Реферат: История изучения и использования природных вод на Урале

Реферат: История изучения и использования природных вод на Урале

Министерство общего и профессионального образования

Свердловской области.

МОУ№218 Колледж предпринимательства и социального управления.

Образовательная область – естествознание

Предмет – естествознание.

Тема реферата:

История изучения и использования природных вод на Урале.

Исполнитель: студент II курса (11класс)

Вершинин Артем Александрович

Научный руководитель:

Кислицына Вера Павловна

Доцент, кандидат биологических наук

Преподаватель биологии.

Екатеринбург 2000 г.

План:

1. Введение……………………………………………………………………..3

1. Обзор литературы о состоянии и использовании вод на Урале.

а) Историческая справка о состоянии вод на Урале………………….4

б) История природоохранных актов…………………………………….7

в) Использование природных вод на Урале……………………………8

I.Основная часть.

а) Современное состояние водных артерий Урала………………….…9

б) Актуальные экологические проблемы водопользования на Урале и их последствия…………………………………………………16

в) Меры по обеспечению населения Свердловской области водой стандартного качества…………………………………………...21

II.Заключение………………………………………………………………..22

III.Выводы…………………………………………………………………….23

VI. Список используемой литературы…………………………………….24

Введение.

Целью данного исследования явилась попытка авторов проследить историю возникновения и использования природных вод на Урале и выявить основные проблемы, возникшие в данной области на рубеже веков.

С древних времен река была местом стоянок поселений. С появлением общества, развитием промышленности начали строиться города, и река стала источником энергии, дешевым транспортом и приобрела огромную значимость в жизни людей.

Историческая закономерность развития производительных сил на Урале характеризуется тем, что промышленный Урал формировался в верховьях рек, вблизи главного водораздела. Поэтому сейчас из 18414 рек Свердловской области, 2/3 потеряли свое естественное состояние, а шесть рек Исеть, Пышма, Тура, Тавда, Чусовая, Уфа отнесены к самым загрязненным рекам России. Поскольку водные ресурсы Уральского региона являются частью гидросферы планеты, на рубеже веков возникла острая необходимость решать экологические проблемы, связанные с водными ресурсами на Урале.

С этой целью необходимо не только осмыслить историю развития природных вод на Урале, но и вычленить острые проблемы, которые возникли в процессе длительного водопользования, а так же осветить программы, постановления, указы, связанные с неотложными мерами по обеспечению населения Свердловской области водой стандартного качества и рациональным водопользованием в регионе. Эти задачи ставили авторы реферата, обсуждая проблему истории водопользования на Урале.

Историческая справка о состоянии вод на Урале.

Прежде чем осветить какой-то вопрос или разрешить проблему, необходимо знать историю изучения данного вопроса или проблемы.

Проблема гидросферы планеты тесно связана с проблемой воды на Урале. История изучения вод Урала относиться к 1220 году, когда впервые упоминаются в русских летописях реки Урала.

Река – это необходимое условие зарождения завода и города, она источник энергии, дешевый, удобный транспорт. Поэтому на Урале были все условия для организации промышленности и заводов.

Открытие и освоение рек на Урале началось с 1617 года, когда на правом берегу Камы и на реке Яйве (левый приток Камы) обнаружили медную руду. Спустя 17 лет в 1634 году был построен Пыскорский медеплавильный завод, проработавший с большими перерывами 100 лет. В 20-х годах XVII века в верховьях Камы была найдена также железная руда и основан Красноборский железоделательный завод.

Местная железная руда была найдена на реке Нице поблизости от впадения в нее Нейвы. На базе этого месторождения был построен Ницинский железоделательный завод, который проработал до 60-х годов XVIII века. На рубеже двух эпох родился Невьянский завод. В 1697 году царю Петру I поступила информация, что нашли железную руду на реке Нейве. Тогда же было дано распоряжение подыскать место для строительства заводов. Таких мест было найдено несколько, в том числе на Нейве. Невьянский завод стал главным поставщиком металла для Адмиралтейства, с 1812 – 1814 года на невьянском заводе организован выпуск военной продукции. В 1915 году был построен артиллерийский завод. (Долгушкин И.В., Остаточников В.Д., Баранов А.А. «Города нашего Края, Невьянск»)

