Распределение водных масс в гидросфере Земли

(по Львовичу, 1986)

Часть гидросферы	Объем воды, тыс. куб. км	Содержание в общем объеме вод, %
Мировой океан	1 370 000	94
Подземные воды	60 000	4
Ледники	24 000	1,7
Озера	280	0,02
Вода в почве	80	0,01
Пары атмосферы	14	0,001
Реки	1,2	0,0001
Вся гидросфера	1 454 000	100

На 94 % гидросфера представлена солеными водами океанов и морей, а вклад рек в водный бюджет планеты в 10 раз меньше, чем количество водяных паров в атмосфере. Три четверти пре- сной воды недоступны организмам, так как законсервированы в ледниках гор и полярных шапках Арктики и Антарктиды.

Все возрастающее влияние на гидросферу оказывает хозяйст- венная деятельность человека. Основные последствия этого влияния следующие.

Таяние ледников вследствие потепления климата. Так, ледо- вый покров Северного ледовитого океана за последние 30 лет стал тоньше на 40 %. Несколько десятилетий назад достичь  Се-

верного полюса могли лишь отдельные героические личности. Сегодня его можно посетить на ледоколе средней мощности в комфортабельной каюте. Тают ледники Гренландии, Альп, Кав- каза, Килиманджаро. За последние 9 лет скорость таяния ледни- ков Гренландии возросла почти в 3 раза, в океан ежегодно стека- ет около 250 млн т воды. Общая масса ледников Гренландии  со-

ставляет 25 млн км3, что уступает только Антарктиде.

Прогнозируется дальнейший рост скорости таяния ледников Арктики, Гренландии и в горных массивах. Вклад Антарктиды предполагается незначительным, так как при потеплении там бу- дет выпадать больше осадков и ускорится нарастание толщи льда. Все это может привести к изменению структуры гидросфе- ры – уменьшению доли пресной воды вследствие таяния ледни- ков и увеличению количества воды в океане. К 2030 г. ожидается повышение уровня океана на 20 см, а к 2100 – на 60 см. В резуль- тате могут быть затоплены равнинные приморские страны, в том числе, такие густонаселенные, как Бангладеш, а также большая часть Нью-Йорка со всей системой подземного транспорта и аэ- ропортами. Если полностью растает ледовая шапка Гренландии, то уровень океана поднимется на 7 м.

В северных территориях с многолетней мерзлотой возможно вытаивание ледяных толщ и образование на месте лесов озер.

Истощение ресурсов наземных континентальных вод. Мас- штаб водопотребления в мире неуклонно увеличивается, причем около 85 % воды забирается из рек и озер. Во всем мире основ- ным потребителем воды является сельское хозяйство (до 70- 80 %), на долю промышленности расходуется 20 % воды, на бы- товые цели – еще 10 %. В России с ее прохладным климатом ос- новным потребителем воды является промышленность, так как площадь поливных земель незначительна. Число районов мира, где отмечается дефицит воды, увеличивается. Итогом роста во- допотребления является снижение в 10 раз водности реки Коло- радо, исчезновение великой реки Хуанхэ.

Однако самые тяжелые последствия имело повышение норм забора воды из рек Амударья и Сырдарья, питающих Аральское море: появилась пустыня Аралкум площадью 35 тыс. км2. Уровень моря снизился на 23 м, соленость воды возросла с 10 до 80 г/л, что стало причиной гибели большей части водной биоты. На 3-6 м сни-

зился уровень грунтовых вод, резко возросла их минерализация, высохли дельты рек – исчезло 30 тысяч озер и ветландов. Из 178 видов животных, населявших плавни дельты, сохранилось  только

38. С поверхности новой пустыни, покрытой слоем морской соли, ежегодно выносится до 100 млн. т. соли, которая достигает ледни- ков Памира и Тянь-Шаня и черноземных районов европейской России (следы соли Арала обнаружены в Швеции).

