Водные проблемы и пути их решения

Основные водные проблемы и пути их решения

Под водными проблемами понимается несоответствие между состоянием водного элемента окружающей среды, водных ресурсов и требованиями к их количеству и качеству, предъявляемыми со стороны общества или отдельного человека.

Все чаще прихо дится слышать, что человечеству грозит «водный голод».

Причины возникновения водных проблем могут быть как природными, так и антропогенными, а также результатом совместного действия тех и других.

В числе основных природных причин возникновения водных проблем и многоводье, ведущее к наводнениям, и маловодье, обусловливающее дефицит воды, особенно когда эти явления приобретают аномальный характер, а также неудовлетворительное природное качество воды.

Среди антропогенных – чрезмерная антропогенная нагрузка на воды, ее загрязнение отходами хозяйственной деятельности. Во многом это следствие объективно необходимого развития общества, но лишь отчасти. В значительной мере это результат недостаточно продуманного, неэффективного, а подчас просто варварского отношения к природным, в том числе и водным, ресурсам.

Прежде всего, вода используется неэкономно, велики ее непроизводительные потери.

• За счет несовершенства и частой неисправности водопроводных и канализационных устройств в одной квартире может теряться до 700 м3 воды в год.
• По весьма осторожной оценке, потери воды в коммунальном секторе составляют во всем мире 20% водозабора.
• От 1/3 до половины воды из городских водопроводов расходуется на нужды промышленности, хотя производство в большинстве случаев может обходиться водой менее высокого качества.
• Более 50% всей воды, потребляемой промышленными предприятиями и теплоэлектростанциями, подается прямоточными системами водоснабжения. Слабо используются возможности оборотного водоснабжения, что не только увеличивает водозабор, но и объем сточных вод, способствуя загрязнению рек и водоемов.

Особенно велики непроизводительные затраты воды при орошении.

На значительной части оросительных систем мира вода подается каналами с земляными стенками и дном. На фильтрацию, холостые сбросы и испарение из подводящей воду сети нередко расходуется свыше 60% водозабора.

До последнего времени почти не учитывался водный фактор в хозяйственном строительстве.

Нередко интенсивному освоению подвергался район, не обеспеченный в должной мере водными ресурсами. В результате местные водные ресурсы неумеренно эксплуатируются и создается угроза их истощения.

Созданию напряженного положения с водой способствует и несоблюдение принципа комплексности. При этом имеется в виду неполный учет как всех источников водных ресурсов, так и всех потребителей воды. Например, в водохозяйственных расчетах практически не учитываются ресурсы почвенной влаги и их изменение под влиянием неорошаемого земледелия.

В мировой практике немало случаев неправильного распределения водных ресурсов между отдельными отраслями хозяйства, способствующего созданию противоречий между гидроэнергетикой и рыбным хозяйством, промышленностью и сель- ским хозяйством, между районами, расположенными выше и ниже по течению реки, и т. д.

Например, на одного жителя в Москве и Санкт-Петербурге расходуется воды в 2-3 раза больше, чем в большинстве крупнейших городов мира. Вместе с тем у нас выше доля оборотной воды в производственных циклах (она превышает 70%). Меньше, чем во многих странах традиционного орошения, потери воды в ирригации, поскольку у нас больше доля более экономного способа орошения (дожде- вания) по сравнению с такими странами, как Китай, Индия, странами Центральной Азии, где преобладает полив напуском воды на сельскохозяйственные поля.

Неэффективность использования водных ресурсов и мер по их охране особенно ярко проявляется на примере загрязнения рек и водоемов отходами хозяйственной деятельности.

Уже давно сложилось мнение, что наилучший способ избавиться от жидких отходов хозяйственной деятельности – сбрасывать их в реки и водоемы с целью разбавления чистой водой до безопасной концентрации вредных веществ.

Эта концепция в целом оправдывает себя до тех пор, пока самоочищающая способность природных вод велика по сравнению с объемом поступающих загрязнений. Но самоочищающая способность рек и водоемов имеет свой предел.

Количество сточных вод стремительно растет.

За счет появления новых производств изменился и состав сточных вод в сторону усиления загрязняющего действия содержащихся в них ингредиентов. Если до недавнего времени отходы были в основном органического происхождения, сравнительно легко поддающимися распаду, то сейчас все большую роль начинают играть весьма стойкие химические вещества: углеводороды, фенолы, соли различных металлов, цианиды, фтористые соединения и др., не говоря уже о радиоактивных элементах.

Свою лепту в загрязнение рек и водоемов вносят и другие отходы хозяйственной деятельности. К загрязнениям, вносимым сточными и коллекторно-дренажными водами, добавляется и вынос удобрений, ядохимикатов и других загрязняющих веществ с водосборных территорий.

