В школьном уроке для 3-го класса приводятся такие сведения о запасах воды:
Мировой океан - 1 млрд. 338 млн. м3
Подземные воды:
- залегающие вблизи земной поверхности - 60 млн. м3.
- залегающие глубоко под землей - 150 млн. м3.
Ледники - 24 064 000 м3.
Реки мира - 2 120 000 м3.
Озера мира - 176 400 000 м3.
Почвенная влага - 16 500 000 м3.
Вода в атмосфере - 12 900 000 м3.
Мировые запасы пресной, пригодной для питья воды, за последние 50 лет, как внезапно выяснилось, резко сократились почти на четверть за счет таяния вечных льдов. . В течение 25 лет объем арктических льдов уменьшался на 1,5% за десятилетие. С 2004 по 2005 годы объем льдов уменьшился на 2,3%. В течение 2006 года он сократился еще на 1,9%, и так далее.
Основное источники пресной воды очень условно подразделяются на 2 типа - возобновляемая дождевая и пластовая, накопленная за миллионы лет в водоносных слоях Земли. Условно потому, что дождевая вода продолжает пополнять пластовую… там, где еще идут дожди, и оба вида воды пополняют озера и реки на поверхности. Пресная вода с течением ручьев и рек стекает в океан, смешиваясь с густосоленой океанской, там под жгучим солнцем испаряется, оставив в океане вымытые из почвы соли; с дождевыми облаками вода частично возвращается на сушу.
Наибольший объем пресной воды обращается таким образом в дождевых джунглях Южной Америки и экваториальной Африки. Существенная ее часть, превратившись в снег, выпадает и тысячелетиями хранится в ледниках бескрайных просторов Арктики и Антарктиды, Гренландии и высокогорья всех континентов. Это неприкосновенный запас планеты, обеспечивающий пригодность климата для возникновения и поддержания жизни.
Поясним это подробнее.
Как известно, вода – уникальное вещество, имеющее очень высокую скрытую энергию фазовых переходов. Тепло, необходимое для таяния льда, составляет 334 кДж/кг.
Тепло, поглощаемое водой при испарении, равно 2 256 кДж/кг.
И наконец, при остывании на десять градусов всего одной тонны воды Гольфстрима на эти самые десять градусов нагревается целых 4 кубических километра воздуха Северной Атлантики. Гольфстрим несет в Северную Европу и Америку тепло тропического океана потоком мощностью в миллион атомных электростанций!!!
Именно воде мы обязаны мягкостью климата, тем, что средняя температура среды нашего обитания колеблется в некоей точке чуть выше температуры таяния воды и ниже температуры ее кипения. Не будь воды в твердом состоянии, в виде холодного льда в полярных шапках, климатические условия, с учетом непрерывно получаемого от Солнца колоссального потока энергии медленно, но неуклонно сместились бы в сторону венерианских. В процессе этого нагревания жизнь на Земле в привычной нам форме прекратилась бы еще до достижения 60оС. При повышении температуры до 100 оС вся вода испарится (нас это, правда, уже не будет интересовать) и температура будет резко расти до 150 - 250 оС, атмосфера начнет быстро терять пары воды в космос за счет уже известного науке процесса диссоциации и «сдувания» водорода солнечным ветром. И Земля постепенно превратится в копию Венеры, с метаново-углекислотной атмосферой… Человек исчезнет как вид в результате жажды и голода на раскаленной планете. Агония будет долгой, и уже через два поколения человечество столкнется с первыми масштабными катастрофами. Повышение глобальной температуры в среднем на 2 градуса к 2050-2070 годам может привести к исчезновению около 20-30% растительных и животных видов. Повышение температуры более чем на 3 градуса приведет к "увеличению уязвимости многих естественных систем и человека, и это приведет к сложностям с осуществлением мер по адаптации".
В безудержной жажде потребления и неуправляемом росте населения человечество увеличивает траты воды с одной стороны, а с другой - планомерно уничтожает ее природные запасы. В районе Пекина уровень подземных вод понизился на 50 м по сравнению с уровнем 50-х годов, и крестьянам запрещают использовать воду подземных источников для полива. Экономические расчеты показывают, что использование воды в городском хозяйстве прибыльнее, чем в сельском хозяйстве. Одна из величайших рек Китая, Хуанхэ, уже не доходит, как прежде, до Желтого моря за исключением отдельных наиболее влажных годов. Крупная река Колорадо в США далеко не каждый год добирается до Тихого океана. Амударья и Сырдарья давно уже не впадают в Аральское море, которое из-за этого почти пересохло. Нехватка воды резко ухудшила экологическую обстановку во многих регионах и вызвала начинающийся продовольственный кризис.
И это все, чем (пока еще) располагает человечество… а вернее, если трезво отойти от привычного антропоцентризма, - это достояние всего живого на земле.
Промышленность и торговля потребляют огромные количества воды, которые не всегда бывает легко определить. Приведем несколько примеров, например, по Франции, которая считается одной из самых благополучных по водоохранному законодательству. Там действует строжайшее правило, по которому водозабор осуществляется предприятием всегда вниз по течению от точки сброса использованной воды. Так государство (французское, заметим, но отнюдь не наше) добивается улучшения очистки стоков.
