Антропогенное давление на водные ресурсы
Любые современные технологии направлены на все более эффективное использование природных ресурсов (потребление и разрушение биомассы для удовлетворения потребностей человека) и тем самым на перестройку окружающей среды. В результате применения разнообразных технологий происходит деформация окружающей среды, возникают локальные, региональные и глобальные ее нарушения. Любая технология в том или ином виде использует энергию для прямого или косвенного воздействия на окружающую среду. В этой связи величину энергии, приходящуюся на единицу площади территории, можно рассматривать в качестве интегрального показателя антропогенного воздействия (давления).
Для оценки антропогенного давления на территорию водосбора вводится коэффициент антропогенного давления (К), представляющий собой отношение энергопотребления на единицу территории в данной стране к среднемировому. При подсчете потребления энергии учитываются все виды топлива (электроэнергия, вырабатываемая на гидро-, атомных, геотермальных и других электростанциях) за исключением заготавливаемого самостоятельно.
Коэффициент антропогенного давления (К) рассчитывается следующим образом:
Энергопотребление на единицу территории в данной стране
К=———— :———————————————————— (3.2)
Среднемировое энергопотребление
В табл. 3.4 приведены коэффициенты антропогенного давления на территорию и доля сохранившихся естественных территорий для некоторых стран. Они относятся к 1986 г. В последующие годы у ряда стран произошел рост этого показателя — у Китая до
1,5, существенно возрос он и у Индии.
Таблица 3.4 Коэффициенты антропогенного давления (К) и доли сохранившихся естественных территорий_________________________________________ ;______
|
Анализ данных табл. 3.4 показывает, что основной вклад в развитие экологического кризиса внесли и продолжают вносить развитые страны. Однако в настоящее время не меньшую роль в стимулировании экологического кризиса играют и некоторые государства третьего мира, известные как «маленькие драконы». Заметный вклад обусловлен крупными развивающимися странами с многочисленным населением.
«Экологически неблагополучные» страны прежде всего разрушили собственную природу, что иллюстрирует практическое отсутствие у них территорий, занятых естественными сообществами. Сравнительно высокий процент подобных территорий в Китае сохранился за счет малопродуктивных пустынь и Тибета.
Оставшиеся нетронутыми части биосферы в ряде стран взяли на себя нагрузку по стабилизации окружающей среды вместе с Мировым океаном. В Северном полушарии таких стран осталось немного. Это прежде всего Россия и Канада (для Канады К = 0,4), где сохранились самые крупные массивы высокопродуктивных естественных лесных сообществ, а также Алжир (К = 0,16), где ненарушенными остались в основном малопродуктивные пустыни. Остальные страны Северного полушария имеют на порядок меньшие площади ненарушенных хозяйственной деятельностью земель. В первом приближении для оценки коэффициентов антропогенного давления на территорию различных стран, а также на водосборные бассейны морей, озер, рек и водохранилищ может быть рекомендовано следующее уравнение (Фрумин, 1999):
lg К = 0,90 lg ПН — 0,97, ‘(3.3)
где ПН — плотность населения, чел./км2.
Табл. 3.5 иллюстрирует распределение коэффициентов антропогенного давления на территорию Федеральных округов Российской Федерации (по данным о численности населения в 1999 г.).
Таблица 3.5 Коэффициенты антропогенного давления (К)
|
Коэффициент антропогенного давления (К) может служить простым и удобным интегральным показателем, связанным с количеством сброшенных загрязненных сточных вод в ряде крупных городов России (табл. 3.6 и рис. 3.1).
