Пресная вода или пресная вода — это любая естественная жидкость или замороженная вода , содержащая низкие концентрации растворенных солей и других растворенных твердых веществ . Хотя этот термин специально исключает морскую воду и солоноватые воды , он включает в себя несоленые, богатые минералами воды, такие как известковые источники. Пресная вода может включать замерзшую и талую воду ледяных щитов , ледяных шапок , ледников , снежных полей и айсбергов , естественные осадки , такие как осадки , снегопады , град / мокрый снег и крупа , а также поверхностные стоки , которые образуют внутренние водоемы, такие как водно -болотные угодья , пруды , озера. , реки , ручьи , а также грунтовые воды , содержащиеся в водоносных горизонтах , подземных реках и озерах . Пресная вода – это водный ресурс , который имеет наибольшую и непосредственную пользу для человека.
Вода имеет решающее значение для выживания всех живых организмов . Многие организмы могут жить в соленой воде, но подавляющему большинству сосудистых растений и большинству насекомых , амфибий , рептилий , млекопитающих и птиц для выживания необходима пресная вода.
Пресная вода не всегда является питьевой водой , то есть водой, безопасной для питья человеком . Большая часть пресной воды на Земле (на поверхности и в грунтовых водах) в значительной степени непригодна для потребления человеком без какой-либо очистки. Пресная вода может легко загрязниться в результате деятельности человека или естественных процессов, таких как эрозия. Пресная вода составляет менее 3% мировых водных ресурсов, и только 1% из них легкодоступен. Лишь 3% его добывается для потребления человеком. Сельское хозяйство использует примерно две трети всей пресной воды, добываемой из окружающей среды. [1] [2] [3]
Пресная вода — возобновляемый и изменчивый, но ограниченный природный ресурс . Пресная вода пополняется в процессе естественного круговорота воды , при котором вода из морей, озер, лесов, суши, рек и водохранилищ испаряется, образует облака и возвращается вглубь суши в виде осадков. [4] Однако на местном уровне, если в результате деятельности человека потребляется больше пресной воды, чем восстанавливается естественным путем, это может привести к снижению доступности пресной воды (или нехватке воды ) из поверхностных и подземных источников и может нанести серьезный ущерб окружающей и связанной с ней окружающей среде. Загрязнение воды также снижает доступность пресной воды.
Пресную воду можно определить как воду с содержанием растворенных солей менее 500 частей на миллион (ppm) . [5]
Другие источники дают более высокие верхние пределы солености пресной воды, например, 1000 частей на миллион [6] или 3000 частей на миллион. [7]
Пресноводные среды обитания классифицируются как лентические системы , которые представляют собой стоячие воды, включая пруды , озера, болота и топи ; лотики – системы проточной воды; или грунтовые воды , которые текут в горных породах и водоносных горизонтах . Кроме того, существует зона, которая является мостом между грунтовыми водами и лотическими системами, а именно гипорейная зона , которая лежит в основе многих более крупных рек и может содержать значительно больше воды, чем видно в открытом русле. Он также может находиться в прямом контакте с нижележащими подземными водами.
Первоначальным источником почти всей пресной воды являются атмосферные осадки в виде тумана , дождя и снега . Пресная вода, выпадающая в виде тумана, дождя или снега, содержит материалы, растворенные в атмосфере , а также материалы из моря и суши, по которым прошли дождевые облака. Осадки в конечном итоге приводят к образованию водоемов , которые человек может использовать в качестве источников пресной воды: прудов , озер , осадков , рек , ручьев и грунтовых вод , содержащихся в подземных водоносных горизонтах .
В прибрежных районах пресная вода может содержать значительные концентрации морских солей, если ветреная погода подняла капли морской воды в дождевые облака. Это может привести к повышенным концентрациям натрия , хлорида , магния и сульфата , а также многих других соединений в меньших концентрациях.