Сложная ситуация сложилась на Азовском море. В прошлом это самое мелкое (средняя глубина 3 м, наибольшая – 14 м) море было самым продуктивным морем планеты. С каждого гектара его зеркала добывалось рыбы в 6 раз больше, чем в Каспии, в 8 раз больше, чем на Балтике, в 25 раз больше, чем в Черном море. Ситуация стала ухудшаться после строительства Цимлянской плотины на реке Дон, когда поступление пресной воды в море

уменьшилось с 14 км3 до 5 км3. Недостача пресной воды стала компенсироваться солеными водами Черного моря, что повысило

соленость воды Азовского моря. В итоге резко снизилась его ры- бопродуктивность (осетровых – в 25 раз, рыбца – в 50 раз, сельди

– в 14 раз и т. д.). В настоящее время промысловыми рыбами яв- ляются только килька и тюлька.

Строительство водохранилищ. Гидротехнические сооружения при строительстве гидроэлектростанций и для целей орошения пол- ностью нарушают жизнь экосистем рек, в первую очередь препятст- вует нормальной миграции рыб. В мире сооружено более 45 тыс. плотин высотой более 15 м, почти 300 из них относятся к числу пло- тин-гигантов высотой более 150 м и объемом водохранилищ свыше

25 млн. м3. В США количество водохранилищ приближается к 700,

в РФ – более 200 (только на Волге и Каме их 14). На дне водохрани- лищ накапливаются тысячи тонн осадков (как правило, ядовитых за счет промышленных и бытовых стоков в реки). Это практически на- всегда выводит территорию из дальнейшего использования.

Истощение ресурсов подземных вод. Еще более опасен высо- кий водозабор из подземных вод, которые восстанавливаются го- раздо медленнее, чем наземные. На десятки метров снизился уро- вень залегания грунтовых вод на Центральной равнине Северной Америки в водоносном горизонте Огаллала (штаты Техас, Окла- хома, Аризона, Колорадо, Канзас и Небраска) и в равнинных зем- ледельческих районах Китая и Индии, где уровень грунтовых вод

ежегодно снижается на 1-3 м. Итогом безудержной эксплуатации подземных вод может стать их полное истощение, что будет иметь катастрофические последствия для поливного земледелия, которое играет важную роль в производстве зерна в странах жар- кого климата. На состояние подземных вод пагубно влияет хими- ческое загрязнение, в первую очередь при добыче нефти с зака- чиванием в нефтяные пласты попутных вод.

Загрязнение континентальных водоемов. Оно происходит в ре- зультате              сброса в реки и озера сточных вод жилищно- коммунальным хозяйством городов, расположенных на  берегах рек, промышленностью и сельским хозяйством (основные загряз- няющие вещества: хлориды, сульфаты, нефтепродукты, синтетиче- ские поверхностно-активные вещества). В стоках некоторых пред- приятий     содержатся ртуть              и             кадмий.    Вследствие       загрязнения ухудшается качество воды как питьевого ресурса и происходит обеднение фауны. Попадание в водоемы фосфатов, нитратов и ор- ганических веществ вызывает процессы эвтрофикации водоемов. В РФ в кризисной ситуации находятся реки бассейна Волги, в кото- ром проживает 61 млн. человек (более 40 % населения России). За- грязняется самое большое озеро Европы – Ладожское, страдает от промышленного загрязнения озеро Байкал. В Европе сильно за- грязнен Дунай, в бассейне которого проживает 80 млн. европейцев. Химическое загрязнение морей. В настоящее время 40 % насе- ления мира проживает в 100-километровой береговой линии, и на побережьях или вблизи них расположено 2/3 крупных городов мира. Такая концентрация населения пагубно влияет на наиболее продук- тивные прибрежные районы океана. В мировой океан ежегодно по- ступает несколько миллиардов тонн жидких и твердых отходов.  Са-

мыми главными вариантами загрязнения морей являются:

– нефтяное (текущее, при добыче нефти и вследствие аварий танкеров и нефтедобывающих платформ). Крупнейшая авария за всю историю добычи нефти на континентальном шельфе про- изошла при взрыве платформы нефтяной кампании British Petro- leum в Мексиканском заливе в мае 2010 г.;

– тяжелыми металлами, которые поступают в моря с промыш- ленными стоками, сбрасываемыми в реки (наиболее загрязненным является Северное море, которое загрязняют европейские страны, особенно Германия, повышается уровень загрязнения Средиземного

моря, которое не справляется с огромным потоком загрязнителей, поступающих в него с водами из Франции, Италии и Египта);

– сельскохозяйственными стоками, содержащими фосфор, азот, органические вещества, которые вызывают эвтрофикацию морских акваторий (Черное море, Балтийское море, Мексикан- ский залив и др.). Загрязняются остатками удобрений и пестици- дов, которые приносят реки, Азовское и Каспийское моря. Опас- ность представляют остатки пестицидов, смываемых в моря.

