Люди всегда использовали воду из водоемов, а с возникновением поливного земледелия (IX-X вв. До н. Н.э.), а затем и промышленности (XV-XVI вв.) Объем этой (используемой) воды резко увеличился. Первые местные мероприятия по охране вод осуществлялись еще в I в. до н. н.э. в Римской империи.
На сегодня в связи с нехваткой энергичной охраны вод человечество может понести "водного голода" вследствие качественного истощения - загрязнение водных ресурсов.
Мировой океан - это непрерывная водная оболочка земного шара. 3510 млн км2 поверхности Земли 361 млн км2 (70,8%) приходится на океаны и моря и 149 млн км2 (29,2%) - на сушу. Распределение суши и водного пространства на поверхности земного шара неравномерно. В северном полушарии на океаны приходится 60,7%, в южной - 80,9%. Крупнейшим по площади является Тихий океан (178 684 тыс. км2, максимальная глубина - 11 034 м), наименьшим - Северный Ледовитый (14 750 тыс. км2, максимальная глубина - 5449 м). Значение Мирового океана трудно переоценить, поскольку он выполняет следующие важнейшие функции:
- Среда образующую, что определяется его ролью в формировании климата и газового состава атмосферы, а также в осуществлении круговоротов минеральных веществ;
- Промышленную. Необходимо отметить, что прибыль от рыболовства и морского промысла превышает 55 млрд долл.. США ежегодно;
- Сырьевую и энергетическую. Морские запасы только нефти и газа составляют от половины до 2/3 их мировых запасов. Кроме того, на поверхности дна океана найдены большие скопления железомарганцевых конкреций - полиминеральных руд, в которых содержание отдельных элементов значительно превышает их запасы в месторождениях суши. Также Мировой океан является огромным источником энергии: энергия приливов и океанских течений, волновая энергия и др.. По оценкам специалистов, общая мощность волн океана приближается к 900 млрд кВт, а мировой потенциал приливной энергии еще больше - 1 трлн 200 млн кВт. Первая приливная электростанция мощностью 240 тыс. кВт начала работать в 1967 г. в бухте Сен-Мало на Атлантическом побережье Франции;
- Транспортную. Например, годовой объем услуг, предоставляемых международное торговое судоходство, составляет в среднем 150 млрд долл.. США ежегодно;
- Рекреационную - использование побережья для размещения курортов;
- Научную. Именно в океане открыты явления планетарного масштаба, исследование которых помогает понять происхождение и развитие Земли в целом.
Уже во второй половине XX в. человечество начало осваивать ресурсы Мирового океана, в связи с чем быстро увеличились темпы привлечения минерально-сырьевых ресурсов морей и океанов в сферу хозяйственной деятельности человека. Няни более 40% доходов в морском хозяйстве получают путем добычи минерального сырья и топлива, ЗО-35% доходов получают от торгового судоходства, свыше 10% - отрывного промысла, почти 15% - от морского туризма, использование гидрохимических, гидроэнергетических ресурсов и т.п.. Но в общей стоимости ежегодной добычи полезных ископаемых на изъятые из морей и океанов приходится лишь около 10% * 78.
Человечество ежегодно потребляет 22 млн т поваренной соли. Почти треть этого количества добывается из морской воды. В частности, в Японии 50% потребности в поваренной соли обеспечивает море. Морская соль - это комплекс различных солей, содержащихся в воде. 310 т морской соли можно получить 1,73 тыс. кг сырого гипса, 370 кг калийных удобрений, 26 кг брома и ряд других химических веществ. В Англии ежегодно изымается 4 млн т морской соли, в США - более 2; в Испании - 0,8, в Италии и Франции - по 0,5 млн т.
Например, залив Сиваш - естественное хранилище химического вещества. По подсчетам ученых, при переработке 125 м3ропы Сиваша получают 1 т оксида магния (около 30 кг на 1 м3). Каждый из этого хранилища может быть изъято 190 млн т различных солей, в том числе 146 млн т поваренной соли, миллионы тонн сернокислого магния, 4 млн т хлористого калия, а также хлор, кальций, бром и др.. Также во Сивашом обнаружены значительные запасы минеральных вод. Например, в пределах акватории Азовского моря разведано Юго-Сивашское месторождение йодобромных вод. Глубина залегания водоносного горизонта составляет 1000-1700 м. В районах Западной и Восточной Сиваша сосредоточены большие запасы высококачественных лечебных грязей. Все это свидетельствует о необходимости комплексного использования природных богатств Сиваша.
