Водные ресурсы

Вода — основа жизни, по крайней мере в её земных формах. Вода составляет от 50 до 97 % веса растений и животных. Человеческий организм на 2/3 состоит из воды. Общемировые запасы воды огромны. Однако для жизнедеятельности человека совершенно необходима пресная вода. Доступная пресная вода составляет лишь малую толику от этих запасов — не более 0,8 % (рис. 5.13), а на самом деле ещё намного меньше. Весь доступный поток пресной воды поступает на континенты в виде осадков. В настоящее время человечество близко к тому, что общая потребность в пресной воде окажется равной этому потоку (рис. 5.14). Из рис. 5.14 видно, что в значительной степени это связано не с реальной потребностью, а с высоким уровнем загрязнения источников пресной воды.

В нашем распоряжении имеются два источника пресной воды: подземные и поверхностные воды (рис. 5.15). После выпадения атмосферные осадки частично остаются на поверхности, а частично просачиваются в грунт под действием силы тяжести и диффузии (инфильтрация) до тех пор, пока их не остановит водонепроницаемый слой глины или сланцев. Так образуются безнапорные грунтовые воды, состав примесей в которых зависит от локальных условий — состава почв и осадков. Верхняя граница этого водоносного горизонта называется зеркалом вод. Когда зеркало вод оказывается выше поверхности почвы, образуются озёра и болота. Часть осадков задерживается губчатой структурой почвы (почвенные воды). Здесь лежит зона аэрации, где одновременно в порах почвы присутствуют и вода, и воздух.

Распределение мировых запасов воды. Запасы воды даны в тысячах кубических километров

Рис. 5.13. Распределение мировых запасов воды. Запасы воды даны в тысячах кубических километров

Атмосфера

<0,01%

Озёра и реки

0,02%

Подземные воды

0,77%

Ледники

2,7%

Океаны и моря 96,5%

Распределение и использование среднегодового потока пресной воды, выпадающего на континенты и равного 40 000 км

Рис. 5.14. Распределение и использование среднегодового потока пресной воды, выпадающего на континенты и равного 40 000 км3. Около 2/3 выпавших осадков уходит с паводками или испаряется. Из оставшегося основного стока в 14 000 км3 примерно 6000 км3 приходится на незаселённые территории; 8000 км3 образуют доступный для потребления поток, включая некоторые озёра (Байкал в первую очередь) и водохранилища. Суммарная потребность составляет 7000 км3, из которых около 3000 км3 выпадают из оборота в силу сильного антропогенного загрязнения, и только 4000 км3 пригодны для использования

Зеркало вод

Источники пресной воды

Рис. 5.15. Источники пресной воды

// Осадки Д Поверхностный сток (реки)

Именно из этой зоны питаются корни растений, а её водные запасы при отсутствии осадков пополняются за счёт капиллярного подъёма безнапорной воды, уровень которой при этом соответственно снижается.

Запасы напорных или артезианских вод располагаются ниже верхнего водонепроницаемого слоя и пополняются подземными потоками из источников, которые могут располагаться на расстояниях в десятки и сотни километров, например, из горных ледников. Соответственно, темпы пополнения артезианских вод не зависят от локальных источников. Эти воды могут находиться под значительным давлением, почему и называются напорными.

Для своих нужд человек использует главным образом поверхностные воды рек и озёр. Для создания запасов воды и нужд гидроэнергетики создаются огромные водохранилища. Однако к их строительству необходимо подходить с большой осторожностью, так как при этом часто теряются большие площади лучших сельскохозяйственных угодий и наносится непоправимый ущерб стадам наиболее ценных промысловых рыб. Пример экологической катастрофы, вызванной подобной деятельностью, — волжский каскад гидроэлектростанций. Из-за их плотин резко сократилось стадо каспийского осетра, почти исчезли знаменитые волжские стерлядь, севрюга и белуга. Элементарные оценки показывают, что ущерб только от исчезновения этих ценнейших видов значительно превышает стоимость полученной электроэнергии.

Вода из колодцев — это воды безнапорного горизонта, артезианскую воду добывают из глубоких скважин, откуда она часто поступает самотёком и даже фонтанирует. Распространённое убеждение в особой чистоте напорных вод в наше время, как это ни печально, часто оказывается ошибочным. Напорные воды могут поступать в сравнительно чистые регионы из сильно загрязненных. В процессе длительной инфильтрации они очищаются от крупных частиц, но растворённые в них опасные соединения тяжёлых металлов мигрируют вместе с ними на значительные расстояния. Поэтому в окрестностях крупных промышленных центров и мегаполисов использование воды из обычных колодцев может оказаться предпочтительнее. Во всяком случае химический контроль не только грунтовых, но и артезианских вод здесь является отнюдь не лишним.

В масштабе земного шара основная масса используемой человеком пресной воды идёт на орошение. Другим важнейшим потребителем является промышленность. На рис. 5.16 показаны затраты воды на производство некоторых видов массовой продукции. При получении 1 т алюминия затрачивается 10 000 т воды. Ещё больше воды уходит на орошение при выращивании 1 т хлопка. В промышленно развитых странах индустриальное потребление примерно равно сельскохозяйственному. В аграрных странах почти вся вода идёт на орошение полей (рис. 5.17).

