Гідросфера – водна оболонка земної кори, яка представлена сукупністю океанів, морів і водних об’єктів суші (річок, озер, боліт, підземних вод), включаючи накопичення води в кріофазі (вічні сніги та льодовики) (табл.6.1).

Табл.  иця 6.1. Водні ресурси в гідросфері

Гідросфера тісно пов’язана з іншими геосферами Землі – атмосферою і літосферою. Вода на Землі знаходиться в безперервному русі. Кругообіг води об’єднує всі частини гідросфери, утворюючи в цілому замкнену систему: океан – атмосфера-суша. Він забезпечує активність водообміну, яка змінюється в силу неоднорідності різних частин гідросфери.

 Вода –найбільш розповсюджена неорганічна сполука на нашій планеті. Вода – основа всіх життєвих процесів. Живі організми містять до 80-90% води у своїй біомасі і втрата ними 10-20% води приводить до їх загибелі. Організм людини приблизно на 70% складається з води. Для нормального здійснення функцій організму необхідно близько 2 літрів води на добу. Вода була оптимальним середовищем для виникнення і розвитку перших найпростіших живих організмів. Вчений Дж.Бернал зробив припущення, що життя зародилося в зоні морського прибою – межі трьох сфер (літосфери, гідросфери і атмосфери).

З підрахунками акад. Л.О.Зенкевича, у морських водоймах зустрічаються представники 90% всіх класів тварин, що тепер живуть, у прісних водоймах 42% і на суші лише 24%.

Виникнення первинної гідросфери на Землі датується не пізніше 4 млрд. років тому. По мірі розвитку життя вода збагачувалася киснем. Сучасний вміст розчинених твердих речовин і газів у воді -– результат тривалої еволюції гідросфери.

Головною складовою гідросфери є Світовий океан – сукупність океанів і морів. Океанічна вода складає 98% всієї маси гідросфери і займає більше 70% всієї земної поверхні. Роль океану в житті біосфери величезна: в ньому протікає основна кількість хімічних реакцій, які зумовлюють виробництво біомаси і хімічне очищення біосфери.

З поверхні Світового океану щорічно випаровується біля 5х10 куб.км води, що складає 86% всієї вологи, яка поступає в атмосферу. Клімат на Землі залежить від водних просторів і вмісту водяної пари в атмосфері. Навесні і взимку в океанах здійснюється значне перенесення тепла, запасеного влітку – до полюсів, а взимку – до екватора. Це обумовлює ослаблення широтних контрастів температури. А швидкі перепади температури, які за різних причин виникають в атмосфері, Світовий океан згладжує, спричиняючи в цілому стабілізуючу дію на глобальний клімат.

Загальний діапазон солоності водойм земної кулі дуже великий. Звичайно солоність визначається кількістю грамів солі на 1000 мл води і позначається знаком %_о, тобто солоність на тисячу – проміле.

Залежно від кількості солей, розчинених у воді, відрізняють такі категорії водойм: прісні, або олігогалінні, з солоністю 3%_о; солонуваті, або мезогалінні, з солоністю до 16-30%_о; солоні, або пірогалінні, солоність яких коливається від 30 до 70%_о; пересолені, або ультрагалінні, з солоністю від 70 до 280 %_о.

Концентрація розчинених в морській воді солей складає близько 35%₀ і більше_, причому за хімічним складом на 99,9% це десять іонів: натрій (близько 11 г на 1 л), калій, хлор (близько 20 г на 1 л), бром, фтор, магній та ін. Співвідношення головних іонів впродовж мільйонів років залишається постійним, незважаючи на безперервний обмін речовин між океаном і сушею.

Відомі водойми, які за вмістом солей можуть майже дорівнювати дистильованій воді. Такими є, зокрема, сфагнові болота, вода яких має солоність не більше 0,01-0,02 %_о. Поряд з цим зустрічаються внутрішні водойми, солоність яких значно перевищує солоність морської води. Прикладом таких водойм є озера Ельтон і Баскунчак. Солоність цих озер дорівнює 210-250 %_о. Солоність Мертвого моря – 260 %_о. В Тамбуканському озері на Кавказі солоність досягає навіть 347 %_о. Це максимальна  відома цифра солоності внутрішніх водойм земної кулі. Ці дві крайні величини – 0,01 %_о та 347 %_о і визначають собою загальний діапазон солоності природних водойм, в межах якої можливе життя. Ступінь солоності визначає видовий склад живого населення водойм.

