§ 9. Вода як екологічний фактор

Вода – найпоширеніша неорганічна сполука на нашій планеті. Вона не має кольору, смаку і запаху, має нульову калорійність.

Вода – основа всіх життєвих процесів. Вода присутня у всій біосфері: не тільки у водоймах, але й у повітрі, ґрунті, у всіх живих організмах. Усі живі істоти містять до 80-90% води у своїй біомасі. Утрата 10-20% води живими організмами спричиняє їх загибель.

Вода – унікальна речовина природи, універсальний розчинник, майже все піддає гідролізу.

У межах земних температур вода існує в трьох фізичних видах – рідкому, твердому і газоподібному.

Вода, замерзаючи, розширюється, легшає і піднімається, зберігаючи життя в ріках і озерах.

У природному стані вода ніколи не вільна від домішок. У ній розчинені різні гази і солі, містяться важкі тверді частки. У 1 л прісної води може міститися до 1 г солей.

У природі налагоджений кругообіг води. Щохвилини з поверхні морів, рік, озер, боліт, суші, при транспірації рослин випаровуються мільйони тонн води. Пара, піднімаючись, охолоджується, конденсується в краплі. Збирається в хмари, які вітер переносить на великі відстані, і випадає дощами в місцях, віддалених від рік, озер і морів.

Певна частина опадів випаровується просто з поверхні, повертаючись в атмосферу водяною парою. Інша частина проникає в ґрунт, усмоктується коренями рослин і потім, пройшовши через рослини, випаровується в процесі транспірації. Третя частина просочується в глибокі шари підґрунтя до водотривких обріїв, поповнюючи підземні води. Четверта частина у вигляді поверхневого, річкового і підземного стоку стікає у водойми, звідки також випаровується в атмосферу. Нарешті, частина використовується тваринами і споживається людиною для своїх потреб. Уся вода, що випарувалася і повернулася в атмосферу, конденсується і знову випадає опадами.

Вода – не основа життя, вода – це саме життя

Функції води:
• головна складова частина живих організмів;

• основне джерело кисню в головному рушійному процесі на Землі – фотосинтезі;

• основний механізм взаємозв'язку всіх процесів у екосистемах (обмін речовин, зростання біомаси, обмін тепла);

• головний агент – переносник глобальних біоенергетичних екологічних циклів;

• середовище проживання гідробіонтів;

• один з основних видів мінеральної сировини (людство використовує в тисячу разів більше води ніж нафти, вугілля й ін. мінеральних речовин);

• світовий океан – акумулятор сонячної енергії, «грубка» планети і «кухня» погоди;

• основний кліматоутворюючий фактор.

Скільки води на нашій планеті?

Загальні світові запаси води у всіх її агрегатних станах (пара, рідина, лід) величезні –1,5 млрд км³. Якби розділити її нарівно, то на кожного жителя планети припадає 280 млрд л. Однак 97% водних ресурсів припадає на частку океанів, у яких вода занадто солона і тому непридатна для споживання, вирощування сільськогосподарських культур і промислового використання. І тільки 3% – це прісна вода, 2% якої розташовані в полярних льодах Арктики й Антарктики.

Для більшої наочності припустимо, що весь водний запас планети дорівнює 1 тис. л.

З цієї кількості 30 л – прісна вода, із них 5 л придатні до вживання, і лише 0,03 л, тобто сьома частина склянки, доступні людині.

Найбільший запас прісної води має Байкал – п'ята частина всіх світових запасів прісної води і 70% прісної води в Росії. У цій перлині, якій немає рівних у світі, зосереджено 23 тис. км³ води, тобто більше, ніж у Балтійському морі.

Прісна вода

Прісна вода є найціннішим елементом життя на Землі. Вона вкрай необхідна для задоволення елементарних потреб людини, охорони здоров'я, виробництва продуктів харчування, вироблення електроенергії, роботи хімічної, металургійної та ін. видів промисловості, для підтримки і збереження регіональних і глобальних екосистем. Хоча 71% поверхні Землі покрито водою і запаси її величезні, людина може використовувати менше 1% ресурсів прісної води.

Однією з найбільших світових проблем нового тисячоріччя є перегляд ставлення до використання ресурсів прісної води.

Води рік найбільш придатні для використання людиною. Ріки є шляхами сполучення, джерелом енергії, використовуються для зрошення і споживання. Ріки багато в чому визначили місце розташування міст і сіл, що виникали на берегах і в долинах рік.

У другій половині XX ст. масштаб і ступінь антропогенного впливу на ріки зросли настільки, що процеси деградації рік відчуваються кожною людиною.

Основними причинами зниження якості води в ріках, утрати лісів і водно-болотних угідь у долинах рік є гідроенергетика, урбанізація, перекидання річкових вод каналами, випрямлення русел рік, порушення природних паводкових циклів, інтенсивне ведення сільського господарства, осушення боліт, проведення днопоглиблювальних робіт, інтенсивна навігація на великих ріках і т.д.

