VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Природный феномен воды- фактор устойчивого общественного развития человечества
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Вода является основой существования жизни и её развития. Это важнейший природный ресурс, заменителя которому нет! На протяжении тысячелетий человек использовал водоёмкие технологии, которые с каждым годом усложняются. Сферы применения воды – экологические, экономические, социальные, культурные. Это отрасли промышленности, сельского хозяйства, транспорта, производство энергии, отдых, очистка, поддержание экологических сред обитания, объект религиозного и художественного преклонения и т.д.
Вода – возобновляемый, но ограниченный природный ресурс, её глобальное количество конечно! Из всего объёма воды нашей планеты только 2,5% - вода пресная, большая часть которой заморожена в полярных ледниках или находится глубоко под землёй.
В XXI веке проблема обеспечения пресной водой выходит на новый, часто государственный уровень: быстрый рост населения, урбанизация, глобальные климатические изменения… По данным ООН, на каждого жителя Земли сейчас приходится 750 куб. м чистой пресной воды, а к 2050 году эта величина может уменьшиться до 450 куб. м. Больше половины человечества уже сейчас испытывает водный стресс! Проблема доступности водных ресурсов становится важным фактором современных международных отношений.
В такой ситуации значительно возрастает индивидуальная роль каждого отдельного человека, его ценностей в осознанном выборе стратегий отношения к окружающей природе, её ресурсам.
Проблема рационального использования водных ресурсов в России (по оценкам компетентных органов) оценивается как критическая. Многие большие реки европейской части и Сибири экспертами определяются загрязнёнными, а их притоки – «сильно загрязнёнными». Многочисленные малые реки в районах сельскохозяйственного и промышленного производства находятся в экологически угнетённом состоянии.
Исследование проблем, связанных с водой, изучаются в исторических, социально-гуманитарных, экономических, естественнонаучных, технических и сельскохозяйственных науках.
Вопросы использования водных ресурсов рассматриваются в работах зарубежных и отечественных исследователей: О.В. Аксенова, Ю.Л. Андреев, В.И. Вернадский, В.Г. Горшков, В.И. Данилов-Данильян, Л.С. Язвин и др. Значение воды в развитии цивилизаций поднимают Э.В. Гирусов, Л.Н. Гумилёв, И.М. Забелин, К.С. Лосев, В.П. Максаковский, Л.И. Мечников и др. Проблемы водопользования освещают Ю.М. Арский, Н.А. Бердяев, С.П. Капица, А. Печчеи, Н.Ф. Реймерс и др.
О природе воды в естествознании интересны исследования М.И. Будыко, Л.М. Гутнера, Г.Н. Зацепина, В.Н. Сукачёва и др.
Таким образом, проблемы рационального использования водных ресурсов, стихийного водопользования являются актуальными, тесно переплетаясь с проблемами экологии и экономики, социологии и культуры.
Определяем проблему исследования: необходимость целостного анализа всех аспектов водной проблематики в контексте концепции устойчивого общественного развития.
Тема исследования: Природный феномен воды - фактор устойчивого общественного развития человечества.
Объект исследования: вода как социоприродная ценность человечества.
Предмет исследования: значение воды - фактора устойчивого общественного развития человечества.
Цель – целостное (кластерное) раскрытие экологических, экономических (научно-технологических), политических, социокультурных аспектов водной проблематики в современном мире (в контексте парадигмы устойчивого развития).
Гипотеза: устойчивое обеспечение человечества пресной водой возможно, если рассматривать природную воду как ценность экологическую, экономическую, политическую, социокультурную.
Поставленная цель предполагает постановку и решение следующих задач исследования:
- рассмотреть воду как экономический ресурс развития человечества;
- проанализировать экологические, политические, социокультурные последствия загрязнения водных ресурсов;
- обосновать необходимость коренного изменения принципов водопользования в современную эпоху;
- дать оценку водных ресурсов Белгородской области;
- выявить и обосновать пути решения федеральной и региональной проблемы рационального водопользования.
Методы исследования: сравнительно-географический, статистический, картографический, аналитический на основе теоретических источников по теме исследования, доклады Римского Клуба, материалы Конференций ООН по охране окружающей среды, Всемирного Саммита по устойчивому развитию. В работе использовались материалы периодической печати, Белгородского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей природной среды, Отдела водных ресурсов по Белгородской области, отчеты и доклады Главного управления природных ресурсов и охраны окружающей среды по Белгородской области, справочные и статистические источники.
Теоретико-методологическую основу исследования определили принципы: системный (всесторонний), экономический, социокультурный, экологический, общенаучный. Теоретической базой послужили концепции, теории и гипотезы, представленные и обоснованные в трудах В.Г. Глушкова, В.Г. Глухова, Н.И. Корытного, А.В. Рождественского, А.И. Субботина, А.И. Чеботарева, И.А. Шикломанова и др.
Практическая значимость исследования: материалы могут использоваться при разработке и реализации экологической политики по рациональному использованию водных ресурсов на региональном и федеральном уровне, а также при составлении факультативных курсов по проблемам экосоциализации школьников, проектов и программ в сфере экологического образования, просвещения и воспитания.
Работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка использованной литературы (27 источников), 19 приложений.
