Дефицит пресной воды

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

1. Проблема нехватки пресной воды в мире

2. Способы устранения дефицита пресной воды в мире

3. Что такое водные ресурсы и их воспроизводимость

4. Альтернатива экстенсивному росту водопотребления

5. Глобальный водный кризис

1. Проблема нехватки пресной воды в мире

В ХХ в. население земного шара выросло в три раза. За это же период потребление пресной воды увеличилось в семь раз, в том числе на коммунально-питьевые нужды - в 13 раз. При таком росте потребления стало резко не хватать водных ресурсов в целом ряде регионов мира. По данным Всемирной организации здравоохранения более двух миллиардов человек в мире страдают сегодня от нехватки питьевой воды. В ближайшие 20 лет, учитывая современные тенденции роста населения и мирового хозяйства, следует ожидать увеличения потребности в пресной воде не менее чем на 100 км3 в год.

Проблема дефицита пресной воды становится все актуальней для многих регионов мира. Её обострение связывают с ростом населения, климатическими изменениями и рядом других причин. Однако для многих мест на земном шаре эта проблема не является новой и обусловлена климатическими особенностями, а именно небольшим количеством осадков. К засушливым областям относятся те территории, где выпадает менее 400 мм осадков в год. При таких значениях невозможно ведение сельского хозяйства без дополнительных источников воды. Наиболее засушливые области (экстрааридные), где выпадает менее 100 мм осадков в год, составляют 34% земной поверхности (без учета Антарктиды). На аридные области (100-200 мм осадков в год) приходится 15% поверхности суши. Столько же занимают семиаридные области (200-400 мм осадков в год).

Территории аридных земель в основном приходятся на развивающиеся страны, в которых нормы потребления воды отличаются от индустриальных стран. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) в развивающихся странах лишь 25% сельского населения имеют приемлемый доступ (т.е. не требующий значительного времени хождения) к источнику водоснабжения. Территории 36 государств мира включают засушливые области, а территории 11 стран представляют собой на 100% засушливые области (Египет, Саудовская Аравия, Йемен, Джибути и др.). В России к районам, испытывающим дефицит пресной воды, относится Калмыкия, из стран ближнего зарубежья - Крым, Казахстан, Туркмения, Узбекистан.

Увеличились и нормы орошения, потому, что доставлять воду к новоосвоенным землям приходится, строя дополнительные ирригационные ответвления от основного канала, а значит - увеличивать расстояние от источника. Это приводит к увеличению потерь воды. В последние годы используется в среднем только 60% от того количества воды, которое изымается для целей орошения.

В настоящее время водный голод ощущается даже в тех местах, где раньше его не было. На 70% всех обрабатываемых земель царит засуха. При этом в нетронутых степях содержание влаги в почве в 1,5 - 3 раза больше, чем в пашне. Причина водного голодания не в недостатке пресной воды, а в нарушении цепи, связывающей воду с почвой.

Все более ощутимо на изменение режима вод суши влияет деятельность человека, в результате которой заметно увеличивается расход вод на испарение в процессе развития орошения и увеличения площади водохранилищ. Сокращение атмосферных осадков и речного стока при увеличении испаряемости внутренних областей суши привело к снижению их общей увлажненности.

С деятельностью человека связано изменение обмена подземных вод, их пополнение за счет создания искусственных водоемов и сокращения в результате интенсивного выкачивания. Ежегодно извлекается до 20 тыс. км3 подземных вод. В настоящее время под воздействием антропогенной деятельности более 20 % территории континентов коренным образом преобразована (перевыпос скота, вырубка лесов и т.п.), что приводит к изменению водного режима. дефицит пресный вода экологический

Такие экологические нарушения не могли не сказаться на глобальном процессе потребления воды. Из-за снижения прироста сельскохозяйственного водопотребления произошло снижение и общего прироста мирового водопотребления.

Естественными источниками водоснабжения являются поверхностные воды рек и озер. Однако во многих районах мира, и не только в развивающихся странах, объем забираемой воды уже достиг или превысил допустимую величину. Например, в юго-западной части США объем потребления воды равен среднегодовому стоку рек.

