Наблюдения за состоянием окружающей природной среды ведутся человеком давно. Они необходимы для определения условий обитания, ведения хозяйства, принятия мер по предотвращению неблагоприятных воздействий на жизнь людей и т. д. В состав данных о качестве среды входит как информация о существующем состоянии, так и прогнозы изменений природных условий.

Как видно из истории, уже на ранних этапах развития цивилизации и культуры люди научились измерять важнейшие характеристики окружающей среды. Примером первых измерительных устройств могут служить

«Ниломеры», применявшиеся для регистрации уровней воды на реке Нил; дождемеры, известные древнегреческим учёным, и даже древнейшие обсерватории (приливы) на территории Евразии и Северной Африки.

Жизнь человека во все времена была тесно связана с водой. Водные объекты, в особенности реки, способствовали возникновению древнейших очагов культуры в Месопотамии, Египте, Индии, Китае, на Армянском н агорье, в Центральной и Южной Америке. Возраст некоторых гидротехнических сооружений – ирригационных и судоходных каналов, дамб и водохранилищ – около 8000 лет!

В то время, когда на территории современной Финляндии и Карелии ещё, возможно, кое-где таяли остатки льдов последнего периода оледен ения, а река Нева ещё не успела образоваться, в Египте уже велись простейшие гидрологические наблюдения – на скалах в 400 км выше Асуана отмечали уровни воды во время разлива Нила.

Экологизация – процесс постепенного внедрения технологических, управленческих, организационных систем решений, позволяющих пов ышать эффективность использования ресурсов с улучшением или хотя бы с сохранением природной среды.

Одним из основных таких мероприятий является разработка безотходных или малоотходных технологий и технологических цепей. Составными элементами таких технологий являются:
комплексная переработка сырья с использованием всех его компонентов;
уменьшение или полное исключение загрязнения среды промежуточными продуктами;
создание замкнутых систем производственного цикла.

Очистные сооружения необходимо рассматривать с учётом их воздействия на окружающую среду твёрдыми отходами (размещение, захоронения, отторжение земель, инфильтрационное загрязнение подземных вод, выделение газов), газовыми выбросами (сероводород), компонентами очищенных сточных вод.

Основная причина загрязнения водных ресурсов – аварийный или технологический сброс в водоёмы промышленными, бытовыми и транспортными предприятиями неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод.

Факторами, характеризующими способы очистки, являются используемые на очистку ресурсы, поступающая вода, требуемое качество сточных вод, методы и оборудование, применяемые при очистке, производительность труда, качество продукции и издержки производства.

Для оценки методов очистки сточных вод применяются следующие показатели: коэффициент очистки сточных вод, экономичность процесса, производительность, эффективность, экономический ущерб.

Жилищно-коммунальное хозяйство дает до половины и более объёма загрязнённых сточных вод, сбрасываемых в водоёмы. В отличие от других водопотребителей оно почти не возвращает в водоисточники очищенную воду.

Загрязнённые стоки городских коммунальных служб в основном складываются из сбросов неочищенных стоков городских очистных сооружений; стока ливневых талых и промывочных вод с селитебной зоны; из утечек и прорывов системы канализации; стоков зон частной застройки; бытовых стоков селитебной территории и утечек нефтепродуктов со стоянок и с территории гаражей.

Особенно сложная ситуация в сельской местности, где практически отсутствует централизованное водоснабжение и нет системы очистных сооружений.

Основными загрязнителями являются соединения азота и фосфора, нитраты, сульфаты, хлориды, взвешенные вещества, ПАВ, нефтепродукты, различные органические соединения.

Тверская область специализируется на производстве молока, мяса, льна и картофеля. Основными типами хозяйств по специализации являются хозяйства мясомолочного и молочно-мясного животноводства в сочетании с выращиванием льна, картофеля и зерновых.

Сельское хозяйство оказывает существенное влияние на водный режим и водный баланс территории. Как правило, увеличивается поверхностный сток; соответственно снижается подземный сток и запасы влаги в почве. Кроме того, многократно увеличивается водная эрозия почв.

В сельском хозяйстве используется большое (более 150 видов) количество пестицидов, т. е. ядохимикатов, используемых для борьбы с различными вредителями, болезнями, сорняками: инсектицидов (насекомые), фунгицидов (грибы), гербицидов (растения), акарицидов (клещи) и др.

Среди всех отраслей промышленности наибольший вклад в загрязнение водоёмов вносят химическая и нефтехимическая промышленность.

Основные загрязнители – нефтепродукты, сульфаты, хлориды, взвешенные вещества, азот, фосфор, аммиак, нитраты, нитриты, цианиды, кадмий, кобальт, марганец, медь, никель, ртуть, свинец, хром, цинк, серовод ород, сероуглерод, спирты, бензол, формальдегид, фенолы, ПАВ, пестициды.

Химические производства, тяготея к источникам энергии и воды, сосредоточены в крупных городах и ПГТ. Поэтому основные предприятия области расположены в Твери («Химволокно», полиграфические комбинаты, завод стеклопластика и стекловолокна, фармацевтическая фабрика), Торжке (завод полиграфических красок), Нелидове (завод пластмасс), Редкинский опытный завод.