Эффективное производство магния из морской воды уже налажено во многих странах мира. Например, в Англии с моря получают почти 80% общего количества магния, а в США - 50% * 79. Гораздо сложнее проблема получения из морской воды редких элементов. Промышленное производство золота и урана из морской воды еще не налажено в одной стране, что связано с очень малыми количествами этих веществ в единице объема морской воды.
Среди разрабатываемых полезных ископаемых Мирового океана почти 90% в денежном выражении составляют нефть и газ, которые добываются преимущественно в зоне шельфа. На конец 80-х - начало 90-х годов XX в. с моря изымалось более 23% всей добытой на Земле нефти и около 12% - природного газа. На сегодня в более сотни стран ведутся поиски нефти и газа в морских месторождениях. Основными районами их добычи является Мексиканский и Персидский заливы, Каспийское, Карибское "Яванское моря и др.. Всего в мире - месторождение нефти Сафания на дне Персидского залива * 80.
Относительно биологических ресурсов Мирового океана и внутренних морей, то они почти в четыре раза превышают ресурсы суши. Однако потребности населения в пище на 90% обеспечиваются сельским хозяйством и только 10% дает морской промысел. Годовая продукция нектона (высшие хордовые животные и головоногие моллюски) составляет лишь 200 млн т в год (учтены все виды рыб, не только промышленные). Поэтому, если сравнить эти показатели с годовым выловом рыбы, можно сделать вывод, что дальнейшее расширение рыбного промысла приводить к нарушению процессов воспроизводства рыбных ресурсов. Если учесть еще и тот фактор, что океан все больше загрязняется, становится очевидным: увеличение добычи морепродуктов приведет к исчерпанию биологических ресурсов океана.
Более 60% площади Мирового океана подобные пустынь на суше. Главную промышленную ценность имеет область шельфа, на которую приходится почти 90% всей добычи. Промысел ведется, как правило, до глубины 500 м, лишь иногда - до 1000 м. Производительность, если под этим понятием понимать добыча органических ресурсов с единицы поверхности Мирового океана, в среднем составляет 184 кг/км2, в открытом океане - 7, на материковом склоне - 65, на шельфе - 2054 кг/км2. На первом месте в мировом рыбном промысле находятся сельди, распространены в Атлантическом и Тихом океанах и их морях, где вылавливается треть всего улова рыб.
По мнению ученых, возможно дальнейшее увеличение вылова морских организмов до 90-100 млн т в год, но необходимые меры по регулированию и ограничения промысла. Это делается путем заключения различных договоров и конвенций, введение "экономических зон" - районов открытого моря, прилегающих к территориальным водам государства (такие зоны шириной 200 морских миль введено в более чем 100 государствах). Промысел в этих зонах и даже исследовательские работы осуществляются только по согласованию государства-суверена. Введение экономических зон требует развития промыслов в от крытом океане, соответственно и расширение океанологических исследований.
К понятию водные ресурсы в широком смысле относятся воды рек, озер, водохранилищ, каналов, морей и океанов, подземные и грунтовые воды, вода горных и полярных ледников, атмосферные воды. Также в состав этого понятия входят собственно водные объекты, т.е. реки, озера, моря и т.д.. их используют для судоходства, гидроэнергетики, рыбного хозяйства, рекреации и др.. без изъятия из них воды. Теоретически водные ресурсы неисчерпаемы, поскольку они восстанавливаются в процессе кругооборота. Однако потребление воды увеличивается такими темпами, что проблема чистой воды и дефицита водных ресурсов - одна из самых актуальных.
Одним из важнейших глобальных вопросов, как известно, является проблема тотального загрязнения водной среды. Объединенная группа экспертов по научным аспектам глобального загрязнения морей предложила следующее определение сущности понятия "загрязнение", "Внесение человеком прямо или косвенно веществ и энергии в морскую среду, что приводит такие вредные последствия, как убытки живым ресурсам, опасность для здоровья людей , осложнения морской деятельности, включая рыболовство, ухудшение качества морской воды и уменьшение ее полезных свойств ". К этому определению относятся также загрязняющие вещества, обладающие токсичными свойствами, тепловое загрязнение, патогенные микробы, твердые отходы, взвешенные вещества, биогенные соединения и др.. С точки зрения хозяйственного использования водные объекты считаются загрязненными, если они частично или полностью непригодны хотя бы для одного из видов водопользования.