Другим естественным источником водоснабжения в аридных областях являются подземные воды. Крупные запасы подземных вод имеются в Саудовской Аравии в восточной части пустыни Эль-Хаса, где скважины дают 200-700 л/с с глубины 200-1000 м. Возобновляемые запасы подземных вод имеются в Азии. Однако во многих местах этот источник водоснабжения отсутствует, или же вода является минерализованной. Таким образом, естественные источники пресной воды не могут удовлетворить все возрастающие потребности в ней. Следовательно, для решения этой проблемы необходимо искать другие, более эффективные пути.

2. Способы устранения дефицита пресной воды в мире

Проблему дефицита пресной воды в мире пытаются устранить различными способами.

1.Экспорт воды. Соглашения по транспортировке воды заключены между Турцией и Израилем; Белоруссией и Объединёнными Арабскими Эмиратами, Кенией, Киргизией и Германией и другими странами. Между Израилем и Турцией заключен договор на 20 лет на доставку по морю 50 млн. м3ежегодно по цене 0,7 долларов за кубический метр воды. Объёмы других подобных контрактов измеряются сотнями миллионов долларов.

2.Создание искусственных водоёмов. В Туркмении в пустыне Каракум планируется реализовать проект крупнейший в мире водоёма. Срок реализации проекта 20 лет, стоимость 12 млрд. долларов.

1. Экономия расхода воды. Американский Конгресс принял еще в 1992 г. специальный закон об уменьшении на 70 % объёма воды на коммунальные нужды.

2. Опреснение морской воды или солёной воды из подземных источников. Выработка пресной воды в мире растет непрерывно и высокими темпами. Так, если в 1960 году опреснение составило 0,09 км3, то в 1985 году получали 7,5 км3. Тогда же был сделан прогноз на 2000 год - 40 км3, которому не суждено было сбыться. На самом деле смогли достичь величины в 15,3 км3. Распределение количества получаемой воды по регионам неравномерно. На Средний Восток приходится 60%, Северную Америку - 13%, Европу - 10%, Африку - 7%, на остальной мир - 10%. На страны СНГ приходится всего 0,6% от общего объема выработки опресненной воды в мире.

Несмотря на существенные различия данных методов опреснения у них есть ряд общих свойств. Во-первых, для производства пресной воды они используют морскую воду или артезианскую слабо соленую, при этом для дистилляционного метода и обратного осмоса вода требуется в большом количестве, т.к. в первом случае она используется для охлаждения конденсатора, а во втором для создания водного потока вдоль мембран с целью предотвращения их от загрязнения.

Использование морской воды означает необходимость их размещения вблизи водоема, т.к. эксплуатация крупных установок вдали от водоема приводит к повышению себестоимости воды, а эксплуатация установок индивидуального использования практически невозможна. Кроме того, необходимость размещения опреснительных установок вблизи водоема обусловлена тем, что в него сливается при опреснении концентрированный рассол. Следует отметить, что сброс рассола оказывает на экологию неблагоприятное воздействие, поскольку в водоем поступает большое количество вредных веществ в концентрированном виде, например, химические добавки, которые вносятся в воду для уменьшения образования накипи при дистилляции, а также сброс приводит к повышению солености в данном районе.

Особенно негативна для развития опреснения морских вод тенденция удорожания топлива, т.к. на себестоимость производимой воды существенное влияние оказывают энергозатраты, составляющие 60% ее величины.

Один кубометр пресной воды в умеренных широтах обходился в зависимости от места в 15-32 цента, а некоторым приморским промышленным предприятиям примерно 2,2 доллара и дороже, особенно в случае химической очистки водопроводной воды или штрафных санкций на превышение лимитов на воду. В экономически выгодном положении опреснение оказывается по сравнению с подачей пресной воды на расстояние 10-300 км для водоснабжения мелких населенных пунктов и отдельных рекреационных объектов.

В настоящее время основным источником пресной воды продолжают оставаться воды рек, озер, артезианских скважин и опреснение морской воды. В то же время, если во всех речных руслах находится 1,2 тыс. км3, то количество воды находящееся в каждый данный момент в атмосфере равно 14 тыс. км3. Ежегодно испаряется с поверхности суши и океана 577 тыс. км3 и столько же потом выпадает в виде осадков. Вода в атмосфере в течение года обновляется 45 раз.

