Проблема чистой воды кратко

Обновлено: 05.07.2024

Пресная вода составляет только 2,5 % от мировых запасов: она может стать одним из самых ценных ресурсов в мире, вокруг разразятся региональные или даже глобальные войны. Рассказываем, как этого не допустить.

Почему может случиться дефицит пресной воды

Дефицит питьевой воды связан с последствиями изменения климата, с деятельностью человека, приводящей к сокращению водных ресурсов из-за загрязнения пресноводных экосистем, а также с последствиями урбанизации и изменений в землепользовании.

По статистике, практически 1/5 часть мирового населения живет в районах, в которых наблюдается серьёзная нехватка чистой питьевой воды. Кроме того, 1/4 населения живёт в развивающихся странах, которые испытывают нехватку воды из-за отсутствия инфраструктуры, необходимой для её забора из водоносных пластов и рек.

Одной из основных является проблема загрязнения пресной воды, существенно сокращающего имеющиеся запасы. Этому загрязнению способствуют промышленные выбросы и стоки, смыв удобрений с полей, а также проникновение соленой воды в прибрежных зонах в водоносные слои из-за откачивания грунтовых вод.

Как загрязняется пресная вода

Загрязнители попадают в пресную воду различными путями: в результате несчастных случаев, намеренных сбросов отходов, проливов и утечек.
Крупнейший потенциальный источник загрязнения — фермерские хозяйства, занимающие в Англии и Уэльсе почти 80% земель. Часть покрывающего почву необработанного навоза животных проникает в источники пресной воды.
Кроме того, фермеры Англии и Уэльса ежегодно вносят в почву 2,5 млн тонн азота, фосфора и калия, и часть этих удобрений попадает в пресную воду. Некоторые из них — стойкие органические соединения, проникающие в пищевые цепи и вызывающие экологические проблемы. Сегодня в Великобритании свертывают производство хлорорганических соединений, выпускаемых в больших количествах в 1950-е гг.
Все большую угрозу для пресноводных водоёмов представляют стоки, сбрасываемые рыбоводными хозяйствами, ввиду широкого применения ими фармацевтических средств борьбы с болезнями рыб.
Быстрое загрязнение подземных вод вокруг городов. Источник — возрастающее число загрязнённых скважин вследствие неправильной эксплуатации.
Лесные хозяйства и открытый дренаж — источники большого количества веществ, попадающих в пресную воду, в первую очередь железа, алюминия и кадмия. С ростом деревьев кислотность лесной почвы увеличивается, и проливные дожди образуют очень кислые стоки, губительные для живой природы.
Атмосферное загрязнение пресной воды особенно пагубно. Есть два вида таких загрязнителей: грубодисперсные (зола, сажа, пыль и капельки жидкости) и газы (сернистый газ и двуокись азота). Все они — продукты промышленной или сельскохозяйственной деятельности. Когда в дождевой капле эти газы соединяются с водой, образуются концентрированные кислоты — серная и азотная.

Глобальное загрязнение водоемов

Экологические катастрофы. Все серьёзные случаи загрязнения океана связаны с нефтью. В результате широко распространенной практики мытья трюмов танкеров в океан ежегодно сознательно сбрасывается от 8 до 20 млн баррелей нефти. В осадках умеренного климата последствия нефтяных разливов могут прослеживаться более 9 мес. В арктических условиях нефть сохраняется значительно дольше.
Сточные воды. В малых количествах они обогащают воду и способствуют росту растений и рыб, а в больших — разрушают экосистемы. В двух крупнейших в мире местах сброса стоков — в Лос-Анджелесе (США) и Марселе (Франция) — специалисты занимаются очисткой загрязнённых вод уже более двух десятилетий. На снимках со спутника чётко видно растекание сбрасываемых выпускными коллекторами стоков. Подводные съемки свидетельствуют о массовой гибели морских организмов.
Металлы и химикаты. К опасным химическим веществам, способным нарушить экологический баланс, относятся и такие тяжелые металлы, как кадмий, никель, мышьяк, медь, свинец, цинк и хром. Согласно подсчетам только в Северное море ежегодно сбрасывается до 50 000 т этих металлов. Ещё большую тревогу вызывают пестициды — альдрин, дильдрин и эндрин, — накапливающиеся в животных тканях. Пока неизвестны отдаленные последствия применения таких химикатов.
Воздействие на экосистемы. От загрязнения страдают все океаны, но загрязнённость прибрежных вод выше, чем в открытом океане, из-за намного большего числа источников загрязнения: от береговых промышленных установок до интенсивного движения морских судов. Вокруг Европы и у восточных берегов Северной Америки на мелководных континентальных шельфах устраивают садки для разведения устриц, мидий и рыб, уязвимых для токсичных бактерий, водорослей и загрязнителей.
Цветение воды. Со взрывным ростом биомассы фитопланктона консументы первого порядка не справляются, в результате чего большая часть в пищевых цепях не используется и просто отмирает, опускаясь на дно. Разлагая органическое вещество отмершего фитопланктона, донные бактерии нередко используют весь растворенный в воде кислород, что может привести к формированию зоны гипоксии (с недостаточным для аэробных организмов содержанием кислорода). Подобные зоны приводят к сокращению биоразнообразия и биомассы аэробных форм бентоса.
Загрязнение пластмассовыми отходами. Скопления отходов из пластмасс образуют в Мировом океане под воздействием течений особые мусорные пятна. На данный момент известны пять больших скоплений мусорных пятен — по два в Тихом и Атлантическом океанах, и одно — в Индийском океане. Данные мусорные круговороты в основном состоят из пластиковых отходов, образующихся в результате сбросов из густонаселённых прибрежных зон континентов.