Глава 1. СОЦИОПРИРОДНАЯ ЦЕННОСТЬ ВОДЫ
Вода – важнейшие экономический ресурс развития человечества
Вода необходима для существования и развития жизни, поэтому люди всегда селились вблизи водоисточников. Вода – самый важный природный ресурс. Она превосходит все другие вместе взятые ресурсы по объёму ежегодного использования! В процессе потребления ресурсов человечество ежегодно перемещает порядка 300 млрд. т грунта и пород, тогда как из разнообразных водных источников каждый год отбирается более 4000 куб. км (4·1012 т) воды, по массе на порядок больше остальных природных ресурсов в совокупности [6]. Реальное потребление воды человечеством оценивается величиной 9000 км3 в год, что по массе в 30 раз превышает потребление всех остальных минералов вместе с перемещаемой при их добыче породой.
В экономике водные ресурсы используются в «мокрых» технологиях. Даже самое современное информационное общество не может существовать без продовольствия, производство которого невозможно без воды. А ещё - получение энергии, производство промышленной продукции, орошение земель, речной транспорт, рыболовство и рыбоводство, рекреации, удовлетворение санитарно-гигиенических потребностей и т.д. Но самым водоёмким является внутрирусловый способ использования воды для транзитных и очистных систем, для захоронения отходов [10].
Обострение дефицита воды - одна из глобальных проблем человечества XXI века. Именно поэтому вода становится предметом дискуссий на всех крупнейших научных, общественных, экономических форумах планеты. Активно решается вопрос об обеспеченности ресурсами пресной воды (Приложение 1), обсуждаются проекты перераспределения речного стока, буксировки антарктических айсбергов к берегам пустынь и др.
Ключевой целью международного сотрудничества и локального уровня решения экологической водной проблемы является кардинальное изменение мировоззренческих основ современного человечества и формирование высокой экологической культуры!
На Гаагском форуме по водообеспеченности в начале нового тысячелетия выдвинуты основные принципы в отношении водных ресурсов [8]:
- решение водной проблемы – необходимое условие устойчивого развития;
- пресная вода - ограниченный и уязвимый ресурс, необходимый для сохранения жизни, развития и окружающей среды;
- улучшение состояния водных ресурсов и управление ими должно опираться на совместные усилия пользователей, разработчиков планов и политиков на всех уровнях;
- женщины играют главную роль в снабжении водой, управлении водными ресурсами и их защите;
- вода имеет большую ценность для экономики во всех её конкурирующих областях и должна признаваться экономическим благом (Приложение 2).
Экологические последствия загрязнения воды
Экологи и экогидрологи доказывают, что масса загрязняющих веществ в процессе водообмена непрерывно поступает в тела живых организмов, включая человека, а затем участвует в процессе метаболизма и полного или частичного вывода из организма его продуктов. Таким образом, все живые организмы (и человек) оказываются одновременно и очистными устройствами, и местами накопления отходов.
Заметим, что в кровеносной системе человека интенсивность водообмена на 16 порядков больше, чем в океане [4]. Высокие темпы водообмена позволяют животным Мирового океана дважды в год пропускать через тела своих организмов всю его водную массу, а биота суши в процессе транспирации многократно пропускает через себя выпадающие на суше осадки.
В сутки человеку на физиологические нужды необходимо потреблять примерно 2,5 л воды. Для удовлетворения бытовых санитарно-гигиенических потребностей современному городскому жителю требуется от 180 до 250 литров. Основное потребление воды растениями суши осуществляется при производстве органики в процессе фотосинтеза. Для синтеза 1 г органики требуется от 100 г воды и более в зависимости от вида растения [14].
В мире основная масса потребляемой воды - 70% используется в сельском хозяйстве, в основном для орошения, но процесс опустынивания растёт с каждым годом (Приложение 3). Значительную часть воды - 20% расходует индустрия, а остальная вода - 10% направляется в коммунальное хозяйство [15]. Наибольшее загрязнение (диоксины, радионуклиды) выделяют промышленные предприятия и трубы сброса сточных вод. Конечно, на них устанавливаются очистные сооружения, но они не обеспечивают полную очистку.
В развивающихся странах на объектах индустрии не всегда осуществляется очистка сточных вод. Некоторые государства вообще не имеют таких сооружений, а в других, например в Китае, только в конце ХХ века приступили к их созданию.
Кроме загрязнения природных вод из точечных источников, есть и диффузное (рассеянное) индустриальное загрязнение за счет сухих и мокрых выпадений вредных веществ из атмосферы и поступления их с дождевыми и талыми водами. Существенный приток загрязненных растворов в водные объекты идет также за счет свалок твердых отходов. Десятилетиями накапливавшиеся загрязняющие вещества в донных отложениях водных объектов становятся источником вторичного загрязнения водных объектов.
Развитые страны ведут интенсивное сельское хозяйство, что создает значительное диффузное загрязнение водных объектов за счет смыва с угодий удобрений (пестициды, нитраты, соединения фосфора) и химических средств защиты растений. Существенный вклад в загрязнение водных объектов обусловлен стоком с сельхозугодий и скотоводческих ферм, загрязненных органикой, биогенами и микробами. По оценке шведских исследователей, с 1 га сельхозугодий выносится около 3 кг фосфора в год [16].
Серьезным источником загрязнения водных объектов служат бытовые или муниципальные сточные воды, на образование которых приходится 10% от глобального водозабора. Эти сточные воды называют "серыми водами". В них содержатся фекальная органика, микробы и биогены.
