Vanduo ir žmogus

Kuršių marių

Būklė

daugiausia priklauso nuo Nemuno upe plukdomų, įvairiausių teršalų prisotintų vandenų. Šiaurinę Kuršių marių dalį aeruoja, o retkarčiais ir teršia Klaipėdos sąsiauriu įsiveržiantys sūrūs jūros vandenys. Be to, vandenų bei teršalų dalis į Kuršių marias patenka Deimenos atšaka, Danės ir Smeltalės upėmis. Nemažai teršalų patenka ir iš atmosferos. Nemunas surenka vandenis iš 98.2 tūkstančių kvadratinių kilometrų ploto. Upė žemiau Panemunės (46 km nuo žiočių) skyla į dvi atšakas: kairiakrantę – Giliją, kuria prateka apie 18 % Nemuno upės nuotėkio, ir dešiniakrantę – Rusnę. Prieglius taip pat šakojasi, ir maždaug 62 % jo vandenų teka į Vyslos įlanką (Aistmares), o likusioji dalis – Deimenos atšaka į Kuršių marias. Kuršių marių plotas 1 584 kvadratinių kilometrų, ir į jas suteka vandenys iš 100 458 kvadratinių kilometrų upių baseino ploto. Tokiu būdu drenuojama Kuršių marių teritorija sudaro 5.8 % Baltijos jūros upių baseino ploto ir priklauso Baltarusijos (48 %), Lietuvos (46 %) ir Rusijos (Kaliningrado sritis) (6 %) teritorijoms.

Per pastaruosius du dešimtmečius kasmet Klaipėdos sąsiauriu į Baltijos jūrą išteka apie 23 kubiniai kilometrai gėlo vandens, arba 4.9 % bendro nuotėkio į Baltijos jūrą. Didžiausia Nemuno vandenų dalis (18 kubinių kilometrų) įteka į marias šiaurinėmis Atmatos, Skirvytės, Pakalnės

Upės

atšakomis, mažesnė (4 kubinius kilometrus) – Gilijos atšaka – įteka į pietrytinę marių dalį. Dar apie 1 kubinį kilometrą vandenų įsilieja į pietrytinę marių dalį Deimenos atšaka. Didžiausias Nemuno ir kitų mažesnių upelių nuotėkis į Kuršių marias – 32.9 kubinių kilometrų (1916 m.), o mažiausias – 14.2 kubinių kilometrų (1842 m.). Vidutinis nuotėkis – 22.2 kubinių kilometrų (701 kubinių metrų/s) – 1896 metų balandžio mėnesį į Kuršių marias Nemunas atplukdė 11.5 kubinių kilometrų vandens, o 1945 metų vasaryje – tik 0.5 kubinio kilometro. Priskaičiavus vandens kiekį, patenkantį į marias Deimenos atšaka, metinio nuotėkio reikšmės padidėja maždaug 0.5-1.4 kubinio kilometro.

Pagal kritulių kiekio skaičiavimus, pradedant 1891 m., ant Kuršių marių paviršiaus iškrinta maždaug 1.4 kubinio kilometro vandens. Šis kiekis per metus keitėsi 1.0-1.8 kubinio kilometro ribose.

Iš Kuršių marių paviršiaus kasmet išgaruoja maždaug 1.0 kubinio kilometro vandens. Apie 50 % metinės normos išgaruoja vasarą, 2-3 kartus mažiau pavasarį ar rudenį, ir iki minimumo garavimas sumažėja žiemą. Iškrintančių ant Kuršių marių paviršiaus kritulių kiekį didžia dalimi kompensuoja išgaravusio vandens kiekis ir todėl skaičiuojant Kuršių marių vandens balansą buvo remiamasi upių nuotėkio ir įtekančio iš jūros vandens kiekio skaičiavimais.