Радиоактивное загрязнение морей. До 1984 г. практиковалось захоронение в морях радиоактивных отходов (США, Великобрита- ния, Россия, Япония). С 1967 по 1976 гг. в океане захоронено 46 тыс. т радиоактивных отходов, основная часть которых сбрасы- валась на глубину около 4500 м примерно в 1000 км от побережья Европы. За 40 лет (до 1992 г.) СССР затопил в водах Северного Ле- довитого океана 15 реакторов, отслуживших свой срок на атомных подводных лодках, топливные элементы с атомохода «Ленин» и 13 аварийных реакторов с подводных лодок (при этом из шести затоп- ленных реакторов не было выгружено ядерное топливо). Море приняло в свои глубины упавшие атомные бомбы, самолеты и под- водные лодки с ядерным оружием. Общее число затонувших под- водных лодок с ядерными реакторами составляет 5.

Контрольные вопросы

1. Расскажите о структуре гидросферы.

2. Перечислите последствия влияния на гидросферу хозяйст- венной деятельности человека.

3. Какую опасность представляет таяние ледников?

4. Приведите примеры истощения запасов надземных конти- нентальных вод.

5. Какой ущерб наносит гидросфере строительство водохра- нилищ?

6. Что является главной причиной истощения запасов под- земных вод?

7. Охарактеризуйте химическое загрязнение морей.

8. Охарактеризуйте состояние проблемы радиационного за- грязнения морей.

Литосфера

Литосфера – это верхняя твердая оболочка Земли. Ее мощность составляет 50-200 км. Верхний слой литосферы называется земной корой. Вещества, слагающие литосферу, частично образованы за счет деятельности организмов и это не только торф, каменный уголь, горючие сланцы, но и куда более распространенный карбо- нат кальция, образовавшийся из моллюсков и других морских жи- вотных. Совершенно особую среду представляет собой почва (см. 3.3), находящаяся на границе литосферы и атмосферы.

Масштабы техногенного влияния человека на литосферу дос- тигли колоссальных величин, которые превышают интенсивность естественных потоков вещества и подтверждают вывод В.И. Вернадского о том, что человек сегодня является главной гео- логической силой планеты. Влияние человека на литосферу про- должает возрастать: если к 1985 г. суммарная площадь суши, по- крываемая всеми видами инженерных сооружений (здания, дороги, водохранилища, каналы и т. п.), составляла около 8 %, то к 1990 г. она превысила 10 %, а к 2000 г. возросла до 15 %, т.е. примерно до 1/6 площади суши Земли. В отличие от процессов загрязнения атмо- сферы и океана, нарушения литосферы всегда более или менее ло- кальны, их влияние распространяется на территории, непосредст- венно примыкающие к району нарушений. Влияние таких наруше- ний может простираться на десятки и сотни километров. Впрочем, если нарушения литосферы вызывают загрязнения водной или воз- душной среды, то их влияние может стать глобальным.

Основными последствиями влияния человека на литосферу являются следующие.

Нарушения при добыче полезных ископаемых. Особенно губи- тельна для литосферы добыча полезных ископаемых открытым спо- собом. Так, в 2000 г. в мире было добыто 900 млн т железа, после чего на поверхности литосферы осталось 6 млрд т пустой породы. На каждую тонну добытой меди приходится 110 т пустой породы и свыше 200 т снятой почвы. В Российской Федерации общая пло- щадь земель, нарушенных при добыче полезных ископаемых, а так- же занятых отходами горного производства, превысила 2 млн га, из которых 65 % приходится на европейскую часть страны. Только в Кузбассе угольными карьерами занято свыше 30 тыс. га, а в  районе

Курской магнитной аномалии – более 25 тыс. га плодородных уго- дий. Нарушение целостности литосферы происходит также при строительстве угольных шахт и добыче нефти.