Зі збільшенням вуглекислого газу в атмосфері збільшується його вміст у воді океану, що сприяє розчиненню карбонату кальцію і збільшенню вмісту гідрокарбонатних іонів. При зменшенні вмісту вуглекислого газу зменшується концентрація водневих іонів. Це сприяє більш інтенсивному утворенню карбонату кальцію, який осаджується. Таким чином забезпечується постійність іонів вуглецю в океанічний воді і відбувається поглинання певного надлишку вуглекислого газу, обумовленого антропогенними викидами в атмосферу.

В Північній півкулі в акваторії Північного льодовитого океану морський льод зберігається влітку на площі 8 млн. кв.км, взимку він розповсюджується на територію майже 18 млн. кв.км, що в 2 рази більше площі Австралії. В Південній півкулі навколо Антарктиди морський льод взимку покриває 20 млн. кв.км. В Антарктиді зосереджено приблизно 2,4х1019 кг води.

Сніги і льоди затримують розчинні речовини, змінюють газообмін між грунтом, підземними, поверхневими водами і атмосферою. Наприклад, при утворенні льоду на поверхні океанів, морів і річок перехід гідрокарбонату кальцію у важкорозчинний карбонат кальцію супроводжується виділенням в атмосферу приблизно 100 млн. тонн вуглекислого газу.

 Велика роль льодовиків в кругообігу води. Гірські льодовики – джерело живлення багатьох річок. Такі річки мають великий запас гідравлічної енергії.

Акумульовані в льодовиках води є потенційним ресурсом прісної води.

Річки регулярно обновлюють гідросферу водою – 1 раз за 30 тис. років. За час існування нашої планети вода Світового океану і підземної гідросфери пройшла через річки більше 100 тис. разів.

Зона інтенсивного підземного водообміну знаходиться на глибині 300-500 м (верховодка і підземні води). Швидкість руху води тут невелика і повний обмін з поверхневими водами може досягати століть. Нижче, на глибині 1,5-2 км водообмін ще повільніший через зменшення пористості порід. Середні темпи відновлення запасів води складають тут десятки-сотні тисяч років, ще глибше водообмін може відбуватися за мільйони років (схема 15).

В межах перших сотень метрів від поверхні мінералізація складає біля 1% (1 г солей на 1 л) з переважанням гідрокарбонатного аніона, глибше мінералізація зростає до 3,5 %, тут багато сульфатних аніонів, ще глибше мінералізація перевищує 3,5 %, склад підземної води наближається до складу морської води, збільшується концентрація іонів хлору.

В зоні інтенсивного водообміну підземні води містять кисень і азот, глибше з’являються сірководень і метан, ще глибше – вуглекислий газ і водень. В підземних водах на глибині від 1 до 4 км міститься до 1000 куб.см/л газів, а в океані тільки до 20 куб. см/л. Загальна маса газів, розчинених в глибинних водах, наближається до маси атмосфери Землі.

Підземні води містять величезну кількість розчинених органічних речовин.

Прісною називають воду з вмістом мінеральних солей не більше 1 г на 1 л. Запаси прісної води в гідросфері оцінюються в 3х1016 тонн, з них 86% міститься в сніжно-льодових утвореннях, 13% - в підземних водах і тільки 1% в озерах, болотах і річках.

Водні ресурси приймаючи участь в кругообігу “океан-атмосфера-земля-океан” мають здатність відновлюватися. В природі працює гігантський “механізм”, який повертає прісну воду, що стікає з материків в океани і моря, на сушу.

Самоочищення в гідросфері. Водні організми відіграють важливу роль у процесах біологічного самоочищення водойм. В міру розведення стоків водами відбувається зміна фауни і флори водойм, поступове відновлення тієї біологічної картини, яка властива чистим водам. Біологічними чинниками самоочищення водойм можуть бути організми, що потребують органічного живлення. До них належать усі сапрофіти з бактерій і грибів, а також міксотрофні водорості.

Важливе значення у біологічному очищенні водойм відіграють організми, відомі під назвою фільтраторів і седиментаторів. Фільтраторами називають таких тварин, які з допомогою тих чи інших пристосувань, шляхом активних рухів відфільтровують з води різні речовини. Активними фільтраторами є ракоподібні (ластоногі, веслоногі і вусоногі), личинки комарів, деякі види риб. Седиментаторами (осаджувальниками) називають тварин, що утворюють кругообіг, водяну лійку, на дні якої осаджують речовини, якими вони живляться. Такими є інфузорії, губки, коловертки, моховатки, деякі молюски тощо.

