Człowiek wywiera silną presję na ziemskie zasoby wodne – dotyczy to zwłaszcza wód śródlądowych zgromadzonych w rzekach i jeziorach, ale też wód podziemnych. Najbardziej odczuwalny wpływ człowieka widoczny jest w procesie budowy obiektów hydrotechnicznych, szczególnie hydroelektrowni opartych o zapory wodne.

Spis tematów (kliknij, aby przejść do wyboru tematów)


Człowiek a środowisko

III Człowiek a hydrosfera

1. Wykorzystanie wody przez człowieka

Woda należy do cennych zasobów środowiska naturalnego wykorzystywanych przez człowieka. Choć woda jest zasobem (w skali globalnej) niewyczerpywalnym i odnawialnym (znajduje się w ciągłym obiegu zamkniętym), problemem jest jej rozmieszczenie oraz zanieczyszczenie. Należy pamiętać, że człowiek wykorzystuje niemal wyłącznie wodę słodką, a ogół zasobów wodnych dostępnych dla człowieka to mniej niż 1% całej wody na Ziemi. Presja ludności na te relatywnie ograniczone zasoby stale wzrasta, czego przyczynami jest podnoszenie się poziomu życia, rozwój gospodarczy oraz wzrost zaludnienia Ziemi.

Obszary wykorzystania wody przez człowieka:

  • W rolnictwie – do nawadniania pól, pojenia zwierząt oraz w ramach akwakultury.
  • W przemyśle – jako składnik wyrobów przemysłowych, rozpuszczalnik, środek gaśniczy.
  • W energetyce – jako chłodziwo i nośnik ciepła oraz jako źródło energii w hydroenergetyce.
  • W usługach – do celów transportowych (transport śródlądowy i morski) oraz do celów komunalnych (wykorzystanie w gospodarstwach domowych i przy odprowadzaniu ścieków).

Szacunkowe zużycie wody na świecie według źródeł

Źródło: https://static.epodreczniki.pl/portal/f/res-minimized/RdPL2duK7ghw2/3/KRiDAF9RfKa2FTfYxESg7PpOZwN0S4dg.png

Rosnące potrzeby żywieniowe ludności, zwłaszcza na obszarach niedoboru wody, przyczyniają się do jeszcze bardziej intensywnego jej wykorzystania w rolnictwie. Wraz z rozwojem gospodarczym rośnie także jej zużycie w przemyśle i energetyce.

2. Zanieczyszczenie wód śródlądowych i podziemnych

Najbardziej odczuwalny dla środowiska jest wpływ człowieka na wody śródlądowe i podziemne. Wśród przejawów działań człowieka w tym zakresie warto wymienić:

  • Sztuczną regulację biegu rzek, w tym regulację koryt rzek, która może skutkować szybszym spływem wody w rzece i tym samym uszczupleniem jej zasobów.
  • Zanieczyszczenie rzek odpadami przemysłowymi, ściekami oraz (zwłaszcza w Azji Południowej np. Indiach, Bangladeszu czy Indonezji) śmieciami, w tym plastikiem. Woda traci jakąkolwiek wartość użytkową, ze względu na rozpuszczone w niej metale i chemikalia, nie nadaje się do żadnego wykorzystania.

Zanieczyszczona rzeka Buriganga w Bangladeszu

Źródło: https://www.hydrotech-group.com/files/ckeditor/buriganga.png
  • Zanieczyszczanie jezior odpadami przemysłowymi i rolniczymi (zwłaszcza nawozami), śmieciami, odpadami komunalnymi oraz na skutek aktywności turystyczno-rekreacyjnej przyczynia się do postępującego procesu eutrofizacji jezior. Więcej na ten temat znajdziesz tutaj (kliknij).
  • Obniżanie poziomów wodonośnych i usuwanie wód podziemnych w toku działalności górniczej (zwłaszcza w górnictwie odkrywkowym).
  • Nieumiejętnie prowadzona melioracja prowadząca do przesuszania lub nadmiernego uwodnienia gleb oraz ich zasalania i zanieczyszczania.
  • Budowa obiektów hydrotechnicznych – tam, zapór, jazów, kanałów, hydroelektrowni.