Нарушения при строительстве гидротехнических сооруже- ний. Суммарная длина только искусственных водохранилищ, по- строенных на территории бывшего СССР к середине 1980-х гг., равнялась длине экватора Земли. На всем их протяжении разви- вались и продолжают развиваться различные геологические про- цессы (активизация склоновых процессов – смыв грунта, перера- ботка берегов, подтопление и т. д.). Протяженность магистраль- ных оросительных и судоходных каналов на территории СНГ, также изменяющих геологическую обстановку, намного больше и составляет около 3/4 расстояния от Земли до Луны. Фактором, нарушающим литосферу, является откачка грунтовых вод, вызы- вающая опускание поверхности.

Нарушения при строительстве городов. Искусственные (или техногенные) грунты уже покрывают более 55 % площади город- ских территорий, а в ряде урбанизированных районов (Европа, Япония, Гонконг и др.) – 95–100 % территории, их мощность достигает нескольких десятков метров.

Усиление эрозии и других форм твердого стока. Эрозия со- провождает сельскохозяйственное использование земель и явля- ется основной причиной их разрушения. На распаханных склонах эрозия достигает десятков и сотен тонн мелкозема с 1 га в год и может привести к полному разрушению почвы. При линейной эрозии в массивах пахотных почв возникают и быстро разраста- ются овраги. Особенно интенсивно эрозия развивается на пахот-

ных почвах Нигерии, Руанды и Зимбабве. В Нигерии ежегодно теряется около 500 км2 пашни, которая превращается в пустын- ные земли. С превращением пашни в пустыню столкнулся и Ал- жир, находящийся на северном краю Сахары. В России доля па-

хотных почв, подверженных эрозии, превышает 40 %, что ведет к ежегодной потере 1,5 млрд. т плодородного слоя.

Твердый сток усиливается также при строительстве гидро- технических сооружений.

Загрязнение поверхности твердыми промышленными отхо- дами. На планете ежегодно образуется 85 млрд. т отходов (в том числе в РФ – 7 млрд. т). Их общий объем к концу 1990-х гг.  дос-

тиг 1500 км3, что эквивалентно 600 тыс. пирамид Хеопса. В со- ставе отходов около 15 % приходится на токсичные отходы, со- держащие тяжелые металлы и другие ядовитые вещества (мута- генные и канцерогенные вещества, шламы гальванические, шла- мы коксохимических заводов и др.). Свой вклад в загрязнение поверхности литосферы вносят твердые бытовые отходы, кото- рые накапливаются на полигонах и необорудованных свалках.

Радиоактивное загрязнение. Это наиболее опасный вариант за- грязнения литосферы, который сопровождает нормальную работу атомных электростанций и аварии на них. Различают три типа ра- диоактивных отходов (РАО):  низкоактивные (активность менее

0.1 Kи/м3), среднеактивные (от 0.1 до 100 Kи/м3) и высокоактивные

(свыше 100 Kи/м3). Низкоактивные РАО образуются в процессе добычи и обогащения урановой руды. Их количество сегодня  пре-

вышает 500 млрд. т. Основным источником средне- и высокоак- тивных РАО являются АЭС, которые могут работать по схеме от- крытого (захоронение РАО) или закрытого (переработка РАО) ядерного топливного цикла. Однако количество образующихся РАО значительно превышает возможности их переработки. К 2000 г. в Европе накопилось уже около 6 тыс. т высокоактивных РАО, в США, где используется открытый топливный цикл, накоплено бо- лее 20 тыс. т высокоактивных РАО. В РФ имеется 227 хранилищ РАО, из которых 81 уже законсервированы. Значительные сложно- сти представляет захоронение демонтируемых блоков АЭС, срок службы которых составляет 40-60 лет.

Крупные вмешательства человека в литосферу стали также причиной землетрясений. Чаще всего землетрясения техногенно- го происхождения возникают в связи с созданием крупных и глу- боких водохранилищ.

Контрольные вопросы

1. Какова мощность литосферы?

2. Как влияет на литосферу добыча полезных ископаемых?

3. Как влияют на литосферу гидротехнические сооружения?

4. Какую роль в разрушении литосферы играет эрозия почвы?

5. Охарактеризуйте состояние загрязнение литосферы твер- дыми промышленными отходами.

6. Охарактеризуйте радиоактивное загрязнение литосферы.