Per pastaruosius du dešimtmečius dėl įvykusių klimato pokyčių pasikeitė ir upių vandenų nuotėkio dydis. 1978-1990 m. dėl pagausėjusių kritulių upių vandens nuotėkis buvo apie 15-20 % didesnis už daugiametę normą. Nuotėkis persiskirstė ir metų laikotarpyje. Daug metų vidutiniškai 42 % vandenų sutekėdavo į Kuršių marias pavasarį, mažiau – žiemą (23 %) ir rudenį (20 %), mažiausiai – vasarą (15 %), o per labai šiltas pastarųjų 5 metų žiemas upių vandens nuotėkis buvo didesnis žiemą (34 %) negu pavasarį (32 %), išlikus toms pačioms vasaros ir rudens procentinėms nuotėkio reikšmėms. 1991-1993 metais upių vandens nuotėkis į Kuršių marias vėl sumažėjo.

Kuršių marių regione gyvena apie 5 milijonus žmonių, kurių dauguma naudojasi buitiniais patogumais ir išleidžia kanalizacijos nuotekas į upes ir ežerus. Maždaug trečdalis minėto regiono gyvena tokiuose stambiuose pramoniniuose centruose kaip Vilnius, Kaunas, Gardinas, Panevėžys, Molodečnas, Lyda, Alytus, Marijampolė, Slonimas. Galima priskaičiuoti apie 35 miestus, turinčius virš 10 000 gyventojų. Šiaurinėje Kuršių dalyje išsidėstęs stambus pramoninis centras Klaipėda. Gyventojų reikmėms suvartojama daug vandens, kuris nuleidžiamas į nuotekų sistemas. Buitinių nuotekų taršos poveikis gamtiniams vandenims priklauso nuo valymo efektyvumo ir atstumo nuo išleistuvo iki Kuršių marių. Pastaruoju metu buitinių nuotekų tarša nemažėja, nes palaipsniui plečiamos kanalizacijos tinklų sistemos ir per lėtai įdiegiami biologinio ir net mechaninio vandenų valymo įrenginiai. Padėtis turėtų iš esmės pagerėti pastačius biologinio valymo įrenginius Vilniuje, Kaune, Klaipėdoje.

Požeminiai vandenys

Požeminio vandens būklę nusako jo ištekliai ir kokybė. Kaip žinoma, požeminis vanduo Lietuvoje – vienintelis geriamojo vandens šaltinis. Gėlo požeminio vandens eksploataciniai ištekliai gana dideli (apie 3.2 mln. kubinių metrų/d), be to, jie nuolat atsinaujina. Šiuo metu naudojama mažiau nei pusė šių išteklių, todėl jų užteks ir ateityje.

Požeminei hidrosferai būdinga didelė inercija, taigi visi kokybiniai pokyčiai joje vyksta labai lėtai. Todėl apie juos galima spręsti ne tik ir ne tiek iš daugelio metų stebėjimų viename taške (monitoringo gręžinyje) duomenų eilutės, kiek iš daugybės atskirų faktų (hidrocheminė informacija iš atskirų eksploatacinių gręžinių vandenvietėse bei įvairios paskirties pavienių gręžinių, šulinių) analizės. Požeminio vandens kokybę lemia daugybė gamtinių ir antropogeninių faktorių. Jų poveikis gana diferencijuotas erdvėje ir laike – vieni faktoriai daro didesnę įtaką sekliam gruntiniam vandeniui, dažniausiai visai kiti – giliau slūgsančiam spūdiniam vandeniui. Šį skirtumą akivaizdžiai atspindi ir gruntinio bei spūdinio vandens kokybė. Todėl toliau jas atskirai aptarsime.

Gruntinio vandens kokybę natūraliomis sąlygomis lemia fiziniai geografiniai, klimatiniai, orografiniai, hidrologiniai, biologiniai, taip pat geologiniai bei hidrogeologiniai faktoriai. Pastaruoju metu vis didesnę įtaką gruntinio vandens kokybei daro antropogeninis faktorius – išsklaidytoji ir vietinė tarša. Yra du pagrindiniai išsklaidytosios taršos šaltiniai Lietuvoje – tai užteršta atmosfera ir žemės ūkis. Lokalinės taršos šaltinių Respublikoje yra daug ir įvairių.