Фільтратори і седиментатори поглинають мікробів і змулені у воді органічні частки. Крім того, доведена величезна роль рослин у самоочищенні водойм. Завдяки фотосинтезу зелені рослини виділяють багато кисню, що йде на окислення розчинених у воді органічних речовин. Цей процес називається біологічним споживанням кисню. Синьо-зелені водорості можуть вбирати осмотичним шляхом органічні речовини.

Кожна зона забруднення водойм характеризується розвитком цілого ряду організмів рослинного і тваринного світу, які за своїми еколого-фізіологічними вимогами найбільше відповідають даним умовам існування.

Здатність організмів жити у забруднених органічними речовинами водах називають сапробністю, а такі організми – сапробними організмами. Певні види рослин і тварин відповідають різним зонам забрудненості. Така пристосованість рослин і тварин тих чи інших видів до різного ступеня забрудненості використовується в біологічному методі оцінки екологічного стану вод.

Серед фізичних факторів мають місце розчинення, розбавлення і перемішування забруднень, що поступають. За рахунок ультрафіолетового випромінювання відбувається знезараження води.

6.2. Вплив господарської діяльності людини на гідросферу

Розвиток цивілізації – це, крім всього, історія швидкого споживання води промисловістю, енергетикою, сільським господарством. Людство щорічно витрачає 3000 куб. км води і потреба у воді зростає щорічно на 3,1%. Глобальною екологічною проблемою сучасності стає забруднення і виснаження водних ресурсів. Вода, після її використання скидається у водойми і річки, з них майже третина без належного очищення. Велика частина води в результаті водоспоживання безповоротно втрачається. Такі втрати води можна умовно розділити на дві категорії: а) необхідні – в складі продукту та при приготуванні різних тривалодіючих робочих розчинів. Так, на виробництво цукру з 1 тонни цукрового буряка витрачається 0,5-6 куб. м води, на виробництво 1 тонни паперу – 1,5-70 куб.м, 100 л пива – 5-21 куб.м, на виробництво 1 тонни пряжі – до 200 куб.м води. Ще більш уражаючі наступні цифри: для виробництва 1 тонни сталі необхідно 25 тис.л води, а для випуску одного автомобіля – цілих 300 тис.л; б) невиправдані, пов’язані з природним випаровуванням (з поверхні водосховищ, відстійників, ставків-охолоджувачів) та протіканням трубопроводів і каналів. В міських мережах водопостачання втрачається 30-50% води. Біля 80% всієї води, яка витрачається в промисловості, йде в системи охолодження хімічних заводів і електростанцій.

Щорічно безповоротне водопостачання становить біля 150 куб.км, тобто 1% стійкого стоку прісних вод.

Однією з найбільш серйозних проблем є скидання забруднених відпрацьованих промислових і комунальних стічних вод. Зараз вони забруднюють більше 1/3 річкового стоку, щорічно в річки скидається до 450 млрд. кубометрів стічних вод. За останні 70 років забрудненість річок зросла майже в 10 разів. Багато річок забруднені по всій своїй протяжності. Промислові стічні води містять різноманітні органічні речовини і сполуки важких металів.

 Міжнародний комітет по використанню водних ресурсів зробив висновок, що більше половини крупних річок у світі страждають від надмірного забруднення або пересихають. З 500 найбільших річок тільки дві більш-менш “здорові” – це Амазонка в Південній Америці і Конго в Африці. Це пов’язано з тим, що по берегам обох річок розташовано мало промислових підприємств.

Величезний об’єм забруднень вноситься в вододжерела з поверхневим і ливневим стоком з територій сміттєзвалищ, сільськогосподарських об’єктів і угідь, що в значному ступені впливає на сезонне, в період весняної повені, погіршення якості питної води.

Розкладання великої кількості органічних речовин у водоймах, що поступили зі стічними водами (джерело – комунальне господарство, тваринницькі комплекси) викликає дефіцит кисню і накопичення сірководню, посилене розмноження ціанобактерій і синьо-зелених водоростей (“цвітіння” води), що викликає масові замори водних організмів, особливо промислових видів риби. Присутність великої кількості органічних речовин створює в грунтах відновне середовище, в якому виникає особливий тип мулових вод, що містять сірководень, аміак, іони металів. Така вода стає непридатною для господарського використання. Забруднення води органічними речовинами носить назву евтрофікації.