В пустынных районах или районах с обедненной или пыльной почвой дождевые ветры могут поднимать песок и пыль , которые могут откладываться в других местах в виде осадков, вызывая заметное загрязнение потока пресной воды как нерастворимыми твердыми веществами, так и растворимыми компонентами эти почвы. Таким путем могут транспортироваться значительные количества железа , включая хорошо документированный перенос богатых железом осадков, выпадающих в Бразилии в результате песчаных бурь в Сахаре в Северной Африке . [8]
В Африке выяснилось, что меры контроля за подземными водами сложны и не связаны напрямую с каким-либо одним фактором. Подземные воды продемонстрировали большую устойчивость к изменению климата, чем ожидалось, а районы с порогом повышения индекса засушливости от 0,34 до 0,39 продемонстрировали значительную чувствительность к изменению климата. Землепользование может повлиять на процессы инфильтрации и стока. Годы наибольшего пополнения совпали с наибольшим количеством аномалий осадков, например, во время явлений Эль-Ниньо и Ла-Нинья. Были выделены три чувствительности к пополнению осадков: в суперзасушливых районах с индексом засушливости более 0,67 имелось постоянное пополнение с небольшими изменениями в зависимости от количества осадков; в большинстве мест (засушливых, полузасушливых, влажных) годовое пополнение увеличилось, поскольку годовое количество осадков оставалось выше определенного порога; а на сложных территориях с индексом засушливости до 0,1 (целенаправленное пополнение) пополнение происходило очень неравномерно (низкое количество осадков, но сильное пополнение). Понимание этих взаимосвязей может привести к разработке устойчивых стратегий сбора воды. Это понимание особенно важно в Африке, где водные ресурсы часто ограничены, а изменение климата создает серьезные проблемы. [9]
Соленая вода океанов , морей и соленые грунтовые воды составляют около 97% всей воды на Земле . Лишь 2,5–2,75 % составляют пресные воды, в том числе 1,75–2 % – замороженные в ледниках , льду и снеге, 0,5–0,75 % – пресные подземные воды. Уровень грунтовых вод — это уровень, ниже которого все пространства заполнены водой, а область выше этого уровня, где пространства в скалах и почве содержат как воздух, так и воду, известна как ненасыщенная зона. Вода в этой ненасыщенной зоне называется почвенной влагой. Ниже уровня грунтовых вод весь регион известен как зона насыщения, а вода в этой зоне называется грунтовыми водами. [11] несмотря на то, что это скрытый ресурс, ценность которого часто упускается из виду, он играет решающую роль в качестве основного источника воды для различных целей, включая питье, стирку, сельское хозяйство и производство, и даже когда он не используется напрямую в качестве источника питьевой воды, он остается жизненно важным для защиты из-за ее способности переносить загрязняющие вещества и загрязняющие вещества с земли в озера и реки, которые составляют значительный процент запасов пресной воды других людей, и стоит отметить, что грунтовые воды почти повсеместно распространены под землей, находясь в промежутках между частицами скалы и почва или внутри расщелин и трещин в скалах, обычно в пределах 100 метров от поверхности. [11] и почвенной влаги, причем менее 0,01% из них приходится на поверхностные воды в озерах , болотах и реках . [12] [13] Пресноводные озера содержат около 87% этой пресной поверхностной воды, в том числе 29% в Великих африканских озерах , 22% в озере Байкал в России, 21% в Великих североамериканских озерах и 14% в других озерах. . Большая часть баланса приходится на болота и лишь небольшое количество в реках, особенно в реке Амазонке . В атмосфере содержится 0,04% воды. [14] В районах, где нет пресной воды на поверхности земли, пресная вода, получаемая из осадков , может из-за своей более низкой плотности перекрывать соленые грунтовые воды линзами или слоями. Большая часть пресной воды в мире заморожена в ледяных щитах . Во многих районах очень мало пресной воды, например в пустынях .
Вода является важнейшим вопросом для выживания всех живых организмов. Некоторые могут использовать соленую воду, но многие организмы, включая подавляющее большинство высших растений и большинство млекопитающих , для жизни должны иметь доступ к пресной воде. Некоторые наземные млекопитающие, особенно пустынные грызуны , похоже, выживают без питья, но они производят воду посредством метаболизма семян злаков , а также у них есть механизмы, позволяющие сохранять воду в максимальной степени.
Пресноводные экосистемы являются частью водных экосистем Земли . Они включают озера , пруды , реки , ручьи , родники , болота и водно-болотные угодья . [15] Их можно противопоставить морским экосистемам , которые имеют большее содержание соли . Пресноводные среды обитания можно классифицировать по различным факторам, включая температуру, проникновение света, питательные вещества и растительность. Существует три основных типа пресноводных экосистем: лентические (медленно движущаяся вода, включая бассейны , пруды и озера ), лотические (вода с более быстрым движением, например, ручьи и реки ) и водно-болотные угодья (районы, где почва насыщена или затоплена в течение как минимум часть времени). [16] [15] Пресноводные экосистемы содержат 41% известных в мире видов рыб. [17]