3. Zanieczyszczenie wód morskich

Wpływ człowieka na sytuację wód morskich jest słabszy niż na wody śródlądowe, ale także w tym obszarze można wskazać przykłady niekorzystnych działań ludzkości. Wśród głównych przejawów negatywnego wpływu człowieka na wody wszechoceanu należy wskazać:

  • Zanieczyszczenia emitowane bezpośrednio przez transport morski (np. resztki paliw).
  • Śmieci usuwane bezpośrednio z powierzchni statków do wód mórz i oceanów.
  • Pośrednie oddziaływanie na morza poprzez zasilanie ich wodami zanieczyszczonych przez człowieka rzek (może prowadzić do użyźniania wody morskiej i powstawania pustyń beztlenowych np. na Bałtyku) oraz spływających wraz z nimi odpadów (w tym śmiertelnego dla organizmów morskich plastiku).

Jednym z przykładów zanieczyszczenia oceanu jest Wielka Pacyficzna Plama Śmieci (więcej na ten temat tutaj – kliknij), czyli dryfujące na Oceanie Spokojnym blisko 100 000 ton plastiku

Źródło: https://www.f5.pl/wp-content/uploads/2019/01/eightmillion.jpg
  • Katastrofy tankowców i platform wydobywczych operujących na morzach, prowadzące do bezpośredniej emisji ropy naftowej do wody morskiej.

Oprócz lokalnych awarii tankowców, zwykle o lokalnym znaczeniu, czasami dochodzi do poważnych katastrof ekologicznych. Jedną z nich była eksplozja na platformie wydobywczej Deepwater Horizon w Zatoce Meksykańskiej w 2010 r.

Eksplozja i pożar na Deepwater Horizon 20 kwietnia 2010 r.

Źródło: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9d/Deepwater_Horizon_offshore_drilling_unit_on_fire_2010.jpg/1280px-Deepwater_Horizon_offshore_drilling_unit_on_fire_2010.jpg

Na skutek zdarzeń na platformie, doszło do niekontrolowanego wycieku ropy naftowej z podmorskiego odwiertu bezpośrednio do wód Zatoki Meksykańskiej. Mimo rozpaczliwych prób opanowania sytuacji, wyciek trwał aż przez 87 dni, a w tym czasie do oceanu wydostało się prawie 5 mln baryłek ropy naftowej. Na skutek eksplozji i pożaru zginęło 11 osób, a 17 kolejnych zostało rannych.

Obszar zanieczyszczenia na skutek katastrofy platformy Deepwater Horizons

Źródło: http://2.bp.blogspot.com/-NYTsfQkf2BA/Ta9E-dhvwXI/AAAAAAAABBw/zJmLnpgGFIs/s1600/GRMC%2BNG%2BGulf%2Bof%2BMexico.jpg

Uważa się, że była to największa katastrofa ekologiczna w historii Stanów Zjednoczonych. Jej oczywistym skutkiem było masowe wymieranie organizmów wodnych oraz ptactwa w obszarze pojawienia się ropy naftowej, ale przyniosła ona także poważne straty gospodarcze. Konieczne było wstrzymanie połowów ryb, co kosztowało co najmniej 2,5 mld dolarów, dalsze 3 mld dolarów strat poniosła turystyka. Całkowite koszty wraz z eliminacją skutków pośrednich na wybrzeżu oszacowano na ponad 20 mld dolarów.

Ropa naftowa bezpośrednio lub pośrednio zabiła tysiące organizmów

 

Źródło: https://media2.s-nbcnews.com/i/newscms/2020_16/3311461/200416-deepwater-horizon-pelican-al-1321_b3ef2ed94c89c85206ecafa302cb85d2.jpg

4. Wpływ obiektów hydrotechnicznych na środowisko

Poważny wpływ na hydrosferę, a dokładniej wody rzek i jezior, wywierany jest przez budowę obiektów hydrotechnicznych. Największy wpływ w tej grupie wywierają zapory (tamy), budowane na rzekach i tworzone wraz z nimi sztuczne jeziora.

Tama Trzech Przełomów na mapie Chin

Źródło: https://s3.amazonaws.com/user-media.venngage.com/1038857-0228e4e86b5b31344dbfac29fa56f704.jpg

Największa hydroelektrownią na Ziemi jest Tama Trzech Przełomów wybudowana w Chinach na rzece Jangcy. Budowa zapory rozpoczęła się w 1993 r. i zakończyła w 2010 r. Budowa, która pochłonęła 37 mld dolarów, była najdroższym pojedynczym obiektem zbudowanym w historii ludzkości. Nazwa zapory nawiązuje do trzech wąwozów: Qutang, Wuxia i Xiling. Tama ma 185 metrów wysokości i 2,3 km długości.