Если в развитых странах бытовые (муниципальные) сточные воды в основном подвергаются очистке, то в развивающихся странах 90% городских бытовых сточных вод сбрасывается в природные водные объекты без всякой очистки. Обеспеченность развивающихся стран системами канализации весьма низкая. Карты водных ресурсов мира и недостатка пресной воды наглядно показывают глобальную проблему человечества! (Приложение 4,5)
Потребление воды для сельскохозяйственных нужд, плотины и водохранилища, водоотводящие системы на реках влекут изменения режима водных объектов. Водохранилища срезают пики паводков, в результате уменьшаются площади затопления поймы ниже по течению, снижается количество наносов, что ведет к размыву русла, из-за подтопления в зоне водохранилища происходит заболачивание земель. Ниже водохранилища исчезают заливные луга и высыхают нерестилища, происходит изменение состава рыбных и других ресурсов, нарушение водных экосистем, разрушение пойменных и устьевых ветландов вплоть до их полного уничтожения. Изменяется качество воды, её физические свойства, солевой состав, содержание биогенов [11].
Таким образом, нерациональное использование воды ведет к её загрязнению, поэтому в последние десятилетия ХХ века начало формироваться новое научное направление - "экологическая гидрология". В своих работах учёные исследовали основы рынка пресной воды и доказали, что естественная растительность управляет континентальным водным циклом, обеспечивая непрерывное возобновление осадков за счет транспирации через листья растений.
Уничтожение естественной растительности на водосборе и замена ее агросистемами или техносистемами нарушает гидрологический цикл и качество природных вод. Особенно это заметно после пожаров.
Не менее серьезная экологическая проблема - уничтожение водно-болотных угодий, они не только являются природным регулятором речного стока, но и обладают экосистемами с высоким уровнем биоразнообразия. Чрезмерное воздействие экономики на окружающую среду стало причиной, из-за которой водные воспроизводимые ресурсы стали утрачивать свойство возобновимости [1].
Среди антропогенных воздействий, особенно опасных в аспекте воспроизводимости водных ресурсов, - чрезмерный забор воды, горные выработки, мелиоративные системы, гидротехнические сооружения, дорожное строительство, загрязнение водных объектов сбросом загрязненных стоков, смыв удобрений с сельскохозяйственных угодий и территории городов, молевой лесосплав [5]. Представляем таблицы роста потребления воды в мире (Приложение 6) и оценки запасов воды на планете (Приложение 7). Важнейшим фактором, обусловливающим деградацию водных объектов, служит уничтожение или угнетение экосистем, обеспечивающих воспроизводство водных ресурсов в качественном и количественном аспектах - лесов, верховых болот, лугов, речных и озерных экосистем.
Дефицит пресной воды, вне всяких сомнений, будет нарастать, если процесс экологической деградации не будет остановлен [27]. Отсюда следует вывод: необходимым условием решения проблемы дефицита пресной воды является снижение антропогенного воздействия на окружающую среду до безопасного уровня, экологизация производства и потребления, сохранение и восстановление необходимого для экологического баланса количества неугнетенных экосистем.
1.3. Социокультурные основы водопользования
Люди планируют свои города у воды, купаются в воде, работают с водой. Жизнь человека основана на воде и сформирована водой. Вода играет огромную роль в развитии культуры многих народов мира. Священное отношение к воде известно во всем мире. Ей приписывали чудодейственную живительную, очистительную, целительную силу, слагали культовые системы, к воде обращались почтительно: "мать-вода", "водица-царица" [26].
Воде, как источнику жизни, поклонялись кочевники, земледельцы и охотники-рыболовы (культ водоемов, родников и колодцев, культ рек и дождя). Вода - в основе многих религий. Для первобытных религий были характерны ритуальные омовения. Фактически нет ни одной религии, в которой не использовался бы элемент водного ритуала.
С культом воды связаны многие народные праздники, сопровождающиеся купанием или обливанием. На Руси эти праздники, начинаясь с масленицы - проводов зимы, продолжаются до Троицы - проводов весны и встречи лета [3].
Человечество давно подметило способность воды поддерживать силы и жизнь человека. Благодаря целебному и энергетическому свойствам вода применяется в лечебных и магических процедурах. Еще в 30-х годах XIX века итальянский исследователь обнаружил связь между активностью солнца и некоторыми свойствами воды. Выяснилось, что вода запоминает не только влияние электромагнитных излучений, но и действие ультразвука, вибраций, слабого электрического тока.
Очаровательный и эфемерный образ воды представлен в искусстве многих веков: в музыке, живописи, кино, литературе (Приложение 8). В культуре многих народов мира вода считается началом всех начал (Приложение 9).
Вода - важнейший социальный фактор, т.к. обеспечивает население питьевой водой. В разных странах на душу населения потребляется от 20-50 литров до 200-800 литров на человека в сутки. Но значительная часть населения планеты не имеет доступа к безопасной питьевой воде (Приложение 10). В развивающихся странах до 2,5 млрд. человек не обеспечены канализацией. Всё это порождает проблему здоровья людей.
Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) подсчитала, что ежегодно около 5 млн. человек умирает в результате потребления загрязненной воды и плохих гигиенических условий, поэтому были составлены специальные требованиями к качеству питьевой воды, опубликованное в 1993 г. [2]. Директор Всемирной организации здравоохранения Х. Малер отметил, что "число кранов на 1000 жителей - лучший показатель здоровья, чем число больничных коек". Наибольшее число заболеваний во многих странах связано с недостатком и загрязненностью питьевой воды. Детская смертность в возрасте до 5 лет от диареи, связанная с бактериальным загрязнением воды, составляет в мире 400 каждый час [22].
В социальном и медицинском аспектах важны не только обеспеченность и количество питьевой воды, но и её качество. Бактериологическое и химическое загрязнение воды ведет к возникновению диареи, дизентерии, гельминтоза, брюшного тифа, лямблиоза, криптосоридиоза, холеры, гепатита А. Ежегодно в мире отмечаются сотни тысяч случаев этих заболеваний.
Химические вещества, присутствующие в воде, можно разделить на три группы [23].