Летом 1702 года было известно об открытии месторождения медных руд вблизи реки Полевой (нынешние Гумешки), а 1727 году был построен Полевской медеплавильный завод, где впоследствии вырос поселок. Для переработки металла было решено в семи верстах от Полевского на реке Северушке построить железоделательный завод. Там были все условия для расположения завода: холмистая местность, обильно поросшее сосновым лесом, река стиснута с обеих сторон двумя буграми, имела высокие каменные берега. Перегородить ее было несложно, а возникшее водохранилище могло иметь достаточную глубину для того, чтобы в зимнюю стужу не промерзало до дна, а в летний зной – не пересыхать. В 1739 году Северский завод вступил в действие. На берегу реки к тому времени были сооружены основные производственные строения. Главной гордостью завода стала его плотина, которая была выше аналогичного сооружения в Полевском в два с лишним раза. Металл вывозился подводами к Макаровской пристани, а оттуда по вешней воде сплавлялся на барках по Чусовой и далее по Каме и Волге в Нижний Новгород и Санкт-Петербург. В XVIII – XIX веках заводские поселки развивались очень медленно. В конце 20-х – начале 30-х годов Северский и Полевской вступили в период промышленного подъема, а в 1939 году население Полевского достигло 16,6 тысячи человек, Северского – 8,3 тысячи. (Колюн Андрей «Полевской»)

В 1697 году упоминается о магните, найденном в двух верстах от реки Тагил, 1702 году обнаружили вблизи речки Выя залежи медной руды, а в 1720 году строится Нижневыйская плотина. Она явилась первым заводским сооружением, положившим начало Нижнетагильским демидовским заводам. С 1721 года началась разработка Высокогорского месторождения железной руды, и в 1722 году было закончено строительство Выйского медеплавильного завода. Строительство Нижнетагильской плотины относится к 1725 году. (Петров Ю.В., Быстров С.К., Ковалевич В.К. «Нижний Тагил»)

На основании указа Петра I на Урал был послан капитан-поручик Василий Никитич Татищев, который основал город на Исети и начал строить медеплавильный завод на Урале. На обуздание Исети ушло целых два года. На реке образовали огромный пруд 3км длиной и 400 метров шириной, назвали его Городским.

Вскоре появился Екатерининский, или Исетский, железоделательный завод. Для спасения Исетского завода в засушливое время построили еще одну плотину (1726г.). Назвали пруд Верх-Исетским. Так как водоем получился огромным, решили около него построить на берегу Исети, лучший по тем временам не только в России, но и в Европе металлургический и металлообрабатывающий заводы, вскоре включившие в себя монетный двор и гранильную фабрику по обработке уральских цветных камней.

С 1725года Екатеринбург стал известен, как один из монетных центров империи, где по указу Екатерины чеканили уникальные в истории русского монетного дела квадратные медные платы – деньги, имевшие хождение преимущественно на Урале. Потом чеканили медную монету для всей России.

С 1817 года работает на Исети золотопромывательный завод, требующий огромных объемов воды на свое производство.

Помимо Исети в городе с 1801 года на озере Шарташ существовали предприятия по выделыванию кожи, где работало более 200 рабочих, поэтому к 1866 году вода в Шарташе потеряла свою первозданную чистоту. (Большаков В.Н., Безель В.С., Таршис А.Г., Таршис Г.И. «Региональная экология»).

Из учебника Биологии известно, что ученый Паллас открыл ланцетника, но этот крупнейший естествоиспытатель оставил неизгладимый след в истории Урала, изучив озера Восточного склона Южного и Среднего Урала. Он описал почти все крупнейшие озера (Чебаркуль, Увильды, Иртяш, Аргази), где дал подробную характеристику флоры и фауны этих озер. Осенью 1770 года Паллас провел исследования в окрестностях Челябинска. Его поразило обилие водоплавающей дичи на озерах. Накопившийся метеорологический материал позволил сделать выводы о гидрологическом режиме рек и озер, о закономерностях в размещении растительного покрова, что имело большую практическую ценность для ведения сельского хозяйства в это регионе. Позднее современные исследователи дали принципиально новое освещение условий сосредоточения подземных вод в тектонических и закарстованных зонах Урала, что позволило успешно использовать их для водоснабжения многих населенных пунктов, а также строительства различных объектов.

