Назрела задача разработки и широкого обсуждения общей стратегии развития земледелия с учётом полных затрат на водохозяйственное обеспечение мелиорированных земель.
Технические средства защиты водных ресурсов.
Вода.
Вода - бесцветная жидкость, не имеющая ни вкуса, ни запаха, активный растворитель, обладающий большим поверхностным натяжением. Смачивание и поверхностное натяжение лежат в основе явления, которое называется капиллярностью. В природе капиллярность поддерживает жизнедеятельность растений, давая им возможность "высасывать" водные растворы из почвы. Малая теплопроводность и большая теплоёмкость воды позволяет использовать её в качестве теплоносителя. Это свойство используют садоводы во время заморозков, опрыскивая цветы плодовых деревьев: замерзая, вода отдаёт цветам своё тепло и защищает их от обморожения. В промышленности широко используют способность воды забирать тепло от окружающей среды, на этом основано действие теплообменных устройств.
Вода входит в состав минералов, содержится в клетках растений и животных, влияет на формирование климата, участвует в круговороте веществ в природе, способствует отложению осадочных пород и образованию почвы, является источником получения дешёвой электроэнергии: её используют в промышленности, сельском хозяйстве и для бытовых нужд.
Вода многолика, она встречается в природе в связанном состоянии и в свободном виде, её минеральный состав чрезвычайно разнообразен. Свободная вода может менять свои свойства в широком диапазоне: она может вытягиваться в жгут, быть эластичной, как резина, быть скользкой настолько, что предметы, движущиеся через неё, увеличивают свою скорость в 2 раза и более, она может стать сухой, целебной.
Ресурсы пресной воды.
Водные ресурсы Земли слагаются из вод морей и океанов, ледников, рек, озёр, подземных вод и исчисляются приблизительно в 1500 миллионов кубических километров. На долю пресной воды приходится всего 30 миллионов километров кубических,94,2% всех водных ресурсов составляют солёные воды морей и океанов.
Все воды Земли непрерывно участвуют в круговороте, образуя замкнутую систему океан - атмосфера - суша. Скорость водообмена колеблется в широких пределах. Медленнее всего возобновляются подземные воды (около 5 тысяч лет),а обмен речных вод происходит 32 раза в течение года.
В нашей стране ресурсы пресной воды неравномерно распределены по территории России. Свыше 86% поверхностных вод сосредоточено в северных и восточных районах страны.
Промышленность, сельское хозяйство, коммунально-бытовое хозяйство городов являются потребителями большого количества воды. В Москве с учётом потребностей промышленности расход воды на одного человека составляет 650 литров в сутки. Во многих местах земного шара пресная вода становится дефицитом.
С каждым годом всё большее значение в водоснабжении отраслей хозяйства начинают приобретать подземные воды. Запасы этих вод на планете огромны, но не все воды легко доступны человеку. Те подземные воды, которые в настоящее время доступны для использования, различаются по температуре и химическому составу. Есть горячие воды с температурой свыше 100-150 градусов по Цельсию и холодные, с температурой ниже 20 градусов по Цельсию, пресные, содержащие менее одного грамма солей на литр воды, рассолы, содержащие более 100 грамм растворённых веществ на литр воды и используемые для получения ценных элементов брома, йода и др. Подземные воды служат источником питания рек, водоснабжения городов и промышленных предприятий, орошения и обводнения пастбищ. Термальные воды подземных источников можно использовать для теплоснабжения городов, создания рыбоводных предприятий, геотермических станций и так далее.
В Средней Азии и Западно-Сибирской низменности находятся большие запасы пресных вод, которые широко используют.
Пресную воду можно получать из солёной морской воды. Опреснением воды человечество занимается уже давно. Более 100 лет назад построена крупнейшая промышленная опреснительная установка в Чили. В 1968 году установок было более 80,а к 1973 году только в США было разработано около 330 промышленных установок суммарной мощностью примерно 20000 кубических метров воды в сутки.
В СССР в 1973 году была введена в эксплуатацию атомная электростанция на полуострове Мангышлак, большую часть энергии которой используют для опреснения солёной воды.
Для удаления запахов водорослей воду пропускают через активированный уголь, фильтруют через фильтры с мраморной крошкой для обогащения карбонатом кальция, затем её фторируют и разбавляют минерализованной водой. После этих процедур вода идёт на нужды города.