Во многих случаях сток с водосборов становится главной причиной загрязнения рек и водоемов. Природные воды все в большей мере оказываются не в состоянии самостоятельно справиться с поступающими загрязнениями.

Основной же метод борьбы с загрязнением, заключающийся в обезвреживании сточных вод на сооружениях искусственной очистки с последующим сбросом их в реки и водоемы, недостаточно эффективен.

Применяющиеся сейчас обычные способы очистки, как правило, не устраняют полностью всех загрязнителей.

Например, пятисуточная биохимическая потребность кислоро- да (БПК5), принимаемая в качестве показателя количества кислорода, необходимого для окисления органического вещества сточных вод, снижается после биологической очистки не на 100%, а только на 75–85%. По этой причине даже «очищенные» сточные воды загрязняют 5–10-кратный объем чистой воды.

В действительности подвергаются очистке далеко не все сточные воды.

Особую опасность для рек и водоемов представляют собой различного рода аварии, когда ни о какой очистке не приодится говорить.

Проблема загрязнения имеет и другую негативную сторону. Вместе со сточными водами, а также в результате аварий теряется огромное количество ценных веществ. По разным оценкам, только нефти морскими танкерами теряется ежегодно от 0,5 до 5 млн т. Общие убытки от загрязнения природных вод в мире оцениваются во многие млрд долларов.

Если же сравнивать угрозу загрязнения вод и количественного дефицита воды, то первая из них для большинства районов мира представляется гораздо более опасной.

Современный водозабор в мире на все нужды составляет почти 4,5 тыс. км3, из которых на безвозвратный расход приходится около 2,5 тыс. км3, то есть около 15, и более 5% мировых ресурсов речного стока соответственно. Образующиеся сточные и возвратные воды (примерно 2000 км3/год) загрязняют во много раз больший объем водных ресурсов. Их 20-кратное разбавление явно недостаточно, учитывая, что во многих районах оно многократно ниже. При- бавим сюда загрязненный сток с сельскохозяйственных полей и урбанизированных территорий, различного рода аварии.

Для России в целом большая угроза загрязнения по сравнению с угрозой количественного истощения водных ресурсов еще очевидней.

Современный водозабор составляет менее 70 км3/год, причем безвозвратное изъятие воды – около 30 км3, что менее 2 и 1% общих ресурсов стока соответственно. А сточные и возвратные воды загрязняют несколько сот км3 чистой воды.

В итоге в мире, в том числе и в России, почти не осталось крупных рек, свободных от загрязняющих веществ. Особенно это актуально для рек, в пределах которых имеются крупные городские агломерации, сбрасывающие огромное количество сточных вод.

Оценка качества воды ряда крупных рек России по данным государственного мониторинга

А если река мала, тогда она часто превращается в коллектор сточных вод.

Загрязнение – главная составная часть проблемы малых рек.

Но и воды, стекающие с сельскохозяйственных полей, загрязнены удобрениями и ядохимикатами.

Еще более загрязнен ливневой и снеговой сток с территории городов.

Все чаще происходят случаи загрязнения подземных вод, которые лучше защищены от попадания загрязняющих веществ, чем поверхностные.

Ввиду относительно слабой антропогенной нагрузки на водные ресурсы в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке в России ситуация с качеством водных ресурсов выглядит в целом несколько лучше, чем во многих зарубежных странах, несмотря на хорошо известные примеры улучшения качества воды в последние десятилетия в бассейне Рейна в Европе, в Великих озерах (США) и ряде других регионов в результате осуществления комплекса дорогостоящих мероприятий по очистке сточных вод.

Но во многих районах нашей страны ситуация с качеством воды выглядит неудовлетворительной, в первую очередь в районах промышленных агломераций, добычи нефти и газа, например, в Западной Сибири.

К счастью, остается относительно чистой большая часть Байкала, несмотря на имеющиеся в его бассейне источники загрязнения.

Распад СССР и связанный с ним экономический кризис неоднозначно повлияли на качество вод.

• С одной стороны, закрылся ряд предприятий, интенсивно загрязняющих воду, другие уменьшили объем производства и сброс сточных вод.
• С другой, снизилась эффективность водоохранных мероприятий, возросла загрязняющая роль автомо- бильного транспорта, садовых кооперативов, часто расположен- ных вблизи гидрографической сети. Резко возросло число аварийных ситуаций.

Особенно остро ощущается загрязнение в маловодных районах. К таковым относятся южные равнинные районы России, в которых водообеспеченность нередко составляет менее 1,5 тыс. м3/год на одного человека – критерия, ниже которого территория считается не обеспеченной водой.