Машиностроение в Тверской области сосредоточено в основном в крупных городах и посёлках городского типа. Наиболее крупные предприятия: вагоностроительные заводы в Твери и Торжке, производство башенных кранов (Ржев), «Тверьтехоснастка» (Тверь), станкостроительные предприятия в Кимрах, Нелидово, Белом, «Бежецксельмаш», предприятия электротехнического машиностроения и др.

На машиностроительных предприятиях имеется ряд производств с высоким уровнем загрязнения водной среды.

К ним относятся:
внутризаводское энергетическое производство и другие процессы, связанные со сжиганием топлива;
литейное производство;
металлообработка конструкций и отдельных деталей;
сварочное производство;
гальваническое производство;
лакокрасочное производство.

Взаимодействие энергетических предприятий с окружающей средой происходит на всех стадиях добычи и использования топлива, переработки и передачи энергии. В составе загрязнителей – взвешенные вещества, нефтепродукты, хлориды, сульфаты, соединения тяжёлых металлов, сероводород, формальдегид и др. Топливная энергетика базируется на Конаковской ГРЭС (удельный вес – 50 %), Калининской ТЭС, ТЭЦ в Твери, Бежецке, Вышнем Волочке, Ржеве и др. Кроме того, осуществлен пуск четырёх энергоблоков на Калининской АЭС (удельный вес – 47 %).

Основными потребителями воды на ТЭС и АЭС являются конденсаторы турбин. Расход воды зависит от параметров пара и от системы технического водоснабжения. По некоторым оценкам в перспективе будет затрачиваться воды на охлаждение конденсаторов: на ТЭС – 120 кг/(кВт. ч), на АЭС – 220 кг/(кВт. ч). Большие удельные расходы пара на АЭС определяют и большие удельные расходы воды.

Строительство Тверского водопровода велось на добровольные пожертвования, с привлечением известных западных специалистов, и было завершено в 1865 г. Эксплуатация водопровода началась с 1870 года. Водоснабжение было поверхностным – из рек. Из года в год водопроводное хозяйство города росло, но развивалась и промышленность, против фабрик одно за другим возбуждались уголовные дела за загрязнение рек, и в 1879 г. Тверская дума постановила запретить брать «отравленную воду из Тьмаки и у правого берега Волги».

С 1915 г. город начал переходить на потребление подземной воды из артезианских скважин. Первые скважины для водоснабжения города Твери были пробурены в 1894 г.

С тех пор водопроводная сеть изрядно разрослась, «опутав» почти весь город. На смену деревянным трубам пришли металлические, с огромным (до 1 м) диаметром, а общая протяженность водопроводной сети составляет более 500 км.

Главным водопотребителем области является промышленность. Лидируют химические (Тверь, Торжок, Нелидово, Редкино), текстильные (Тверь, Вышний Волочёк) предприятия и предприятия топливно энергетического комплекса (Тверь, Конаково, Бежецк, Вышний Волочёк, Ржев, Удомля и др.). Только Калининская АЭС расходует на охлаждение одного реактора около 10 млн м3 воды в год. Очень крупным потребителем воды является Конаковская ГРЭС.

Для сельского хозяйства характерно большое водопотребление в животноводстве, и особенно на крупных свиноводческих комплексах и птицефермах. Общее водоотведение с животноводческих ферм в Тверской области составляет около 9 млн м3 в год.

Для питьевых, хозяйственных и бытовых нужд в Тверской области используются в основном подземные воды. По данным СЭС, в области свыше 11 000 родников, колодцев, каптажей и около 3500 источников централизованного водоснабжения. На одного жителя области в год расходуется около 61 м3 воды, т. е. население тратит более 100 млн м3 в год. На личные нужды (приготовление пищи, мытье посуды, стирку, уборку помещений, личную гигиену) уходит около 170 литров воды в сутки

В Тверской области одним из старейших способов водопользования является создание искусственных сооружений – водохранилищ различного назначения и систем каналов. Ещё в 1722 г. по распоряжению Петра I было построено Вышневолоцкое (бывшее Заводское) водохранилище, предназначенное для поддержания судоходных уровней в Вышневолоцкой водной системе. В 1843 г. у села Селище на Волге был построен Верхневолжский бейшлот (плотина). В результате поднят уровень Верхневолжских озёр и создано водохранилище площадью 184 км2 и объёмом 374 млн м3. Эта вода используется в летний меженный период для регулирования уровней в верховьях Волги. В 1937 г. началось заполнение Иваньковского водохранилища, предназначенного для снабжения водой Московской агломерации по каналу им. Москвы. Площадь бассейна – 327 км2, объём – около 1км3 . Вслед за Иваньковским через два года было создано Угличское водохранилище. Оно выполняет энергетическую функцию (Угличская ГЭС) и поддерживает высокие судоходные уровни на этом участке Волги.