Относительно водной среды источником загрязнения является источник, вносящий в водные объекты загрязняющие вещества, микроорганизмы или тепло. Загрязняющие вещества называется вещество, действие которого вызывает нарушение нормы качества воды. В водную среду загрязняющие вещества могут проникать водным, подземным и эоловым путями. Среди основных источников загрязнения преобладают такие:
- Промышленные предприятия (особенно нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленностей)
- Отходы водного транспорта;
- Промышленные и хозяйственно-бытовые сточные воды;
- Сельскохозяйственное производство * 81.
Устойчивыми загрязнителями океанических и морских вод являются нефть и нефтепродукты. Ежегодно в водную среду поступает от 6 до 10 млн т нефти. Известно, что 1 т нефти при растекания образует на поверхности пятно площадью 12 км2. В океан ежегодно попадает такое количество нефтяных углеводородов, которая составляет 0,25% мировой добычи нефти в год. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Значительными также потери в процессе бурения и сброса нефти в резервуары, а также вынесение в океан материковых вод, содержащих нефтепродукты в отходах промышленности и судоходства.
Главные экологические последствия нефтяного загрязнения вод Мирового океана заключаются в
- Нарушении обмена в системе "океан - атмосфера";
- Гибели, прежде всего, икры, мальков, молодых рыб;
- Появлению нежизнеспособных особей;
- Накоплении канцерогенов по цепям питания, отравлении человека;
- Нарушении процесса фотосинтеза, что приводит к снижению первичной биопродукции в среднем на 10%;
- Изменении структуры совокупностей организмов, уменьшении биоразнообразия.
Выделяют химическое, физическое, биологическое и тепловое загрязнение водной среды. Химическое загрязнение воды происходит в результате попадания в водоемы со сточными водами различных вредных примесей неорганической (кислоты, минеральные соли, щелочи и т.д.) и органической (нефть и нефтепродукты, органические соединения, моющие средства, пестициды и др.). Природы. Большинство из них ядовиты для обитателей водоемов; эти примеси поглощаются живыми организмами и накапливаются в них. Количество химических загрязнителей воды постоянно увеличивается. Например, в конце XX в. было зафиксировано уже более 960 их разновидностей. Действие загрязнителей, как правило, выражается в следующих поколениях организмов и заключается в появлении вредных мутаций и генетических нарушений.
Физическое загрязнение воды связано с изменением ее физических свойств - прозрачности, содержания взвесей и других нерастворимых примесей, радиоактивных веществ и температуры. Твердые частицы резко снижают прозрачность воды, препятствуют процессам фотосинтеза водных растений, ухудшают вкусовые качества воды и т.д.. Особую опасность для всего живого представляют радиоактивные вещества. К физическим показателей качества воды относятся: температура, запах, вкус, мутность, окраска, электропроводность.
С помощью биологических показателей определяют наличие водных организмов, находящихся на поверхности воды (планктон), в ее толще (нектон) или расселяются на подводных частях склонов, дне водоемов и поверхности подводных предметов (бентос). Конечно, требования к качеству воды зависят от характера целевого назначения источников водоснабжения.
Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь и др.). Относятся к распространенных и токсичных загрязняющих веществ, их применяют в различных промышленных производствах, поэтому в промышленных сточных водах, несмотря на очистные мероприятия, содержатся соединения тяжелых металлов. Определенное количество этих соединений попадает в океан из атмосферы. Например, почти половина годового производства ртути различными путями попадает в океан (9-10 тыс. т), из них около 3 тыс. т - через атмосферу. Хлорированные углеводороды и фосфорорганические соединения представляют большую группу искусственно созданных веществ, применяемых в промышленности и сельском хозяйстве с целью борьбы с вредителями растений и животных. Детергенты - синтетические поверхностно-активные вещества - входят в состав различных моющих средств, широко используются в промышленности и быту и является обязательной составляющей сточных вод, которые попадают в водную среду * 82. Почти все загрязняющие вещества токсичны, они могут концентрироваться в организмах с повышением трофического уровня в морских экосистемах.
Жизнедеятельность организмов имеет огромное влияние на физико-химические свойства вод океанов и морей. Организмы способствуют изъятию из морской воды большого количества углекислого кальция и кремния для построения собственных скелетов. В результате эти вещества попадают в морскую воду с речным стоком, находятся в устойчивом равновесии. Также биологические процессы играют огромную роль в очистке морской воды вместе с физико-химическими процессами ее самоочищения. Особое значение это имеет при органического загрязнения вод. Например, некоторые микроорганизмы полностью разрушают нефть до С02 и Н20, а двустворчатые моллюски в процессе питания профильтровывают за сутки почти 70 л воды 83.