Первая группа - жизненно необходимые элементы, которых недостает в питьевой воде, или содержание которых избыточно по сравнению с нормой, необходимой человеку. Это фтор, железо, йод, марганец, стронций, сульфаты и хлориды. Их недостаток часто связан с природными факторами, а избыток с загрязнением воды. Отклонение концентрации этих элементов и веществ от нормы вызывает определенные негативные последствия для здоровья, как кариес зубов (недостаток фтора), так и сердечно-сосудистые заболевания (высокое содержание хлоридов). Недостаток веществ лишь частично можно компенсировать лекарственными препаратами или добавкой в продукты, например йодированием пищевой соли.
Вторая группа веществ – канцерогены (асбест, кадмий, мышьяк, хром, хлорорганические соединения).
Третья группа веществ - наиболее распространенные поллютанты: нитраты и нитриты, фенол, нефтепродукты, пестициды и тяжелые металлы. Они вызывают разнообразные заболевания практически всех систем и органов человеческого организма - от желудочно-кишечного тракта и верхних дыхательных путей до иммунной, нервной и репродуктивной систем.
Люди обычно заселяются в устьях и на берегах рек, впадающих в море. Заселение речных долин обычно сопровождается освоением поймы, канализированием речных потоков, строительством плотин, защитных дамб, порогов в русле, укреплением берегов и т.д.
Жизнь на берегах рек создает "опасные" удобства: с одной стороны, близость водоисточника, а с другой - возможная перспектива наводнения. Застройка поймы, сельскохозяйственное освоение площади водосбора обычно сопровождается вырубкой лесов. Это ведёт к изменению условий формирования стока во время сильных дождей и снеготаяния и существенно изменяет условия движение поверхностного стока реки. Волны паводка в русле и пойме оказываются стесненными различными сооружениями, в результате чего существенно возрастает максимальный уровень паводка и площадь затопления [19].
Системы защиты от паводков и засух в виде строительства плотин и водохранилищ также приводят к неблагоприятным социальным последствиям, так как требуют переселения значительной части населения из зон затопления водохранилища и зон подтопления.
Роль воды как социального фактора непрерывно возрастает. Мировая потребность в воде уже превышает половину среднегодового стока рек, а подавляющее большинство рек загрязнено. 18 из 21 городов мира с населением 10 млн. человек и более удовлетворяет свои потребности в воде за счет водоисточников, расположенных на большом расстоянии, или за счет откачки подземных вод. В последнем случае наблюдается оседание земной поверхности. Так, в городе Мехико оседание составляет почти 10 м. Такое явление наблюдается в Джакарте, Бангкоке, Хьюстоне, Шанхае [17].
Преодоление дефицита воды - это проблема интенсификации водопользования, водосбережения и охраны вод. Значит, объектами торговли на мировом и межрегиональных рынках должны быть водосберегающие, водоэффективные, водоохранные технологии и водоемкие продукты, но не сама вода. При этом локальные и региональные рынки воды не только возможны, но и необходимы (Приложение11).
1.4.Обеспеченность водными ресурсами – составляющая национальной безопасности
"Забудьте о нефти. Справедливое распределение пресной воды ставит такую же взрывную и далеко идущую политическую головоломку, как и глобальное изменение климата".
(Сандра Постель, руководитель проекта Global Water Policy Project)
В новом тысячелетии проблема дефицита пресной воды становится существенным фактором мировой политики. Обеспечение международной безопасности требует самого серьезного отношения к воде. Проблемы пресной воды становятся сюжетом глобальных политических и экономических вопросов. В последние годы возникли политические проблемы, связанные с использованием воды, обусловленные принадлежностью многих водных объектов одновременно разным странам.
Большое значение имеют ресурсы подземных вод (Приложение 12). Международные воды - когда в бассейне одной и той же реки расположено несколько государств или река протекает по границе между государствами. В более выгодном положении оказываются страны, расположенные выше по течению рек, так как у них имеются возможности диктовать свои условия в вопросах использования воды тем, кто расположен ниже и, таким образом, оказываются в зависимости от соседа. Страны, расположенные ниже по течению, сталкиваются с нехваткой воды или даже лишаются её из-за регулирования стока в верхнем течении: Нил и Конго в Африке, Колорадо и Ла-Плата в Америке, Ганг, Амур, Меконг - в Азии, Дунай и Рейн - в Европе (Приложение 13).
За последние 50 лет зафиксировано 507 споров из-за воды, из них 37 привели к острым конфликтам, в том числе 21 сопровождался военными акциями [24]. Такие конфликты имеют длительную историю, так как вода всегда служила инструментом давления при разрешении многих политических вопросов.
Но отметим и о совместных инициативах по использованию трансграничных водотоков и международных озер: подписано 150 соглашений об использовании вод, которые делают международные отношения в области управления водными ресурсами более устойчивыми.
Так, в 1950-е годы европейские страны, расположенные в водосборе реки Рейн, создали многостороннюю комиссию для решения проблем связанных с окружающей средой. Другой пример - это совместные усилия США и Канады по очистке Великих озер.
Политическими способами решается водный конфликт между Китаем, Тайландом, Вьетнамом, Лаосом, Камбоджей в бассейне реки Меконг. Водные ресурсы реки должны использоваться для ирригации, гидроэнергетики, рыболовства, навигации с учетом интересов каждой страны, но на практике каждое государство разрабатывает свой план. Китай сооружает дамбы в верхнем течении, что снижает объём стока реки в нижнем течении, изменяет её гидрологический цикл и всю экосистему. Под угрозой оказывается орошаемое земледелие Тайланда и Вьетнама, а также продовольственная безопасность Камбоджи, зависящая на 70% от меконговской рыбы.
