храниться или захораниваться таким образом, чтобы была исключена возможность их попадания в окружающую среду .

В РФ имеется 227 хранилищ радиоактивных отходов, из которых 81 уже законсервировано. В Московской области имеется 20 временных хранилищ, каждое емкостью около 5 тыс. м³.

До 1984 г. широко практиковалось захоронение радиоактивных отходов в морях. В России в этот период сбрасывались в моря все радиоактивные отходы атомного военного и морского флота

13. Критерии оценки качества природных вод.

КАЧЕСТВО ВОДЫ -характеристика состава и свойств воды, определяющая пригодность ее для конкретных видовводопользования

Оценка качества пресноводных водоемов осуществляется по трем основным аспектам, включающим следующие комплексы показателей:

- факторы, связанные с физико-географическим и гидрологическим описанием водоема, как целостного природного или водохозяйственного объекта;

- контролируемые показатели состава и свойств водной среды, дающие формализованную оценку качества воды и ее соответствия действующим нормативам;

- совокупность критериев, оценивающих специфику структурно-функциональной организации сообществ гидробионтов и динамику развития водных биоценозов.

Критерии качества воды – «характеристики состава и свойств воды, определяющие пригодность ее для конкретных видов водопользования». Современное понимание нормативов качества окружающей среды связывается также с «обеспечением устойчивого функционирования естественных экологических систем и предотвращением их деградации».

При определении степени экологического неблагополучия водоемов оценивается два основных фактора:

- опасное для здоровья людей снижение качества питьевой воды и санитарно-эпидемиологического загрязнения водных объектов рекреационного назначения (т.е. фактор изменения среды обитания человека);

- создание угрозы деградации или нарушения функций воспроизводства основных биотических компонентов естественных экологических систем водоемов (т.е. "общеэкологический" фактор изменения природной среды).

Как экологическое, так и санитарно-гигиеническое нормирование основаны на знании негативных эффектов, являющихся результатом биохимического воздействия разнообразных факторов на отдельные рецепторы, физиологические системы живых организмов или их популяции. Одним из важных понятий в токсикологии и медико-биологическом нормировании является понятие «вредного вещества». В специальной литературе принято называть вредными все вещества, воздействие которых на биологические системы может привести к отрицательным последствиям как в результате однократного действия, «так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений» [ГОСТ 12.1.007-76]. Исходя из известного тезиса Парацельса «Ничто не лишено ядовитости», все ксенобиотики (чужеродные для живых организмов или искусственно синтезированные химические соединения) изначально рассматриваются как вредные вещества.

Для нормирования содержания любых веществ в воде по отношению к гидробионтам и человеку применяют такой критерий как порог критического действия. Порог критического действия – это минимальная доза вещества, при воздействии которой в организме возникают изменения, выходящие за пределы физиологических и приспособительных реакций, или появляется скрытая патология [Трахтенберг с соавт., 1991].

Оценка величины критического воздействия в реальных условиях нормирования связана с целым рядом проблем:

1. Химическое загрязнение представляет собой последовательность разовых концентраций, характеризующую изменение уровней воздействия во времени и в пространстве. Поэтому рассчитывают критические нагрузки при суточной, недельной, месячной и другой экспозиции.

2. Постепенно при постоянном загрязнении возникает стадия компенсации, которая может поддерживаться неограниченно долго. В течение данной фазы, ранее выявленные патологические сдвиги либо вовсе исчезают ("истинная адаптация"), либо накапливаются на подпороговом уровне.

3. Разница между порогами однократного и хронического действия отражает сложный процесс материальной и функциональной кумуляции, зависящий от многих факторов: вида воздействия, динамики изменения возмущений, природы реципиента и проч.

Степень токсичности веществ принято характеризовать величиной токсической дозы – количеством вещества (отнесенным, как правило, к единице массы животного или человека), вызывающим определенный токсический эффект. Чем меньше токсическая доза, тем выше токсичность. Различают среднесмертельные (ЛД₅₀), абсолютно смертельные (ЛД₁₀₀), минимально смертельные (ЛД_0-10) и др. дозы. Цифры в индексе отражают вероятность ( %) появления определенного токсического эффекта – в данном случае, смерти, в группе подопытных животных.

