Водные ресурсы и их использование
Водная среда включает поверхностные иподземные воды. Поверхностные воды в основном сосредоточены в океане,содержанием 1 млрд. 375 млн. км3 — около 98% всей воды на Земле.Поверхность океана (акватория) составляет 361 млн. км2. Она примернов 2,4 раза больше площади суши территории, занимающей 149 млн. км2.
Подземные воды бывают солеными,солоноватыми (меньшей солености) и пресными; существующие геотермальные водыимеют повышенную температуру (более 30<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">°
С.). Для производственнойдеятельности человечества и его хозяйственно-бытовых нужд требуется преснаявода, количество которой составляет всего лишь 2,7% общего объема воды наЗемле, причем очень малая ее доля (всего 0,36%) имеется в легкодоступных длядобычи местах. Большая часть пресной воды содержится в снегах и пресноводныхайсбергах, находящихся в районах в основном Южного полярного круга. При отсутствиипресной воды используют соленую поверхностную или подземную воду, производя ееопреснение или гиперфильтрацию: пропускают подбольшим перепадом давлений через полимерные мембраны с микроскопическимиотверстиями, задерживающими молекулы соли. Оба эти процесса весьма энергоемки,поэтому представляет интерес предложение, состоящее в использовании в качествеисточника пресной воды пресноводных айсбергов (или их части), которые с этойцелью буксируют по воде к берегам, не имеющим пресной воды, где организуют ихтаяние. По предварительным расчетам разработчиков этого предложения, получениепресной воды будет примерно вдвое менее энергоемки по сравнению с опреснением игиперфильтрацией.Без воды не может жить человек. Вода– один из важнейших факторов, определяющих размещение производительных сил, аочень часто и средство производства. Увеличение расходования водыпромышленностью связано не только с ее быстрым развитием, но и с увеличениемрасхода воды на единицу продукции. Например, на производство 1 тхлопчатобумажной ткани фабрики расходуют 250 м3 воды. Много водытребуется химической промышленности. Так, на производство 1 т аммиаказатрачивается около 1000 м3 воды.
Современные крупныетеплоэлектростанции потребляют огромное количество воды. Только одна станциямощностью 300 тыс. кВт расходует до 120 м3/с, или более 300 млн. м3в год. Валовое потребление воды для этих станций в перспективе возрастетпримерно в 9-10 раз.
Одним из наиболее значительных водопотребителей является сельское хозяйство. В системеводного хозяйства это самый крупный водопотребитель.На выращивание 1 т пшеницы требуется за вегетационный период 1500 м3воды, 1 т риса – более 7000 м3. Высокая продуктивность орошаемыхземель стимулировала резкое увеличение из площади во всем мире – она сейчасравна 200 млн. га. Составляя около 1/6 всей площади посевов, орошаемые землидают примерно половину сельскохозяйственной продукции.
Особое место в использовании водныхресурсов занимает водопотребление для нужд населения. На хозяйственно-питьевыецели в нашей стране приходится около 10% водопотребления.
Водный баланс земли.
Чтобы представить, сколько водыучаствует в круговороте, охарактеризуем различные части гидросферы. Более 94%ее составляет Мировой океан. Другая часть (4%) – подземные воды. При этомследует учесть, что большая их часть относится к глубинным рассолам, а пресныеводы составляют 1/15 долю. Значителен также объем льда полярных ледников: спересчетом на воду он достигает 24 млн. км., или 1,6% объема гидросферы.Озерной воды в 100 раз меньше – 230 тыс. км., а в руслах рек содержится всеголишь 1200 м. Воды, или 0,0001% всей гидросферы. Однако, несмотря на малый объемводы, реки играют очень большую роль: они, как и подземные воды, удовлетворяютзначительную часть потребностей населения, промышленности и орошаемогоземледелия. Воды на Земле довольно много. На долю пресных вод, исключая воду,скованную в полярных ледниках, приходится немногим более 2 млн. км., или только0,15% всего объема гидросферы.
Гидросфера как природная система
Гидросфера – это прерывистая воднаяоболочка Земли, совокупность морей, океанов, континентальных вод (включаяподземные) и ледяных покровов. Моря и океаны занимают около 71% земнойповерхности, в них сосредоточено около 96,5% всего объема гидросферы. Суммарнаяплощадь всех внутренних водоемов суши составляет менее 3% ее площади. На долюледников приходится 1,6% запасов воды в гидросферы, а их площадь составляетоколо 10% площади континентов.
Важнейшее свойство гидросферы –единство всех видов природных вод (Мирового океана, вод суши, водяного пара ватмосфере, подземных вод), которое осуществляется в процессе круговорота воды вприроде. Движущими силами этого глобального процесса служат поступающая на поверхностьЗемли тепловая энергия Солнца и сила тяжести, обеспечивающие перемещение ивозобновление природных вод всех видов.
Испарение с поверхности Мировогоокеана и с поверхности суши является начальным звеном круговорота воды вприроде, обеспечивающим не только возобновление наиболее ценного его компонента– пресных воды суши, но и их высокое качество. Показателем активности водообмена природных вод служит высокая скорость ихвозобновления, хотя различные природные воды возобновляются (замещаются) снеодинаковой скоростью. Наиболее мобильный агент гидросферы – речные воды,период возобновления которых составляет 10-14 суток.
Преобладающая часть гидросферных вод сосредоточена в Мировом океане. Мировойокеан – основное замыкающее звено круговорота воды в природе. Он отдает большуючасть испаряющейся влаги в атмосферу. Водные организмы, населяющиеповерхностный слой Мирового океана, обеспечивают возврат в атмосферузначительной части свободного кислорода планеты.
Огромный объем Мирового океанасвидетельствует о неисчерпаемости природных ресурсов планеты. Кроме того,Мировой океан является коллектором речных вод суши, ежегодно принимая около 39тыс. м3 воды. Наметившееся в отдельных районах загрязнение Мировогоокеана грозит нарушить естественный процесс влагоооборотав его наиболее ответственном звене – испарении с поверхности океана.
Загрязнение.