Сложная ситуация и в регионе Средней Азии. С конца прошлого столетия, страны верховья рек Сырдарьи и Амударьи стремятся активно использовать водно-энергетический потенциал трансграничных вод в целях развития своей гидроэнергетической базы, увеличивая при этом зимние попуски, приводящие к катастрофическим экологическим и экономическим последствиям в странах низовья [20]. Летом они уменьшают количество воды, необходимой для развития поливного земледелия.
Вследствие вышеперечисленных факторов политическая обстановка в регионе периодически накаляется, осложняя и без того напряженные межгосударственные отношения Казахстана, Таджикистана, Узбекистана, Киргизстана.
Таким образом, вода – это составляющая национальной безопасности каждого уголка земного шара. С каждым годом усиливается её влияние на международную безопасность.
Глава 2. ВОДООБЕСПЕЧЕННОСТЬ – ВЕДУЩИЙ ФАКТОР УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ РЕГИОНА
2.1. Оценка водных ресурсов Белгородской области
Основные черты гидрографической сети Белгородской области зависят от рельефа, климатических условий, геологического строения. Исторически на реки области оказали влияние тектонические движения, послеледниковые эрозионные процессы, неотектоника, а также антропогенная деятельность человека.
По территории Белгородской области в направлении с северо-востока на юго-запад простирается Среднерусская возвышенность, отделяющая речные системы притоков реки Днепра (Сейм, Псел, Ворскла) от речных систем притоков Дона (Северский Донец, Оскол).
Воды области представлены реками и ручьями, озёрами, болотами, искусственными прудами и водохранилищами (Приложение 14). Наша область имеет сравнительно густую и разветвленную речную сеть, неравномерно распределенную по ее территории (от 1,6-1,2 км/км кв. до 0,12 км/км кв.). Почти все реки берут начало в пределах области и имеют меридиональное направление, исключение составляют притоки реки Оскол (Осколец, Орлик, Халань, Холок, Казинка, Котел, Потудань, Усердец, Тихая Сосна, Черная Калитва). Выделим 14 наиболее значимых по размеру речных систем: Илек, Пена, Ворскла, Псел, Сейм, Северский Донец, Уды, Нежеголь, Оскол, Валуй, Айдар, Потудань, Тихая Сосна, Черная Калитва (Приложение 15).
Реки длиною 100 км и более в пределах области: Оскол (205 км), Северский Донец (100,5 км), Ворскла (114 км), Тихая Сосна (108 км). Подавляющее большинство рек (62 %) — притоки Дона, 38 % водотоков - притоки Днепра.
Количество рек протяженностью 10 км и более - 97 единиц. Из них 57 рек имеют длину главной реки от 10 до 25 км, а 40 рек - более 25 км. Малые реки - основные элементы гидрографической сети, питающие средние и большие. В Белгородской области они составляют 80 % общей протяженности.
Для рек области характерно смешанное питание с преобладанием снегового (55-60%). Они относятся к восточно-европейскому типу водного режима: высокое весеннее половодье, летнее-осенняя межень, прерываемая дождевыми паводками, и низкая зимняя межень. Замерзают реки в начале декабря, вскрываются в конце марта. Среди регионов федерального округа Белгородская область занимает последнее место по протяжённости, густоте речной сети, среднемноголетнему речному стоку (2,7 км3/год).
По данным Института озероведения РАН на территории Белгородской области расположено более 1400 озёр и искусственных водоёмов общей площадью около 165 кв. км, в том числе около 20 озёр площадью от 0,01 кв. км и ряд озёр меньшего размера. Озёра в основном пойменные, площадь самых больших из них не превышает 0,25 кв. км. Искусственных водоёмов значительно больше естественных, крупнейшими из них являются Белгородское водохранилище на реке Северский Донец и Старооскольское водохранилище на реке Оскол. Болота и заболоченные земли занимают 0,83% территории Белгородской области – 225 кв. км.
Прогнозные ресурсы подземных вод Белгородской области составляют 6055 тыс. м3/сут (0,7% России). Запасы подземных вод области на 1 января 2015 года составляют 1575,9 тыс. м3/сут, что соответствует степени изученности 26,03%. Их Степень освоения составляет 38,7% – максимальный показатель среди регионов России.
Обеспеченность населения области ресурсами речного стока – 1,61 тыс. м3/год на человека, что значительно ниже среднероссийского показателя (31,717 тыс. м3/год на человека) и показателя в ЦФО (2,082 тыс. м3/год на человека). Обеспеченность прогнозными ресурсам подземных вод – 3,906 м3/сут на человека, что ниже среднероссийского показателя (5,94 м3/сут на человека).
Представляем динамику обеспеченности населения Белгородской области ресурсами речного стока в 2010-2015 годах (Приложение 16).
Приходим к выводу: на территории Белгородской области уже в ближайшие годы может сформироваться острый дефицит водных ресурсов (оценки специалистов Государственного Гидрологического института). Причиной этому является преобладание в регионе малых рек и интенсивная антропогенная нагрузка. По потенциальной водообеспеченности на одного жителя и суммарным водным ресурсам наша область относится к территориям с экстремально низкими условиями. Водообеспеченность территории в маловодные годы (1000-1500 м в год на одного человека) по международной классификации рассматривается как очень низкая или критически низкая.