История природоохранных актов.

В Екатеринбурге и на Урале первым защитником «зеленого друга» смело можно назвать В.Н.Татищева, который, очевидно, осознавал свою ответственность за сохранение природы края, не забывал писать инструкции о лесных пожарах. В 1726 году выходят одно за другим распоряжения де Геннина «О предохранении от лесных пожаров», «Об углежжении».

Кроме того, в городах пытались следить за чистотой воздуха и воды. Надзор был возложен на медицинских работников. В ст.71 XIII Устава врачей и Устава уложения о наказах запрещалось портить воду, идущую для внутреннего употребления, а нарушивший Врачебный устав наказывался штрафом. Эти же законы спасли в 1866-1868 годах озеро Шарташ от загрязнения.

Много хлопот приносили властям Городской пруд и река Исеть. Поэтому часто обсуждался вопрос о загрязнения городского пруда в присутствии городского председателя и гласных господ. Поднимался вопрос о принятии мер против засорения пруда и р.Исеть разными нечистотами. Жители постоянно сваливали в пруд и в р.Исеть навоз и всякий хлам, причем вывоз был целенаправленным. Поэтому собрание пришло к единому решению, что для охраны Городского пруда необходима охрана, которая должна следить за водоемом. На реке Исеть было решено поставить на берегах частокол или тумбы на таком расстоянии, чтобы мог проходить пеший, и таким образом оградить реку от загрязнения.

Реки постепенно начали терпеть свои энергообеспечивавющие, транспортные функции и все более включаться в систему сброса сточных вод.

Использование природных вод на Урале.

Огромные объемы воды расходуются промышленностью, сельским хозяйством, а в последнее время увеличилась потребность человека в воде на коммунально-бытовые нужды. Сейчас из 18414 рек области шесть рек включены в список наиболее загрязненных объектов РФ – это бассейн рек – Исеть, В. Пышма, Тура, Тавда, Чусовая, Уфа.

В промышленности вода используется:

• Для охлаждения и нагревания жидкостей, газов и газовых смесей;

• Как растворитель;

• Для приготовления и очистки растворов;

• Для транспортировки материалов и сырья по трубам;

• Для теплоэнергетических целей, в качестве пара для преобразования тепла или давления;

• Для удаления отходов и т. д.

Если в производстве необходима чистая вода, ее берут из водопроводной системы. В тех случаях, когда вода может быть не особенно чистой, фабрики и заводы пользуются речную воду. Такие возможности используются на большинстве бумажных комбинатов. Потребление воды промышленностью в настоящее время достигло огромных размеров. По оценкам специалистов, безвозвратное водопотребление составляло около 150 куб. км в год, то есть 1% устойчивого стока пресных вод. По расчетам, потребность в воде на Земле до 2000 года будет возрастать в среднем на 3,1% в год. В настоящее время люди ежегодно расходуют 3000 км пресной воды.

На долю сельского хозяйства приходиться более 2/3 мирового потребления воды, примерно 17% посевных площадей во всем мире являются орошаемыми. Сейчас в мире под посевные площади занято около 15млн. квад. км.

Устойчивое ведение сельского хозяйства на Урале требует огромное потребление водных ресурсов, не смотря на то, что Свердловская область имеет низкую освоенность территорий (не более 13% всей территории). (Двинский В.М., Бриль А.Б., Видревич М.Б. «Экологический менеджмент»)

Водные артерии Урала.

Современное состояние водных ресурсов Урала (рис. 1)

В результате нерационального водопользования вод на Урале к XX веку сложилась сложная экологическая ситуация.(В.М. Двинский, А.Б. Бриль, М.Б. Видревич 1998г.)

Река Чусовая.

Основные города загрязнители.