Под загрязнением водоемов понимаетсяснижение их биосферных функций и экономического значения в результатепоступления в них вредных веществ. Одним из видов загрязнения водоемов являетсятепловое загрязнение. Электростанции, промышленные предприятия часто сбрасываютподогретую воду в водоем. Это приводит к повышению в нем температуры воды. Сповышением температуры в водоеме уменьшается количество кислорода,увеличивается токсичность загрязняющих воду примесей, нарушается биологическоеравновесие.
В загрязненной воде с повышениемтемпературы начинают бурно размножаться болезнетворные микроорганизмы и вирусы.Попав в питьевую воду, они могут вызвать вспышки различных заболеваний.
В ряде регионов важным источникомпресной воды являлись подземные воды. Раньше они считались наиболее чистыми. Нов настоящее время в результате хозяйственной деятельности человека многиеисточники подземной воды также подвергаются загрязнению. Нередко это загрязнениенастолько велико, что вода из них стала непригодной для питья.
Человечество потребляет на свои нуждыогромное количество пресной воды. Основными ее потребителями являютсяпромышленность и сельское хозяйство. Наиболее водоемкие отрасли промышленности - горнодобывающая, сталелитейная, химическая, нефтехимическая,целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит до70% всей воды, затрачиваемой в промышленности. Главный же потребительпресной воды- сельское хозяйство: на егонужды уходит60-80% всей пресной воды. Всовременных условиях сильно увеличиваются потребности человека в воде накоммунально-бытовые нужды. Объем потребляемой воды для этих целей зависит отрегиона и уровня жизни, составлял от3 до700 л на одного человека, в Москве, например,на каждого жителя приходится около650 л,что является одним из самых высоких показателей в мире.
Из анализа водопользования за5-6 прошедших десятилетий вытекает, чтоежегодный |прирост безвозвратного водопотребления, при котором использованнаявода безвозвратно теряется для природы, составляет4-5%. Перспективные расчеты показывают, что при сохранении такихтемпов потребления и с учетом прироста населения и объемов производства к2100 г. человечество может исчерпать всезапасы пресной воды.
Уже в настоящее время недостатокпресной воды испытывают не только территории, которые природа обделила воднымиресурсами, но и многие регионы, еще недавно вчитавшиеся благополучными в этомотношении. В настоящее время потребность в пресной воде не удовлетворяется у20% городского и75% сельского населения планеты.
Вмешательство человека в природныепроцессы затронуло даже крупные реки (такие, как Волга, Дон, Днепр), изменив всторону уменьшения объемы переносимых водных масс (сток рек). Используемая всельском хозяйстве вода по большей части расходуется на испарение и образованиерастительной биомассы и, следовательно, не возвращается в реки. Уже сейчас внаиболее обжитых районах страны сток рек сократился на8%, а у таких рек, как Дон, Терек, Урал- на1 1-20%. Весьмадраматична судьба Аральского моря, по сути, прекратившего существование из-зачрезмерного забора вод рек Сырдарьи и Амударьи на орошение. Ограниченные запасыпресной воды еще больше сокращаются из-за их загрязнения. Главную опасность представляютсточные воды (промышленные, сельскохозяйственные и бытовые), посколькузначительная часть использованной воды возвращается в водные бассейны в видесточных вод.
Загрязнение поверхностных вод.
Качество воды большинства водных объектов не отвечаетнормативным требованиям. Многолетние наблюдения за динамикой качестваповерхностных вод обнаруживают тенденцию увеличения числа створов с высокимуровнем загрязненности и числа случаев экстремально высокого содержаниязагрязняющих веществ в водных объектах.
Состояние водных источников и систем централизованноговодоснабжения не может гарантировать требуемого качества питьевой воды, а в рядерегионов (Южный Урал, Кузбасс, некоторые территории Севера) это состояниедостигло опасного уровня для здоровья человека. Службысанитарно-эпидемиологического надзора постоянно отмечают высокое загрязнение поверхностныхвод.
Около1/3 всеймассы загрязняющих веществ вносится в водоисточники споверхностным и ливневым стоком с территорий санитарно неблагоустроенных мест,сельскохозяйственных объектов и угодий, что влияет на сезонное, в периодвесеннего паводка, ухудшение качества питьевой воды, ежегодно отмечаемое вкрупных городах. В связи с этим проводится гиперхлорированиеводы, что, однако небезопасно для здоровья населения в связи с образованиемхлорорганических соединений.
Одним из основных загрязнителей поверхностных водявляется нефть и нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результатеестественных ее выходов в районах залегания. Но основные источники загрязнениясвязаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкойи использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.
Среди продуктов промышленного производства особоеместо по своему отрицательному воздействию на водную среду и живые организмызанимают токсичные синтетические вещества. Они находят все более широкоеприменение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве.Эти вещества могут образовывать в водоёмах слой пены, особенно хорошо заметныйна порогах, перекатах, шлюзах. Способность к пенообразованию у этих веществпоявляется уже при концентрации1-2 мг/л.
Наиболее распространенными загрязняющими веществами вповерхностных водах являются фенолы, легко окисляемые органические вещества,соединения меди, цинка. Огромное количество загрязняющих веществ вносился вповерхностные воды со сточными водами предприятий черной и цветной металлургии,химической, нефтехимической, нефтяной, газовой, угольной, лесной, целлюлозно-бумажнойпромышленности, предприятий сельского и коммунального хозяйства, поверхностнымстоком с прилегающих территорий.
Небольшую опасность для водной среды из металловпредставляют ртуть, свинец и их соединения.
Расширенное производство (без очистных сооружений) иприменение ядохимикатов на полях приводят к сильному загрязнению водоемов вреднымисоединениями. Загрязнение водной среды происходит в результате прямого внесенияядохимикатов при обработке водоемов для борьбы с вредителями, поступления вводоемы воды, стекающей с поверхности обработанных сельскохозяйственных угодий,при сбросе в водоемы отходов предприятий-производителей, а также в результатепотерь при транспортировке, хранении и частично с атмосферными осадками.
Наряду с ядохимикатами сельскохозяйственные стокисодержат значительное количество остатков удобрений (азота, фосфора, калия),вносимых на поля. Кроме того, большие количества органических соединений азотаи фосфора попадают со стоками от животноводческих ферм, а также сканализационными стоками. Повышение концентрации питательных веществ в почвеприводит к нарушению биологического равновесия в водоеме.