Бойни. Водоснабжение и очистка скотобоен регламентируются предписаниями 1935 и 1942 (!!!)годов. Количество воды, затрачиваемое для убоя скота и разделки туш, должно составлять не менее 500 л на голову убойного скота, независимо от его породы.
Молочные фермы, маслодельные заводы, сыроварни. Молочные фермы тратят большое количество воды хорошего качества на мытье молочной посуды (ведер, бидонов, сливных чанов и бутылок). На каждый кубический метр молока затрачивается примерно 5 куб. м воды. На промывание масла также требуется много воды: от 5 до 10 л на килограмм масла.
В сыроварении вода непосредственно участвует в производственном процессе при промывании казеина, изготовлении рассола и т. д.
Сахарные заводы. Сахарная промышленность затрачивает 100 куб. м воды на тонну сахара.
Бумажные фабрики. По потреблению воды это наиболее расточительные предприятия: на тонну бумаги расходуется 250 куб. м воды.
Металлургические заводы. Среднее потребление воды на тонну стали составляет 150 куб. м, в том числе: 36 куб. м расходуется в доменной печи, 22 куб. м в коксовальных печах, 26 куб. м на электростанции, 26 куб. м на прокатных станах, 2 куб. м в котельной, 38 куб. м на прочих установках. Вода буквально ОСНОВНОЕ СЫРЬЕ ДЛЯ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ: для производства 300000 т стали требуется 1 миллион т железной руды, 350000 т кокса и 45 миллионов т воды.
Но потребности промышленного водоснабжения имеют свои особенности: они возрастают пропорционально росту промышленного потенциала. Возьмем, например, район Севера Франции. Этот район, площадь которого составляет не более 2,3% общей площади страны, дает 10% всей валовой промышленной продукции Франции, в том числе:
Стали 20,7%
Угля 50%
Кокса 64,4%
Штапельного волокна 100%
Какое количество воды потребляют все перечисленные отрасли индустрии? Это трудно установить в точности, потому что потребление воды тем больше, чем легче осуществляется водоснабжение. Казалось бы, имеется очень простой способ учета водопотребления — с помощью водомеров. Но все же большое количество воды не учитывается водомерами — это вода, забираемая насосными установками из реки или из колодцев, расположенных на территории фабрики.
Тем не менее в данных по статистическим обследованиям Севера Франции приводятся следующие цифры. Два больших металлургических завода потребляют вместе 160 миллионов куб. м речной воды в год (или одновременно по 66 и 90 куб. м на тонну стали).
Группа химических заводов использует в год 5 миллионов куб. м воды из подземных водоносных слоев, или по 50 куб. м на тонну готовой продукции. Тепловые электростанции затрачивают по 2 л воды на 1 квт-ч вырабатываемой электроэнергии; лишь одна из этих станций при работе с полной нагрузкой испаряет в атмосферу 135 л воды в секунду. Наиболее, казалось бы, экономичные атомные электростанции на каждый киловатт произведенной электроэнергии выбрасывают в окружающую среду 2 киловатта в виде тепла, и конечно же, это тепло отводится водой. Часть ее испаряется в брызгальных бассейнах систем безопасности, часть в градирнях, а часть нагревается в конденсаторах турбин и сбрасывается в пруды-охладители; в станциях же, стоящих на берегу океана - прямо в океан. Энергоблок мощностью 1 ГВт (именно такова мощность, например, основных энергоблоков АЭС Украины) «выпивает» около 80 тонн воды в секунду, из которой до 10 тонн (!) испаряется, или в установках непосредственно на АЭС, или из пруда.
Промышленные воды могут быть использованы многократно в производственном цикле одной и той же фабрики без их очистки.
Все эти расчеты были сделаны в результате статистических обследований. Статистики пришли к выводу, что «потребность в воде промышленности Севера Франции превышает миллиард кубических метров в год и, возможно, достигает двух миллиардов». Этот расчет показывает прежде всего огромные масштабы промышленного водопотребления, а затем и его соотношение с потребностями в воде населения района (3,5 миллиона человек), которые оцениваются в 300 миллионов куб. м в год, а также сельского хозяйства, на нужды которого идет 3 миллиарда куб. м.
Во многих районах Севера Франции концентрация промышленного производства настолько велика, что водозабор из водоносных слоев превышает 40% выпадающих атмосферных осадков. Следовательно, водные запасы не могут быть восполнены иначе, чем путем рассредоточения промышленных предприятий или путем переброски воды из других районов.
(Почему я так упорно возвращаюсь к Франции – да очень просто, хорошо доступная информация. Ну потом, старина Даль когда-то дал весьма либеральное определение задней части тела - сие суть место, во Франции свободное от телесного наказания. За фразой этой скрыто возмущение тем, что у нас оно не свободно ;) )
Но рассмотрим ситуацию, более близкую жителям Украины.
Наибольшее железорудное месторождением Украины – Кривбасс.