В настоящее время существует много способов опреснения воды: искусственное вымораживание, биологические методы с применением микробов, выборочно поглощающих различные соли, и так далее. Особый интерес представляет получение пресной воды с помощью магнитов. При этом вода становится не только пресной, но и приобретает особые свойства: увеличивается скорость химических реакций, улучшается слипание твёрдых частиц, кристаллизация минеральных примесей происходит настолько быстро, что приводит к уменьшению частиц накипеобразующих солей, что позволяет применять воду многократно в замкнутых технологических процессах, увеличивать срок службы водогрейных котлов, удалять из воды трудноосаждаемые тонкие взвеси.
Загрязнение природных вод.
Отработанные воды промышленных предприятий, насыщенные примесями, возвращаются в водные бассейны. Эти примеси могут быть твёрдыми, жидкими, находиться в растворённом, взвешенном и коллоидном состоянии. Сброс органических веществ (углеводородов) в чрезмерно больших количествах приводит к обеднению воды кислородом и отравлению её продуктами разложения. Отходы нефтепереработки образуют плёнку на поверхности воды, препятствующую проникновению в неё кислорода воздуха. Среди продуктов распада под действием анаэробных бактерий имеются вредные вещества, содержащие амины, метан, серу и фосфор. Соли меди, цинка, свинца, никеля, цианиды, фтористые соединения, содержащие в отработанных водах химической промышленности, чёрной и цветной металлургии, действуют на всё живое в воде водоёмов. Они снижают интенсивность окислительных реакций, останавливают различные биохимические процессы, вызывая нарушение координации движений и удушье водных организмов.
Очень опасно загрязнение моющими синтетическими средствами, которые снижают способность вод к насыщению кислородом, парализуют деятельность бактерий, разрушающих органические вещества.
Ежегодно в реки сбрасывается до 160 кубических километров промышленных сточных вод, которые загрязняют до 2000 кубических километров природной воды. В Англии загрязнены почти все реки. В Японии в реку Дзицу были сброшены сточные воды, загрязнённые кадмием. Крестьяне, не зная об этом, использовали отравленную воду для орошения полей, и появилась странная болезнь "больно-больно". Люди умирали в страшных мучениях, так как кадмий обладает способностью накапливаться в организме и вызывать размягчение костных тканей. Достаточно было заболевшему кашлянуть, чихнуть, чтобы вызвать переломы костей. В сельском хозяйстве США ежегодно применяют около 400 тысяч килограммов ртути доя борьбы с вредителями сельского хозяйства. Особенно пострадали от этого жители города Аламагордо (штат Нью-Мексико).Стоки отравили рыбу, пастбища, и в результате ртуть попала в организм людей.
Загрязнение природной среды радиоактивными веществами может быть в результате ядерных (термоядерных) взрывов, работы энергетических ядерных установок, научных учреждений, ведущих исследования радиоактивных веществ, а также при работе предприятий, где добывают, перерабатывают радиоактивное вещество. Количество и состав радиоактивных отходов разнообразен. По агрегатному состоянию различают газообразные, жидкие и твёрдые радиоактивные отходы. Загрязнения радиоактивными веществами, которые содержатся в твёрдых отходах, весьма малы, и могут быть лишь при грубых нарушениях санитарного законодательства, например при сбросах отходов в овраги. Газообразные отходы строго регламентированы и находятся под контролем, поэтому практическая значимость загрязнения невелика. Наибольшую опасность представляют жидкие радиоактивные отходы.
Однако в результате совершенствования технологии сточные воды подвергаются многократной обработке, и они не представляют серьёзной угрозы.
Искусственные и естественные радиоактивные изотопы встречаются в атмосфере, в почвах, в водах морей и океанов, рек и озёр, в растениях и в организме животных и человека в ничтожно малых количествах. Повышение содержания радиоактивных изотопов в отдельных частях биосферы или изменение их качественного состава оказывает неблагоприятные воздействия на протекающие в природе жизненные процессы. Поэтому необходимо знать степень радиоактивности внешней среды. Решение этой задачи связано с определением в различных объектах малых концентраций радиоактивных веществ.