Вначале в таком водоеме резко увеличивается количествомикроскопических водорослей. С увеличением кормовой базы возрастает количестворакообразных, рыб и других водных организмов. Затем происходит отмирание огромногоколичества организмов. Оно приводит к расходованию всех запасов кислорода,содержащегося в воде, и накоплению сероводорода. Обстановка в водоеме меняетсянастолько, что он становится непригодным для существования любых форморганизмов. Водоем постепенно «умирает».
Современный уровень очистки сточных вод таков, чтодаже в водах, прошедших биологическую очистку, содержание нитратов и фосфатовдостаточно для интенсивного эвтрофирования водоемов.
Эвтрофизация-обогащение водоема биогенами, стимулирующее ростфитопланктона. 0т этого вода мутнеет, гибнут бентосные растения, сокращаетсяконцентрация растворенного кислорода, задыхаются обитающие на глубине рыбы имоллюски.
Загрязнениеподземных вод.
Загрязнению подвергаются не только поверхностные, но иподземные воды. В целом состояние подземных вод оценивается как критическое иимеет опасную тенденцию дальнейшего ухудшения.
Подземные воды (особенно верхних,неглубоко залегающих, водоносных горизонтов) вслед за другими элементамиокружающей среды испытывают загрязняющее влияние хозяйственной деятельностичеловека. Подземные воды страдают от загрязнения нефтяных промыслов,предприятий горнодобывающей промышленности, полей фильтрации, хранилищхимических отходов и удобрений, свалок, животноводческих комплексов, неканализированных населенных пунктов. Происходит ухудшение качества воды врезультате подтягивания некондиционных природных вод при нарушении режимаэксплуатации водозаборов. Площади очагов загрязнения подземных вод достигаютсотен квадратных километров. Из загрязняющих подземные воды веществ преобладают:нефтепродукты, фенолы, тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий, никель,ртуть), сульфаты, хлориды, соединения азота,
Методы очистки воды.
Важное место в предохранениигидроресурсов от качественного истощения принадлежит очистным сооружениям.Очистные сооружения бывают разных типов в зависимости от основного способаобезвреживания нечистот.
При механическом методе нерастворимые примеси удаляют из сточных водчерез систему отстойников и разного рода ловушек. В прошлом этот способ находилсамое широкое применение для очистки промышленных стоков. Сущностьхимического метода заключается в том, что на очистных станциях в стоки вносятреагенты. Они вступают в реакцию с растворенными и нераствореннымизагрязняющими веществами и способствуют их выпадению в отстойниках, откуда ихудаляют механическим путем. Но этот способ непригоден для очистки стоков,содержащих большое количество разнородных загрязнителей.
Для очистки промышленных стоковсложного состава применяют электролитический (физический) метод. При этомспособе электрический ток пропускают через промстоки,что приводит к выпадению большинства загрязняющих веществ в осадок.Электролитический способ очень эффективен и требует относительно небольшихзатрат на сооружение очистных станций. У нас в стране в городе Минске целаягруппа заводов с помощью этого метода добилась очень высокой степени очисткистоков.
При очистки бытовых стоков наилучшиерезультаты дает биологический метод.В этом случае для минерализации органических загрязнений используют аэробныебиологические процессы, осуществляемые с помощью микроорганизмов. Биологическийметод применяют как в условиях, приближенных к естественным, так и вспециальных биоочистных сооружениях. В первом случаехозяйственно-бытовые стоки подаются на поля орошения. Здесь сточные воды фильтруются через почвогрунты и при этом проходят бактериальную очистку. Наполях орошения скапливается огромное количество органических удобрений, чтопозволяет выращивать на них высокие урожаи. Сложную систему биологическойочистки загрязненных рейнских вод для целей водоснабжения ряда городов страны разработалии применяют голландцы. На Рейне построены насосные станции с фильтрамичастичной очистки. Из реки вода закачивается в неглубокие канавы на поверхностьречных террас, затем она фильтруется, пополняя грунтовые воды. Грунтовые водыподаются по скважинам на дополнительную очистку и затем поступают в водопровод.
Очистные сооружения решают проблемусохранения качества пресных вод лишь до определенной стадии развития экономикиконкретных географических регионов. Затем наступает момент, когда местныхгидроресурсов уже не хватает для разбавления возросшего количества очищенныхстоков. Тогда начинается прогрессирующее загрязнение гидроресурсов, наступаетих качественное истощение. Кроме того, на всех станциях очистки по мере ростастоков встает проблема размещения значительных объемов отфильтрованныхзагрязняющих веществ. Таким образом, очистка промышленных и коммунальных стоковдает лишь временное решение местных задач охраны вод от загрязнения.
Кардинальные пути защиты отзагрязнения и разрушения природноаквальных исопряженных с ними природных территориальных комплексов заключается вуменьшении или даже полном прекращении сброса в водоемы отработанных, в томчисле и очищенных сточных вод. Совершенствование технологических процессовпостепенно решает эти задачи. Все больше предприятий применяют замкнутый цикл водообеспечения. В этом случае отработанные воды проходятлишь частичную очистку, после которой они снова могут быть использованы в рядеотраслей промышленности. Полное осуществление всех мер, направленных напрекращение сбросов нечистот в реки, озера и водохранилища, возможно только вусловиях сложившихся территориально-производственных комплексов. В пределахпроизводственных комплексов для организации замкнутого цикла водоснабженияможно использовать сложные технологические связи между различнымипредприятиями. Прогресс техники, тщательный учет местных гидрологических, физико — и экономико-географических условий при планированиии формировании территориально-производственыхкомплексов позволяет в перспективе обеспечить количественное и качественноесохранение всех звеньев круговорота пресной воды, превратить ресурсы пресных водв неисчерпаемые. Все чаще для пополнения ресурсов пресных вод используютсядругие части гидросферы. Так, разработана достаточно эффективная технологияопреснения морских вод. Технически проблема опреснения морской воды решена.Однако для этого требуется много энергии, и поэтому опресненная вода еще оченьдорога. Значительно дешевле опреснять солоноватые подземные воды. С помощьюгелиоустановок эти воды опресняют на юге США, на территории Калмыкии, Краснодарскомкрае, Волгоградской области. На международных конференциях по проблемам водныхресурсов обсуждаются возможности переброски пресной воды, законсервированной ввиде айсбергов.