Небезпечним є теплове забруднення води. Воно викликається викиданням у відкриті водойми підігрітих вод від АЕС, ТЕС та інших енергетичних установок. Тепла вода змінює термічний і біологічний режим водойм і негативно впливає на гідробіонтів. Побічний фактор теплового забруднення води – підсилення токсичної дії більшості шкідливих домішок.

Країни, які мають вихід до моря часто здійснюють морське поховання матеріалів і речовин (дампінг). Їх об’єм становить близько 10% від усієї маси забруднюючих речовин, що поступають  в Світовий океан.

Особливу небезпеку становить поховання радіоактивних відходів. До 1983 року 11 країн практикували скидання твердих радіоактивних відходів у відкрите море. Такий метод почав практикуватися одночасно з широким розвитком  атомної промисловості і енергетики.

Сумарний об’єм твердих радіоактивних поховань проведених  в колишньому СССР (далекосхідні і північні моря) складає 53376 куб.м з активністю 21614 Кюрі. Одночасно похованню піддавалися і рідкі радіоактивні відходи. Сумарне зливання їх в північних  морях склало 190435 куб.м з активністю 23,753 Кюрі, відповідно в далекосхідні моря – 123497 куб.м з активністю 12337 Кюрі. Таким чином, російські моря, які прилягають до Нової Землі (північ) і до Приморського краю (схід), являють потенційну небезпеку не тільки для нинішнього, але і для майбутніх поколінь. Радіактивне забруднення Світового океану викликають також втрачені ядерні боєприпаси та інші джерела іонізуючого випромінювання, затоплені атомні підводні лодки і радіонукліди, які потрапили в океан в результаті підводних ядерних вибухів.

 За даними ООН кожний рік у Світовий океан потрапляє 50 тис.тонн пестицидів, 5 тис.тонн сполук ртуті, біля 10 млн тонн нафти та інших забруднюючих речовин. Кількість щорічно поступаючих з антропогенних джерел у води океанів і морів солей заліза, марганця, міді, цинку, свинцю, олова, миш’яка, перевищує об’єм цих речовин, занесених в результаті геологічних процесів.

Значну частку в забруднення води вносять детергенти (миючі засоби). До їх складу входять як активна основа поверхнево-активні речовини (ПАР) і різні добавки: лужні і нейтральні електроліти, перекисні сполуки, речовини, що запобігають ресорбції забруднювачів. Детергенти потрапляючи у водні об’єкти, викликають спінювання, погіршують органолептичні властивості води, порушують процеси кисневого обміну, токсично впливають на фауну, утруднюють процеси біологічного окислення органічних речовин, перешкоджають біологічному очищенню стічних вод.

Тяжкі екологічні наслідки викликає забруднення води  сирою нафтою, нафтопродуктами та неочищеними водами нафто-перероблювальних заводів.

При розливах нафта утворює тонку поверхневу плівку (0,1 мм). Хвилі сприяють тому, що плівка розривається і утворює краплі, які розсіюються у товщі води. Вони проникають на глибину від 1 до 5 м.

Під дією сонця та органічних речовин відбувається фотохімічне і біологічне окислення нафтової плівки і розсіяних нафтових крапель. В результаті утворюються окислені похідні з вихідних компонентів нафти – поліароматичні вуглеводні, які розчинні у воді. Вони акумулюються в організмах гідробіонтів, переходять в донні відклади. Похідні нафти мають канцерогенні властивості і їх потрапляння в організм людини може викликати ракові захворювання.

Нафтове забруднення найбільш небезпечне для зоопланктону та зообентосу. Менше уражується фітопланктон (може швидко відновлюватися) та гідробіонти, що здатні до значних міграцій і є дуже мобільними.

Щорічно у води Світового океану потрапляє 12-15 млн. тонн нафти. Кожна тонна нафти вкриває тонкою плівкою приблизно 12 кв.км водної поверхні і забруднює близько мільйона тонн морської води.

6.3 Світові проблеми прісної води

На кожного жителя Землі приходиться біля 9 тис. кубометрів води. Найбільш багаті водними ресурсами Канада і Норвегія. На одного жителя Канади приходиться біля 123 тис. кубометрів, а Норвегії – 107,8 кубометрів питної води, тоді як в Індії і Франції постачання води досить обмежене – відповідно 2,8 і 3,4 тис. кубометрів на людину (мова йде про доступну питну воду з річок і озер.