Как распределены водные ресурсы мира

Примерно третья часть из всех запасов пресной воды сосредоточена в Южной Америке, четвертая ее часть находится в Азии, а на страны постсоветского пространства приходится чуть больше 20%. И только около 2% распределено на Ближний Восток и Северную Африку.

Наибольшими же потребителями пресной воды считается Индия, Китай, США, Пакистан, Япония, Таиланд, Индонезия, Бангладеш, Мексика и Россия. При этом особо остро дефицит питьевой воды наблюдается в Китае, Индии и на всей территории Африки.

Помимо нехватки пресной воды, есть еще одна актуальная проблема — ее качество. Его ухудшение напрямую зависит от повышенного уровня загрязнения окружающей среды. В большинстве случаев причиной этому становится человеческая деятельность и перенаселение.

Как фильтровать воду, чтобы она была не опасна

Чистой питьевую воду, строго говоря, называть нельзя. С точки зрения химика чистая вода — это дистиллят, свободный от всех примесей и микроорганизмов. Для микробиолога чистая вода — идеальная среда для бактерий. Для нас чистая вода — жидкость, обогащенная минералами, которую можно без риска для здоровья пить ежедневно.

На сегодняшний день не существует единого универсального метода очистки пресной воды — его выбор зависит от состава воды, требований к ней и сферы дальнейшего использования. К примеру существуют озоновые, осмотические, фильтрационные и ионные системы очистки, каждая из которых имеет свои плюсы и минусы.

Самой перспективной пока является технология нанофильтрации. Этот метод эффективно устранит даже галогенные органические и хлорсодержащие примеси в воде без использования агрессивных реагентов. Используют нанофильтрацию в Голландии, США и Франции. Этот способ — один из самых дорогостоящих, поэтому он не используется массово. Даже в странах, где применяют технологию нанофильтрации, делают это лишь для очистки воды, имеющей специальное назначение.

Способы фильтрации воды будущего

Корейские исследователи представили новую технологию, которая делает морскую воду пригодной для питья за несколько минут. Ученые использовали процесс мембранной дистилляции, который позволил добиться 99,9% очистки воды от соли. Они уверены, что решение облегчит кризис питьевой воды, усугубляемый изменением климата.

В новом исследовании подробно описывается способ очистки морской воды с помощью мембраны из нановолокна в качестве солевого фильтра. Хотя ученые раньше уже использовали мембранную дистилляцию, они сталкивались с проблемой, которая замедляла процесс. Если мембрана становилась слишком влажной или заливалась водой, она больше не могла отделять соль.

Поэтому ученым приходилось ждать, пока мембрана высохнет, либо придумывать дополнительные решения, например, использовать воздух под давлением, чтобы выпустить из пор застрявшую воду.

Исследователи из Даляньского морского университета в Китае разработали новую опреснительную установку, которая может плавать на поверхности морской воды, эффективно поглощать солнечную энергию и использовать это тепло для испарения воды.

Сам блок состоит из трех слоев: основная часть — это вспененный полиэтилен, который помогает ему плавать и действует как теплоизолятор. Снаружи пенопласт завернут в специальную бумагу — абсорбирующий материал, используемый в одноразовых подгузниках. Он отводит воду вверх к поверхности.

Важно отметить, что устройству удается избежать одной серьезной ошибки — загрязнения из-за накопления солей на поверхности. Со временем это снижает его эффективность.

В ходе испытаний команда выяснила, что солевой слой не образовался. Это свидетельствует о том, что специальные поры на покрытии блока отводят соль и сбрасывают ее обратно в морскую воду. Еще одно преимущество, по словам команды, заключается в том, что бумажный материал можно повторно использовать более 30 раз.

Катализатор из наночастиц палладия и золота

Химики из Кардиффского университета создали катализатор для мгновенной дезинфекции воды на основе частиц палладия и золота.

Авторы работы обнаружили, что в процессе синтеза H₂O₂ возникает множество других молекул, содержащих кислород, которые в десятки и сотни миллионов раз активнее взаимодействуют с микробами, чем перекись и хлорка.

Подобный уровень бактерицидности этих соединений, как отмечают Хатчинс и его коллеги, позволяет проводить практически мгновенную очистку воды от микробов, спор и прочих органических загрязнений, способных негативно повлиять на здоровье человека.

Химики Калифорнийского университета в Беркли нашли способ упростить удаление из воды токсичных металлов — ртути и бора.