Впервые предложил использовать айсберги дляводоснабжения засушливых районовземного шара американский географ и инженер Джон Айзекс. По его проекту от берегов Антарктиды айсберги должны транспортироваться судами в холодноеПеруанское течение и далее по системе течений к берегам Калифорнии. Здесь ониприкрепляются к берегу, и пресная вода, образующаяся при таянии, будетподаваться по трубам на материк. Причём за счёт конденсации на холоднойповерхности айсбергов количество пресной воды окажется на 25% большим, чем содержится в них самих.
Заключение
Рациональное использование водныхресурсов — это, прежде всего охрана водных пространств от загрязнения, а таккак промышленные стоки занимают первое место по объёму и ущербу, который онинаносят, то именно в первую очередь необходимо решать проблему сброса их в реки. В частности ограничениесбросов в водоёмы, а также усовершенствование технологий производства, очисткии утилизации.
Также важным является взимание платыза сброс сточных вод и загрязняющих веществ и перечисление взимаемых средств наразработку новых безотходных технологий и сооружений по очистке. Необходимоснижать размер платы за загрязнения окружающей среды предприятиям сминимальными выбросами и сбросами, что в дальнейшем будет служить приоритетомдля поддержания минимума сброса или его уменьшения.
www.ronl.ru
works.tarefer.ru
Понятие водные ресурсы можно трактовать в двух смыслах – широком и узком.
В широком смысле – это весь объем вод гидросферы, заключенных в реках, озерах, ледниках, морях и океанах, а также в подземных горизонтах и в атмосфере. К нему вполне применимы определения огромный, неисчерпаемый, и это неудивительно. Ведь Мировой океан занимает 361 млн км2 (около 71 % всей площади планеты), а на ледники, озера, водохранилища, болота, реки приходится еще 20 млн км2 (15 %). В результате общий объем гидросферы оценивается в 1390 млн км3. Нетрудно рассчитать, что при таком общем объеме на одного жителя Земли ныне приходится примерно по 210 млн м3 воды. Такого количества хватило бы для снабжения крупного города в течение целого года!
Нужно, однако, учитывать и возможности использования этих огромных ресурсов. Ведь из общего объема содержащейся в гидросфере воды 96,4 % приходятся на долю Мирового океана, а из водных объектов суши наибольшее количество воды содержат ледники (1,86 %) и подземные воды (1,68 %), использование которых возможно, но большей частью сильно затруднено.
Вот почему, когда говорят о водных ресурсах в узком смысле слова, то имеют в виду пригодные для употребления пресные воды, которые составляют только 2,5 % общего объема всех вод гидросферы. Однако и в этот показатель приходится внести существенные коррективы. Нельзя не учитывать того, что почти все ресурсы пресных вод «законсервированы» либо в ледниках Антарктиды, Гренландии, горных областей, во льдах Арктики, либо в подземных водах и льдах, использование которых все-таки очень ограничено. Гораздо шире используются озера и водохранилища, но их географическое распределение отнюдь не отличается повсеместностью. Отсюда вытекает, что главным источником обеспечения потребностей человечества в пресной воде были и остаются речные (русловые) воды, доля которых чрезвычайно мала, а общий объем составляет всего 2100 км3.
Такого количества пресных вод людям уже теперь недоставало бы для жизни. Однако благодаря тому, что продолжительность условного влагооборота для рек составляет 16 суток, в течение года объем воды в них возобновляется в среднем 23 раза и, следовательно, ресурсы речного стока чисто арифметически могут быть оценены в 48 тыс. км3/год. Однако в литературе преобладает цифра 41 тыс. км3/год. Она и характеризует «водный паек» планеты, но здесь также необходимы оговорки. Нельзя не учитывать, что более половины русловых вод стекает в море, так что реально доступные для использования ресурсы таких вод, по некоторым оценкам, не превышают 15 тыс. км3.
Если рассмотреть, как полный речной сток распределяется между крупными регионами мира, то окажется, что на зарубежную Азию приходится 11 тыс. км3, на Южную Америку – 10,5, на Северную Америку – 7, на страны СНГ – 5,3, на Африку – 4,2, на Австралию и Океанию– 1,6 и на зарубежную Европу – 1,4 тыс. км3. Понятно, что за этими показателями стоят прежде всего крупнейшие по размерам стока речные системы: в Азии – Янцзы, Ганга и Брахмапутры, в Южной Америке – Амазонки, Ориноко, Параны, в Северной Америке – Миссисипи, в СНГ – Енисея, Лены, в Африке – Конго, Замбези. Это в полной мере относится не только к регионам, но и к отдельным странам (табл. 23).
Таблица 23
ПЕРВЫЕ ДЕСЯТЬ СТРАН ПО РАЗМЕРАМ РЕСУРСОВ ПРЕСНЫХ ВОД
Цифры, характеризующие водные ресурсы, еще не могут дать полное представление о водообеспеченности, поскольку обеспеченность суммарным стоком принято выражать в удельных показателях – либо на 1 км2 территории, либо на одного жителя. Такая водообеспеченность мира и его регионов показана на рисунке 19. Анализ этого рисунка говорит о том, что при среднемировом показателе 8000 м3/год показатели выше этого уровня имеют Австралия и Океания, Южная Америка, СНГ и Северная Америка, а ниже – Африка, зарубежная Европа и зарубежная Азия. Такое положение с водообеспеченностью регионов объясняется как общими размерами их водных ресурсов, так и численностью их населения. Не менее интересен и анализ различий водообеспеченности отдельных стран (табл. 24). Из десяти стран с наибольшей водообеспеченностью семь находятся в пределах экваториального, субэкваториального и тропического поясов и только Канада, Норвегия и Новая Зеландия – в пределах умеренного и субарктического.
Рис. 19. Обеспеченность ресурсами речного стока по крупным регионам мира, тыс. м3/год
Таблица 24
СТРАНЫ С НАИБОЛЬШЕЙ И НАИМЕНЬШЕЙ ОБЕСПЕЧЕННОСТЬЮ РЕСУРСАМИ ПРЕСНЫХ ВОД
Хотя по приведенным выше душевым показателям водообеспеченности всего мира, отдельных его регионов и стран вполне можно представить себе ее общую картину, все же такую обеспеченность правильнее было бы назвать потенциальной. Чтобы представить себе реальную водообеспеченность, нужно учитывать размеры водозабора, водопотребления.