Пресноводные экосистемы с течением времени претерпели существенные изменения, что повлияло на различные характеристики экосистем. [18] Первоначальные попытки понять и контролировать пресноводные экосистемы были вызваны угрозами для здоровья человека (например, вспышками холеры из-за загрязнения сточных вод ). [19] Ранний мониторинг был сосредоточен на химических индикаторах, затем на бактериях и, наконец, на водорослях, грибах и простейших. Новый тип мониторинга включает количественную оценку различных групп организмов ( макробеспозвоночных , макрофитов и рыб) и измерение условий водотока, связанных с ними. [20]Рост населения мира и увеличение потребления воды на душу населения создают растущую нагрузку на ограниченные ресурсы чистой пресной воды. Реакцию пресноводных экосистем на изменение климата можно описать с точки зрения трех взаимосвязанных компонентов: качество воды, количество или объем воды и время полива. Изменение одного часто приводит к изменениям и в других. [21]
Дефицит воды (тесно связанный с водным стрессом или водным кризисом) – это нехватка ресурсов пресной воды для удовлетворения стандартного спроса на воду. Существует два типа нехватки воды, а именно физическая и экономическая нехватка воды . [22] : 560 Физический дефицит воды – это когда воды недостаточно для удовлетворения всех потребностей, в том числе для функционирования экосистем . Засушливые районы , например Центральная Азия , Западная Азия и Северная Африка , часто испытывают физическую нехватку воды. [23] Экономический дефицит воды, с другой стороны, является результатом отсутствия инвестиций в инфраструктуру или технологии для забора воды из рек, водоносных горизонтов или других источников воды. Это также является результатом слабого человеческого потенциала для удовлетворения спроса на воду. [22] : 560 Большая часть стран Африки к югу от Сахары испытывает экономический дефицит воды. [24] : 11
В мире имеется достаточно пресной воды, в среднем за год, для удовлетворения спроса. Таким образом, нехватка воды вызвана несоответствием между тем, когда и где люди нуждаются в воде, и когда и где она доступна. [25] Основными факторами увеличения глобального спроса на воду являются рост населения мира , улучшение условий жизни, изменение рациона питания (в сторону большего количества продуктов животного происхождения) [26] и расширение орошаемого земледелия . [27] [28] Изменение климата (включая засухи и наводнения ), вырубка лесов , загрязнение воды и расточительное использование воды также могут стать причиной недостаточного водоснабжения . [29] Дефицит ресурсов меняется со временем в результате естественной изменчивости гидрологии. Эти различия в дефиците могут также быть функцией преобладающей экономической политики и подходов к планированию.Важным вопросом для гидрологических экосистем является обеспечение минимального стока рек , особенно сохранение и восстановление распределения воды в реке . [30] Пресная вода является важным природным ресурсом, необходимым для выживания всех экосистем .
Загрязнение воды (или загрязнение водной среды) — это загрязнение водных объектов , обычно в результате деятельности человека, что отрицательно влияет на их использование. [31] : 6 Водные объекты включают озера , реки , океаны , водоносные горизонты , водохранилища и подземные воды . Загрязнение воды происходит в результате смешивания загрязняющих веществ с этими водоемами. Загрязнения могут поступать из одного из четырех основных источников: сбросы сточных вод , промышленная деятельность, сельскохозяйственная деятельность и городские стоки, включая ливневые воды . [32] Загрязнение воды – это либо загрязнение поверхностных вод , либо загрязнение подземных вод . Эта форма загрязнения может привести ко многим проблемам, таким как деградация водных экосистем или распространение заболеваний, передающихся через воду , когда люди используют загрязненную воду для питья или орошения . [33] Другая проблема заключается в том, что загрязнение воды снижает экосистемные услуги (например, обеспечение питьевой водой ), которые в противном случае могли бы обеспечить водные ресурсы .
Источниками загрязнения воды являются либо точечные , либо неточечные источники . Точечные источники имеют одну идентифицируемую причину, например, ливневую канализацию , станцию очистки сточных вод или разлив нефти . Неточечные источники являются более рассредоточенными, например, сельскохозяйственные стоки . [34] Загрязнение является результатом кумулятивного эффекта с течением времени. Загрязнение может принимать форму токсичных веществ (например, нефти, металлов, пластмасс, пестицидов , стойких органических загрязнителей , промышленных отходов), стрессовых условий (например, изменений pH, гипоксии или аноксии, повышенных температур, чрезмерной мутности , изменения солености ). ), или занесение патогенных организмов . Загрязнения могут включать органические и неорганические вещества. Распространенной причиной теплового загрязнения является использование воды в качестве теплоносителя на электростанциях и промышленных предприятиях.Использование воды включает сельскохозяйственную , промышленную , домашнюю , рекреационную и природоохранную деятельность.
Цели устойчивого развития представляют собой совокупность 17 взаимосвязанных глобальных целей, призванных стать «планом достижения лучшего и более устойчивого будущего для всех». [35] Задачи по сохранению пресной воды включены в ЦУР 6 (Чистая вода и санитария) и ЦУР 15 (Жизнь на суше). Например, задача 6.4 сформулирована следующим образом: «К 2030 году существенно повысить эффективность водопользования во всех секторах и обеспечить устойчивый забор и поставку пресной воды для решения проблемы нехватки воды и существенно сократить число людей, страдающих от нехватки воды ». [35] Другая цель, Задача 15.1, заключается в следующем: «К 2020 году обеспечить сохранение, восстановление и устойчивое использование наземных и внутренних пресноводных экосистем и их услуг, в частности лесов, водно-болотных угодий , гор и засушливых земель , в соответствии с обязательствами по международным соглашениям». ." [35]
Подзаметки