2.2.Экономика области – главный потребитель пресной воды
Устойчивое развитие региона возможно только за счет разумной эксплуатации его природно-ресурсного потенциала. Белгородская область относится к числу динамично развивающихся староосвоенных регионов с интенсивной антропогенной нагрузкой на окружающую среду. Водные объекты являются наиболее уязвимыми природными ресурсами, на которые в последние годы отрицательно влияют климатические изменения и хозяйственная деятельность человека.
Заметим, что каждому уровню развития человеческого общества соответствует определенный вид использования водных объектов и соответствующие масштабы воздействия на окружающую среду. Самые крупные водозаборы, состоящие из нескольких десятков скважин, сосредоточены в городах области, где подземные воды используются для коммунального хозяйства и промышленного производства, а также на Лебединском, Стойленском рудниках, где производится откачка вод при добыче железной руды.
Одной из водоёмких отраслей народного хозяйства является промышленность. На её нужды из природных источников изымается до 5,8 % от общих ресурсов. Из них доля воды высокого питьевого качества от общего объема составляет 9%.
Влияние предприятий горнодобывающего комплекса существенно осложняет экологическую обстановку региона. Разработка руд стала вторжением в водохозяйственный баланс территории, вызвало ряд острейших конфликтов:
- горные выработки и карьеры в результате откачек воды приводят к резкому снижению уровня грунтовых вод и образованию депрессионных воронок;
- все технологические стадии производства предприятий горно-металлургических комплексов предъявляют высокие требования к количественным и качественным показателям воды;
- в сбросах сточных вод часто содержат химические элементы токсического действия. Загрязнение ими особенно сильно проявляется на малых реках, характеризующихся повышенной уязвимостью.
Работа подземных водозаборов и водопонизительных откачек привела к нарушению естественного гидродинамического режима подземных вод. На территории области образуются депрессионные воронки. Самая значительная из них сформировалась в бассейнах pек Осколец, Чуфичка, Убля. Здесь сосредоточены территории городов Губкина и Старого Оскола с развитой промышленной инфраструктурой и густой сетью железнодорожных узлов, находятся Лебединский и Стойленский карьеры, крупные промышленные предприятия горно-перерабатывающего и металлургических комплексов.
Обогатительные комбинаты затрачивают огромные объёмы воды при обогащении добытой руды. Для обеспечения технической водой этих предприятий на реке Оскол действуют четыре водозаборных сооружения общей мощностью 3800 тыс. м в год. Кроме того, для обеспечения питьевой водой населения данного района и для нужд сельского хозяйства здесь сооружено 280 скважин общей проектной мощностью 215 тыс. м3. Бассейн реки Оскол испытывает значительный антропогенный пресс на протяжении многих десятилетий. В долине реки Северский Донец на площади развития воронки депрессии подземных вод полностью исчезли пойменные озера, произошло иссушение лесов, и изменился видовой состав растительности.
На промышленных предприятиях Белгородского региона действуют оборотные и повторно-последовательные системы промышленного водоснабжения, что позволило существенно уменьшить потребности в воде и обеспечить экономию чистой воды более чем на 93 %.
Подземные воды в области кроме промышленности используют водно-бальнеологические объекты и ЖКХ, а поверхностные воды - гидромелиоративные, рыбохозяйственные, водно-рекреационные объекты водопользования.
Таким образом, анализ современной водохозяйственной ситуации в Белгородской области позволил нам выделить кластеры: жилищно-коммунальный и производственный, водно-бальнеологический, гидромелиоративный, рыбохозяйственный, водно-рекреационный (Приложение 17).
Кластерная дифференциация водопользования учитывается нами при разработке рассматриваемой далее базы данных и программного продукта «Водные ресурсы Белгородской области» с тем, чтобы результаты программной обработки обеспечивали представление информации для принятия управленческих решений по каждому из выделенных кластеров.
2.3. Антропогенная нагрузка на воды Белгородчины
Пруды, водохранилища, озера и реки удобны для длительного и кратковременного отдыха. Так, на берегах Белгородского водохранилища работает 14 учреждений отдыха (8 с круглогодичным режимом работы, 6 работают в летнее время как лагеря). В течение года на побережье этого водохранилища отдыхают более 37 тысяч человек, что составляет 9,3% от общей численности населения г. Белгорода.
Активно используется в рекреационных целях побережье Старооскольского водохранилища, где расположены базы отдыха и туристические кемпинги районного и областного подчинения. На других водоемах Белгородской области практически все виды отдыха (купание и отдых у водоема в летний период, летняя и зимняя рыбалка и др.) являются неорганизованными.
Реки, озера, водохранилища, пруды являются, как правило, важными экскурсионными объектами. По берегам рек и водохранилищ находятся интересные историко-культурные и природные объекты, которые могут притягивать туристов и экскурсантов. Самыми интересными и познавательными водными объектами для туристов являются реки Оскол, Северский Донец, Ворскла, Тихая Сосна, где на их берегах сохранились памятники архитектуры, археологии, истории и природы.
Гидроэкологическое состояние территории определяется не только ее природно-климатическими особенностями, но и интенсивностью эксплуатации естественных ресурсов бассейнов рек, что ведет не только к количественным изменениям, но и качественным преобразованиям. Объемы забранной воды из природных источников используются на различные хозяйственные нужды, а затем возвращаются в водные источники. Но в процессе материального производства некоторый объем воды теряется безвозвратно. Безвозвратные потери воды в различных отраслях народного хозяйства неодинаковы по объемам и обуславливаются спецификой технологического процесса (Приложение 18, 19).
В Белгородской области особенно велики безвозвратные потери в коммунальном хозяйстве, что связано с несовершенством водопроводно-канализационных систем, с расходованием воды на испарение по пути ее движения, личными нерациональными тратами.