3. Что такое водные ресурсы и их воспроизводимость

Пресную воду (во всяком случае, из поверхностных источников) привыкли считать воспроизводимым, возобновляемым ресурсом. Предполагается, что эксплуатация водных объектов не наносит им существенного ущерба, во всяком случае, ущерб не достигает критического уровня, за которым начинается деградация водного объекта - источника пресной воды, а ее воспроизводимость (даже необязательно в полном объеме) становится проблематичной. Часто водные ресурсы противопоставляют минеральным (прежде всего нефти), утверждая, что запасы нефти неизбежно иссякнут (с этим спорить не приходится), а запасы пресной воды - никогда. Для науки наивность подобных представлений очевидна уже много лет, но адекватное понимание проблемы все еще пробивает дорогу к общественному сознанию, хотя теперь каждому известны примеры гибели малых рек, зарастания озер, очень высокого загрязнения водных объектов всех видов и разновидностей.

Здесь следует разделять два аспекта. Первый касается качества воды в природных водных объектах, то есть ее пригодности для различных целей - прежде всего питьевого водоснабжения (именно здесь обычно применяются наиболее строгие критерии качества), рыбоводства, сельского хозяйства, использования в промышленности; главное здесь - изучение природных процессов воспроизводства качества. Второй аспект исследует физическое количество доступной воды и процессы воспроизводства этого количества. На первый взгляд, во втором аспекте возникают более простые проблемы, однако это не совсем верно. В качественном аспекте задачу (по крайней мере, при современном уровне знаний), как правило, рассматривают в относительно ограниченных, локально определенных рамках. В то же время границы той системы, которую нужно изучать для получения количественных оценок и прогноза их изменения, очертить гораздо труднее, они не только менее четкие, но обычно и гораздо более широкие, а сами процессы отличаются многообразием и высокой неопределенностью.

Для изучения проблемы в обоих аспектах одним из ключевых является понятие экосистемы. Это важнейшее для современного естествознания понятие в первом приближении можно определить как открытую воспроизводящуюся, саморегулирующуюся систему, в которую входят абиотические факторы внешней среды и сообщество живых организмов, обитающих в заданных этими факторами условиях. Поверхностные воды суши - совокупность специфических и при этом весьма разнообразных экосистем. Как количество, так и главное - качество пригодной для использования воды, воспроизводимой конкретным водным объектом, в существенной мере зависят от соответствующей экосистемы и ее состояния. Угнетение, деградация, тем более гибель пресноводной экосистемы неизбежно влекут серьезное ухудшение качества, а подчас и ощутимое изменение количества воспроизводимой пресной воды. Нормально функционирующая экосистема находится в состоянии равновесия с окружающей ее средой, потоки вещества из системы и в нее сбалансированы (и значимо меньше, чем обмен внутри экосистемы). Отклонение от равновесия, если оно не превосходит саморегулирующих возможностей экосистемы, достаточно быстро устраняется. Чрезмерное воздействие на экосистему, превосходящее эти возможности, угнетает ее, инициирует деградационные явления.

Изучение динамики экосистем, анализ их состояния - исключительно сложная задача. Главная характеристика, уменьшение которой однозначно свидетельствует об ухудшении здоровья экосистемы, ее угнетении, а затем и деградации - биоразнообразие. Оценивая биоразнообразие экосистемы, принимают во внимание как количество биологических видов, представители которых составляют соответствующее сообщество организмов, так и показатели внутривидового разнообразия. (В глобальной и региональной экологии обязательно учитывают также разнообразие экосистем.) Вторая характеристика - биопродуктивность экосистемы - показывает количество биомассы, которую она производит за год (имеется несколько способов измерения биомассы, чаще других используется приведение к массе органического углерода). Однако в отличие от биоразнообразия рост биомассы может быть и негативным симптомом, сигнализирующим о неблагополучии экосистемы (в частности, массовое размножение чужеродного вида может привести к нарушению экологического баланса, а в дальнейшем - к угнетению и деградации экосистемы). Чрезмерное эвтрофирование водоема (увеличение массы водорослей вследствие роста концентрации в воде веществ, связанных с оборотом органики, прежде всего соединений азота и фосфора, из-за смыва минеральных удобрений с территории, а также сброса загрязненных органикой стоков) является едва ли не самой распространенной причиной ухудшения качества воды. Чаще всего эта причина - вторичная. Следует отметить, что в настоящее время практически во всех водных объектах России, расположенных в освоенных регионах, наблюдается активное эвтрофирование (это относится также к Каспийскому и Азовскому морям, Финскому заливу, заливу Петра Великого, бухте Золотой рог и другим участкам акватории наших морей).