Gruntinis vanduo Lietuvoje sutinkamas holoceno ir pleistoceno nuogulose. Priklausomai nuo to, kurie iš anksčiau minėtų faktorių vyravo formuojantis gruntinio vandens balansui, vandens kokybė minėtose nuogulose labai įvairi. Ji labai nepastovi ir dėl paties gruntinio vandens išteklių formavimosi mechanizmo ypatybių: greito drėgmės ir teršalų skverbimosi iš pavasarinių balų per aeracijos zoną be jokio išsivalymo ir lėtos neprisotintos filtracijos pro jos uolienas iki gruntinio vandens lygio, kurios metu infiltratas gerokai išsivalo nuo teršiančių medžiagų.

VANDENS CIKLAS

Vandens ekologinė reikšmė yra labai didelė. Greta to, kad vanduo sudaro net apie 70% gyvū organizmų svorio, jis yra terpė svarbiems biologiniams procesams. Be to, įsigrauždamas vienoje vietoje ir susikaupdamas kitoje, vanduo skatina geologinius pokyčius. Jis išnešioja ištirpusias druskas bei dujas, taigi tarpininkauja paskirstant maisto medžiagas. Galų gale, svarbiausią vaidmenį ekosistemose vanduo atlieka kaip energijos pernešimo ir panaudojimo tarpininkas. Didžiulis energijos kiekis reikalingas ledui paversti vandeniu (80 gcal/g), vandens temperatūrai pakelti (1 gcal/g/laipsniui), jam išgarinti (563 gcal/g). Vadinasi, vanduo yra labai svarbus veiksnys, mažinantis temperatūros svyravimus, kuriuos sukelia kintantis patenkančios energijos kiekis.

Pagrindinę vandens ciklo dalį sudaro vandens kaita tarp Žemės paviršiaus ir atmosferos. Ji vyksta dėl kritulių garinimo. Šiam procesui panaudojama saulės spindulių energija. Kadangi visą kritulių kiekį atsveria išgarinto vandens kiekis, tai ciklas yra pastovus. Nors and žemės iškrinta daugiau kritulių negu iš vandenyno išgarinama vandens, šį disbalansą kompensuoja nuotėkis. Ekosistemos ir jų biota neturi didelės reikšmės vandens judėjimui, nors transpiracija mažina nuotėkį vietos aplinkoje. Tačiau didžiulis vandens kiekis ekosistemose sunaudojamas protoplazmos sintezei, o į atmosferą jis sugrįžta augalų transpiracijos dėka.

Laisvai cirkuliuoja tik 5% viso Žemėje ir atmosferoje esančio vandens, kurio apie 99% yra vandenyne. Likę 95% Žemės vandens yra litosferoje ir nuosėdinėse uolienose. Gėlieji vandenys sudaro tik apie 3% visų vandens atsargų, kurių trys ketvirtadaliai yra ašigalių lede ir ledynuose. Nustatyta, kad, jeigu šie ledynai ištirptų, visas Žemės paviršius pasidengtų 50m gylio vandens sluoksniu. Nors kritulių iškrinta gana didelis kiekis (5,2 x 1017 kg, arba 5,2 x 108 km3), tačiau svarbiau pažymėti yra tai, kad jų šaltinis, būtent atmosferos garai, sudaro tik labai mažą kiekį, palyginus su vandens kiekiu Žemėje. Nustatyta, kad šis vandens garų kiekis uždengtų visą Žemės paviršių 2,5 cm gylio lietaus vandens sluoksniu. Per metus su krituliais iškrentantį vandens kiekį padalinę iš atmosferoje esančio vandens kiekio gausime, kad vandens apyvartos greitis yra 35 kartai per metus, arba apytikriai kas 11 dienų.