Безвозвратный расход воды в промышленности, составляет 31%, в сельскохозяйственном производстве - 12 %. В целом для Белгородской области безвозвратные потери составляют 92,6 тыс. м3/год - это 3,3 % от общих водных ресурсов и 3,6 % от местного стока.
Основными показателями качества воды являются: ионный состав, общее солесодержание, цветность, запах и вкус, жесткость, щелочность, содержание железа и др. Загрязнение природных вод обусловлено причинами как естественного, так и техногенного характера. Концентрации различных загрязняющих веществ в речной воде зависят от: количества поступающей атмосферной влаги на поверхность водосбора; объемов сброса загрязняющих сточных вод; скорости процессов самоочищения и осаждения; объема водной массы [21].
2.4. Проблемы водопользования, пути их решения
в Белгородской области
Общий объем водопотребления в Белгородском регионе во второй половине XX столетия увеличивался ускоренными темпами, что связано с развитием металлургической, химической и машиностроительной промышленности и ростом населения, повышения уровня благоустройства городов и населенных пунктов. Доказано, что в районах с ограниченными водными ресурсами и интенсивным антропогенным воздействием на природную среду рациональное водопользование возможно лишь при условии полного учета всех природоохранных требований.
Важнейшей задачей является проведение таких природоохранных мероприятий, которые могли бы устранить, или смягчить, отрицательные последствия антропогенного воздействия на природную среду при наименьших капитальных затратах.
В Белгородской области это может быть:
1. Комплексное использование подземных и поверхностных вод за счёт применения искусственного пополнения ресурсов верхних водоносных горизонтов.
2. Прогнозирование воздействия крупных водозаборов на речной сток, почвенно-растительного покрова.
3. Проведение мониторинга поверхностных и подземных вод.
4. Применение полного комплекса водорегулирующих и водоохранных мероприятий на речных водосборах.
Требуется учитывать в каждом районе природно-хозяйственные условия, развитие негативных природных процессов, интенсивность антропогенного воздействия на природную среду, величину последствий хозяйственной деятельности человека и показателей экономической и экологической эффективности проведения природоохранных мероприятий.
Высокая антропогенная нагрузка оказывается на реки Северский Донец, Оскол, Нежеголь, Ворскла. Для рационального водопользования в этих бассейнах необходимо сооружать фильтрующие водоемы, где балочная сеть сформирована в водопроницаемых породах. Они способны улавливать твердый сток, предохраняя реки от заиления и одновременно увеличивать питание верхнего горизонта подземных вод, что создает условия для искусственного регулирования подземного стока. Для строительства таких водоёмов удобны балки восточных и юго-восточных районов области.
Для нашей области необходимо искусственное регулирование запасов подземных вод, которое давно применяется в Великобритании, Франции, Германии, США и др. Бассейновый метод искусственного пополнения наиболее широко распространен в Швеции и Голландии, кроме бассейнов, часто применяются инфильтрационные каналы, в США - борозды и затопление понижений.
Опыт искусственного пополнения подземных вод имеется также в России и странах ближнего зарубежья. Система искусственного пополнения верхних водоносных горизонтов Центрального Черноземья разработана В.М. Смольяниновым (1972, 2001, 2003). Учёным установлено, что на большей части территории Белгородской области имеются условия, как для локального подпитывания подземных вод, так и для увеличения общих ресурсов водоносных горизонтов. Основным источником пополнения может быть неиспользуемая в настоящее время часть весеннего стока в оврагах и балках. Сохранить атмосферную влагу возможно с помощью искусственного облесения овражно-балочной сети.
На реках Осколец, Северский Донец, Болховец (Везелка) мероприятия по очистке промышленно-бытовых стоков приобретают первостепенное значение. Очень эффективными могут стать безотходные и малоотходные технологии, при которых воздействие на природную среду не превышает уровень, установленный санитарно-гигиеническими и экологическими нормами [9]. Эти технологии весьма дорогостоящие, однако первоначальные капитальные вложения обычно окупаются в течение четырех - шести лет.
В число мероприятий по предотвращению загрязнения природных вод в Белгородской области следует включать: строительство станций очистки и аэрации для совместной обработки бытовых и производственных сточных вод. Необходимо снижать водопотребление предприятий, изменять существующие технологии на более экологически чистые, применять оборотное водопотребление в производстве. На реках Тихая Сосна, Черная Калитва, Потудань в первую очередь необходимо включать противоэрозионные мероприятия и предусматривать меры, предупреждающие загрязнение природных вод удобрениями и ядохимикатами.
Схема водорегулирующих противоэрозионных мероприятий в Белгородской области включает: агротехнические мероприятия (контурно-мелиоративную систему земледелия); лесные полосы, размещенные по границам земельных участков и вдоль балок; залужение склонов; инженерно-гидротехнические мероприятия. Замыкающим звеном комплекса должен быть каскад водоемов в балочной сети, так как водоемы уменьшают глубину местных базисов эрозии и являются наносоуловителями.
Таким образом, Белгородская область принадлежит к числу регионов России с ограниченными ресурсами местного поверхностного и подземного стока при крайне высоком уровне сельскохозяйственного, промышленного и коммунально-бытового водопотребления.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Необходимым условием дальнейшего общественного прогресса и выживания человечества в целом выступает поиск адекватной современным экологическим вызовам и рискам системы взаимоотношений в пространстве «человек-природа-общество». Особо важным является формирование такого алгоритма взаимодействия, который способен переломить сложившиеся негативные тенденции в эксплуатации водных ресурсов.
Рациональное использование водных ресурсов мы рассматриваем как часть экологической культуры человека.