Среди первичных процессов, обусловливающих ухудшение качества пресной воды, обычно в центре внимания оказывается антропогенное загрязнение. Естественно, в первую очередь - это сброс неочищенных сточных вод непосредственно в водные объекты. Далее следуют смыв разнообразных загрязняющих веществ (прежде всего минеральных удобрений, пестицидов, гербицидов) паводками и атмосферными осадками с почвы, проникновение поллютантов в поверхностные источники из подземных (чаще других такими поллютантами оказываются нефтепродукты, но свою лепту вносят соли тяжелых металлов, радионуклиды и т. д.). Существенную роль играет и выпадение загрязнителей из атмосферы, прежде всего с осадками: окислы серы и азота вызывают закисление почвы на территории водосбора с весьма серьезными последствиями и для водных экосистем, а восстановленный азот усиливает эвтрофикацию водоемов. Однако в случае природных водных объектов (как и любых иных экосистем) дело не в том, попадают или не попадают антропогенные загрязнители в эти объекты, а в том, как количество таких загрязнителей соотносится с возможностями, потенциалом самоочищения. Соответствующую характеристику обычно называют ассимиляционным потенциалом экосистемы. Предел воздействий на экосистему, превышение которого вызывает в ней необратимые деградационные процессы, называют ее несущей емкостью. В отличие от ассимиляционного потенциала несущая емкость учитывает не только загрязнения, но и все иные виды воздействия на экосистему, например забор воды (в том числе и из подземных источников), сведение леса на водосборе, горные выработки, нарушающие гидрогеологический режим, и многое другое.

Не вызывает сомнения, что проблема почти повсеместного ухудшения качества пресной воды в мире обусловлена тем, что антропогенное воздействие на ее источники - водные объекты - превышает их несущую емкость. Частный случай - антропогенное загрязнение, уровень которого превышает ассимиляционный потенциал экосистемы, - обычно принимают за главную причину. Однако другие антропогенные воздействия (примеры указаны выше) имеют не меньшее значение, причем не только в качественном, но и в количественном аспекте. Истощение поверхностных водных источников обусловливается прежде всего косвенными воздействиями на них - через нарушения лесных экосистем, режима воспроизводства подземных вод, механическую обработку почвы в сельском хозяйстве и пр. Важнейшее значение имеет распространение производимых человеком возмущений по «гидрологическим цепочкам», например, осушение верховых болот неизбежно влечет оскудение питаемых ими рек, чрезмерный забор воды из подземных источников может привести к катастрофическим последствиям даже для крупных рек.

Даже беглый обзор факторов, влияющих на воспроизводство водных ресурсов, убеждает в том, что важнейшее значение для возникновения водного дефицита имеет общее экологическое неблагополучие, которое сегодня характерно для большинства стран мира и биосферы в целом.

Уничтожение лесных экосистем (а в настоящее время в мире сведено около 40 % лесов, существовавших три тысячи лет тому назад, причем основная часть этих потерь приходится на последние сто лет), опустынивание, с катастрофической скоростью распространяющееся во многих регионах мира, почти полная утрата луговых и степных экосистем и замена их агроценозами - все это факторы истощения водных источников, ухудшения качества воды.

4. Альтернатива экстенсивному росту водопотребления

Понимание природных механизмов воспроизводства водных ресурсов необходимо для правильного выбора стратегии преодоления вододефицита. Человеку свойственно при возникновении какой-либо нехватки прежде всего искать дополнительные количества недостающего. Расширение ресурсной базы при сохранении используемых технологий в части как производственного оборудования, так и организации труда и структуры потребления - это экстенсивный путь развития, который в определенный момент неизбежно приводит к пределу роста.