Прісна вода складає тільки 2% всіх водних ресурсів Землі. Запаси прісної води в гідросфері оцінюються в 3х10¹⁶ тонн, з них 86% в сніжно-льодових утвореннях, 13% - в підземних водах і тільки 1% - в озерах, болотах і річках.

Сьогодніші запаси прісної води на одну душу населення в два рази менше, ніж були 50 років тому. Крім того, за прогнозами, світові запаси води будуть зменшуватися і в майбутньому. Таке різке скорочення водних ресурсів пояснюється тим, що в результаті зростання населення, а також розвитку сільського і промисловості  зросла необхідність в прісній воді.

Приблизно 70% (в країнах, що розвиваються – 90%) водних запасів Землі використовуються в сільському господарстві. Серед істотних проблем названа проблема частої втрати води через нераціональні методи зрошення і протікання труб (до 60%).

Однією з головних проблем є нерівномірність розподілення запасів прісної води. Наприклад, в Азії зосереджено 36% світового запасу річкових і озерних вод, але в цій частині планети проживає 60% світового населення. І, навпаки, в річці Амазонці – 15% світового запасу річкової води, а число людей, які живуть недалеко від річки і можуть користуватися її водою, складає всього 0,4% світового населення.

 Нерівномірно розподіляється і дощова вода. В деяких районах Землі дощі майже не випадають, в інших регіонах, не зовсім сухих, іноді бувають сильні посухи.

Спеціалісти вважають, що  на кількість опадів впливають антропогенні зміни клімату. Через вимирання лісів, виснаження оброблюваних земель і пасовищ деградує і гине грунт. Коли це відбувається, земля відбиває більше сонячного світла в атмосферу. В результаті атмосфера нагрівається, хмари розсіюються і опадів випадає менше. Крім того, значну частину дощової води, яка падає на ліси, випаровували самі ж рослини; зникає рослинність – зменшується і кількість опадів.

Учені, які досліджують розподілення запасів води на земній кулі, встановили, що в деяких районах положення катастрофічне. Сьогодні 35% (з 80 країн світу) населення землі не має прямого доступу до питної води. Водна криза загрожує населенню, яке живе на півночі Африки і південніше Сахари, на Близькому Сході і в Угорщині. Надзвичайно критичні ситуації з водою можуть виникнути в цих регіонах при посухах.

Дефіцит води вже зараз може негативно відбитися на здоров’ї людей і економіці. В нинішньому столітті причиною війн стане вода. Такі суперечки вже виникали. 40% світового населення живе в басейнах 250 річок, за воду яких бореться більше, ніж одна країна. Річки Брахмапутра, Інд, Меконг, Нігер, Ніл, Тигр протікають через багато країн, які намагаються викачати з них як можна більше води. Через поділ води були конфлікти. З кожним роком такі конфлікти набувають характеру не економічної конкуренції, а боротьби за виживання.

Зараз наступає той час, коли воду будуть цінити як нафту, і перестануть вважати такою ж безкоштовною, яким вважають повітря.

Щоб забезпечити все людство чистою питною водою і каналізацією, яка відповідає санітарним нормам, необхідно, за підрахунками вчених, більше 36 млрд. доларів в рік – а це приблизно 4% світових воєнних витрат.

Одним з шляхів вирішення проблеми дефіциту води є використання підземних вод. Інтенсифікація  відбору підземних вод може викликати ряд серйозних екологічних проблем. Підземні води є не тільки корисною копалиною і частиною загальних водних ресурсів, але і важливим компонентом навколишнього середовища. Будь-які зміни в режимі і балансі підземних вод викличуть зміни в інших компонентах навколишнього середовища.

Так, інтенсивна експлуатація підземних вод може привести до таких негативних змін навколишнього середовища, як недопустиме скорочення річкового стоку, осідання поверхні землі, пригнічення і навіть загибель рослинності в зв’язку з пониженням рівня грунтових вод. Інтенсивний відбір води може викликати підтягування сильно мінералізованих глибоких підземних вод, непридатних для пиття, а в районах морських узбережь – проникнення солоних вод.