Оно имеет не вполне земное происхождение. Миллионы лет назад в этом месте Землю поразило прямое попадание астероида. Кроме его собственного материала и расплавленных пород земной коры, на поверхность выплеснулись, вероятно, и глубинные магматические слои. Залежи черных металлов в районе Кривбасса считаются одними из самых больших в мире. Весь запас железа составляет 52 миллиона тонн, что выводит страну на четвертое место по производству в мире после Японии, России и США!
17 рудников и некоторые железные карьеры Кривбасса или шахты имеют глубину большую, чем уровень подземных вод. Для того, чтобы в шахтах не набиралась вода, более 60 миллионов кубических метров воды выкачивают в большие лагуны для хранения, а также для осаждения железной гидроокиси и других сопутствующих веществ в летний период. Собранная подземная вода контактирует с залежами солей и поэтому становится более или менее соленой в зависимости от особенностей местности или глубины слоев. То есть пресная вода становится соленой, ядовитой для всего живого…
Несмотря на неизбежность водных отходов, все же можно усовершенствовать их “лечение”. Это, в частности, касается коксовых комбинатов в Криворожском регионе, которые выбрасывают фенол, ароматические вещества и цианиды. Все жидкие отходы направляются в виде общих потоков (более чем 300 000 куб. м) в резервуары для хранения, около 100 000 куб. м рециркулируют, а остальное стекает в реку Ингулец.
На сайте http://de.geocities.com/ приведена оценка воздействия основного загрязняющего вещества – хлорида натрия, обыкновенной соли, с использованием классификационной схемы, принятой правительственной инспекцией в Германии. Уровень сильного воздействия определяется концентрацией хлорида и/или сульфата более 200 – 400 мг/л, очень сильного – до 800 мг/л и сверхсильного - больше чем 800 мг/л. Очевидно, что только те организмы могут переносить высокую и изменяющуюся концентрацию соли, которые обычно перемещаются между морем и пресноводными реками, к примеру угорь и морская форель. Оказывается, биоценоз (сложившаяся природная группа организмов), подвержен опасному воздействию, когда концентрация хлоридов достигает всего лишь 200 – 400 мг/л. Рыба при этом не принимается во внимание, но некоторые чувствительные биологические виды уже исчезают.
При концентрации солей между 400 – 1000 мг/л состав и количество видов определенно снижается. Это уже касается и количества некоторых разновидностей рыбы, поскольку опасно для ее размножения.
Между 1000 и 2500 мг/л большинство форм макрозообентоса (это организмы, живущие на дне реки), переносящих соль, выживают с тенденцией к массовому приросту. Различные рыбы больше не дадут потомства, что мы, увы, и наблюдаем. Эта вода также категорически не может быть использована для орошения.
Если концентрация хлорида превышает 3500 мг/л, то сохранятся только несколько форм живых организмов, типичных для солоноватой воды (к такому полумертвому состоянию сейчас приближается Ташлыкское водохранилище, используемое практически в качестве «конечного охладителя» Ужноукраинской АЭС).
Сульфаты приводят к аналогичным последствиям, правда, их воздействие менее вредно по сравнению с хлоридами.
Сюда необходимо включить и другой источник загрязнения, который упоминался ранее. Речь идет о сточной воде, которую сбрасывают в реку плохо работающие обрабатывающие комбинаты. В случае высоких концентраций солей, биологический процесс самоочищения нарушается. Речь идет о деградации органических веществ, нитрификации, в особенности нарушается процесс бактериального окисления нитритов в нитраты. Результат аккумуляции аммиака и нитратов опасен не только для рыб, но и для всей экосистемы. Делайте выводы.
Количество воды, расходуемое на потребности одного жителя мегаполиса приближается к 500 л в сутки – питание, питье, канализация, кондиционирование, косвенные затраты, связанные с потреблением энергии и различных материалов. Городу с населением в 1 млн. человек требуется до 0,5 млрд. литров в день пресной воды. Рост городов ведет к прямому истощению водных ресурсов, а города растут, потому что люди не могут иначе выжить в глобально меняющихся условиях среды обитания…
И результат экстенсивного развития человечества уже налицо. В начале статьи мы вспоминали о дождевых джунглях. Попадалось мне как-то фото, которое заставило ужаснуться многих знающих специалистов-экологов, сделанное в 2005 году в бассейне Амазонки. Прогулочный теплоход, севший на мель посередине бескрайней, похожей на море реки и оказавшийся среди пустынных барханов… С 1990 по 2002 год были истреблены 22 млн гектаров лесов, то есть площадь, на которой могли бы разместиться Бельгия, Дания, Нидерланды и Португалия. За последующие 3 года были вырублены еще 6 млн гектаров леса. Всего были истреблены леса на площади, равной той, на которой леса вырубались в течение 5 веков с момента открытия Бразилии европейцами.
И не нужно успокаивать себя - дескать, не мы ответственны за чистую воду и воздух планеты. Вырубка карпатских лесов производится так же хищнически, а в результате мы имеем ежегодные наводнения в Ивано Франковской области.
На территории Сахары когда-то тоже буйствовали дождевые леса…