Новый метод на основе мембран удаляет почти 100% токсичных металлов и выделяет ценные металлы для последующего использования или утилизации. По словам авторов, мембрану легко интегрировать в нынешние системы очистки воды.

В процессе разработки химики из Калифорнийского университета в Беркли синтезировали гибкие полимерные мембраны с наночастицами, которые могут быть настроены на поглощение определенных ионов металлов, например, золота или урана.

Мембрану можно настроить на какой-то определенный тип частиц, которые она будет поглощать.

Ученые из Массачусетского технологического института использовали заболонь нецветущих деревьев при создании фильтра для питьевой воды из натуральных материалов.

Они изготовили новые ксилемные фильтры, которые отфильтровывают такие патогены, такие как кишечная палочка и ротавирус. Лабораторные тесты подтвердили, что их разработка удаляет бактерии из загрязненных родников и грунтовых вод. Также ученые разработали простые методы для продления срока годности фильтров. В итоге, древесные диски могут очищать воду не менее двух лет.

Последствия дефицита воды

Недостаток чистой воды вынуждает людей использовать для питья воду из небезопасных источников, что сопряжено с повышенным риском ущерба для здоровья. Потребление загрязненной пресной воды приводит к ухудшению условий жизни, развитию серьёзных заболеваний — вплоть до смертельных исходов.

Из-за нехватки воды существует практика хранения воды в жилищах, что может существенно повысить риск загрязнения и привести к созданию благоприятных условий для размножения вредных бактерий. Также серьёзной является проблема гигиены: люди не могут надлежащим образом мыться, стирать одежду и содержать в чистоте свои дома.

Если не принимать никаких мер, то к 2030 году без удовлетворительной очистки воды будут оставаться почти 5 млрд человек — около 67 % населения планеты.

Сегодня на каждого жителя Земли приходится около 750м³ в год пресной воды, к 2050 году это количество уменьшится до 450 м³. До 80% стран мира окажутся в зоне, которая по классификации ООН относится к категории ниже черты дефицита водных ресурсов.

Только в Африке к 2020 году из-за изменений климата в такой ситуации окажутся от 75 до 250 млн человек. Нехватка воды в пустынных и полупустынных регионах вызовет интенсивную миграцию населения.

Нехватка пресной воды на нашей планете – одна из актуальнейших проблем, с которыми человечество столкнулось в конце ХХ – начале нынешнего века. При этом, с каждым годом ее актуальность только усиливается, как в связи с ростом человеческой популяции (в настоящее время уже более 7,3 млрд. человек по данным ООН), так и в связи с развитием промышленности. Поговорим о причинах и путях решения этой проблемы более подробно.

Последствия нехватки пресной воды

Потребление воды человечеством неумолимо растет и в 20 веке достигло 5 000 км3 в год, при этом необходимо учитывать, что растут и темпы ее загрязнения. Каждый год 2 800 000 000 человек сталкиваются с дефицитом пресной воды в течении 1-го месяца. В настоящее время около 700 000 000 человек проживают в регионах, обеспеченных водными ресурсами ниже минимального уровня. При этом тенденция такова, что к 2025 году эта цифра увеличится до 3 000 000 000 человек. Интересным является тот факт, что за период, когда население выросло в 3 раза, потребление воды выросло приблизительно в 17 раз.

Наиболее проблемными регионами в настоящее время считаются – Ближний Восток и Африка, а в ближайшем будущем эта проблема может стать радикально острой в таких странах как Индия и Китай.

Причины загрязнения

Кроме роста численности населения, усилению проблемы способствуют и другие факторы. Загрязнения водоемов вызывается следующими обстоятельствами:

Выброс в воду отходов промышленного производства предприятиями. В их составе присутствуют тяжелые металлы, такие как ртуть, свинец или кадмий. Попадая в организм человека, они приводят к возникновениям болезней.
Развитие атомной энергетики. Во время работы таких предприятий формируются излучения, которые, попадая в воду вместе с атмосферными осадками, они изменяют ее структуру. После этого употребление жидкости становится недопустимо.
Работа гидроэлектростанций. Большие потоки горячей жидкости попадают в водоемы и уничтожают их обитателей.
Канализационные стоки. Гниющие отходы, попадая в водные пространства, убивают живущих там представителей.
Минеральные удобрения. К ним относятся фосфаты и нитраты, без которых не обходится сельское хозяйство. Эти элементы попадают в реки.

Выпадающая в виде осадков вода, через грунт просачивается в водоемы. При этом происходит ее очищение. Если этот слой загрязнен, то такой фильтр не выполняет своих функций и не обеспечивает устранение грязи из жидкости. В итоге нарушается связь между грунтовыми и поверхностными водами.