Наведемо декілька прикладів. Так, в Мехіко в результаті відкачування підземних вод відбулося осідання поверхні на 10,7 м за останні 70 років. В штаті Каліфорнія (США) загальна площа осідання земної поверхні досягає 16 тис.кв.км. В окремих місцях осідання досягає 8-9 м. Це порушує роботу каналів, водопроводів і обумовлює значні витрати на ремонт і переобладнання  свердловин.

Інтенсивна техногенна діяльність на водозборах (зрошення і осушення земель, цивільне і гідротехнічне будівництво, розорювання земель. Вирубування лісів та ін.) часто викликають негативні зміни в балансі і режимі підземних вод. Так, величезний водоносний пласт Огаллала в США настільки виснажився, що через нестачу води площа зрошуваних земель на північному заході штату Техас скоротилася втричі. Дещо подібне відбувається в Китаї і Індії, які займають друге і третє місця по виробництву продуктів харчування. На півдні Індії, в штаті Тамілнад, через штучне зрошування рівень грунтових вод за десять років знизився більше ніж на 23 метри.

Протікання водопроводів і каналізаційної мережі викликають підняття грунтових вод і, як наслідок, підтоплення споруд. Погіршення якості підземних вод пов’язане з випаданням кислотних дощів.

Істотне значення має забруднення підземних вод. Основними причинами забруднення є діяльність промисловості (37%), сільського (16%) і житлово-комунального господарств (10%), підтягування некондиційних підземних вод при порушенні режиму експлуатації водозаборів (13%).

Зміна якості підземних вод під впливом господарської діяльності проявляється в зростанні їх загальної мінералізації і збільшенні окремих компонентів складу (хлоридів, сульфатів та ін.), в появі токсичних речовин штучного походження (пестицидів, нафтопродуктів, радіонуклідів), в зміні температури і кислотності. Деградація якості підземних вод найбільш яскраво проявляється в районах, де широко використовуються  хімічні добрива. Слід підкреслити, що деградація якості підземних вод часто обумовлює більші обмеження в їх використанні, ніж виснаження водоносного горизонту.

При плануванні використання підземних вод необхідно враховувати, що захищеність різних водоносних горизонтів від забруднення неоднакова.

Практично повністю захищені від проникнення забруднюючих речовин з поверхні землі підземні води напірних водоносних горизонтів, перекриті витриманими слабкопроникненими глинистими шарами. В цих умовах забруднення може бути пов’язане тільки  з незадовільним технічним станом водозабірних свердловин. Надійно захищеними від забруднення і джерельні води в передгірських і гірських районах бувають у випадках, коли в областях їх живлення не ведеться господарська діяльність. Значно гірше захищені підземні води перших від поверхні водоносних горизонтів, особливо в річкових долинах, де підземні води тісно пов’язані з поверхневими, і при експлуатації відбувається підтягування поверхневих забруднених вод.

6.4. Основні заходи охорони і раціонального використання вод

Охороні вод сприяє раціональне водокористання –комплекс заходів, спрямованих на зниження забора свіжої води промисловими, комунальними, сільськогосподарськими та іншими об’єктами та технологічно виправдане зменшення загальної витрати води у виробничих процесах.

У технологічних процесах необхідно впроваджувати замкнений цикл водокористання – багатократне використання води в одному і тому ж виробничому процесі без скидання у природні водні об’єкти стічних вод.

Для зменшення витрат води на зрошення застосовується комплекс заходів: максимальна економія зрошувальної води, протифільтраційні покриття, застосування стаціонарних і мобільних установок з малою інтенсивністю “дощу”, систем крапельного зрошування та ін.

Охороні водних ресурсів сприяють меліоративні заходи: а) лісова меліорація – вирощування дерев’янистої і чагарникової рослинності в межах верхньої і середньої частин річкових басейнів з метою зменшення поверхневого стоку і ослаблення процесів водної ерозії; б) агротехнічна меліорація – правильне ведення сільськогосподарських робіт; в) гідротехнічна меліорація – регулювання водно-повітряного режиму грунтів при вирощуванні різних сільськогосподарських культур.

Для охорони морів від забруднення морські судна, судноремонтні бази і порти обладнуються пристроями, які попереджують забруднення води баластними, промивними та іншими водами, а також твердими відходами.

На суднах і в портах проводяться роботи, які забезпечують виконання положень Міжнародної конвенції по запобіганню забруднення моря нафтою.