На состояние воды в реке Чусовая значительное влияние оказывают загрязненные сточные воды «Средуралмедьзавода», Первоуральского новотрубного завода, «Хромпика». Кроме того, «Хромпик» продолжает загрязнять реку шестивалентным хромом, поступающим с фильтрационными водами из шламонакопителей. Ущерб, наносимый бассейну реки Чусовая от хозяйственной деятельности предприятия представлено на рисунке 2.

Содержание основных элементов в сточных водах.

РЕКА ЧУСОВАЯ

Основные города загрязнители.

Староуткимск

Железо – 6

Медь – 199

Хром – 7

Цинк –11

Первоуральск

Азот аммония- 2

Азот нитритов-4

Марганец – 17

Медь – 177

Хром(YI) – 32

Цинк – 12

Ревда

Железо – 6

Марганец – 20

Медь – 46

Нефтепродукты-8

Цинк – 4

Полевской

Железо – 9

Марганец – 11

Медь – 32

Нефтепродукты-8

Цинк – 4,2

Рис 2. Загрязнение реки Чусовой.

Река Исеть.

Чрезвычайно загрязнена и другая крупная река области – Исеть, особенно в районе Екатеринбурга и Каменск-Уральского. Превышение среднегодовых концентраций загрязняющих веществ по течению реки указано на рисунке 3. Ниже Екатеринбурга большое влияние не загрязнение оказывают хозяйственно-бытовые и промышленные сточные воды города. В воде присутствуют мышьяк и легко окисляемые органические вещества. Основным источником загрязнения на данном участке являются Южные очистные сооружения биологической очистки Екатеринбурга. Общими усилиями 443-х предприятий, расположенных в бассейне реки, единственная водная артерия города превратилась в канаву, выполняющую функции транспортировки промышленных и канализационных стоков.

Содержание основных элементов в сточных водах.

РЕКА ИСЕТЬ

Основные города загрязнители.

Основные города загрязнители.

Верхняя Пышма

Азот аммония – 3,7

Железо – 10,4

Марганец - 19

Медь – 33

Цинк – 5,5

Екатеринбург

Азот аммония – 3,4

Азот нитритов – 11

Марганец – 23

Медь – 58

Цинк – 5,3

Каменск-Уральский

Азот аммония – 2,2

Азот нитритов – 7,6

Железо – 52

Марганец – 13

Сысертский р-н

Азот аммония – 4,4

Азот нитритов – 18,8

Марганец – 22

Медь – 69

Цинк – 8,6

Рис 3. Загрязнение реки Исеть.

Река Тура.

По всему течению реки идет загрязнение азотосодержащими веществами, тяжелыми металлами и нефтепродуктами. Сильное загрязнение реки наблюдается в районе г. Туринска, особенно мышьяком. Нередки случае дефицита растворенного в реке кислорода. Низкое качество воды в р. Туре объясняется чрезвычайно загрязненными притоками.

Основное влияние на качество воды в р. Салда оказывает предприятие «Святогор». В р. Тагил по всему течению присутствуют тяжелые металлы, нефтепродукты, азотосодержащие вещества, концентрации которых превышают ПДК. Среди предприятий загрязняющих р.Тагил, основными являются НТМК и Уралхимпласт. На гидрохимическое состояние Нейвы оказывают влияние сточные воды Нейво-Рудянского лесохимического завода, Невьянского механического завода.

Рисунок 4.

Содержание основных элементов в сточных водах.

РЕКА ТУРА

О

Основные города загрязнители.

Туринск

Железо – 16

Марганец -17

Медь – 44

Цинк –3,7

Невьянск

Азот аммония - 2

Железо 5,5

Марганец – 33

Медь – 83

Цинк – 19

Нижний Тагил

Азот аммония – 4,4

Азот нитритов - 16

Медь – 121

Цинк – 96

Нижняя Салда

Железо – 14,6

Марганец - 50

Медь – 214

Цинк – 24

Нижняя Тура

Азот аммония – 3

Азот нитритов - 5

Железо – 10

Медь – 43

Нефтепродукты - 7

Цинк – 7,5

Рис 4. Загрязнение реки Тура.

