Нефть, как известно, самый интенсивный загрязнитель вод: 100 г нефтепродуктов загрязняют 8000 л воды настолько сильно, что она становится непригодной для жизни животных и хозяйственного потребления. Нефтяная пленка на поверхности воды затрудняет и даже прекращает обогащение воды кислородом воздуха.
Освоение нефтегазовых месторождений Севера требует тщательной разработки мероприятий с тем, чтобы не загрязнять воды рек и их притоков. Это необходимо еще и потому, что пути превращения нефтепродуктов в водоемах изучены слабо. Известно, что их растворимость невелика, распад нефти происходит медленно, особенно при низких температурах. Для этого процесса нужен кислород: полное окисление нефти заканчивается в аэробных условиях (т. е. при наличии кислорода) не ранее чем через 100–150 дней; распад нефти в анаэробных условиях происходит еще дольше.
Особенной опасности подвергаются небольшие реки Севера, так как. в результате даже одного выброса в них нефтепродуктов или других загрязняющих веществ можно сразу погубить все живое. Малые речки встречаются на всех островах и полуостровах Севера, в районах с горным рельефом — Магаданской области, значительной части Якутии и т. д.
Тепловое загрязнение рек и вообще экосистем на Севере более опасно, чем в средней полосе, так как дает очень широкий спектр неблагоприятных изменений в природе. В реках гибнет рыба и другие животные, поверхность земли начинает деформироваться из-за развития термокарста. Именно поэтому в ряде районов Крайнего Севера СССР и в г. Фэрбенкс в США (штат Аляска) для отопления домов используется теплая вода, сбрасываемая электростанциями. После охлаждения вода возвращается на станцию. Такая отопительная система и экономически, и экологически выгоднее и удобнее котельных и других видов отопительных систем.
Самым радикальным способом борьбы с загрязнением воды так же, как и воздуха, является введение безотходной технологии с замкнутым циклом водоснабжения. Опыт показывает, что это дает большой народнохозяйственный эффект: промышленность получает дополнительное сырье; в водоемах сохраняется рыба, поверхностные воды рек и озер становятся доступными для использования в бытовых и хозяйственных целях. При сбросе использованных вод в естественные водоемы требуются повышенные затраты на их очистку из-за слабой естественной самоочищаемости водоемов. Так, на Аляске, учитывая эти особенности вод Севера, при создании коммунально-бытовых систем в ряде поселков предусматривается максимальная экономия воды. Водяное отопление заменяется электрическим; расширяется применение экономящих воду паровых бань; водопроводы рассчитываются на многократное использование воды. Расход воды на одного человека сокращается до очень малых величин — 50–60 л в сутки [2].
В тех местах, где в воду сбрасывают недостаточно очищенные стоки, целесообразно устанавливать аэраторы, которые нагнетают в воду воздух, а следовательно, и кислород. Такие аэраторы имеются на многих водоемах, в которые сбрасываются неочищенные или слабо очищенные стоки. Наблюдения показали, что количество органических веществ, оседающих, на дно рек и озер, уменьшается после установки аэраторов в 10–12 раз. Остальная масса органических веществ разлагается в процессе окисления вследствие непрерывного поступления кислорода.
Некоторые исследователи рекомендуют использовать городские сточные воды для орошения земледельческих полей. Во-первых, это улучшает экономику орошаемого земледелия. Во-вторых, почва является наиболее эффективным средством обезвреживания сточных вод. Эти рекомендации верны, но только для южных зон. Почвы Крайнего Севера маломощные и очень холодные, на глубине 20 см температура их даже в июле редко превышает 5–10°. Обычная температура почвы на этой глубине летом равна 2–4°, Напомню, что под Москвой в это время температура почвы равна 18–20°. Скорость химических реакций, как известно, зависит от температуры (правило Вант-Гоффа). Да и к тому же вечномерзлые слои, располагаясь летом на глубине 50–100 см, служат водоупорным горизонтом. Для поселков средней полосы проблема утилизации отходов никогда не была серьезной: отходы сгнивали и разлагались на полях, в оврагах. Таким образом, вопрос о том, куда девать бытовые отходы, пока не решен. Но бесспорно, что их нельзя сбрасывать ни в реки, ни возле населенных пунктов, потому что это неизбежно приведет к распространению многих инфекционных заболеваний.