Мировое водопотребление в ХХ в. росло следующим образом (в км3): 1900 г. – 580, 1940 г. – 820, 1950 г. – 1100, 1960 г. – 1900, 1970 г. – 2520, 1980 г. – 3200, 1990 г. – 3580, 2005 г. – 6000. Эти общие показатели водопотребления очень важны: они свидетельствуют о том, что на протяжении XX в. мировое водопотребление увеличилось в 6,8 раз. Уже сейчас почти 1,2 млрд человек не имеют доступа к чистой питьевой воде. Согласно прогнозу ООН, всеобщий доступ к такой воде удается обеспечить: в Азии – к 2025 г., в Африке – к 2050 г. Не менее важна и структура, т. е. характер водопотребления. В наши дни 70 % пресной воды потребляет сельское хозяйство, 20 % – промышленность, 10 % идет на удовлетворение коммунально-бытовых нужд. Такое соотношение вполне понятно и закономерно, но с точки зрения экономии водных ресурсов довольно невыгодно, прежде всего потому, что именно в сельском хозяйстве (особенно в орошаемом земледелии) очень великобезвозвратное водопотребление. По имеющимся расчетам, в 2000 г. безвозвратное водопотребление в сельском хозяйстве мира составило 2,5 тыс. км3, тогда как в промышленности и коммунальном хозяйстве, где шире применяется оборотное водоснабжение, соответственно только 65 и 12 км3. Из всего сказанного вытекает, во-первых, что в наши дни человечество использует уже довольно значительную часть «водного пайка» планеты (около 1/10 общего и более 1/4 реально доступного) и, во-вторых, что безвозвратные потери воды составляют более 1/2 общего ее потребления.
Не случайно самые высокие показатели душевого водопотребления характерны для стран с орошаемым земледелием. Рекордсмен здесь Туркмения (7000 м3 на человека в год). За ней следуют Узбекистан, Киргизия, Казахстан, Таджикистан, Азербайджан, Ирак, Пакистан и др. Все эти страны уже испытывают значительный дефицит водных ресурсов.
В России суммарный речной сток достигает 4,2 тыс. км3/год, и, следовательно, обеспеченность ресурсами этого стока из расчета на одного жителя составляет 29 тыс. м3/год; это не рекордный, но вполне высокий показатель. Суммарный забор свежей воды во второй половине 1990-х гг. вследствие экономического кризиса имел тенденцию к некоторому уменьшению. В 2000 г. он равнялся 80–85 км3.
Структура водопотребления в России следующая: 56 % идет на производство, 21 % – на хозяйственно-питьевые нужды, 17 % – на орошение и сельскохозяйственное водоснабжение и 6 % – на прочие нужды. Нетрудно подсчитать, что в целом по России суммарный водозабор составляет всего 2 % от общих ресурсов речного стока. Однако это средний показатель, а в отдельных речных бассейнах он достигает 50–75 % и более. То же относится и к отдельным экономическим районам страны. Так, в Центральном, Центрально-Черноземном и Поволжском районах водообеспеченность в расчете на одного жителя составляет всего 3000–4000 м3/год, а на Дальнем Востоке – 300 тыс. м3.
Общая же тенденция для всего мира и отдельных его регионов заключается в постепенном уменьшении водообеспеченности, поэтому ведутся поиски разных путей экономии водных ресурсов и новых путей водоснабжения.
www.ronl.ru
| Вид воды | Объем (тыс. км3) | Доля в мировых запасах (%) | Активность водообмена (число лет) | |
| общих | пресных | |||
| Воды Мирового океана | 1338000 | 96,50 | - | 2600 |
| Подземные воды | 23400 | 1,70 | - | 2000 |
| Преимущественно пресные | 10530 | 0,76 | 30,1 | 880 |
| Почвенная влага | 16,5 | 0,001 | 0,05 | 1 |
| Полярные и горные ледники | 24064,1 | 1,74 | 68,7 | 9700 |
| Подземные льды зоны многолетне мерзлых пород | 300 | 0,022 | 0,86 | 10000 |
| Вода в озерах пресная соленая | 176,49185,4 | 0,0130,0070,006 | -0,26- | 17-- |
| Воды болот | 11,5 | 0,0008 | 0,03 | 5 |
| Воды в руслах рек | 2,1 | 0,0002 | 0,006 | 0,044 |
| Биологическая вода | 1,1 | 0,0001 | 0,003 | - |
| Вода в атмосфере | 12,9 | 0,001 | 0,04 | 0,22 |
| Вся гидросфера | 1385985 | 100 | - | 2400 |
| Пресные воды | 35029 | 2,53 | 100 | - |
ного стока во всем мире примерно на 700 км3 в год. Следовательно, интенсификация сельского хозяйства неизбежно приводит к ухудшению водообеспеченности других отраслей хозяйства. Поэтому при планировании размещения и развития производительных сил приходится учитывать не только региональные запасы ресурсов пресных вод, но и их потребление всеми отраслями хозяйства как в настоящее время, так и в будущем. Дальнейшая интенсификация сельского хозяйств« требует развития прежде всего орошаемого земледелия. Большая часть орошаемых площадей используется под такие водоемкие и высокоурожайные культуры как рис (примерно 65% от всей площади поливных земель) и хлопчатник (18%). На орошаемых землях расход воды в 10 раз выше, чем на неорошаемых, и в среднем составляет 12-14 тыс. м3 на 1 га пашни. К 2000 г. необходимо будет увеличить поливные площади не менее чем в 3 раза. Соответственно с этим возрастет и потребление воды в сельском хозяйстве. Расширение пахотных угодий в значительных рал мерах возможно лишь при широком применении орошения. Так, многие бесплодные ныне земли Африки, Южной Америки и Австралии могут давать высокие урожаи при поливе. При полном использовании речной воды можно удвоить площади возделываемых земель в нижнем течении Ганга и Брахмапутры, увеличить их вчетверо в Южной Австралии. Все это приведет к дальнейшему росту безвозвратного использования воды для нужд орошения. Орошаемое земледелие занимало и будет занимать первое место по объему используемых вод среди других водопотребителей. Процессы урбанизации сопровождаются все большим потреблением воды для хозяйственно-бытовых нужд. Расход воды на одного человека в городе значительно выше, чем в сельской местности. Поэтому рост городского населения резко увеличивает использование воды для бытовых целей. В целом в мире 71 % потребляемой воды расходуется сельским хозяйством, 23%—промышленностью и 6%—на коммунально-бытовые нужды. Круговорот воды приводит к тому, что все части гидросферы возобновляются с той или иной интенсивностью. Особенно быстро происходит возобновление пресных вод. Если воду использовать в объеме круговорота, то источники водных ресурсов будут неисчерпаемыми, вечными. Но на практике, особенно