Plan sytuacyjny Tamy Trzech Przełomów

Źródło: https://data.yangtzeriver.org/image/map/three-gorges-dam-map-new.jpg

W wyniku budowy zapory powstał sztuczny zbiornik o powierzchni 1000 km2. Uruchomiona hydroelektrownia ma moc 22,5 GW, składa się z 32 generatorów (każdy o mocy 700 MW, czyli ekwiwalentu średniej elektrowni węglowej). Roczna produkcja prądu sięga 100 TWH (dla porównania przypomnijmy, że cała Polska produkuje rocznie około 160 TWH). Budowa tamy od początku wywoływała olbrzymie kontrowersje zarówno w samych Chinach jak i na całym Świecie.

Widok na Tamę Trzech Przełomów

Źródło: https://www.geoengineer.org/storage/news/2660/featured_image/9994/featured_image.jpeg

Pozytywne skutki budowy:

  • Wybudowanie największej hydroelektrowni na świecie, wzrost produkcji krajowej energii elektrycznej o 2% (największy producent energii na Ziemi).
  • Dzięki zastąpieniu części elektrowni węglowych przez nową hydroelektrownię – zmniejszenie o 31 mln ton rocznie zużycia węgla i tym samym zmniejszenie emisji CO2 i innych gazów cieplarnianych o 100 mln ton rocznie.
  • Ograniczenie emisji pyłów, dwutlenku siarki, tlenku azotu, tlenku węgla oraz rtęci.
  • Zwiększenie bezpieczeństwa przeciwpowodziowego dla całego dorzecza Jangcy poniżej poziomu tamy.
  • Za sprawą regulacji poziomu wody w rzece – zwiększenie jej możliwości żeglownych dla ruchu dużych jednostek pływających i umożliwienie ruchu w górę rzeki na odległość nawet 2,4 tys. km w głąb lądu (pośrednio także korzystny wpływ na środowisko przez rozwój niskoemisyjnego transportu wodnego).

Negatywne skutki budowy:

  • Zalanie obszaru 100 tys. ha powierzchni lądu przez wodę sztucznego zbiornika.
  • Przesiedlenie (przymusowe) 1,26 mln mieszkańców Chin na inne tereny, a w okresie późniejszym kolejnych 100 tys. na skutek zagrożeń sejsmicznych (zaobserwowano wzrost aktywności sejsmicznej w okolicy Tamy na skutek zmiany przesunięcia masy w skorupie ziemskiej).
  • Zatopienie 17 dużych miast i 140 miasteczek oraz ponad 3 tys. wsi, w tym także śródmieść 3 metropolii: Wnxian, Fuling i Chongqing.
  • Zatopienie ponad 1,6 tys. kopalń, fabryk i innych obiektów przemysłowych.
  • Bezpowrotne zniszczenie (przez zatopienie) ponad 1300 stanowisk archeologicznych.
  • Przemieszczenie 40 mld m3 wody doprowadziło do nieznacznego zmiany położenia osi obrotu Ziemi, na skutek czego biegun geograficzny przesunął się o 2 cm, a dobra wydłużyła się o 0,06 mikrosekundy.
  • Niewielkie obniżenie lokalnej temperatury powietrza (o około 0,7°C) oraz wzrost opadów na skutek wzmożonego parowania z powierzchni zbiornika.
  • Destrukcja lokalnego ekosystemu i zagrożenie wymarciem wielu gatunków fauny i flory w skutek likwidacji siedlisk, zamulenia i zanieczyszczenia rzeki oraz zakłócenia szlaków migracyjnych.

Wysoka Tama na Nilu – mapa położenia

Źródło: https://www.economist.com/sites/default/files/images/print-edition/20160917_MAM936.png

Wysoka Tama na Nilu zwana też Wysoką Tamą Asuańską, wybudowana w Egipcie w 1970 r. jest największą hydroelektrownią w Afryce o mocy 2,1 GW (co odpowiada mocy dużej elektrowni węglowej). Budowę wspartą przez ZSRR rozpoczęto w 1960 r. Ukończona elektrownia posiada 12 generatorów, każdy o mocy 175 MW. Na skutek budowy zapory, w górnej jej części powstał zbiornik retencyjny zwany Jeziorem Nasera o powierzchni 5,3 tys. km2 (co ciekawe, zbiornik ma bardzo czystą wodę, nadająca się do bezpośredniego spożycia).