Ekosistemų struktūra ir funkcijos labai priklauso nuo santykinio ir absoliutaus vandens kiekio jose bei kritulių ir garinimo periodiškumo. Specifines kritulių pasiskirstymo savybes pirmiausia nulemia atmosferos cirkuliacija. Pavyzdžiui, pasatai (nuolatiniai atogrąžų vėjai), judėdami iš šaltesnių platumų link pusiaujo, paima drėgmę ir nuneša bei išsklaido ją pusiaujo srityje. Dėt to pasatų liečiama kranto linija, į šiaurę ir pietus nuo pusiaujo (pvz. Pietinė Kalifornija, Meksika, šiaurinė Čilės dalis), yra gana sausa, o pusiaujo srityje -labai drėgna. Vakarų vėjai, pučiantys į šiaurę ir pietus nuo pasatų, priešingai, išsklaidydami vandenį palei krantus (Oregono šiaurinė dalis iki Aliaskos, pietinė Čilės dalis), juda iš šiltų platumų į šaltas.

Kritulių pasiskirstymui Žemyne didelę reikšmę turi kalnų virtinės. Judėdamas virš kalnų. Drėgnas oras kyla, vėsta kol prisisotina. Krituliai iškrenta priešvėjinėje kalnų pusėje. Kai drėgmę išsklaidęs oras juda anapus kalnų, jis leidžiasi, šyla, sugeria išgarintą iš Žemės ir vandens drėgmę, kurią toliau atiduoda kalnų užuovėjai. Taigi, užuovėjinėje kalnų pusėje iškrenta mažiau kritulių negu priešvėjinėje. Šis efektas, pagal analogiją su medžių šešėliais, dažnai vadinamas “lietaus šešėliu”.

Taigi bendros pasaulio kritulių ypatybės priklauso nuo kelių veiksnių, kurių svarbiausias – atmosferinės cirkuliacijos ir Žemyno arba salų paviršiaus sąveika. Nuo šios sąveikos labai priklauso svarbiausių ekosistemų pasiskirstymas. Pavyzdžiui, dykumose kasmet iškrenta vidutiniškai mažiau nei 25 cm kritulių. Uždėjus metinių kritulių kiekio pasiskirstymo žemėlapį ant didžiausių dykumų plotų geografinio pasiskirstymo žemėlapio net iš pirmo žvilgsnio matosi, kad jie gerokai sutampa. Tačiau kaip rodo pagrindinis vandens ciklo mechanizmas, garinimo kiekis bei greitis yra toks pats lemiamas veiksnys, kaip ir kritulių kiekis bei greitis. Nuo šių dviejų veiksnių proporcijos priklauso ekosistemų pasiskirstymas, nesvarbu ar tai būtų dykumos, ar atogrąžų drėgnieji miškai. Vakarinėje Šiaurės Amerikos dykumų dalyje kritulių ir garinimo proporcijs yra 0,2 arba dar mažesnė, t.y. galimo išgarinti arba realiai išgarinamo vandens kiekis čia yra didesnis už kritulių kiekį. Nuo santykinai sausų iki drėgnų žemaūgių žolių prerijose kritulių ir išgarinimo proporcija yra nuo 0,2 iki 0,6. Drėgnesnėje šalies rytinėje dalyje, kurioje dominuoja lapuočių miškai, šis santykis siekia nuo 0,8 iki 1,6.

Upių ir gruntinis vanduo yra pagrindiniai vandens šaltiniai, kuriais naudojasi žmogus. Kasmet žmonių poreikiams sunaudojama apie 25% upių vandens. Garinimo keliu į atmosferą sugrįžta apie 30% šio kiekio. Nustatyta, kad iki 2000 metų drėkinimui, aušinimo jėgainėms ir kitiems pramoniniams poreikiams žmonės sunaudos 75% upių vandens. Gruntinis vanduo yra žemiau atvirų vandens telkinių lygio, jo nepasiekia augalų šaknys, todėl jis negali būti išgarinamas. Gruntinio vandens yra apie 38 kartus daugiau negu upių ir ežerų vandens. Kartais gruntinis vanduo į paviršių ištrykšta šaltiniais arba kaupiasi uolienose, vadinamose vandeninguoju horizontu, iš kur gali būti išpumpuojamas į paviršių. Šaltiniai, kurių hidrostatinis spaudimas yra toks, kad vanduo virš Žemės paviršiaus gali ištrykšti fontanu, vadinami arteziniais šuliniais.