Для ліквідації осередків нафтового забруднення застосовують такі методи: а) спалювання плаваючої нафти; б) механічне затримання нафти; в) механічне збирання і видалення нафти з поверхні води; г) абсорбційне поглинання з послідуючим механічним збиранням або спалюванням плаваючої нафти; д) обробка плаваючої нафти дисперсантами; е) поглинання нафти тонучими абсорбентами.

Перед скиданням у природні водойми забруднені промислові та комунальні стічні води піддають очищенню. Застосовують три методи очищення: механічний, фізико-хімічний і біологічний.

Метод механічного очищення полягає в механічному видаленні із стічних вод нерозчинних домішок, для чого застосовують спеціальні споруди. Видалення різнорідних домішок при цьому здійснюється з допомогою різноманітних пристроїв: решіток і сит, жиро-, масло-,нафтовловлювачів. У відстійниках відбувається осадження важких часток, а легкі речовини спливають на поверхню води відстійників.

Кількість твердих органічних речовин, що видаляються на цьому етапі, може досягти 35% всіх органічних речовин, які містяться в стічних комунальних водах звичайного міста.

Метод фізико-хімічного очищення заснований на реагентній коагуляції, нейтралізації кислот і лугів, екстракції, перегонці з водяною парою, сорбції і обробці води хлором. Вказані реагенти, вступаючи в реакцію із забруднюючими речовинами, сприяють випадінню нерозчинних колоїдних і частково розчинених речовин. Деякі нерозчинні речовини перетворюються у нешкідливі розчинні. Фізико-хімічний метод дає змогу зменшити кількість нерозчинних забруднювачів стічних вод до 95% і розчинних до 25%. На цьому етапі очищення видаляються з стічних вод сполуки, які містять азот і фосфор. Саме ці  елементи викликають евтрофікацію природних водойм, викликаючи інтенсивний ріст водоростей.

Після фізико-хімічного очищення стічні води піддають біологічному очищенню.

Метод біологічного очищення дозволяє провести природний процес руйнування органічних речовин. Біологічне очищення може бути природним і штучним. Штучне проводять на полях фільтрації. Там планується зрошувальна мережа магістральних і розподільних каналів, по яких розливаються стічні води. Очищення забруднень відбувається в процесі фільтрації вод через грунт. Шар грунту у 80 см забезпечує досить надійне очищення.

Для біологічного очищення використовують також біологічні ставки, в яких відбуваються ті ж процеси, що й при самоочищенні водойм.

Для штучного біологічного очищення застосовують спеціальні споруди – біологічні фільтри (аеротенки).

Стічні води, які поступають в аеротенки, продуваються знизу потужним струменем дрібних пухирців повітря. Очисну роль в аеротенкі відіграє активний мул – сукупність мікроскопічних рослинних і тваринних організмів. При надлишку кисню (пухирці повітря) і притіканні органічних речовин (стічні води) в активному мулі бурхливо розвивається бактеріальне населення і мікрофауна- і флора. Бактерії склеюються в пластівці, що мають величезну робочу поверхню -– біля 1200 куб.м в 1 куб.м мулу, і виділяють ферменти, які розщеплюють органічні забруднення до простих мінеральних речовин. Відбувається мінералізація органічних речовин. Поглинаючи в надлишку органічні речовини, бактерії активно розмножуються, їх безперервно збільшується. Так як бактерії склеєні в пластівці, активний мул швидко осідає і відділяється від вже чистої води. Вода, що відстоялася, придатна для подальшого використання, а мул знову включається в процес очистки.

Після цих трьох етапів вода хлорується для знищення бактерій і вірусів, що там залишилися, а потім тільки може скидатися у природні водойми.

Сумарні витрати на очищення стічних вод складають 10-15%, а іноді 20-25% загальної вартості промислових підприємств. Висока вартість споруд для очищення стічних вод, а також той факт, що за допомогою очисних споруд не завжди можна вирішити проблему захисту навколишнього середовища від забруднення, ведеться пошук більш ефективних способів охорони вод. Ця проблема може бути вирішена шляхом створення екологічно безпечних, маловідходних і там, де це можливо, безвідходних технологічних процесів.

Для вирішення проблеми дефіциту прісної води приймаються різні заходи і пропонуються різноманітні проекти.

В останні десятиліття в багатьох країнах значна увага приділяється оцінці ресурсів підземних вод як важливого і надійного джерела водопостачання населення прісною і екологічно чистою водою.