Wysoka Tama na Nilu – zdjęcie sytuacyjne

Źródło: https://eoimages.gsfc.nasa.gov/images/imagerecords/85000/85992/iss043e101953.jpg

Zapora ma 3,6 km długości, szerokość prawie 1 km u podstawy oraz wysokość 111 m. Utworzenie tamy groziło unicestwieniem licznych zabytków. Na skutek protestów UNESCO, część obiektów przeniesiono i ocalono przed zalaniem. Na skutek budowy przesiedlono co najmniej 100 tys. osób.

Widok na Wysoką Tamę na Nilu

Źródło: https://file.ejatlas.org/img/Conflict/3182/76234-004-2A9B844D.jpg

Pozytywne skutki budowy:

  • Istotne zwiększenie produkcji energii elektrycznej, które umożliwiło rozwój w okolicy energochłonnego przemysłu.
  • Budowa umożliwiła elektryfikację wielu nowych miejsc, a w momencie wybudowania tama zapewniała około 50% prądu w Egipcie.
  • Zmniejszenie zagrożenia powodziami i suszami za sprawą możliwości regulacji poziomu wody w rzece.
  • Za sprawą utworzenia jeziora Nasera rozwinęło się na nim rybołówstwo.
  • Zwiększenie ilości pól uprawnych dzięki możliwościom nawadniania i w konsekwencji zwiększenie ilości plonów i zmiana ich struktury.

Negatywne skutki budowy:

  • Erozja gleb w dolinie i delcie Nilu na skutek ograniczenia nanoszenia osadów przez rzekę, w konieczności zwiększone zapotrzebowanie na sztuczne nawozy i wzrost zanieczyszczenia środowiska.
  • Erozja barier brzegowych południowego obszaru Morza Śródziemnego, które były nadbudowywane osadami z rzeki, przyczyniające się do wzrostu zasolenia delty Nilu i ograniczenia rybołówstwa w tym miejscu.
  • Konieczność przesiedlenia około 100 tys. osób na pograniczu Egiptu i Sudanu.
  • Zalanie ruin starożytnego miasta Hierasykaminos.

Zapory na rzece Omo – mapa sytuacyjna

Źródło: https://na.unep.net/atlas/datlas/sites/default/files/Lake_Turkana.pdf

Rząd Etiopii sukcesywnie rozwija sieć hydroelektrowni budowanych na rzece Omo (i jej dopływach). Cały plan zakłada budowę sieci pięciu zapór, z których powstały już trzy. Ostatnia z nich – dotychczas największa to zapora Gilgel Gibe III.

Zapora Gilgel Gibe III – zdjęcie sytuacyjne

Źródło: https://i.imgur.com/6lJBb4a_d.jpg?maxwidth=640&shape=thumb&fidelity=high

Zapora została oficjalnie uruchomiona w 2016 r., po dziesięciu latach od rozpoczęcia budowy (w 2006 r.). Łączna moc zainstalowana elektrowni to obecnie prawie 1,9 GW (10 generatorów po 187 MW każdy) co czyni ją trzecim największym takim obiektem w Afryce. Tama ma 610 metrów długości i 243 metry wysokości. Powierzchnia utworzonego powyżej zapory zbiornika to 210 km2.

Widok na zaporę Gilgel Gibe III

Źródło: https://file.ejatlas.org/img/Conflict/2625/dji_0178-2146.jpg

Zapora została wybudowana niedawno i nie wszystkie skutki jej budowy są już znane.

Pozytywne skutki budowy:

  • Generowanie dużej ilości energii elektrycznej, z której docelowo połowa trafi do Etiopii, a druga połowa do państw sąsiadujących – Kenii, Sudanu i Dżibuti.
  • Szansa na podłączenie do prądu obszarów wiejskich i zapobieganie zjawiskom wyłączeń zasilania.
  • Zasilanie dużego kraju niemal w 100% przez czystą energię odnawialną.
  • Zysk finansowy z eksportu energii do państw sąsiadujących.
  • Ograniczenie zjawiska powodzi poniżej tamy.
  • Zmniejszenie negatywnego wpływu suszy na uprawy rolne.