Нехватка пресной воды — возможные последствия

Глобальная нехватка пресной воды, практически со 100% вероятностью, приведет к таким последствиям:

замедлится или полностью остановится развитие отраслей промышленности, потребляющих большое количество пресной воды;
снизится качество жизни как таковой;
очевидно, что нехватка чистой пресной воды нанесет значительный удар по сельскому хозяйству (в настоящее время 3/4 все потребляемой человечеством воды приходится на сельское хозяйство);
специалисты посчитали, что в странах, которые постоянно ощущают недостаток воды возможно снижение ВВП на 6%;
нехватка чистой питьевой воды может стать причиной межрегиональных политических и военных конфликтов;
следствием нехватки чистой питьевой воды неумолимо приведет к росту числа различных заболеваний и эпидемий;
вследствие нехватки чистой питьевой воды возможно заметное снижение рождаемости и сокращение численности населения;
…

Неутешительные прогнозы и способы решения проблемы

Уже к 2030 году около 47% от общей численности населения будут страдать от дефицита пресной воды. Главный путь решения проблемы чистой пресной воды заключается в проведении профилактических мероприятий, направленных на удешевление процесса очистки, а также восстановление и освоение новых источников.

Создание водохранилищ позволяет оберегать, накапливать и сохранять водные запасы;
Разработка технологий по очистке сточных и бытовых вод. Это позволит сэкономить большое количество воды. Рабочие очистительные системы позволят применять используемую воду для своих нужд несколько раз;
Опреснение — процесс превращения соленой воды в пресную. Это совершенный и менее затратный способ, позволяющий решить проблему нехватки пресной воды. Серьезную научно-исследовательскую работу в этой области вдут не только экологические организации, но химики, инженеры и другие специалисты со всего мира;
Выведение специальных сельскохозяйственных культур, которые могут расти в засушливых районах и требуют минимального полива. Также в сельском хозяйстве применяют технологию капельного полива, когда вода подводится напрямую к корням растений. Это позволяет уменьшить расход воды в несколько раз.
Бурение скважин и растопление ледников. Многие считают, что главный путь решения проблемы чистой пресной воды — это транспортировка айсбергов. Данный метод является достаточно дорогостоящим и заключается в том, что айсберг разделяют на несколько частей и перевозят на крупных судах к месту назначения. Существенным недостатком является то, что приходится выбирать пути, пролегающие через холодные течения, чтобы исключить возможность преждевременного таяния ледника. Как известно, именно в ледниках сосредоточена большая часть пресной воды, так необходимая человечеству. Но технология очень дорогая и позволить себе такой способ получения пресной воды могут единицы. Многие все-таки считают, что именно транспортировка айсбергов — главный путь решения проблемы чистой пресной воды.

Что делать …

Что делать!? Об этом много написано и сказано, но мы еще раз перечислим наиболее важные, с нашей точки зрения меры, которые человечество может предпринять уже сегодня:

Восстановление и защита природной эко-системы планеты;
Качественный сбор и очистка сточных вод;
Качественный сбор и очистка сельскохозяйственных стоков;
Внедрение в сельское хозяйство водосберегающих технологий;
Разработка и внедрение водосберегающих технологий в промышленности и бытовых приборах;
Экономия воды в домашних хозяйствах;
Использование в промышленности и сельском хозяйстве воды по замкнутому циклу;
…

Выше приведенный перечень лишь малая толика от всех возможных действий по сохранению водных ресурсов.

Способы очищения

Создание очистительных систем — это главный путь решения водной проблемы человечества. Сюда включаются следующие мероприятия:

Очистка механическим способом. Путь крупному мусору перед попаданием его в водоем преграждает сетка. Это наиболее простой способ устранения загрязнения гидросферы, но и наименее эффективный.
Химическая очистка. Проводится путем добавления в жидкость растворов, убивающих микроорганизмы. После этого вода может использоваться на промышленных предприятиях или для полива сельскохозяйственных угодий.
С использованием коагулянтов. Этот способ применяется при устранении определенных типов загрязнений. Добавление специального раствора приводит к слипанию нежелательных частиц, которые потом оседают на фильтре.
Реакция нейтрализации. Ее суть заключается в добавлении веществ, которые нейтрализуют посторонние элементы.

Все эти меры являются актуальными, однако, не следует забывать о необходимости охраны водоемов. Правительство каждой страны должно принимать в этом активное участие.

Как выявляется степень загрязненности?

Загрязнение водоемов определяется по физическим и химическим показателям. К первым относится изменение цвета воды, ухудшение ее прозрачности, присутствие в ней специфического запаха и наличие в ней мертвых организмов (рыбы).

Более сложным является процесс выявления загрязненности пресных вод по химическим показателям.

В данном случае учитываются:

уровень кислотности воды;
присутствие в ней различных патогенных микроорганизмов;
присутствие тяжелых металлов и прочих нетипичных для чистой воды химических соединений;
уровень окисляемости.

Справка! Одним из способов выявления уровня загрязнения является определение показателя потребления кислорода организмами, обитающими в воде.

Проблема дефицита воды

Вода – необыкновенная жидкость, способная находится в трех физических состояниях: в жидком, твердом и газообразным.

Благодаря этому свойству в воде и оказывается свободный кислород, необходимый для жизни всем водным существам.

Дефицит воды

Проблема дефицита воды возникает не из-за её физической нехватки, а из-за неравномерности её распределения на планете Земля.

Как уже было сказано ранее, основная часть пресной воды либо недоступна человеку для использования (подземная вода, ледники), либо малопригодна для использования (соленая вода).