Другой важный критерий оценки действия вредного вещества устанавливается законодательно. Это предельно допустимая концентрация (ПДК) – «максимальное количество вредного вещества в единице объёма или веса, которое при ежедневном воздействии в течение неограниченно продолжительного времени не вызывает в организме каких-либо патологических отклонений, а также неблагоприятных наследственных изменений у потомства. Для установления ПДК используют расчётные методы, результаты биологических экспериментов, а также материалы динамических наблюдений за состоянием здоровья лиц, подвергшихся воздействию вредных веществ».

Главенствующим подходом в нормировании качества вод является санитарно-гигиенический.

Содержание химических веществ в окружающей среде начали контролировать еще в 1925 г., когда определили первые значения ПДК для воздушной среды рабочей зоны. В 1949 г. впервые были установлены некоторые ПДК для атмосферного воздуха, а в 1950 г. – для воды. Современное санитарно-гигиеническое нормирование охватывает все среды, включая почву, продукты питания и т.д., а также различные пути поступления вредных веществ в организм.

Нормативы, ограничивающие вредное воздействие, устанавливаются и утверждаются специально уполномоченными государственными органами в области охраны окружающей природной среды, санитарно-эпидемиологического надзора и совершенствуются по мере развития науки и техники с учетом международных стандартов. Существует большое количество справочников, содержащих подробную и исчерпывающую информацию о ПДК и токсикологических показателях различных химических веществ.

Под санитарно-гигиеническими показателями качества воды понимаются характеристики ее состава и свойств, определяющие пригодность воды для использования человеком или в качестве среды для обитания некоторых видов фауны (в первую очередь, промысловых рыб). В целях контроля за качеством воды были разработаны и приняты основополагающие документы, которые устанавливают порядок обоснования нормативов, санитарные требования и значения ПДК для воды с учетом рекомендаций ВОЗ.

В соответствии с Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.4.1074-01 «питьевая вода должна быть безопасна в эпидемиологическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и должна иметь благоприятные органолептические свойства». В ходе обоснования ПДК для каждого вещества предварительно определяется класс опасности, который характеризует следующие свойства ксенобиотиков:

- способность к накоплению в организме и кумуляции эффекта вредного действия;

- вероятность вызывать отдаленные последствия (т.е. степень опасности хронического отравления);

- скорость резорбции вещества тканями живого организма (более опасны гидрофильные и липофильные химические соединения, легко проникающие к чувствительным центрам биореципиентов).

Вещества делятся на следующие классы опасности:

- 1 класс – чрезвычайно опасные вещества, для которых проводится полная схема тестирования (острый, подострый, хронический и пожизненный опыты на разных группах животных);

- 2 класс – высоко опасные вещества, изучаемые по развернутой схеме;

- 3 класс – опасные соединения, для которых не ставится хронический эксперимент;

- 4 класс – умеренно опасные вещества, нормируемые по экспрессной схеме.

Экспериментально обосновываются ПДК для водоемов двух классов:

- Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДК_в) – это максимальная концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования [СанПиН 2.1.5.980-00];

- Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДК_вр) – это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь промысловых.

При обосновании ПДК одновременно устанавливается и ЛПВ – лимитирующий (или минимальный из всех перечисленных значений) показатель вредности по наиболее чувствительному звену. ЛПВ имеет значение при оценке комбинированного действия смеси веществ. Например, при обнаружении в питьевой воде нескольких химических соединений, относящихся к 1 и 2 классам опасности и нормируемых по одному и тому же признаку вредности, необходимо определить сумму отношений фактических концентраций C каждого из них к величине его ПДК. В результате эта сумма не должна превышать по общепринятой методике:

Предельно допустимая концентрация вещества в воде устанавливается