Negatywne skutki budowy:

  • Ryzyko zagłady plemion żyjących w sąsiedztwie tamy (problem dotyczy około 200 tys. osób).
  • Niebezpieczeństwo obumarcia lasów i roślinności naturalnej na skutek zahamowania naturalnych wylewów rzeki.
  • Największym zagrożeniem jest ograniczenie dostaw do pobliskiego Jeziora Turkana. Zbiornik może zostać nawet całkowicie wysuszony, podobnie jak to miało miejsce w przypadku Jeziora Aralskiego i Jeziora Czad.

5. Nieumiejętna gospodarka wodami rzek i jezior

Obawy dotyczące sytuacji Jeziora Turkana po wybudowaniu zapory Gilgel Gibe III nie są bezpodstawne, zważywszy na podobne problemy, które spotkały inne zbiorniki. Nieumiejętne gospodarowanie wodami powierzchniowymi, może w konsekwencji doprowadzić do wysychania nawet bardzo dużych zbiorników.

Zmiana powierzchni Jeziora Czad – 1973 a 2017

Źródło: https://www.bbc.com/news/world-africa-43500314

Jednym z przykładów takiej katastrofy ekologicznej jest Jezioro Czad, położone na granicy Czadu, Kamerunu, Nigerii i Nigru. W 1973 r. zbiornik miał powierzchnię (podlegającą okresowym wahaniom) sięgającą 22 tys. km2 (wartość przyjmowana za typową dla zbiornika) i był czwartym (w porze suchej) największym jeziorem Afryki. Tymczasem w 2017 r. powierzchnia jeziora spadła zaledwie do 1,5 tys. km2. Ubytek wody w zbiorniku sięga 95%, a wciągu najbliższych 30-40 lat może wyschnąć całkowicie. W latach 80-tych rządy krajów położonych nad jeziorem podjęły decyzje o budowie systemu kanałów nawadniających. Wybudowany system irygacyjny czterokrotnie zwiększył pobór wody z jeziora. Decyzję podjęto w celu rozwoju uprawy nowych roślin – wymagających dużej ilości wody, takich jak ryż i bawełna (które miały zastąpić lub uzupełnić uprawiane dotychczas proso, sorgo, maniok, jam i orzeszki zimne). Dodatkowe kłopoty zbiornika spowodowało postępujące globalne ocieplenie i wywołane przez nie zmiany klimatyczne (ubytek wód w rzekach zasilających zbiornik).

Zmiana powierzchni Jeziora Aralskiego 1989 i 2014

Źródło: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/75/AralSea1989_2014.jpg

Sytuacja Jeziora Aralskiego uważana jest za jedną z największych katastrof hydrologicznych wywołanych przez człowieka. Jeszcze w latach 60-tych jezioro miało powierzchnię 68 000 km2 i było czwartym największym zbiornikiem na świecie, nieznacznie za trzecim Jeziorem Wiktorii. Na skutek realizacji (skrajnie głupiej i nieodpowiedzialnej) radzieckiej koncepcji poboru wody z rzek zasilających jezioro (Amu-Darii i Syr-Darii) w celu budowy sieci kanałów nawadniających obszary pustyni Kara-Kum i przekształcenia obszaru Uzbekistanu w wielką plantację bawełny, powierzchnia jeziora zaczęła stopniowo i szybko maleć. Przy podjęciu tych inwestycji popełniono także katastrofalne błędy w zakresie inżynierii hydrologicznej, pozwalając na parowanie i wsiąkanie w pustynię olbrzymich ilości wody. Po 50 latach powierzchnia jeziora spadła do szacowanych obecnie wartości miedzy 7 tys. km2 a 13,5 tys. km2 podzielonych między 4 zbiorniki. Zanik jeziora spowodował dotkliwe skutki gospodarcze, załamując rynek rybołówstwa w Aralsku (znalazł się 100 km od linii brzegowej jeziora), a sól i piach pylące z powierzchni wyschniętego zbiornika zmieniły klimat otoczenia oraz stan zdrowia ludności.


Upadek rybołówstwa spowodował pozostawienie na dnie wyschniętego jeziora porzuconych łodzi

Źródło: https://cdni.rt.com/files/news/2e/dd/00/00/aral-sea-dry-video.si.jpg