В таких районах очень остро стоит и проблема количественной нехватки водных ресурсов, как, впрочем, и во многихобжитых районах, неплохо обеспеченных водой, где ее не хватает из-за очень больших объемов водопотребления.

Весьма напряжен водохозяйственный баланс в большинстве речных бассейнов с развитым орошаемым земледелием. В бассейнах Волги, Дона, Кубани, ряда других рек этому способствует необходимость поддержания экологических систем Каспия и Азовского, благополучие которых во многом зависит от размера притока чистых речных вод.

Но есть регионы, где ситуация с водой еще более острая. Одной из самых ярких водных проблем катастрофического характера является проблема Аральского моря и Приаралья.

Долгое время ситуация в этом регионе была довольно стабильной и не вызывала особого беспокойства, несмотря на расширение площади орошаемых земель.

Дело в том, что новые орошаемые площади в основном появлялись вместо тугайных зарослей вдоль Амударьи и Сырдарьи – основных поставщиков воды в Аральское море (в совокупности примерно 110 км3/год, из которых половина доходила до моря).

Тугайные заросли испаряли очень много воды, и замена их орошаемыми полями, на которых выращивался в основном хлопок, не приносила ущерба речному стоку или даже могла увеличивать его.

С середины 1950-х гг. площадь орошаемых земель стала быстро нарастать за счет в основном предгорных, удаленных от рек равнин, откуда вода уже не возвращалась в реки или возвращалась в небольшом количестве.

Значительный вклад в уменьшение стока Амударьи внес Каракумский канал, введенный в строй в 1959 г. и отбирающий из реки свыше 10 км3/год. Причем потери воды из необлицованного канала были весьма велики, так же, как и на орошаемых землях. В результате к середине 1970-х гг. приток воды в Арал резко сни- зился и в дальнейшем приток речных вод в море составлял всего несколько км3/год.

В многоводные 1992–1994 гг. негативные процессы замедлились, но не прекратились, а в дальнейшем они еще ускорились. При этом к 2003 г. площадь Арала сократилась до 19,37 тыс. км2, то есть на 2/3 по сравнению с 1960 г.

Чтобы поддержать существование Малого Арала, в устье Сырдарьи была построена плотина, отделившая Малое море от остальных частей Арала, которые продолжали быстро мелеть.

В 2009 г. общая площадь Арала составила всего 10,4 тыс. км2, а его Западную и Восточную части соединяет лишь узкий пролив.

Современные очертания Аральского моря не имеют ничего общего с тем, что еще недавно отображалось на географических картах. Но этим беды моря не ограничились.

Соленость воды Аральского моря возросла почти в шесть раз.

Рыбное стадо, в котором значительную долю составляли такие ценные виды, как осетровые, практически погибло. Население, занимавшееся рыболовством, осталось без работы.

В связи с тем, что море резко обмелело, а берега отступили от прежних границ порой на десятки км, прекратилось судоходство, и остовы судов до сих пор можно обнаружить в пустыне, в которую превратилось обсохшее дно моря, на большом удалении от сохранившейся акватории. Периодически на осушившемся дне моря возникают пылесолевые бури, выносящие соли на соседние территории.

В Каспийском регионе ситуация несколько иная.

Долгое время озабоченность вызывало падение уровня моря (в 1977 г. до отметки – 29,04 м абс.), что создавало угрозу для уникального стада осетровых, местом нагула которых была мелководная северная часть моря.

Падение уровня Каспия стало одной из главных причин возникновения проекта переброски части стока северных рек в бассейн Волги (главного притока Каспия), дающего около 80% общего речного стока в море. Однако с 1977 г. падение уровня моря сменилось его подъемом. К 1995 г. уровень поднялся почти на 2,4 м, затем опять несколько снизился и начал колебаться около отметки -27 м абс.

Подъему уровня моря способствовало и отчленение в 1980 г. залива Кара-Богаз-Гол, в который поступала вода из Каспия и интенсивно здесь испарялась.

Прекращение поступления воды в этот залив привело к его быстрому усыханию, что крайне негативно сказалось на состоянии уникального, самого крупного в мире месторождения мирабилита.

В 1984 г. было построено водопропускное сооружение с подачей в залив около 2 км3 воды в год, а в 1992 г. это сооружение было разрушено и восстано- вился естественный приток воды из Каспия. При повышенном уровне моря и пониженном Кара-Богаз-Гола переток воды в залив приобрел облик довольно мощной реки с расходом, по некоторым данным, примерно равным среднему расходу такой реки, как Дон.