Таблица 3.6
Зависимость количества сброшенных сточных загрязненных вод (СЗВ) в водные объекты (млн т/год) крупных городов России
Город |
ПН, чел./км2 |
К |
lgK |
СЗВ, млн т/год |
lgC3B |
Москва |
7918 |
346,7 |
2,54 |
2394 |
3,38 |
Санкт-Петербург |
7 056 |
309,0 |
2,49 |
1591 |
3,20 |
Самара |
2 689 |
131,8 |
2,12 |
439 |
2,64 |
Нижний Новгород |
4 076 |
190,5 |
2,28 |
438 |
2,64 |
Новосибирск |
2 892 |
141,2 |
2,15 |
298 |
2,47 |
Омск |
2 346 |
114,8 |
2,06 |
287 |
2,46 |
Казань |
3 813 |
177,8 |
2,25 |
257 |
2,41 |
Ярославль |
3 198 |
151,4 |
2,18 |
256 |
2,41 |
Челябинск |
2 188 |
109,6 |
2,04 |
255 |
2,41 |
Саратов |
2 684 |
131,8 |
2,12 |
250 |
2,40 |
Уфа |
1 462 |
75,9 |
1,88 |
220 |
2,34 |
Волгоград |
3 ООО |
144,5 |
2,16 |
219 |
2,34 |
Новокузнецк |
1 939 |
97,7 |
1,99 |
198 |
2,30 |
Ростов-на-Дону |
2 890 |
138,0 |
2,14 |
196 |
2,29 |
Тольятти |
2 055 |
102,3 |
2,01 |
147 |
2,17 |
Пермь |
1 382 |
72,4 |
1,86 |
99 |
2,00 |
Оренбург |
1 667 |
85,1 |
1,93 |
91 |
1,96 |
Ульяновск |
2 504 |
123,0 |
2,09 |
139 |
2,14 |
Астрахань |
1 036 |
55,0 |
1,74 |
89 |
1,95 |
Воронеж |
1 508 |
77,6 |
1,89 |
118 |
2,07 |
Кемерово |
2 840 |
138,0 |
2,14 |
184 |
2,26 |
Липецк |
2 574 |
125,9 |
2,10 |
137 |
2,14 |
Пенза |
1 840 |
93,3 |
1,97 |
ПО |
2 04 |
Хабаровск |
1 588 |
81,3 |
1,91 |
103 |
2,01 |
По данным табл. 3.6 было получено следующее корреляционное уравнение:
Как следует из приведенных данных, коэффициент антропогенного давления на территорию Санкт-Петербурга весьма значителен (К = 309,0), что и обусловливает высокий уровень поступления в водные объекты города биогенных и загрязняющих веществ, приводящий к их евтрофированию и загрязнению вредными веществами.
При оценке динамики антропогенного давления на территорию Санкт-Петербурга следует принимать во внимание как увеличение численности населения (рис. 3.2), сопровождающееся ростом промышленного производства, так и увеличение площади города. При учете этих факторов плотность населения, а следовательно, и коэффициент антропогенного давления варьируют в широких пределах (табл. 3.7).
Рис. 3.2. Динамика численности населения Санкт-Петербурга 1750 1825 1863 1897 1917 1939 ■ 1979 1989 1995 2001 Годы |
Динамика коэффициента антропогенного давления
|
В первом приближении формула (3.3) может быть использована для оценки коэффициентов антропогенного давления на территории различных административных районов города (табл. 3.8).
Таблица 3.8 Коэффициенты антропогенного давления на территории административных районов Санкт-Петербурга
|
В принципе, любой водный объект и его водосбор — это единая природная система. При оценке территории водосборного бассейна следует учитывать гидролого-климатические показатели (речная — сеть, режим осадков и снеготаяния), административнотерриториальные показатели (наличие крупных городов, соотношение сельского и городского населения, его плотность) и производственно-хозяйственные показатели (уровень развития, а также характер промышленного и сельскохозяйственного производства, наличие промышленных предприятий и способы использования земельных ресурсов).
Антропогенное давление на водные объекты особенно сильно проявляется в последнее десятилетие в бассейнах малых рек в промышленно развитых и сельскохозяйственных регионах. Влияние антропогенных факторов на формирование химического состава речного стока малых рек становится сопоставимым с природными геохимическими и биологическими процессами, а в районах интенсивного хозяйственного освоения даже определяющим [16].
Воды самых больших рек России — Волги, Дона, Кубани, Оби, Енисея и Амура — имеют участки, на которых вода оценивается от «слабо загрязненной» до «экстремально грязной». Наиболее высокий уровень загрязнения отличается по соединениям меди, цинка, нефтепродуктами (до 30-100 ПДК), по разновидностям азота и соединениям железа (до 10-30 ПДК), по некоторым специфическим загрязняющим веществам (ртуть, свинец, сероводород и др.).
Вода многих средних и больших рек России загрязнена постоянно на уровне 1-3 или 2-5 ПДК нефтепродуктами, фенолами, органикой, соединениями меди и цинка.
Более трети из общего объема сброса сточных вод в реки России происходит в бассейне р. Волги. Причем наибольшее количество загрязненных поверхностных вод попадает в р. Оку (в 2,5 раза больше, чем в р. Волгу до г. Нижнего Новгорода).
Качество воды р. Москвы оценивается местами как «грязная», «очень грязная» и даже «экстремально грязная», особенно после
г. Москвы. Концентрация меди, железа, фенолов, нитритного азота превышает ПДК в 20^Ю и даже в 50 раз [16].
Сточные воды промышленности включают наибольшее количество вредных веществ, в том числе и ядовитых. Сельскохозяйственные стоки содержат минеральные удобрения, токсичные пестициды и биогенные элементы животноводческих стоков. К этому могут добавиться кислотные дожди, выпадающие на водосбор реки и меняющие геохимический цикл в системе «водосбор — водоток (водоем)». Это ведет к уменьшению насыщения почв и вод катионами, снижению pH воды, вымыванию металлов из почвы в воду, снижению потенциала использования водных объектов для жизнеобеспечения людей и поддержания устойчивости водных экосистем.