Экономическое процветание развитых стран в значительной степени обусловлено умелым использованием эффекта масштаба, когда отдача каждой следующей единицы затрат увеличивается с ростом объемов производства. Причины, формирующие возможность эффекта масштаба, действуют в обрабатывающей промышленности, особенно в массовом производстве и высокотехнологичных отраслях. В водопользовании, эксплуатации минеральных и биологических ресурсов, землепользовании подобные причины перекрываются иными факторами - действует закон убывающей эффективности. Затраты на транспортировку воды в масштабах ее промышленного, хозяйственно-питьевого и сельскохозяйственного применения (в км3) претерпевают резкий скачок при пересечении границ бассейна.

Подчеркнем, что речь идет о промышленном и сельскохозяйственном использовании пресной воды. Представление о масштабах потребностей различных производств в воде дают несколько примеров. Теплоэлектростанция мощностью 1 млн кВт потребляет более 1 км3 воды в год, АЭС той же мощности - не менее 1,5 км3 воды в год. Средний расход воды на производство 1 т стали составляет около 20 м3, 1 т бумаги - 200 м3, 1 т химического волокна - более 4000 м3.

Импорт 1 т зерна эквивалентен импорту 1000 м3 воды. Решающим обстоятельством для формирования потоков сельскохозяйственной продукции на мировом рынке становится дефицит воды. По водоемкости производства ввоз продуктов питания в Северную Африку и на Ближний Восток эквивалентен годовому стоку реки Нил. Необходим второй Нил - в определенном смысле виртуальный, чтобы накормить население этого региона при нынешних технологиях производства продуктов питания.

Утверждение о резком скачке затрат на транспортировку воды при пересечении границ бассейна справедливо именно для крупномасштабного водопользования, типичного для промышленности и сельского хозяйства. Часто повторяемая констатация, что бутылка воды стоит дороже, чем бутылка бензина, и предположение, что перевозить ее можно теми же способами, справедливы не столько для воды, сколько для бутылок. Отмеченный ценовой феномен указывает прежде всего на то, какие уродливые формы принимает подчас удовлетворение навязанных потребностей в современном обществе потребления. К решению проблемы глобального дефицита пресной воды это отношения не имеет.

Скачок транспортных затрат - главная причина, из-за которой водой нельзя торговать так, как торгуют нефтью. Рынки воды за весьма редкими исключениями всегда будут не более чем бассейновыми (имеются в виду, естественно, крупные бассейны), так что смягчение дефицита воды в странах, где он уже имеет место и будет все больше усиливаться, возможно либо за счет широкомасштабного применения водосберегающих технологий, либо благодаря отказу от производства водоемкой продукции и замещению ее импортом (либо в результате изменения системы конечного потребления, но эта возможность находится за рамками нашего анализа).

По оценкам, затраты на развитие водного хозяйства в соответствии со стратегией «as usual» («как обычно», то есть продолжая на экстенсивной основе устоявшиеся тенденции) для водоснабжения, канализации, водоочистки, сельского хозяйства и охраны окружающей среды составят ежегодно 180 млрд долларов США до 2025 г. (в предположении, что крупномасштабные переброски стока не будут реализовываться). Эта колоссальная величина может быть сокращена на порядок - до 10-25 млрд долларов в год для последующих 20 лет, если широко применять интенсивные технологии. Дело, конечно, не только в сокращении затрат, но и в том, что эти технологии обеспечивают уменьшение объема используемой воды и улучшение ее качества в природных источниках за счет снижения антропогенного воздействия на них и их водосборы, не дестабилизируют водопотребление в долгосрочном аспекте, а наоборот, способствуют его устойчивости.

Каковы резервы экономии воды при переходе к интенсивным технологиям водопользования, можно судить по нескольким примерам. В 2000 г. удельная водоемкость экономики в м3/год на 1 доллар ВВП составляла: в России - 0,3 м3/год, в Швеции - 0,012 м3/год, в Великобритании - 0,007 м3/год, в Белоруссии - 0,22 м3/год. Относительно уровня 1990 г. удельная водоемкость экономики России выросла в два раза, Швеции - осталась на том же уровне, а Великобритании - в два раза уменьшилась (ни одна из этих стран не относится к вододефицитным).

На мировом рынке сектор технологий интенсивного водопользования - водоэффективных, водосберегающих и водоохранных - будет все активнее развиваться и расширяться по мере усиления глобального вододефицита. Эти технологии основаны на использовании широкого спектра веществ «высокой химии» и управляющих информационно-вычислительных систем, продавцами здесь будут развитые страны, обладатели патентов, лицензий, «ноу-хау» и прочей интеллектуальной собственности, квалифицированных кадров, передовых высокоэффективных производств. В дополняющем его секторе водоемкой продукции продавцами могут выступать только страны, имеющие водные ресурсы в избытке по сравнению со своими внутренними потребностями. К ним принадлежит и Россия, уступающая лишь Бразилии по водообеспеченности.

Деградация малых рек, недопустимое загрязнение крупных рек и особенно их притоков - явления, характерные для всех регионов России с развитой промышленностью и относительно высокой плотностью населения. Наша практика показывает, что и весьма значительные по объему водные ресурсы можно довести до деградации, если нерачительно их использовать, пренебрегать элементарными правилами охраны вод, экологическими и гидрологическими требованиями - сбрасывать без достаточной очистки огромные массы стоков, бессистемно бурить скважины для эксплуатации подземных вод, варварски вырубать лес на водосборе, неграмотно проектировать и строить дороги и ГТС, захламлять земли в речных бассейнах и т. д.

Если в европейской части России уровень использования гидропотенциала в хозяйстве (порядка 80-90 %) примерно такой же, как в развитых странах, то азиатская часть нашей страны по этому показателю скорее напоминает развивающиеся страны (35-50 %). Было бы катастрофой, если бы массовое хозяйственное освоение водных богатств к востоку от Урала в будущем произошло в таких же антиэкологических (да и антиэкономических) формах, как состоялось в прошлом к западу от него. Вовлечение водных ресурсов в экономику должно происходить только в таких формах и объемах, при которых гарантируется устойчивость водопользования, сохранение в полной мере свойства их возобновимости.

Подчеркнем, что рынок водоемкой продукции - это рынок продукции, а не сырья. Для эффективного участия страны в качестве продавца на этом рынке одних запасов природного ресурса мало - необходимо и использующее его производство, не только добыча и транспортировка сырья. Используемый ресурс - пресная вода - воспроизводимый, неиссякающий (естественно, при выполнении водоохранных правил, соблюдении гидрологических и экологических норм эксплуатации). Кроме того, это ресурс, в принципе не заменимый никаким другим, его субституты могут составлять ему конкуренцию лишь до определенного природообусловленного предела, поскольку сама жизнь основана на «мокрых» технологиях, и нижний предел использования воды (прямого и опосредованного, через пищу и т. п.) положен человеку как биологическому организму, независимо от уровня его экономического и социального развития.

5. Глобальный водный кризис

Как пишет в предисловии к документу генеральный директор ЮНЕСКО Коитиро Мацуура, "несмотря на необходимость воды для всех аспектов человеческой жизни, эта сфера страдает от хронического недостатка внимания политиков, плохого управления и нехватки инвестиций". Таким образом, из-за недостаточного внимания к проблеме нехватки водных ресурсов, отмечает Мацуура, сотни миллионов людей во всем мире "остаются в ловушке бедности", сталкиваются с рисками связанных с водой болезней, деградации окружающей среды и даже политической нестабильности и конфликтов.

Согласно приведенным в докладе данным, к 2030 году 47% населения мира будет жить в районах с высокой нагрузкой на водные ресурсы. "Рост населения, увеличение потребления и изменение климата - факторы, которые грозят еще больше обострить эти проблемы", - отмечает гендиректор ЮНЕСКО.

Авторы доклада отмечают, что не пытаются дать ответы на все вопросы, а лишь указывают ключевые проблемы, с которыми сталкиваются правительства и люди, принимающие решения. "Несмотря на то, что многое неизвестно, нам необходимо действовать сейчас - принимать решения об инвестициях в водную инфраструктуру и в создание мощностей, способных обеспечить экономический рост при сохранении окружающей среды, в социальное развитие, принимать решения об обеспечении защиты бедных слоев", - отмечают в предисловии к документу руководители готовившей его группы.

Они также выражают надежду, что доклад ООН побудит к действию правительства, частные компании и негосударственные организации.

Размещено на Allbest.ru