Значительная часть забранной из природных водоёмов воды возвращается в эти водоёмы, но слишком часто эта вода уже непригодна для дальнейшего использования из-за её загрязнения. Как показано на рис. 5.18, промышленность и коммунальные службы возвращают почти весь объём водозабора. Исчисление

0 2000 4000 6000 8000 10000

Тысячи литров

0 5000 10000 15000 20000

Тысячи литров

Рис. 5.16. Расход воды при производстве основных видов продукции

  • 1000 л бензина 1 т стали 1 МВтчас 1 т бумаги 1 т резины 1 т алюминия Автомобиль
  • 1 т хлопка 1 т говядины 1 т риса 1 т кукурузы 1 т хлеба

Сельское

хозяйство

Охлаждение электрооборудования

Промышленность Коммунальные нужды

Рис. 5.17. Две крайности в потреблении воды. Слева — распределение потребления воды в США (1990 г.), справа — типичное распределение потребления воды

в бедных странах

Промышленность

Коммунальное хозяйство

Сельское хозяйство

Чистые

воды

Умеренно Сильно

загрязнённые загрязненные

воды воды

Рис. 5.18. Большая часть потребляемой природной воды возвращается в водоёмы, но уже загрязнённой и мало пригодной для дальнейшего использования. Указано процентное отношение объёма возвращаемой воды к объёму водозабора

потребления воды при этом обычно ведётся по объёму водозабора, что неправильно. Если вода возвращается чистой (например, из охладительных систем или благодаря безупречным очистным сооружениям), то фактическое её потребление оказывается в 10 раз меньше водозабора. Но такая ситуация скорее исключение, чем правило. На практике сбрасываемая вода бывает очищена не полностью. Потребляемым природным ресурсом является не вода вообще, а именно чистая вода! Предположим, что концентрация хотя бы одного загрязняющего вещества в водосбросе вдвое превышает допустимую. Это означает, что для разбавления сброса до допустимого уровня загрязнения потребуется дополнительный объём чистой воды, равный сбросу. Тогда при 90 % возврата фактическое потребление чистой воды оказывается в 1,8 раза больше водозабора.

Сельскохозяйственные сбросы — это обычно результат свободного стока с полей в водоёмы или инфильтрации в грунтовые воды без всякой очистки. Поэтому они способны наносить огромный систематический ущерб запасам чистой воды. Смыв с полей плодородного слоя почвы и удобрений приводит к массовому размножению в водоёмах фитопланктона, и прежде всего синезелёных водорослей. В результате начинается процесс эвтрофикации, в воде падает содержание кислорода, вода начинает «цвести», а затем «загнивает» и становится непригодной для использования. Попадание в водоёмы пестицидов усиливает этот процесс, так как пестициды прежде всего убивают организмы, ответственные за очистку воды от органических остатков.

Благодаря деятельности водных организмов, прежде всего моллюсков, водоёмы обладают мощной способностью к самоочищению. Проблема заключается в том, что чрезмерный сброс ядовитых веществ ведёт к массовой гибели этих организмов, после чего водоём становится «мёртвым», то есть полностью теряет способность самоочищаться. Подобные ситуации часто связаны с авариями на очистных сооружениях.

Поверхностные воды рек формируются в основном за счёт стока выходящих на поверхность грунтовых вод. Крупные равнинные реки образуются за счёт слияния многочисленных мелких рек и ручьёв, имеющих извилистое русло и замедленное течение. Эти водотоки вместе с верховыми озёрами и болотами образуют природные водохранилища — регуляторы запасов чистой пресной воды и потому нуждаются в тщательной охране от загрязнения и мелиоративных работ по осушению, спрямлению русла и тому подобного вмешательства. Расширение за их счёт пахотных площадей в одном месте ведёт к обезвоживанию гораздо больших территорий и лучших угодий ниже по течению, провоцирует гибель урожая в засушливые годы и наводнения в годы с избыточным выпадением осадков. В особой защите нуждаются берега малых водоёмов и водотоков. Чтобы избежать их разрушения необходима тщательная охрана растительности, особенно кустарника и деревьев на берегах. Необходим также запрет использования быстроходных катеров и моторных лодок, создающих волны, подмывающие и разрушающие их берега.

Чистая пресная вода стала наиболее дефицитным природным ресурсом на Земле. Методы её защиты от загрязнения и меры по сохранению её запасов требуют поистине ничтожных затрат по сравнению с ущербом, который возникает при пренебрежении ими:

  • • простые меры по экономии воды, особенно в сельском хозяйстве и коммунальной сфере, способны дать огромный эффект. В сельском хозяйстве, где только треть забираемой на орошение воды получают растения, а остальная вода стекает впустую, мероприятия по охране почв от водной эрозии одновременно позволяют резко сократить затраты на орошение;
  • • в коммунальных службах и промышленности поддержание в должном порядке очистных сооружений и предотвращение бесполезных утечек (вечно капающие краны, подтекающие унитазы и водопроводные трубы приводят к потерям 30—50 % используемой воды!) позволяет резко сократить расходы на очистку питьевой воды, увеличить доступные ресурсы чистой воды и избежать угрозы эпидемий опасных болезней, таких как холера, дизентерия или брюшной тиф;
  • • промышленные предприятия должны снабжаться системами оборотного водоснабжения;
  • • правительственные и муниципальные органы, а также все граждане должны чрезвычайно осторожно подходить к любым предложениям по строительству водохозяйственных сооружений и проведению мелиоративных работ, тщательно оценивая их последствия в долгосрочной перспективе.
 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >