Статистика свидетельствует о том, что загрязнение водотоков и водоемов земной суши связано в первую очередь со сточными водами промышленно-городских агломераций и сельскохозяйственных территорий, которые загрязняют не только поверхностные воды, но и подземную гидросферу. Неочищенные сточные воды приводят к загрязнению водных объектов и разрушению естественных водных экосистем. Они приводят также к эвтрофикации (от греч. eutrophia – хорошее питание) вод, т. е. к повышению биологической продуктивности водных объектов в результате поступления в них биогенных элементов. Эвтрофикация связана также с сооружением водохранилищ, для которых характерны замедленные течения и водообмен.

Общий глобальный объем сточных вод все время растет. Уже к началу 1990-х гг. он превысил 2300 км⁴. Распределение его в этот период по крупным регионам мира показано на рисунке 30, анализ которого показывает, что, как и можно было ожидать, коммунальные стоки были особенно велики в Северной Америке, зарубежной Европе и зарубежной Азии, промышленные – в Северной Америке, зарубежной Европе, зарубежной Азии и СССР, а сельскохозяйственные – в зарубежной Азии, Северной Америке и СССР. В этих же регионах загрязнение сточными водами особенно сильно сказалось на функционировании экосистем, снизив их биопродуктивность, приведя к гибели многих видов флоры и фауны и угрожая здоровью людей.

В литературе приводится немало примеров того, как в отдельных частях этих регионов чрезмерно большие стоки уже стали превышать естественные возможности самоочищения водотоков и водоемов, а также примеров того, как в результате поступления загрязненных стоков в своего рода сточные канавы превратились реки Рейн, Сена, Темза, Северн, Тибр в Европе, Миссисипи, Огайо, Потомак в Северной Америке, да и многие реки стран СНГ.

Из всего сказанного вытекает насущная потребность в охране водных объектов от загрязнения, что позволило бы сохранить их в качестве важных элементов земной гидросферы и биосферы. Еще в 1977 г. под эгидой ООН была проведена Первая Всемирная конференция по водным ресурсам. И в дальнейшем эти вопросы еще не раз обсуждали на международном уровне. Особенно много внимания на таких обсуждениях обычно уделялось путям и способам очистки сточных вод.

Для очистки загрязненных стоков используют три главных метода – механический, биологический и физико-химический. Механическая очистка стоков служит для удаления из них твердых и взвешенных частиц. Биологическая очистка основана на использовании микроорганизмов, которые, разлагаясь, перерабатывают сложные органические соединения в растворенные безвредные вещества. После такой очистки при помощи аэробных процессов вода становится прозрачной, насыщенной кислородом. Однако ни механическая, ни биологическая очистки не обезвреживают некоторые виды промышленных стоков (содержащие соли тяжелых металлов и др.), поэтому в последнее время расширилось применение физико-химических методов очистки (дистилляция, вымораживание, обратный осмос и др.).

Оценивая разные методы очистки сточных вод, нужно иметь в виду, что даже самые современные из них не удаляют некоторых особо стойких загрязнителей, поэтому для нормального вторичного использования очищенных вод необходимо дополнительно разбавлять их чистыми русловыми водами. При этом на единицу объема сточных вод обычно требуется 10—12-кратное разбавление чистыми водами (а иногда и 100-кратное!). В научной литературе оно получило наименование качественного истощения водных ресурсов. Именно оно представляет собой главную опасность: выходит, что для разбавления 2300 км³ сточных вод, которые сбрасывались еще в начале 1990-х гг., даже по минимуму потребовалось бы 23 тыс. км³ чистой воды, а это половина всего годового речного стока! На самом же деле устойчивый, доступный для использования сток и того меньше.

Рис. 30. Годовой объем сброса сточных вод (по «Экологическому энциклопедическому словарю»)

Вот почему основные перспективы охраны водных ресурсов суши ныне связывают уже не столько с ликвидацией последствий их загрязнения при помощи очистки (к тому же очистные сооружения очень дороги), сколько с мерами по предупреждению такого загрязнения. Для этого начинают использовать принципиально новые методы, прежде всего оборотно-повторные системы водоснабжения, которые по сравнению с прямоточным водоснабжением дают большую экологическую выгоду. Еще более радикальная мера – перевод технологических процессов на малоотходный режим с резким сокращением потребления воды и сброса загрязненных стоков в водоемы. И наконец, оптимальная мера – переход к вообще безводной (сухой) и, следовательно, бессточной технологии.

В Советском Союзе ежегодный объем сточных вод составлял 160 км³. В России, где, как и в СССР, основными загрязнителями вод служат жилищно-коммунальное хозяйство и промышленность, в связи с сокращением территории страны и длительным спадом промышленного производства этот объем уменьшился сначала до 70–80 км³, а в начале XXI в. – до 50–55 км³. Но лишь 2/3 стоков подвергается необходимой очистке. Поэтому на многих реках предельно допустимая концентрация (ПДК) загрязнений превышена в 10, а иногда и в 100 раз. Наиболее загрязнен бассейн Волги, принимающий 2/5 общероссийского объема сточных вод. В последнее время в соответствии с Водным кодексом РФ в стране пересмотрены лимиты забора пресной воды из водных объектов и сброса сточных вод в поверхностные водные объекты на территории всех субъектов Российской Федерации.

Загрязнение Мирового океана и его морей происходит в результате прямого или косвенного поступления в морскую среду (в морскую воду, на морское дно, в прибрежные и устьевые районы морей) различного рода загрязняющих веществ. Общий их ежегодный объем составляет сотни миллионов, если не миллиарды тонн. Поэтому неудивительно, что такое загрязнение ухудшает качество морской воды, крайне неблагоприятно воздействует на живые организмы и здоровье человека. Оно препятствует развитию всей морской биоты (планктона, морских растений, морских животных, ихтиофауны), снижая тем самым биоресурсный потенциал Мирового океана и нарушая нормальное функционирование его экосистем.

Источники загрязнения Мирового океана чрезвычайно разнообразны. К наиболее распространенным и опасным загрязнителям морских и океанских вод относятся: 1)нефть и нефтепродукты, которые оказывают пагубное воздействие на морские экосистемы и все звенья экологической цепи; 2) тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий и др.), которые после попадания в морскую среду либо растворяются, либо накапливаются в донных отложениях, попадая отсюда в ткани рыб и других морских организмов; 3) пестициды и другие хлорорганические соединения, которые также представляют собой серьезную угрозу как для морской фауны, так и для людей; 4) радиоактивные вещества. Ко всем этим загрязнителям, заражающим океаническую среду, нужно добавить огромную массу разного рода жидких и твердых коммунально-бытовых отходов. Некоторые из них, например пластмассовые изделия (синтетические пленки, бутылки, канистры), замусоривают эту среду, а другие (фекалии, пищевые отбросы) могут вызывать и сильное ее микробиологическое отравление.

Все эти загрязняющие компоненты поступают в морскую среду самыми разными путями: из атмосферы вместе с атмосферными осадками; с суши вместе со стоками рек и в результате прямого сброса отходов в море как в своего рода «мусорный контейнер6; с морских судов и нефтепромыслов. Но при этом около 70 % загрязнений морской среды связано все же с наземными источниками, включая большие и малые города, промышленность, строительство, сельское хозяйство.

Охарактеризовать географию загрязнения Мирового океана сложно. Но тем не менее некоторые общие черты этого процесса проявляются достаточно отчетливо. Прежде всего обращает на себя внимание то обстоятельство, что стоки и сбросы с суши в наибольшей мере загрязняют прибрежные акватории – особенно в тех местах, где на побережье находятся большие промышленно-городские агломерации, с которыми связано образование больших масс промышленных и коммунально-бытовых отходов. Однако зачастую довольно сильному загрязнению подвержены и те морские и океанские акватории, которые расположены вдалеке от побережий. Во-первых, потому, что морские течения могут выносить загрязнения далеко в открытый океан (например, холодное Курильское течение увлекает загрязненные промышленные воды от берегов Японии далеко на северо-восток). Во-вторых, потому, что отдаленные от берегов акватории морей и океанов могут получать значительную дозу загрязнений из атмосферы. В-третьих, они могут получать ее от многих тысяч судов морского флота. Можно также отметить, что внутренние моря и полузакрытые морские заливы обычно бывают заражены и загрязнены сильнее, чем окраинные и открытые. Примерами тому служат Средиземное, Северное, Красное и Желтое моря, Мексиканский и Персидский заливы.