А. И. Львович в 1973 г. опубликовал материалы по оросительным нормам на сточные воды на земледельческих полях орошения, которые зависят от климатических и почвенных условий. В жарком аридном климате при прочих равных условиях возможны наибольшие объемы сточных вод на полях орошения — до 9000 м3/га. По мере возрастания увлажнения эти объемы убывают. По А. И. Львовичу, в условиях избыточного увлажнения даже на легко- и среднепесчаных почвах сточные воды на земледельческих полях орошения не должны превышать 2000 м3/га. Глинистые и тяжелосуглинистые почвы в условиях избыточного увлажнения уже нельзя использовать для очистки сточных вод, так как на них практически отсутствует фильтрация.
На Севере осадков выпадает немного, но вследствие короткого холодного лета и длительной зимы влага испаряется еще меньше, в результате почвы здесь обычно увлажнены избыточно. Этому же способствуют многолетние мерзлые породы, которые являются водоупорным горизонтом, препятствующим фильтрации. В результате способность мерзлотных почв Севера к самоочищению крайне ограниченна. Они аккумулируют загрязняющие вещества и отравляют маломощный сезонно-талый слой.
В зимнее время на Севере, как уже говорилось, преобладает застаивание воздуха, вследствие чего загрязняющие вещества не рассеиваются, а выпадают в окрестностях городов. Поэтому с весенним таянием снегов, законсервировавших в себе огромное количество отходов промышленности, отмечаются наиболее концентрированные дозы загрязнения поверхностных вод, почв и других компонентов природы. О масштабах этого загрязнения может свидетельствовать следующий пример. В Канаде, в районе Садбери, расположен крупный промышленный центр по добыче и выплавке меди, никеля, кобальта, платины, железа. Подсчитано, что только за декабрь 1971 г. через дымовые трубы двух плавильных заводов и одной фабрики по обогащению железной руды было выброшено (в тоннах): железа — 1124, никеля — 192, меди — 146, кобальта — 5,5, свинца — 19, цинка — 12. Это вызывает загрязнение поверхностных вод и почв в радиусе около 50 км. Металлы в почве отравляют и убивают почвенную флору и фауну, а также наземные растения [41].
Нужно отметить, что способность почв к самоочищению (или загрязнению) во многом зависит от рельефа. Почвы на повышенных элементах рельефа, склонах лучше самоочищаются и соответственно меньше загрязняются, чем почвы понижений (озера, долины, болота, за-папины, особенно бессточные, на многолетнемерзлых породах), куда стекаются загрязненные снеговые и дождевые воды.
Текучие грунты
В условиях интенсивного освоения Севера вечномерзлые грунты тоже становятся усиленно эксплуатируемым ресурсом.
Как известно, мерзлые породы по длительности своего существования подразделяются: на кратковременно мерзлые (часы, сутки), сезонномерзлые (месяцы), вечномерзлые (многие годы, тысячи лет). Последний термин имеет несколько синонимов: всегда мерзлые, постоянно мерзлые, беспрестанно мерзлые, многолетнемерзлые и т. д.
Над вечной мерзлотой формируется слой ежегодного сезонного промерзания — протаивания. Основной отличительной особенностью вечномерзлой зоны литосферы является вода в твердой фазе — лед. Многие мерзлотоведы отождествляют понятия «вечная мерзлота» и «подземное оледенение».
По данным Б. Н. Достовалова и. В. А. Кудрявцева, вечномерзлые грунты занимают до 25 % всей суши земного шара и около 47 % площади СССР. П. Ф. Швецов [37] считает, что площадь с вечномерзлыми грунтами близка к 9 млн. км2, что составляет приблизительно 40 % территории СССР. Эта площадь, по его мнению, не может быть определена с точностью больше 15–20 % из-за очень большой переходной полосы. Мощность вечномерзлых пород изменяется от нескольких метров в южной части зоны распространения вечномерзлых грунтов (Канин и север Кольского п-ова) до нескольких сотен метров на севере Сибири и даже до 1500 м в верховьях р. Мар-хи — левого притока Вилюя.