Таблица 1 — Распределение мировых запасов воды

Местонахождение	Запасы, тыс. куб. км	Запасы на душу населения Земли, куб. м
Мировой океан	1338 000	194 000 000
Ледники	25 780	37 000 000
Подземные воды (до глубины примерно 2000 метров)	23 700	34 000 000
Поверхностные воды рек, озёр и водохранилищ	195	28 000
Атмосферная влага	13	2 000
Вода в живых организмах	1	145
Всего	1 387 689	201 000 000

Согласно таблице запасы воды на Земле распределяются следующим образом:

· 96 % водных запасов приходится на морскую воду;

· основная часть запасов пресной воды сосредоточена в ледниках (26 млн куб. км):

1. Антарктический ледовый покров – около 23 млн куб. км;

2. Гренландские льды – 2.5 млн куб.км;

3. Остальные ледники – примерно 0.5 млн.куб.км;

· запасы пресной воды, находящейся в жидком состоянии:

1. Озеро Байкал – 23 тыс. куб.км, 20 % мировых запасов пресной воды (без ледников и подземных вод), но всего 0.1 % от объема антарктических льдов;

2. Великие Озера Северной Америки (Верхнее, Гурон, Мичиган, Эри, Онтарио) – примерно 23 тыс. куб. км

3. остальные пресные озера – 45 тыс.куб. км;

4. водохранилища – 6 тыс. куб.км;

5. вода в реках – около 2 тыс. куб. км;

6. болота – около 11 тыс. куб. км;

· подземные воды: их общий объём в верхней части земной коры до глубины в несколько километров – более 20 млн. куб. км вполне сопоставим с объёмом полярных покровных оледенений;

«В итоге более 96% воды приходится на солёную воду и менее 3% – на пресную;

В свою очередь почти 99% остальной пресной воды приходится на подземные воды, большая часть которых для нас труднодоступна.

Основным доступным ресурсом пресной воды является речной сток, который распределён крайне неравномерно.

К тому же 90% речного стока приходится на районы страны к востоку от Урала, где живёт всего 20% населения России.

Причины возникновения дефицита воды

· потребление воды промышленностью, сельским хозяйством и людьми;

· косвенные потери воды в результате вырубки лесов, осушения водоемов и болот (с неизбежным иссяканием питаемых ими малых рек);

· загрязнение воды, причем загрязнение воды по результату равнозначно потере запасов пресной воды; загрязнение воды по объёмам может существенно превосходить объём воды, непосредственно используемой в производстве и быту.

Неутешительные прогнозы

Если тенденции прироста населения сохранятся, то в будущем нашу Землю ждут неутешительные прогнозы. В 2030 году до 47% жителей будут испытывать недостаток таких ресурсов. К 2050 году в катастрофическом положении окажутся Африка, Ближний Восток, Северный Китай и Южная Азия. Это приведет к стремительной миграции населения из пустынных районов. В таком положении окажется до 700 млн человек.

Пока не произошло катастрофы в мировом масштабе, над этим следует задуматься уже сейчас. Причем такой вопрос должен решаться комплексно с участием ведущих государств.

Проблема затрагивает и школьников. С их стороны готовятся доклады и пишутся рефераты по устранению загрязнений окружающей гидросферы. Учащиеся проникаются этим вопросом, понимая, что без питьевой воды человечество прекратит свое существование.

Содержание

1 Причины
2 Последствия
3 Вода — глобальная повестка дня ООН 3.1 Роль водных ресурсов
3.2 Чистая вода и санитария — цель устойчивого развития

4.1 Статистика запасов водных ресурсов по странам

Охрана

В большинстве государств охрана пресных вод подтверждена на уровне законодательства. Основной метод – регулярные проверки предприятий санэпидемстанциями.

Они следят за тем, правильно ли утилизируются все отходы и не попадают ли они в водоемы. Также они регулярно забирают пробы из рек, озер вблизи предприятий. Это позволяет точно выявить источник загрязнения.

Государства обязывают промышленные предприятия устанавливать фильтрующие системы и станции для очистки воды.

Важно! Нарушение предписаний причисляется к экологическим преступлениям. На виновные организации налагаются штрафы. Руководящие ими лица могут привлекаться к реальным срокам лишения свободы.

Проблема чистой воды. Природная вода — не только естественный ресурс огромной экономической ценности, но и один из важнейших компонентов экосистем, а для водных растений и животных — среда обитания.

Казалось бы, запасы воды на Земле неисчерпаемо велики. Однако на самом деле проблема количества и качества воды год от года приобретает все большую биоценотическую и экономическую остроту, причем вызвана она хозяйственной (а чаще бесхозяйственной) деятельностью людей.

Объем всей гидросферы Земли составляет 1 454 327 000 км 3 . Однако около 94% ее приходится на Мировой океан, 4,12% — на подземные воды, 1,64% —на ледники и всего приблизительно 0,5% —на озера, реки, почвенную влагу, водяные пары атмосферы. Следовательно, пресные воды представляют ничтожно малую часть общих водных ресурсов (рис. 158).