В целом население и хозяйство оказались недостаточно готовыми к быстрому подъему уровня Каспия.

Можно отметить лишь один положительный момент – создались более благопри- ятные условия для рыбного стада. Однако они были сведены на нет беспрецедентным развитием браконьерского лова рыбы и быстро нарастающим нефтяным загрязнением моря, особенно в связи с открытием новых крупных месторождений нефти в этом регионе. В результате общий улов осетровых в Каспийском бассейне с максимальных (в основном как следствие мероприятий по рыборазведению и упорядочению лова) 26,6 тыс. т в 1980 г. упал в несколько раз. По существу, уникальное стадо осетровых находится на краю гибели.

Пути решения общих водных проблем

Прежде всего, необходимо изменить само отношение к воде, как общества в целом, так и каждого человека.

На смену нередко имеющим место потребительским взглядам должен прийти ресурсно-экологический подход. Природные воды необходимо рассматривать как один из самых ценных ресурсов и элементов окружающей среды, запасы которых ограничены во многих районах земного шара, и потому требующих самого бережного отношения и охраны от нерационального использования.

1. Проводить мероприятия, посвященные сохранению и освоению водных ресурсов. Такие мероприятия могут включать в себя различные образовательные программы в средствах массовой информации, образовательные программы для школьников и молодежи, создание и распространение документальных фильмов о проблемах и охране водных ресурсов, организацию конференций, круглых столов, семинаров и выставок, посвященных проблеме сохранения и развития водных ресурсов.
2. Во многих странах действуют законы о воде (в нашей стране – «Водный кодекс Российской Федерации»), осуществлять комплекс мер по улучшению водообеспечения населения и хозяйства, меры по экономии воды и снижению опасности от наводнений и борьбе с загрязнением рек и водоемов.
3. Принимать экономические меры, стимулирующие рациональное, экологически безопасное воздействие на водные ресурсы. Экономические мероприятия, направленные на снижение ущерба от негативных гидрологических явлений. Страхование на случай этих явлений.
4. Среди технических мер по управлению водным режимом рек это, прежде всего, традиционный путь борьбы с наводнениями и одновременное увеличение ресурсов устойчивого стока – создание водохранилищ. При этом вырабатывается электроэнергия на ГЭС и решаются другие вопросы (обеспечения водоснабжения, судоходства, водной рекреации). Электроэнергия, полученная на ГЭС, особенно ценна, поскольку позволяет обеспечивать «пиковые нагрузки» (резкое увеличение потребности в электроэнергии), чего не могут сделать тепловые и атомные электростанции.
5. Пересматреть концепцию гидростроительства, ориентировать ее, в первую очередь, на создание новых крупных гидроузлов в горных и малозаселенных районах и акцентировать внимание на малых искусственных водоемах и ГЭС, не связанные со сколько-нибудь существенным затоплением земель.

Результатом лучшего качества очистки отработанных вод служит более полное извлечение ценных веществ, содержащихся в отходах производства.

Упрощается и сам процесс очистки сточных вод. При прямоточной системе водоснабжения основная нагрузка ложится на общегородские очистные сооружения, которым приходится очищать огромные массы сточных вод, имеющих весьма пестрый состав ингредиентов.

Совсем другое дело обезвреживать воду в пределах самого предприятия или их группы, когда объем сточных вод сравнительно невелик, а состав загрязняющих веществ хорошо известен.

По этой же причине целесообразно устанавливать раздельную канализацию для промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод, а также для ливневого (снегового) стока и поливо-моечных вод с территории населенных пунктов.

Весьма перспективно кооперирование водоснабжения группы предприятий.

В этом случае отработанная вода, которая не может быть вновь использована на одном из них, передается соседним, где производство позволяет вновь включить ее в технологический процесс. В свою очередь, данный завод или фа- брика получают для использования сточные воды с соседних предприятий. Характерный пример – кооперирование щелочного и кислотного производств, что позволяет нейтрализовать сточные воды.

Наконец, решением водных проблем может быть и изменение географии производства, в некотором роде возвращение к начальному периоду развития человеческой цивилизации. Особенно это актуально для нового строительства – размещать водоемкие производства в районах, хорошо обеспеченных водными ресурсами, и снижать тем самым антропогенную нагрузку на те районы, в которых воды не хватает.

Выше шла речь о мерах по решению водных проблем в основном в количественном аспекте, хотя попутно затрагивались и вопросы качества вод, поскольку они тесно связаны.

Остановимся на борьбе с загрязнением рек и водоемов несколько подробней.