За період з 1900 по 1995 рр. споживання прісної води у світі збільшилося в 6 разів, що більш ніж у 2 рази перевищує темпи приросту населення.

Уже в даний час нестачу прісної води відчувають не тільки ті території, які природа обділила водними ресурсами, але і багато регіонів, які ще недавно вважалися благополучними в цьому відношенні. На сьогодні потреба в прісній воді існує у 20% міського і 75% сільського населення планети.

Стан водойм України

Безконтрольне, усезростаюче споживання води, знищення водоохоронних лісових масивів, осушення боліт, забруднення твердими промисловими і побутовими відходами, будівельним сміттям, оранка земель до самих берегів, до урізу води спричинили загибель тільки на Україні 22 тис. малих рік, скорочення стоку великих рік, забруднення і виснаження підземних вод.

Створення водоймищ, а згодом порушення правил їхньої експлуатації, спричинили зменшення швидкості течії – з 18 м/с до 4 м/с, коливання рівня води, затоплення. Це викликало переривання шляхів міграції риб і безхребетних, погіршило умови нересту ряду видів. Унаслідок цього зникли прохідні види риб, різко зменшилася чисельність риб, що нерестяться в безпосередній близькості до урізу води.

У ріках, перетворених у стічні канави, порушується біологічна рівновага, змінюється газовий склад, зменшується вміст кисню у воді, що приводить до загибелі планктону, зменшення чисельності видів водяної фауни. Наприклад, у Дніпрі за останні 30 років кількість видів риби зменшилася з 48 до 17. Змінюється і життя озер, морів і океанських глибин, різко знижується біорізноманітність і біопродуктивність. Про це свідчать сумні проблеми Аральського, Азовського, Балтійського морів, озера Байкал та інших.

Потреба людини у воді

Людині для задоволення фізіологічних потреб необхідно 2-5 л чистої води, для санітарно-гігієнічних потреб – 100-350 л на добу.

У Запоріжжі на 1 людину подається в середньому по 300 л води на добу. У деяких країнах у квартири вода подається в три крани: чиста, за високими стандартами, і дуже дорога – для готування їжі, а так звана технічна – холодна і гаряча для всіх інших побутових потреб (прання, купання й ін.) – за більш низькою ціною.

Якість питної води

Норми якості води регламентуються в спеціальному документі – Державному стандарті – «Питна вода», що затверджується Міністерством охорони здоров'я України. Цей документ визначає вимоги до мікробного складу, фізичних і хімічних характеристик води. Його вимоги покликані забезпечити нешкідливість складу води для здоров'я людей. Державний стандарт якості встановлює гранично допустимі рівні (ГДР) вмісту хімічних речовин, що зустрічаються в природних водах або додаються до води в процесі її обробки.

Так, вміст алюмінію не повинен перевищувати 0,5 мг на 1 л води, берилію – 0,0002, молібдену – 0,25, миш'яку – 0,05, свинцю – 0,03, фтору – 0,07, поліакриламіду – 2,0 мг/л.

Крім того, стандартом нормується вміст хімічних речовин, що впливають на смакові властивості води. Вони також можуть міститися в природних водах або додаватися до води в процесі її обробки. До цієї групи показників якості питної води віднесене залізо (не більше 0,3 мг/л), марганець (не більше 0,1 мг/л), мідь (не більше 1,0 мг/л), поліфосфати (не більше 3,5 мг/л), цинк (не більше 5,0 мг/л). Сухий залишок, що утворюється після випарювання води, не повинен перевищувати 1 тис. мг/л.

Водневий показник (ph), що вказує на кислотність води, повинен знаходитися в межах 6,0-9,0.

За Держстандартом України в питній воді повинні визначатися 25 показників: вміст органіки, залізо, алюміній, хлор, фтор, жорсткість води (кальцій + магній), азот, фосфор, калій, ртуть, свинець, кадмій, феноли, радіонукліди, мікробний склад і ін.

Яку воду ми п'ємо?

45% населення України вживають воду, що не відповідає стандартам якості – ГОСТу, прийнятому ще в 1982 р. і далекому від вимог європейських країн.

Стандарт Євросоюзу передбачає обов'язкове визначення 76 показників.

У США, на очисній станції питної води в Пітсбурзі визначають 83 показники (за стандартом штату Пенсільванія), при доборі проб 48 разів у добу на всьому технологічному ланцюгу – від забору води в річці до подачі у водогінну мережу міста.

За даними міської СЕС, у Запоріжжі контроль якості води визначають за 45 інгредієнтами, у т.ч. органіка, хлор, залізо, алюміній.

В екстрених випадках визначають вміст ртуті, свинцю, кадмію, фтору, фенолів, радіонуклідів, азоту фосфору.

ГДК заліза – Стандарт Мінздраву України – 0,3 мг/л;

Стандарт країн ЄС – 0,1 мг/л.

У Запоріжжі вміст заліза в питній воді – 12-20 мг/л.

Без води життя завмерло б!

Практично всі виробничі процеси зв'язані з великою витратою води.