Рис. 158. Объем отдельных частей гидросферы Земли и связанной воды земной коры (включая воду живых организмов) (в тыс. км 3 ) (по: Благосклонов и др., 1967).

На речную воду, в которой мы особенно сильно заинтересованы, приходится менее одной миллионной части объема гидросферы. Очень важное ее свойство — высокая степень подвижности, способность быстро обновляться. Вода в руслах рек сменяется в среднем каждые 12 суток, или 30 раз в течение года.

Между тем, в прочих водоемах полный обмен осуществляется несравненно медленнее: в озерах примерно через 10 лет.

Весьма важно крайне неравномерное распределение воды на Земле. К тому же большая часть ее непригодна для использования растениями, животными, человеком. Между тем потребление воды нарастает из года в год, ибо современная промышленность требует огромного количества воды, не считая того, что расходует сельское хозяйство и население для собственных нужд. Отметим, например, что для изготовления 1 т бумаги требуется 36 т воды, для того же количества азотной кислоты — 300 т, синтетического волокна — 3500 т воды. Металлургический комбинат, вроде Магнитогорского, потребляет воды примерно столько же, сколько город с миллионным населением. Впрочем, надо иметь в виду, что, например, для производства 1 т зерна расходуется 500 т воды. Подсчитано, что к 1980 г. потребности в воде в Советском Союзе достигнут масштабов, почти равных устойчивому стоку наших рек. При этом промышленность и коммунальное хозяйство нуждаются обязательно в чистой воде, а некоторые отрасли — в столь чистой, какая имеется только в Байкале.

К сожалению, при столь большой потребности в воде, нередко она используется весьма нерационально. Так, в одной из оросительных систем Таджикистана фильтрация отнимает около 63% поступающей в нее воды.

Во многих странах уже сейчас ощущается дефицит пресной воды, возникают сложные технологические, экономические, а одновременно биогеоценологические проблемы. Ясно, что все они вместе взятые имеют непосредственное значение для живой природы и для человека. Вырубка лесов около рек и в их истоках, распашка склонов долин и пойм, спрямление русел, огульное осушение верховых моховых болот и другие недостаточно продуманные мероприятия резко отрицательно сказываются на состоянии рек и других пресных водоемов, вызывают их обмеление, снижение запасов и уровня грунтовых вод, пересыхание почв.

Количественный дефицит пресной воды усугубляется резким ухудшением ее качества вследствие сброса непосредственно в реки и озера, а также в грунтовые воды неочищенных или плохо очищенных промышленных, сельскохозяйственных и прочих стоков. В недавние годы в водоемы РСФСР ежегодно поступало 16 млрд м 3 сточных вод, из них очищенных только 4,5 млрд м 3 . Между тем известно, что каждый кубометр сточных вод заражает в 40—60 раз больший объем чистой воды.

Особенно опасны отходы химических и нефтеперегонных заводов. Даже их очистка не снимает полностью угрозу водоемам, так как самые совершенные способы обработки не дают полной гарантии; 10—20% наиболее стойких загрязнителей, в том числе все растворяющиеся в воде соли, остаются в сточных водах.

Большой сложностью отличается задача борьбы с попавшими в водоемы детергентами, т. е. моющими химическими веществами, используемыми в промышленности и домашнем хозяйстве. Они покрывают поверхность воды толстым слоем пены и с большим трудом поддаются разрушению.

Все эти отходы вызывают массовую гибель водных растений, беспозвоночных и рыб, делают воду непригодной для употребления. В конечном счете такие водоемы ждет трагическая участь североамериканского озера Эри, которое превратилось в мертвое озеро.

Борьба за чистую воду превратилась в одну из самых злободневных задач всего комплекса проблем охраны природной среды. Не вдаваясь в подробности, отметим некоторые основные способы. Наиболее эффективным из них надо признать категорический запрет спускать сточные воды в водоемы без предварительной очистки. К сожалению, подобная рекомендация в своем абсолютном выражении невозможна. Взамен ее высказывались, например, предложения спускать сточные воды не в водоемы. В некоторых южных районах предлагалось зимой собирать сточные воды в лиманы, а летом использовать их для полива полей. Однако полив необходим не везде и для него пригодны далеко не все виды сточных вод. Нельзя безоговорочно принять и совет накачивать сточные воды под большим давлением в подземные выработки, поскольку при этом возникает реальная опасность загрязнения артезианских вод, крайне необходимых для местных бытовых и производственных потребностей.

Поэтому остается самый обычный путь — очистка спускаемых вод физическими, химическими или биологическими способами. В качестве простейшего примера первых из них можно назвать так называемые нефтяные ловушки. В них примесь нефти в воде механически задерживается, осаждается и таким путем исключается из дальнейшего круговорота. Хорошие результаты приносит более сложный способ электрокоагуляции.

Значительно сложнее химическая очистка, при которой растворенные в воде вещества тем или иным путем выводятся в осадок, а затем удаляются с помощью отстаивания. Химическая очистка широко распространена, но далеко не всегда приводит к ожидаемому результату. В частности, не поддаются химической обработке остатки моющих средств, которые теперь в огромных количествах попадают через канализацию в водоемы.