Подавляющее число людей на вопрос о том, как бороться с загрязнением природных вод, ответят: очищать.

Представляется наиболее перспективным в борьбе с загрязнением водных объектов профилактическое направление, предусматривающее непопадание даже очищенных сточных вод в реки и водоемы.

Помимо обычных, хорошо известных методов очистки, для их обезвреживания необходимо привлекать самые совершенные, включая и методы, предназначенные для опреснения морских вод (электролиз, ионнообменные смолы, дистилляция и др.).

Теоретически разница между опреснением естественно засоленных вод и очисткой сточных вод невелика – и в том и другом случае мы имеем дело с растворами солей, правда, отличающимися по составу и концентрации. Преимущество же обессоливания сточных вод перед опреснением морской воды заключается в том, что оно помогает предотвратить главную опасность – угрозу качественного истощения водных ресурсов, причем проблема воды решается на местах, в районах сосредоточения населения и промышленности.

В настоящее время во всем мире действует немало цехов и предприятий, полностью переведенных на замкнутый цикл водоснабжения. Многие из них успешно работают и с экономической точки зрения.

Еще одна мера, радикально отличающаяся от традиционных методов очистки и позволяющая сохранить чистоту рек и водоемов, – использование хозяйственно-бытовых и частично промышленных сточных вод на земледельческих полях орошения (ЗПО). Почвенная очистка – из числа самых совершенных. Уста- новлено, что слой почвы 0,5 м при свободном доступе воздуха задерживает почти 100% всей бактериальной флоры.

Какую воду мы пьем и что делать для улучшения ее качества в быту

Как видно из изложенного выше, большая часть поверхностных вод загрязнена. Загрязнение во все большей мере распространяется и на подземные воды.

Естественно, что подаваемая населению вода из централизованных систем водоснабжения (а ими охвачено практически все городское население и более половины сельского в нашей стране) очищается.

Однако качество дошедшей до потребителя воды остается в большинстве случаев неудовлетворительным.

Причин такого положения дел несколько:

1.  Высокая степень загрязнения источников воды из-за сброса в водные объекты большого количества недостаточно очищенных или вообще не очищенных сточных вод, смыва загрязняющих веществ с полей, с территории населенных пунктов, а также поступления загрязнений из атмосферы.

2.  Несовершенство применяемых технологий очистки. Наиболее распространенный метод обеззараживания воды – хлорирование, эффективно воздействуя на паразитологические, бактериологические и ряд других показателей, способствует тому, что целый ряд органических соединений вступает в реакцию с хлором, образуя различные хлорорганические соединения, обладающие токсичным действием и остающиеся в питьевой воде.

Их воздействие может приводить к мутагенным изменениям, онкологическим заболеваниям.

Гораздо более приемлемо с позиций воздействия на здоровье людей озонирование воды. Однако и при озонировании наличие в природной воде гуминовых кислот приводит к образованию хлороформа, а деструкция органических кислот приводит к образованию фенола.

К тому же конструкция большей части наших водопроводных сетей, подверженных коррозии, не позволяет транспортировать воду без предварительного ее деозонирования и консервирования опять-таки хлором, что необходимо для предотвращения вторичного загрязнения воды.

В практике водоподготовки для осаждения взвесей в качестве коагулятора в основном используется сульфат алюминия, который в свою очередь может служить источником загрязнения питьевой воды этим металлом.

Используемое фильтрационное оборудование, в основном в виде керам- зито-песчаных фильтров, также не позволяет выделять из воды большинство растворимых солей.

3.  Неудовлетворительное состояние водопроводных сетей. Большинство водопроводов состоит из стальных труб, сильно подверженных коррозии, что ведет к загрязнению питьевой воды железом. Внутренние поверхности труб, не имеющие защитного покрытия, обрастают различными отложениями, способствующими вторичному загрязнению воды.

Конечно, и у нас в стране и за рубежом имеются перспективные разработки в области улучшения качества питьевой воды, но о них мы уже не будем рассказывать в данной статье, ьак как по этой теме создан и ведётся отдельный телеграмм канал перейти на который вы можете по ЭТОЙ ССЫЛКЕ

Таматика телеграмм канала направлена не только на освещение проблем, связанных с загрезнением воды, здесь так же публикуются интересные рецепты, советы и методики оздоровления, поэтому присоединяйтесь и давйте вмете воспитявать в нас самих и в наших детях культуру бережного отношения к природным ресурсам, ждём вас на наших ресурсах и всегда рады вашим тёплым и добрым отзывам и комментариям, ведь обсуждение данных тем помогает нам сделать этот мир лучше и оставить для будущих поколений эту прекрасную землю чистой и красивой.