Значний інтерес до підземних вод визначається тим, що саме вони як джерело господарсько-питного водопостачання мають ряд істотних переваг в порівнянні з поверхневими водами. Як правило, вони більш якісні за складом, краще захищені від забруднення і зараження, менше піддаються сезонним коливанням, більш рівномірно розподілені по території (часто підземні води є там, де поверхневі вододжерела відсутні). Важливий і економічний аспект: введення в дію водозаборів підземних вод може здійснюватися поступово зі зростанням потреби у воді, в той час як будівництво крупних гідротехнічних споруд на річках (водосховищ, гребель) потребує значних витрат.

В теперішній час підземні води є основним джерелом водопостачання в багатьох країнах Європи і частка у загальному водопостачанні складає 60%. В США підземні води слугують джерелом для 75% комунальних систем водопостачання. Дефіцит річкової води в Україні також доводиться надолужувати за рахунок підземних вод, яких у нашій країні чималі запаси. З її надр щорічно добувається більше 5 куб.км води. В загальному водоспоживанні (33 куб.км/рік) використання підземних вод становить понад 15%, в тому числі у промисловості – близько 14%, у сільському господарстві – понад 25, у комунальному господарстві – понад 34%. У 77 містах (із загального числа 434) водопостачання здійснюється практично лише за рахунок підземних вод (Бачинський та ін.,1995).

У таких країнах, як Австрія, Бельгія, Угорщина, Німеччина, Данія, Румунія, Швейцарія, колишня Югославія, Болгарія, Італія, Португалія, Нідерланди, Франція, Чехія, Словакія, частка підземних вод в загальному балансі господарсько-питного водопостачання складає більше 70%.

Істотну роль відіграють підземні води в водопостачанні міст. Так, повністю або майже повністю постачаються підземними водами Будапешт, Гамбург, Копенгаген, Мюнхен, Рим, ряд столиць колишнього СРСР – Мінськ, Тбілісі, Єреван, Алма-Ата, Вільнюс, Бішкек та ряд інших великих міст.

Спеціалісти вважають, що при прогресуючому забрудненні поверхневих вододжерел, кожне місто повинно мати основне або додаткове джерело питного водопостачання, засноване на використанні захищених від забруднення підземних вод високої якості. Для технічних потреб і зрошення треба намагатися використовувати головним чином поверхневі води.

Для охорони від забруднення підземних горизонтів встановлюють зони санітарної охорони підземного джерела водопостачання: для надійно захищених горизонтів – не менше 30 м, для незахищених горизонтів і інфільтраційних водозаборів – не менше 50 м.

Основним показником перспектив використання підземних вод є середньобагаторічна величина їх природних ресурсів, яка характеризує відновлення підземних вод в процесі кругообігу води і визначаюча верхню межу відбору підземних вод за багаторічний період без їх виснаження.

Деякі проекти усунення дефіциту води вважаються поки що фантастичними. Це, зокрема, використання айсбергів з Антарктиди і Гренландії. Найбільш складне в цих проектах – низька швидкість транспортування айсбергів. Але в порівняно невеликому айсбергу розміром 2х0,5х0,1 км міститься така кількість води, якої б вистачило на місяць для водопостачання п’ятимільйонного міста, за умови витрати води на одного жителя – 1000 л в день.

За існуючими підрахунками, всі разом айсберги планети можуть щорічно напоїти понад 12 млрд. чоловік.

Більш реальні і доступні методи опріснення морської води. Опріснення води виконується в багатьох країнах : Алжирі, Бахрейні, Греції, Іспанії, Ізраїлі, Італії, Кувейті, Лівії, Мексиці, Нідерландах, Саудівській Аравії, США, Казахстані, Туркменистані, Узбекистані та інших країнах.

Для опріснення води використовується ряд методів. При термічній дистиляції (перегонці) знесолюється вода будь-якого складу. Зараз працюють установки термодистиляції з продуктивністю декілька сотень кубометрів води за добу.

Опріснення води методом зворотного осмосу – процес “продавлювання” води з розчиненими солями через напівпроникну мембрану, яка затримує всі розчинені солі.

Метод іонного обміну здійснюється на спеціальних установках, де воду пропускають через фільтри з катіоно-аніонообмінними смолами.

Прісну воду отримують і методом електродіалізу, який заснований на застосуванні обмінних мембран, які пропускають тільки аніони чи катіони.

Існують і інші методи знесолення води, наприклад, сумісна дія магнітного поля і ультрафіолетового випромінювання на воду, виморожування, геліоопріснення.