за последние годы, потребление воды в отдельных регионах превышает скорость ее возобновления. Неравномерное размещение по территории ресурсов пресных вод, промышленности, городов, сельскохозяйственных предприятий, развитие экономики все чаще приводит к обострению диспропорций между ними, сопровождается возникновением очагов «водного голода». Так, в США в 1900 г. всеми отраслями хозяйства потреблялось 6% среднегодового стока речных вод, а в 1981 г. использовалось уже свыше 25% (с учетом слабоосвоенных водных запасов Аляски). К 2000 г. водопотребление в США, очевидно, составит 50% от среднегодового стока всех рек. Поэтому для решения проблем водоснабжения аграрных и промышленных районов страны предполагается в перспективе осуществить межбассейновую переброску вод канадских рек в объеме 246 км3 в год. Очень остро в последние годы встали проблемы водоснабжения в целом ряде индустриальных стран Европы. По этой причине ФРГ, Нидерланды и Дания обсуждают со Швецией возможности переброски оттуда пресной воды по трубопроводам. В настоящее время уже десятки стран мира испытывают серьезные трудности в связи с нехваткой пресной воды. Таким образом, все основные тенденции научно-технической революции приводят к росту использования ресурсов пресных вод, способствуют возникновению региональных и глобальных проблем, связанных с их истощением. Нехватка пресных вод в ряде регионов мира усугубляется противоречиями между капиталистическими государствами, экономической отсталостью ряда стран. Мо этой причине на Ближнем Востоке в очень небольшой степени используются гидроресурсы реки Иордан, на полустрове Индостан — воды реки Инд. Запасы Пресных вод стали предметом политических и экономических спекуляций. Более сильные в экономическом отношении капиталистические государства пытаются овладеть большей долей гидроресурсов. По социальным, политическим и экономическим причинам в ряде стран водные ресурсы используются далеко не полностью. Однако это не обеспечивает их сохранения. Как правило, и в развивающихся странах, где нет достаточных средств и технических возможностей для строительства очистных сооружений, происходит качественное истощение водных ресурсов за счет их загрязнения. Таким образом, развитие всех отраслей мировой хозяйства сопровождается интенсивным ростом водопотребления. В 1900 г. оно составило 400 км3 (в том числе 270 км3 воды было израсходовано безвозвратно), в 1981 г. — соответственно 2600 и 1500; в 2000 г. произошло увеличение расхода воды до 6000 км3 (безвозвратно — 3000 км3). Однако уровень водопотребления во многом определяется степенью экономического развития каждого государства. Например, общее годовое потребление воды на душу населения в развивающихся странах не превышает 150-200 м3, в индустриальных составляет в среднем 500-600 м3, а в высокоразвитых странах достигает 1500 м3. Качественное истощение ресурсов пресных вод Общемировое водопотребление в 1981 г. достигла 2600 км3 в год, что составляет лишь 6% ежегодно возобновляемых ресурсов пресных вод на Земле. Поэтому нехватку пресных вод в тех или иных регионах земного шара вызывает не прямое водопотребление гидроресурсов, а их качественное истощение. За последние десятилетия все более значительную часть круговорота пресных вод стали составлять промышленные и коммунальные стоки. На промышленные и бытовые нужды потребляется около 600-700 км3 воды в год. Из этого объема безвозвратно расходуется 130-150 км3, а около 500 км3 отработанных, так называемых сточных, вод сбрасывается в реки, озера и моря. В определенных размерах сброс сточных вод в естественные водоемы допустим, так как природно-аквальные комплексы способны к самоочищению. При достаточно большом содержании в воде кислорода микроорганизмы превращают органические вещества стоков а минеральные соли. Часть органики потребляется рыбами. Минеральные соли, в свою очередь, усваиваются растениями. В естественных условиях процессы самоочищения водоемов протекают и завершаются на разном расстоянии от места сброса нечистот. Это расстояние зависит от мощности водостока, его гидрологических и гидробиоло-гических особенностей, от количества и качества загрязняющих веществ. Если сброс нечистот превышает возможности природно-аквальных комп-лексов к самоочищению, происходит их деградация. При этом быстро расходуется кислород, растворенный в воде, что приводит к нарушению биологических процессов, прекращению процессов самоочистки. В ре-зультате степень загрязнения вод возрастает настолько, что резко снижаются возможности их использования, — происходит качественное истощение водных ресурсов. Для организации охраны вод от загрязнения крайне важно располагать данными о том, какое количество тех или иных стоков может быть очищено естественным образом в речной или озерной воде, за какое время, и на каком расстоянии от мест сброса. На основе таких материалов можно правильно сочетать искусственные и естественные способы очистки стоков. Способность природно-аквальных комплексов к самоочищению необходимо учитывать также при размещении и строительстве очистных сооружений. Даже после самой совершенной очистки стоки очистных станций содержат не менее 10-20% наиболее стойких загрязнителей. Поэтому для вторичного использования очищенных стоков необходимо 12-кратное их разбавление чистыми естественными водами с большим содержанием кислорода. С каждым годом все более значительные объемы воды расходуются на разбавление как очищенных, так и неочищенных стоков. В результате во многих регионах мира произошло качественное истощение водных ресурсов, все водоемы в той или иной степени загрязнены. Уже в настоящее время при относительно небольшом количестве сточных вод (примерно 600 км3 в год) на их разбавление расходуется около 30% устойчивого стока рек мира. Несмотря на совершенствование промышленных технологий количество сточных вод растет. В 2000 г. на их разбавление потребуется израсходовать все мировые ресурсы речного стока. Строительство дорогостоящих и самых совершенных очистных сооружений лишь отодвигает сроки качественного истощения водных ресурсов, но не может полностью решить эту проблему. 