Река Пышма.

Верховье реки в районе г.Березовский находится под влиянием предприятий г.Верхняя Пышма (Уральский завод химических реактивов, Уралэлектромедь, Опытный завод «Гиредмет», Северные очистные сооружения г.Екатеринбурга и шахтно-рудничные воды Березовского рудника).

В районе Березовска следует также отметить характерное для данного участка реки присутствие мышьяка и постоянный дефицит растворенного в воде кислорода. Так, в январе 1994 года содержание кислорода выше г.Березовский снижалось до 1,12 мг/л (при норме 4 мг/л).

Естественно, что и Белоярское водохранилище, принадлежащее бассейну р.Пышма и расположенное по течению реки, также содержит тяжелые металлы и нефтепродукты. Велико содержание в водохранилище легко окисляемых органических веществ. Ниже по течению реки уровень загрязнения несколько снижается, но остается достаточно высоким. На участке реки выше п.Белоярский – 0,6 км. ниже г.Талица в большинстве проб не соответствовали нормам, где отмечена большая концентрации азота аммония, азота нитритов, легко окисляемых органических веществ, никеля, железа общего.

Основные города загрязнители.

Рисунок 5.

Содержание основных элементов в сточных водах.

РЕКА ПЫШМА

Основные города загрязнители.

Верхняя Пышма

Азот аммония – 2,8

Азот нитритов 3,2

Железо – 10

Медь – 64

Нефтепродукты – 3,2

Никель - 20

Цинк – 3

Заречный

Азот аммония – 2

Азот нитритов –2,7

Железо – 3,2

Марганец – 17

Медь – 27

Цинк – 3

Екатеринбург

Азот аммония – 4,4

Азот нитритов–14,1

Железо – 11,2

Медь – 34

Нефтепродукты-5

Никель - 4

Цинк – 4

Талица

Медь – 32

нефтепродукты

6,4

Цинк – 3,6

Рис 5. Загрязнение реки Пышма.

Река Уфа.

Наибольшее загрязнение воды происходит в районе город Михайловск, Красноуфимск и п.Бисерть.

Река Серга, приток р.Уфа под влиянием сточных вод предприятия «Михалюм» в районе г.Михайлвск хронически загрязнена тяжелыми металлами. Основными загрязняющими веществами являются: органические вещества (по БПК), взвешенные вещества, нефтепродукты, хлориды, азот аммонийный, железо, медь, цинк. В районе г. Михайловска основными источниками загрязнения являются Михайловская бумажная фабрика и «Михалюм»; в п. Бисерть – завод «Уралсельмаш». Рисунок 6.

Содержание основных элементов (в%) в сточных водах.

РЕКА УФА

Основные города загрязнители.

Михайловск

(40%)

Марганец - 8

Медь – 100

Цинк – 7,8

Бисерть

(25,1%)

Красноуфимск

(33,7%)

Рис 6. Загрязнение реки Уфа.

Р

Основные города загрязнители.

В бассейн реки Тавда сброшено 72,8 млн. м. куб. загрязненных вод. Основными источниками загрязнения являются в районе Тавды – Тавдинский гидролизный завод, г.Новая Ляля – целлюлозно-бумажный комбинат. Значительное влияние на засорение р. Тавда оказывают отходы лесосплава.

Рисунок 7.

Содержание основных элементов (в%) в сточных водах.

РЕКА ТАВДА

Основные города загрязнители

Ивдель

(3,3%)

Тавда

(8,12%)

Серов

(25,05%)

Карлинск

(1,85%)

Новолялинский р-н

(20,32%)

Рис 7. Загрязнение реки Тавда.

Актуальные экологические проблемы водопользования на Урале и их последствия.

В нашей области насчитывается 18414 рек общей протяженностью 68 тыс. км, 135 водохранилищ, более 1200 прудов, 2500 озер (Большаков В. Н., Безель В.С., Тавршис Г.И., Таршис Л.Г., 1998). 2/3 рек потеряли естественное состояние, абсолютное большинство озер не отвечает требованиям, предъявляемым к источникам хозяйственного и питьевого водоснабжения. Рисунок 8.