Весьма перспективна биологическая и биохимическая очистка. Она состоит в том, что минерализацию вредных примесей осуществляют микроорганизмы. Процесс минерализации протекает либо в почве, либо в специальных водоемах, в условиях, близких к естественным или искусственно созданных. При этом применяются разные типы очистных сооружений. Раньше предпочтение отдавалось биологическим прудам, полям орошения, полям фильтрации, но так сточные воды очищаются очень медленно. Поэтому теперь чаще используются биологические фильтры и аэротенки. Последние имеют вид открытых сверху емкостей, где медленно движется сточная жидкость, обогащенная микроорганизмами.

Большое значение имеет постоянное совершенствование технологии производств с тем, чтобы свести к минимуму потери сырья, отходы производства и т. д. Весьма перспективно внедрение в фабрично-заводскую практику замкнутых циклов применения воды, когда вода, поступившая извне и использованная для изготовления продукции, не выбрасывается наружу, а проходит тщательную очистку и снова включается в технологический процесс на том же самом заводе. Этот прием позволяет достичь большой экономии в расходовании воды и избежать ее загрязнения за пределами предприятия. Он с успехом применяется на ряде наших предприятий, а также в других странах, особенно в Японии, где ощущается острая нехватка пресной воды.

В настоящее время несравненно энергичнее, чем в недавнем прошлом, ведется строительство и совершенствование очистных сооружений. К сожалению, они очень дорого стоят, медленно строятся и еще далеки от должной эффективности. До сих пор сплошь и рядом очистные сооружения вводятся в действие с большим опозданием, и окружающая среда испытывает серьезный ущерб от отходов промышленных предприятий и населенных пунктов.

Во время сильных дождей и в период таяния снегов в сельскохозяйственных районах происходит интенсивное смывание с полей в реки и озера минеральных удобрений и ядохимикатов, что приводит к заражению водоемов вредными химическими веществами. Кроме того, одновременно реки засоряются смываемыми с полей частицами почвы и соответственно мелеют. По данным Комитета по Десне, в одной только Брянской области ежегодно бурные потоки уносят массу земли порядка 3 млн кубометров. Конечно, в ней преобладают песок и глина, но вместе с тем — тысячи тонн плодородного слоя земли.

Защитой от этих явлений могут служить древесно-кустарниковые посадки в поймах, на склонах речных долин и в районе водосбора, а также сохранившиеся леса, требующие бережного к себе отношения. Благодаря им поверхностный сток резко сокращается, становится более равномерным в течение года, реки перестают мелеть и уровень воды в них приобретает большую устойчивость. Этому способствует также прекращение сплошной распашки пойменных земель и спрямления русел рек.

Особо стоит вопрос об охране Мирового океана и морей. Многие из этих акваторий служат местами бесконтрольного сброса всевозможных отходов. Известный путешественник Тур Хейердал, пересекая Атлантический океан, с тревогой наблюдал, что даже его центральные части чрезвычайно засорены всевозможными отбросами и отходами.

Океанские танкеры ежегодно перевозят сотни миллионов тонн нефти и различных нефтепродуктов. Жидким горючим пользуются многочисленные суда. Иногда у них недостаточно хорошо отрегулированы двигатели и какая-то часть горючего оказывается за бортом. В открытом море, несмотря на международные соглашения, нередко промывают свои опорожненные емкости танкеры, и нефть в больших количествах попадает в воду. Огромные беды приносят аварии гигантских супертанкеров, когда наружу извергается масса нефти, которая сплошным слоем покрывает поверхность воды и кромку берега и губит массу водных растений, беспозвоночных, рыб, морских птиц (рис. 159). При этом погибают даже многие наземные птицы, а позднее — их яйца.

Рис. 159. Черный турпан, погибающий от нефти. Фото Р. Родэ.

Безусловно, необходимо строжайшее соблюдение общепринятых правил в отношении мест и способов промывки танкеров и других судов. Специального внимания заслуживают разработка и совершенствование методов ускоренного и полного уничтожения вылившейся наружу нефти, особенно в случае катастроф супертанкеров.

Совершенно недопустимо, как то практикуют некоторые западные страны, затапливать в глубинах океана в контейнерах промышленные отходы, содержащие опасные яды, отравляющие и радиоактивные вещества. Рано или поздно и металлические, и железобетонные контейнеры разрушаются и их содержимое оказывается в воде. Между тем морская вода даже на самых больших глубинах постепенно вовлекается в течения и, будучи заражена ядовитыми отходами, становится чрезвычайно опасной для морских организмов и для людей, соприкасающихся с океаном и гидробионтами.

Какая доля пресной воды в мировых водных ресурсах? Только 2,5% всей воды в мире является пресной водой. Из них доступен только 1%. Это касается и вод, сконцентрированных в ледниках и заснеженных районах. У современной цивилизации есть реальный доступ менее, чем к 0,001% воды планеты, и это все, что нужно человечеству, чтобы накормить и напоить 7-8 млрд людей.