Пресные воды загрязняются не только промышленными и канализационными стоками. За последние десятилетия очень опасным источником загрязнения стали нефтепродукты. Даже небольшое количество нефти в водоеме может резко сократить или даже полностью ликвидировать способность природно-аквальных комплексов к самоочищению. 1 т нефти покрывает воду тончайшей мономолекулярной пленкой на площади 12 км2. Эта пленка препятствует газообмену воды и воздуха, затрудняет насыщение воды кислородом и тем самым препятствует нормальному ходу процессов биологической очистки. Рост во всех странах количества автомобилей, водно-моторного транспорта остро ставит проблемы защиты вод от нефтепродуктов. Для борьбы с нефтяным загрязнением принимаются все более строгие меры. Например, на озерах-водохранилищах канала им. Москвы запрещено движение моторных лодок. Все крупные суда должны иметь специальные емкости для приема загрязненных вод. Значительную угрозу для водоемов представляют минеральные удобрения и ядохимикаты, которые попадают с полей вместе со струями дождевой и талой воды. Насыщение водоемов рядом минеральных веществ (азот, фосфор и др.) приводит к их эвтрофикации. А это в свою очередь заставляет решать ряд новых сложных проблем в организации рационального водопользования. После загрязнения минеральными удобрениями круг возможного использования вод резко сужается. Иногда они вообще не годятся ни для каких целей. В последние годы все шире распространяется тепловое загрязнение водоемов. Теплые, отработанные воды, которые используются для охлаждения агрегатов и реакторов тепловых и ядерных электростанций, в значительных количествах накапливаются в водохранилищах, озерах и реках. Это сопровождается значительными изменениями в их экологических условиях. Термальные загрязнения вызывают уменьшение содержания кислорода в воде, ухудшают условия жизни многих водных организмов, способствуют развитию сине-зеленых водорослей, значительно увеличивают токсичность загрязняющих воду примесей, изменяют сроки нереста рыб и т. д. Во все большем числе экономически развитых стран и регионов приходится решать сложные проблемы водоснабжения. Так, в США около 150 млн. человек пьют воду, которая уже была в употреблении и прошла сложный и дорогой путь очистки до питьевых стандартов. Но, несмотря на самые совершенные методы подготовки, эта вода уступает натуральной по целому ряду своих качеств. Сложные проблемы водоснабжения приходится решать Нидерландам, для которых прежде основным источником водоснабжения служил Рейн. Ныне Рейн приносит в Нидерланды сточные воды Швейцарии, Бельгии, Люксембурга, ФРГ и Франции. Три четверти населения мира испытывает острую нехватку чистой питьевой воды. По данным Всемирной организации здравоохранения, в результате использования недоброкачественной питьевой воды в мире ежегодно заболевает около 500 млн. человек. В связи с этим Генеральная Ассамблея ООН провозгласила 1981-1990 гг. Международным десятилетием обеспечения питьевой водой и улучшения санитарных условий. Таким образом, региональные и глобальные проблемы охраны ресурсов пресных вод, их рационального использования обусловлены главным образом качественным истощением гидроресурсов. Основные источники загрязнения гидросферы Уровень загрязнения рек, озер, морей и океанов с каждым годом возрастает. Особую и едва ли не самую серьезную роль в загрязнении водных объектов играет сброс отработанных промышленных вод. Они загрязняют более 1/3 всего речного стока. Например, в США за 70 лет загрязненность рек выросла в 10 раз, что привело к запрещению купания в реке Миссисипи и ее притоках. Не лучшим образом обстоит дело и с водоемами, расположенными в Европейской части России. Так, концентрация аммонийного и нитритного азота увеличилась в 1,5 раза, количество взвешенных и органических веществ достигает от 2 до 12 ПДК, содержание фенолов — от 10 до 41 ПДК, тяжелых металлов — от 8 до 24 ПДК. Наибольший вклад в загрязнение водных объектов сточными водами вносят такие отрасли промышленности, как черная и цветная металлургия, химическая, нефтеперерабатывающая, целлюлозно-бумажная и пищевая. В зависимости от технологических особенностей производств сточные воды можно разделить на: 1. реакционные воды, загрязненные как исходными веществами, так и продуктами реакции; 2. воды, содержащиеся в сырье и исходных продуктах; 3. воды после промывки сырья, продуктов, тары, оборудования; 4. водные экстрагенты и абсорбенты; 5. бытовые воды из туалетов, после мытья помещений, душевых; 6. воды, стекающие с территории промышленных предприятий, загрязненные различными химическими веществами. Промышленные сточные воды могут иметь кислую, нейтральную или щелочную среду, что приводит к изменению естественного рН в водоемах, в которые сбрасываются эти воды. В шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов; в бытовых отходах содержание органических веществ составляет 32-40%. Эти вещества, попадая в почву, создают в грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов. В случае образования в водоемах поверхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды, нарушается газообмен на границе сред воздух—вода. Кроме того, загрязняющие вещества могут аккумулироваться в клетках и тканях гидробионтов и оказывать токсическое действие на них. Поверхностные воды в промышленно развитых густонаселенных регионах подвергаются загрязнению коммунально-бытовыми и промышленными стоками, стоками сельхозпредприятий и др. Например, в пределах столицы ежегодно в р. Москву станциями аэрации сбрасывается до 4·106м3 сточных вод; к ним нужно добавить 8·103м3 сточных вод, поступающих от промышленных предприятий. Всего в бассейн р. Москвы поступает 9·103 т загрязняющих веществ, основу которых составляют соединения азота, нефтепродукты, металлы. Все это приводит к тому, что в черте города в водах р. Москвы в 2 раза возрастает количество взвешенных частиц, в 1,5 раза увеличивается минерализация, концентрация растворенного кислорода уменьшается до 1,5-2,0 мг/л, в 5 раз увеличивается концентрация биогенных элементов, в 2 раза по сравнению с фоновым возрастает содержание металлов и нефтепродуктов. По количеству сбрасываемых в водоемы стоков в РФ лидирует Москва — 2367-106 м3, далее следуют