Экологическая политика российского государства, строящаяся по типу предупреждения экологических рисков и преступлений, в XXI веке должна быть направлена на изменение потребительского отношении к природе и к водным ресурсам в частности.
Для снятия экологической напряженности, связанной с состоянием водных ресурсов России, необходимо своевременно решать возникающие задачи:
- прогнозирование формирования водных ресурсов, режима и качества вод под влиянием антропогенной нагрузки и изменения климата;
- разведка, изучение запасов подземных вод, особенно использование их для питьевого водоснабжения;
- моделирование гидрологического цикла на суше, во внутриводоемных процессах;
- прогнозирование паводков, наводнений и других экстремальных явлений, обоснование мер, способов и средств их предотвращения;
- оценка социально-экономических последствий;
- изучение и прогноз воздействия изменения водного режима на природную среду, экосистемы и здоровье населения;
- прогноз водопотребления в основных водоемких отраслях экономики с учетом экологических требований;
- разработка методов и моделей оптимального управления водноресурсными системами, в том числе многоцелевого назначения;
- внедрение в систему водопользования новых технологических процессов, современных методов анализа и контроля качества вод, приборов и оборудования;
- разработка и внедрение в практику правовых, нормативных и экономических принципов, введение платного водопользования.
Водообеспечение - актуальный социально-философский вопрос современности, требующий дальнейших глубоких научных разработок.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алексеев, В.А. Геологическая эволюция и самоорганизация системы вода-природа / В.А. Алексеев и др.; под ред. C.Л. Шварцева. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2015. - 244 с.
2. Андреев, И.Л. Пресная вода как глобальная социальная проблема // Вопросы философии. - 2016. - №12. – С.43-46.
3. Андреев, Ю.Н. Вода наместник Бога на Земле / Ю.Н. Андреев. - М.: Санкт-Петербург, 2016. - 317 с.
4. Ахманов, М.В. Вода, которую мы пьем / М.В. Ахманов. - М.: Эксмо, 2016. - 190 с.
5. Безднина, С.Я. Экосистемное водопользование: концепции, принципы, технологии / С.Я. Безднина. – Москва.: Айрис-пресс, 1997. - 137 с.
6. Будыко, М.И. Глобальная экология / М.И. Будыко. - М.: Прогресс, 1997.- С.8-9.
7. Вернадский, В.И. История природных вод / В.И. Вернадский; под ред. С.Л. Шварцева, Ф.Т. Яншина. - М.: Наука, 2013. - 750 с.
8. Вода для людей, вода для жизни: обзор: доклад ООН о состоянии водных ресурсов мира / М.: Весь Мир, 2013.- 34 с.
9. Водный кодекс РФ: Официальный текст по состоянию на 20 марта 2016. // Кодексы Российской Федерации. - М.: ОМЕГА-Л, 2016. - 64 с.
10. Григорьев, Е.Г. Хозяйственный механизм территориального водопользования / Е.Г. М.: Наука, 1994. - С.62-63.
11. Данилов-Данильян, В.И. Глобальная проблема дефицита пресной воды // Век глобализации, 2014. - № 1. – С.45-47.
12. Закон Российской Федерации «Об охране окружающей природной среды» от 10.01.2002.
13. Зекцер, И.С. Ресурсы подземных вод и их использование /И.С. Зекцер, Л.С. Язвин // Водные проблемы на рубеже веков. - М.; 1999.
14. Касаева, М.С. Вода. Ее значение в жизни человека / М.С. Касаева. - М.: ООО Матрица, 2015. – С.15-17.
15. Краснов, И.А. Вода и мир: очерки по истории водопользования / И.А. Краснов, Д.Б. Старостин. - СПб: Водоканал-Книга, 2015. - 73 с.
16. Лукьяненко, В.И. Homo consumens - человек потребляющий /В.И. Лукьяненко, М.В. Хабаров // Век глобализации. - 2015.- № 2. – С.74-76.
17. Львович, М.И. Мировые водные ресурсы и их будущее / М.И. Львович. - М.: Мысль, 1974. - 448 с.
18. Максаковский, В.П. Историческая география мира: учебное пособие / В.П. Максаковский. - М.: ЭКОПРОС, 1997. - 584 с.
19. Мечников, Л.И. Цивилизация и великие исторические реки / Л.И. Мечников. - М.: Прогресс: Пангея, 1995. - 461 с.
20. Моисеев, H.H. Быть или не быть человечеству? /Н.Н. Моисеев. - М., 1999. – 211с.
21. Национальная программа «Развитие водохозяйственного комплекса России». - М.: МПР РФ, 2013. - 70 с.
22. Раткович, Д.Я. Актуальные проблемы водообеспечения / Д.Я. Раткович. - М.: Наука, 2003. - 351 с.
23. Устойчивое развитие и водные ресурсы. Материалы российско-германского семинара 15-16 февраля 2015. / Под ред. А.Д. Урсула. - М.: Изд-во Проспект, 2015. – С.163-164.
24. Хейердал, Т. Уязвимое море /Т. Хейердал. - Л: Гидрометеоиздат, 1973.
25. Хубларян, М.Г. Современные водные проблемы России и пути их решения /М.Г. Хубларян // Водные проблемы на рубеже веков. - М.; 1999.
26. Черняев, A.M. Поэзия и проза воды / A.M. Черняев. - Екатеринбург: «Виктор», 1996. - 274 с.
27. Шишков, Ю. Грозит ли Земле обезвоживание? /Ю. Шишков // Мировая экономика и международные отношения. – 2012. - № 10. – С.102-106.