Свердловская область

18414

рек

135

водохранилищ

Более 1200

прудов

2500

озер

Рис 8. Водные артерии Свердловской области.

В 20 городах и районах области сложилось неблагополучная обстановка с питьевой водой нормативного качества. В Екатеринбурге, Нижнем Тагиле, Кировграде, Невьянске, Березовском, Байкалово, Асбесте, Ирбите, Талице и других городах дефицит водных ресурсов достигает 25%.

Предприятия, находящиеся на водоразделе Свердловской области, являются источниками загрязнения рек как Обского, так и Волжского бассейнов. Наибольшие объемы загрязненных сточных вод сбрасываются с очистных сооружений жилищно-коммунального хозяйства.

Реки в области из-за высокой антропогенной нагрузки и низкой самоочищающей способности имеют в среднем самый высокий уровень загрязнения в Уральском районе. Отсутствует водохозяйственное обустройство рек бассейна Оби в границах Свердловской области для устранения негативных последствий наводнений, маловодья и хозяйственного освоения территории.

Долговременная эксплуатация предприятий, в основном добывающей промышленности, черной и цветной металлургии, привела к возникновению вблизи таких предприятий территорий с уровнем загрязнения почв тяжелыми металлами свыше 50 ПДК, а в некоторых до 2000 ПДК. Это города Кировград, Нижний Тагил, Екатеринбург – и 44 других городов, что сказалось и на водопользовании в этих регионах.

Последние данные по загрязнению водных объектов Свердловской области свидетельствуют, что 6 рек области включены в список наиболее загруженных вод не только Урала, но и Российской Федерации, для них характерно:

Бассейн р. Исеть.

Река Исеть на протяжении ряда лет является наиболее загрязненной рекой на территории России. Экологическая обстановка очень напряженная, качество воды остается крайне неудовлетворительным и принимает хронически опасный характер. На формирование химического состава воды значительное влияние оказывает зарегулирванность верхних участков реки прудами и водохранилищами. Река Исеть из Исетского водохранилища, вода которого в 1998 году оценивалась как «очень грязная».

В пункте наблюдения ниже г. Екатеринбурга обнаруживались остаточные количества хлорорганических пестицидов. Содержание ДДД и его метаболита ДДЭ колеблется 0,0007 до 0,008 мкг/л в воде. В результате поступления «чрезвычайно грязных» вод рр. Решетка и Патрушиха, сточных вод предприятий и ливневого стока с территории города ниже г. Екатеринбурга вода по качеству ухудшается до «чрезвычайно грязной» и сохраняет этот класс качества до границы с Курганской областью, принимая хозяйственно-бытовые и промышленные сточные воды гг. Арамиль, Каменск-Уральский и воды р. Сысерть, относящийся к категории грязных.

Незначительные изменения содержания отдельных загрязняющих ингредиентов от створа к створу на участке г. Екатеринбург – граница Курганской области связаны с зарегулированностью водостока. Очевидно, что находящиеся на р. Исеть пруды выполняют роль отстойников.

Качество воды на границе с Курганской областью характеризуется высоким среднегодовым содержанием загрязненных веществ: марганца 13 ПДК, нефтепродуктов 6,4 ПДК, железо общего – 3,6 ПДК, цинка 4,6 ПДК, легко окисляемых веществ; азота аммонийного 1,3 ПДК, азота нитратного 2,2 ПДК.

Бассейн реки Пышма.

Весьма напряженной остается экологическая обстановка в верховьях реки, куда сбрасываются хозяйственно-бытовые и промышленные! воды городов Верхняя Пышма, Екатеринбург, Березовский.

Общий уровень загрязненности по протяжении ряда лет сохраняется, и вода оценивается как «чрезвычайно грязная». В створе выше Березовска был отмечен дефицит растворенного кислорода, концентрация которого снижалась до 1,55 мг/л.

Ниже по течению река подвергается радиоактивному загрязнению в качестве водоема-охладителя Белоярской АЭС на данном участке реки создано Белоярское водохранилище и осуществляет сброс сточных вод Белоярской АЭС в Ольховское бол