Санкт-Петербург — 1519·106 м3, Ангарск — 529·106 м3, Красноярск — 416·106 м3, Новосибирск — 316·106 м3 . Еще одним источником загрязнения природных вод являются атмосферные воды, несущие в себе вымываемые из воздуха загрязняющие вещества промышленного происхождения. При стекании по поверхности земли атмосферные и талые воды увлекают за собой органические и минеральные вещества из почвы. В первую очередь это касается территорий санитарно неблагоустроенных населенных пунктов, сельскохозяйственных объектов и угодий, особенно в период весеннего паводка, что приводит к сезонному ухудшению качества питьевой воды. Городские сточные воды, включающие преимущественно бытовые стоки, которые содержат большое количество поверхностно-активных моющих средств, также являются источниками загрязнения природных вод. Наличие в стоках поверхностно-активных моющих средств губительно сказывается на флоре и фауне. Например, 10-25 мг моющих химических средств на 1 л воды ядовиты для водной флоры. При концентрации моющих средств 1 мг/л гибнет планктон, при 3 мг/л — дафнии, 15 мг/л — рыбы. Кроме того, в городских сточных водах может содержаться в среднем (мг/л): 1б,9 — калия, 0,5 — меди; 0,5 — свинца; 0,8 — железа; 23,2 — натрия; 0,2 — цинка; 6,6 — фосфора, 4,53 — жиров. Разложение большого количества органических веществ в стоках приводит к дефициту кислорода и накоплению сероводорода, в результате чего со временем такие водоемы «умирают». Большое значение для организации водопотребления и водопользования имеет состояние подземных вод, которое может нарушаться проведением мелиоративных и гидротехнических работ, строительством городов и поселков, сооружением и эксплуатацией шахт и рудников. В результате уровень грунтовых вод может меняться на обширных территориях. Так, в районе Курской магнитной аномалии осуществление работ в местах добычи полезных ископаемых вызвало появление депрессионных воронок, а затем заметное изменение водного режима и характера растительности на расстоянии 50-60 км от карьеров. Интенсивная откачка из глубин нефти, газа или воды может повлечь за собой оседание почвы на больших территориях, изменение путей подземных потоков и их скоростей, что может привести к разрушению первичных структур. Кроме того, откачка подземных вод из шахт, рудников и карьеров и сброс их на поверхность ведут к загрязнению рек и водоемов. Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение вредных веществ. Объем таких захоронений составляет около 10% всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан. Основанием для использования морей и океанов в качестве полигонов для захоронения различных отходов послужила способность морской воды к переработке большого количества органических и неорганических веществ. Однако эта способность не беспредельна. Поэтому такой подход можно рассматривать как вынужденную меру, подтверждающую несовершенство технологий по переработке и уничтожению отходов производства и потребления. В результате аварий судов, промывки резервуаров танкеров, утечек нефти при добыче ее в шельфовой зоне ежегодно в воды Мирового океана попадает до 15-106 т нефти. Каждая 1 т нефти покрывает тонкой пленкой примерно 12 км2 поверхности и загрязняет до 1 млн т морской воды. Особо следует остановиться на захоронении в морях и океанах радиоактивных отходов. Захоронение радиоактивных отходов (РАО) в море рассматривается как изоляция этих опасных веществ от среды обитания человека на период, достаточный для физического распада радионуклидов. Захоронение жидких радиоактивных отходов (ЖРО) и твердых радиоактивных отходов (ТРО) осуществлялось многими странами, имеющими атомный флот и атомную промышленность. Первые захоронения РАО в морях были произведены в 1946 г США в северо-восточной части Тихого океана на расстоянии 80 км от побережья Калифорнии. С 1947 г сбросы стали производиться Великобританией и др. До 1983 г практиковался сброс ТРО в открытое море. В России возникают свои проблемы, связанные с захоронением РАО в морях, омывающих ее территорию. В СССР захоронение РАО началось в 1957 г. Только по ТРО в северные и дальневосточные моря суммарный сброс составляет 53376 м3 с активностью 21614 Ки. Одновременно производится захоронение ЖРО, суммарный слив которых в северные моря составил 190435 м3 с активностью 23753 Ки. Не меньший вред по загрязнению водных объектов наносят удобрения и ядохимикаты (пестициды), применяемые в сельском хозяйстве, которые, попадая на поверхность почвы, смываются с нее и оказываются в водоемах. Необходимо отметить, что процессы регенерации, или самоочищения, протекают в водной среде гораздо медленнее, чем в воздухе. Источники загрязнения водоемов более разнообразны, а естественные процессы, происходящие в водной среде и подвергающиеся действию загрязнителей, более чувствительны и имеют большее значение для обеспечения жизни на Земле, чем те, которые происходят в атмосфере. Заключение Миру нужна устойчивая практика управления водными ресурсами, однако мы еще недостаточно быстрыми темпами движемся в правильном направлении. Китайская пословица гласит: "Если мы не изменим курс, то можем прийти туда, куда направляемся". Если не изменить направление движения, многие районы будут по-прежнему испытывать нехватку воды, многие люди будут по-прежнему страдать, будут продолжаться конфликты из-за воды и новые площади ценных сильно увлажненных земель будут уничтожены. Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства – одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. Таким образом, охрана и рациональное использование водных ресурсов – это одно из звеньев комплексной мировой проблемы охраны природы. Список литературы 1) Демина Т.А. Экология, природопользование, охрана окружающей среды М.: Аспект-пресс, 1995. 2) Ерофеев Б.В. Экологическое право М.: Юриспруденция, 1999. 3) Инженерная экология и экологический менеджмент / Под ред. Иванова Н.И., Фадина И.М. М.: Логос, 2003. 4) Инженерная экология / Под ред. Медведева В.Т. М.: Гардарики, 2002. 5) Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек М.: 1998. 6) Петров К.М. Общая экология: взаимодействие общества и природы СПб: Химия, 1998. 7) Родзевич Н.Н., Пашканг К.В. Охрана и преобразование природы. М.: Просвещение, 1986. bukvasha.ru