Для справки! Дефицит пресной воды – это чума, от которой ежегодно страдает 1,8 миллиарда человек. Водный кризис – это когда не хватает питьевой воды для населения, что, в свою очередь, приводит к засухе, голоду и смерти.

Причины дефицита пресной воды

Сегодня безопасная, чистая питьевая вода стала роскошью для людей, живущих в пострадавших от засухи регионах и на африканском субконтиненте. Люди могут ежедневно проходить километры, тратить целый день на поиски источников. Даже если они найдут его, им придется бороться с болезнями, передаваемыми через воду. Экономическое развитие страдает, когда основные потребности не удовлетворяются, и людям приходится за них тяжело бороться.

Но если цифры в самом начале указывают, что запасы пресной воды на Земле находятся в достаточных количествах, ситуация с ее нехваткой вызывает недоумение и вопросы. Ведь в недрах планеты ее достаточно, чтобы обеспечить население, в десятки и сотни раз превышающее сегодняшнее.

Причины дефицита пресной воды следующие:

Загрязнение воды – большинство источников воды в сельской местности ужасно загрязнены из-за плохой санитарии и отсутствия очистных сооружений. Общие уровни глобальных загрязняющих веществ оказывают негативное влияние на питьевую воду, которая в настоящее время чистая, поскольку время идет, этот ущерб будет усугубляться;
Избыток грунтовых вод – чрезмерное использование грунтовых вод в сельскохозяйственных отраслях ведет к снижению урожайности и потери воды. Более 70% пресной воды используется для выращивания сельскохозяйственных культур, и большая часть расходуется впустую из-за протекающих труб и плохой техники полива;
Чрезмерное и неправильное использование воды – это приводит к тому, что больше воды тратится впустую, ведет к усилению кризиса. Например, производство одного гамбургера (полный цикл) требует до 2500 л воды!
Заболевания. Большое количество доступных подземных вод в наиболее пострадавших частях света поражено болезнетворными бактериями по причине ненадлежащей очистки воды и утилизации;
Изменение климата – меняются естественные условия испарения воды и мест выпадения осадков;
Неправильное и нерациональное использование – приводит к ненужной трате чистой воды каждый день, а также к чрезмерному использованию в областях, где не требуется так много воды.
Коррупция – должностные лица, от которых зависит принятие необходимых решений, чтобы помочь нуждающимся, не делают этого, лоббируют интересы крупного капитала;
Нехватка учреждений. В наименее развитых странах нет учреждений, которые могли бы консультировать по вопросам очистки и рационального использования воды, что приводит к неправильному управлению и обращению с отходами;
Отсутствие инфраструктуры – бедные регионы часто не имеют средств или образования для постройки надлежащей инфраструктуры, необходимой для эффективного обращения отходов;
Потеря подземных вод. Из-за изменения климата расширение и развитие человека ведет к потере подземных вод во всем мире;
Несправедливые цены на воду. В районах крайней нищеты часто приходится платить грабительские ставки, чтобы покупать чистую воду. Те, у кого нет денег, должны пить из нечистых источников или луж на обочине.

Все эти причины как по одиночке, так и в комплексе приводят к тому, что кризис ресурсов пресной воды уже не одно десятилетие наблюдается локально в отдельных регионах планеты. Отсутствие эффективного решения в ближайшее время привет к глобальному кризису.

В чем заключается проблема дефицита пресной воды?

В конечном счете, прямо или косвенно страдает человек. Современные люди напрямую зависят от состояния экономики их страны. Но водный кризис негативно сказывается на ней, а именно:

Время тратится напрасно и неэффективно. Ежегодно на сбор воды тратится примерно $24 млрд;
Потеря средств. Прекращение водного кризиса приведет к получению $32 млрд за счет сокращения расходов на здравоохранение и повышения производительности;
Стоимость смерти. Прекращение водного кризиса приведет к экономии $18,5 млрд.

Нехватка пресной воды негативно сказывается и на окружающей среде, а именно:

Повышенная соленость из-за плохой очистки воды и санитарии. Это приводит к тому, что больше воды становится небезопасным для питья;
Загрязнение химическими и другими веществами. Рост водорослей, вызванный чрезмерным содержанием отходов жизнедеятельности человека в грунтовых водах, приводит к тому, что они становятся небезопасным для питья с высоким содержанием нитратов;
Утрата пойм из-за человеческого расширения приводит к высыханию русел рек и утрате среды обитания для многих биологических видов;
Высыхание русел рек из-за плохой сельскохозяйственной деятельности приводит к потере среды обитания и снижению доступа к воде для бедных регионов;
Оседание, вызванное потерей грунтовых вод, приводит к оползням и провалам.

Для справки! Потеря среды обитания ведет к исчезновению видов, зависящих от воды, чтобы выжить в засушливых климатических условиях.

Главный путь решения проблемы чистой пресной воды

Главный путь решения проблемы чистой пресной воды – это грамотная экологическая дисциплина. Она включает и внедрение новых технологий, и тотальная переработка отходов, и контроль численности населения, и многие другие методы. Результат их внедрения – избыток чистой пресной воды для всего человечества.

Читайте также: