Водопотребление. Рациональное использование водных ресурсов

ЛЕКЦИЯ 6
ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ И РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
ВОДНЫХ РЕСУРСОВ
Часть А Потребление водных ресурсов
Часть Б Рациональное использование водных ресурсов
Часть В Антропогенное воздействие на географическую оболочку Земли
Часть А Потребление водных ресурсов
За последние 5 тысяч лет развития цивилизации запасы воды остались
без изменений, а население планеты возросло в сотни раз, неизмеримо
возросли и техногенные запросы на воду. Человечество может использовать
для своих нужд около 46 - 47 тыс км3 воды ежегодно (часть общего
круговорота воды, которая приходится на речной сток), но если учесть, что
более половины русловых пресных вод стекает в океан и смешивается там с
соленой водой, то для водозабора остается около 15 тыс км3 в год. Кроме того
могут быть использованы около 13 тыс км3 подземных вод. В настоящее
время в мире используется около четверти доступных возобновляемых
ресурсов пресной воды, а если учесть загрязненность источников - 55%. По
оценкам ООН, если нынешнее среднедушевое потребление сохранится, то к
2050 г использование мировых запасов пресной воды только за счет роста
населения достигнет 70%.
Доступность пресной воды для населения неуклонно сокращается при
экстенсивном росте ее среднедушевого потребления. За последние 80 лет
общее потребление пресной воды возросло в 10 раз, а население увеличилось
только в 2,5 раза. Объем воды на личное потребление зависит от региона и
уровня жизни и составляет от 20 до 500 л в сутки на одного человека.
Однако в любом районе мира ЗПВ могут истощиться из-за
нерационального водопользования или загрязнения. Число таких мест растет,
охватывая
целые
географические
районы.
Потребность
в
воде
не
удовлетворяется у 20% городского и 75% сельского населения Земли; в
целом дефицит воды испытывает 1/3 населения планеты более чем в 50
1
странах.
Основным потребителем пресной воды является сельское
хозяйство – до 70% - 80% мирового потребления пресной воды. Большая
часть ее идет на производство продуктов питания (орошение): для
обеспечения
среднестатистического жителя самой простой растительной
пищей расходуется 350 м3 в год. При небольшом повышении благосостояния
и необходимости содержать скот затраты воды на производство продуктов
питания увеличиваются втрое.
Орошаемое
земледелие
занимает
лишь
около
20%
площади
сельскохозяйственных угодий, а дает половину всей продукции. Примерно
80 % забираемой на орошение речной воды не возвращается обратно в реки и
расходуется
на
испарение
и
транспирацию
сельскохозяйственными
культурами. Для орошения 1 га земли в Западной Европе 4 000 – 6 000 м3
воды, в США и Мексике – 7 000 – 8 000 м3, в Индии и Индонезии – 9 000 –
10 000 м3, в бывшем СССР – 12 500 м3. Для производства 1 т зерна требуется
100 м3 пресной воды, 1 т риса – 400 м3, 1 кг мяса – 27 м3, 1 л молока – 4 м3.
Почти 70% посевов хлопчатника в мире существует благодаря орошению.
Не смотря на рост урожайности в последние 20 лет с 1 га угодий на
40%, удельное потребление воды на 1 га остается практически неизменным
на протяжении последнего столетия – то есть рост производства достигается
в основном за счет увеличения площади орошения. Дальнейшее увеличение
населения будет сопровождаться обострением продовольственных проблем,
а нехватку воды к 2025 г будет испытывать 2/3 населения планеты. Уже
сегодня дефицит воды существует в экономически развитых странах,
например США и Германии.
В настоящее время среднее потребление пресной воды составляет
около 630 м3 в год на человека, из них 420 м3 - на производство продуктов
питания, 125 м3 – на коммунально-бытовые нужды, 65 м3 - на производство
промышленной продукции.
Потребление воды промышленностью зависит от экономического
развития данного района. Например, в Канаде на долю промышленного
2
потребления приходится 84% всего водозабора, а в Индии - 1%. Почти 70%
всей воды, затрачиваемой в промышленности, потребляют наиболее
водоемкие
отрасли
-
сталелитейная,
химическая,
нефтехимическая,
целлюлозно-бумажная и пищевая. В среднем в мире на промышленное
потребление уходит примерно 20% всей потребляемой воды (по разным
оценкам, от 400 до 600 км3 пресной воды). Казалось бы, от стока всех рек
мира промышленное потребление составляет небольшую долю. Но если
учесть неравномерность распределения стока в пространстве и во времени и
часть стока, которую можно реально использовать, то, оказывается, для
промышленного использования изымается до 40 % полного стока рек.
Увеличение за последние десятилетия водопотребления связано с развитием
водоемких отраслей.
Водопотребители – это отрасли народного хозяйства, которые требуют
забора значительных объемов воды из водных объектов (орошаемое
земледелие,
промышленное
производство,
водоснабжение
крупных
населенных пунктов и городов).
Водопользователи – отрасли хозяйственной деятельности, которые не
связаны с необходимостью
изменяющие
естественный
водопотребления, но коренным образом
гидрологический
режим
водоисточников
(гидроэнергетика, судоходство, лесосплав, рыбное хозяйство).
Водопотребляющие отрасли, изымая воду из рек, могут существенно
уменьшать естественный речной сток, особенно во влагодефицитных
районах, где речная сеть редкая, а водные ресурсы ограничены. При этом
может нарушаться водный баланс морей и озер.
Основная беда водопотребления для поддержки санитарного состояния
мест расселения
людей, нужд промышленности, сельского хозяйства,
городского хозяйства заключается в том, что изымаемая чистая вода из рек,
озер,
подземных
резервуаров
возвращается
в
эти
водоисточники
загрязненной. Сточные воды, даже прошедшие предварительную очистку,
3
нуждаются в многократном разбавлении чистой водой тех же объектов – в
среднем необходимо 15-кратное разбавление.
Известные советские гидрологи Куделин, Кунин, Львович и Соколов
еще в 1970 г писали: “Главную причину ухудшения положения с водой в
последнее время следует искать не в свойствах водных ресурсов, а в
характере их использования”.
Даже если допустить, что все сточные воды будут очищаться
значительно качественнее, то при росте населения Земли и увеличении
забора вод в некоторых районах земного шара воды не хватит для
разбавления сточных вод до нормы, необходимой для повторного
использования.
Критическим считается использование более 10% годовых запасов
пресной воды. Сейчас Египет, например, использует 97% ООВР, Израиль –
84%, Германия – 27%, США – 19%, Россия – 2,7%. По расчетам к 2050 г
останется лишь 3-4 страны, в том числе Россия, не испытывающие
недостатка воды.
Часть Б Рациональное использование водных ресурсов
ОСНОВНЫЕ ПРОЕКТЫ ПО УВЕЛИЧЕНИЮ ДОСТУПНЫХ ЗАПАСОВ ПРЕСНОЙ
ВОДЫ
1.
Сооружение водохранилищ. С помощью водохранилищ возможно
увеличить устойчивый сток пресных вод до 20% от существующего уровня.
Активнее всего водохранилища создавались в 50-70-х годах прошлого века,
но в 90-х этот процесс замедлился и в настоящее время практически
прекратился.
2.
Опреснение морских вод. В районах искусственного орошения важно
опреснение засоленных речных вод. В странах тропического пояса широко
распространено опреснение морских вод. Однако отходы опреснения,
складируемые на суше или сбрасываемые в море – экологическая опасность.
4
3.
Транспортировка воды. Разрабатываются проекты строительства
магистральных водопроводов для межрегиональной переброски воды, в
частности из Канады в Мексику и южные штаты США. В России до сих пор
на рассмотрении Правительства РФ находятся проекты вовлечения вод Оби и
Иртыша в хозяйственный оборот южных районов Урала и Тюменской
области. Предлагается осуществлять танкерную перевозку воды (например,
из Ладогив Калининградскую область и из Великих Озер – в арабские
страны).
Существуют проекты транспортировки ледниковых запасов пресной воды:
планируется превращение айсбергов в ледяную крошку и перевоз ее
грузовыми судами. Однако придется использовать только холодные течения
во избежание таяния льда, что является минусом проекта. В среднем эти
проекты в 100 раз дороже опреснения.
4.
Очистка сточных вод. Ежегодно потребляется 4 тыс км3 воды, а объем
стоков составляет 2 тыс км3. В результате несовершенства современного
водопользования и очистки в большинстве развивающихся стран и
некоторых развитых странах воды загрязняется больше, чем при сбросах
нормативно очищенных вод. В глобальном масштабе в ближайшем будущем
человечеству грозит качественное ухудшение водозапасов.
А в качестве первоочередных мер предотвращения дефицита воды
необходимо всемерно ее экономить.
СПОСОБЫ ЭКОНОМИИ ВОДЫ В БЫТУ
ЭКОНОМИМ ВОДУ ПРАВИЛЬНО
УТРОМ
Использовать унитаз с двойным смывом – 3 литра.
Выключать воду при чистке зубов – 27 литров.
Принимать душ вместо ванны – 60 литров.
Использовать посудомоечную машину с функцией экономии воды – 40
литров.
130 ЛИТРОВ
5
ВЫБИРАЯ ОПРЕДЕЛЕННЫЕ ПРОДУКТЫ, МОЖНО ЭКОНОМИТЬ ВОДУ
Пить чай вместо кофе – 105 литров.
Есть сухие завтраки вместо яиц – 55 литров.
Выпивать стакан соевого молока вместо коровьего – 155 литров.
“Если вы думаете, что экономить воду можно только дома, то сильно
ошибаетесь” – говорит профессор Арджен У. Хоэкстра, научный директор
системы WATER FOOTPRINT NETWORK.
ЦЕНА ЖИДКОСТИ
Яблоко – 70 литров воды
0.5 л пива – 150 литров воды
200 гр риса – 680 литров воды
200 гр сыра – 1000 литров воды
Пицца Маргарита – 1216 литров воды
Гамбургер – 2400 литров воды
1 литр био-этанола – 2400 литров воды
Рубашка из хлопка – 2700 литров воды
Говяжий стейк – 3700 литров воды
МР3 – плеер – 4000 литров воды
Ноутбук – 80 000 литров воды
ЧТО ДЕЛАТЬ, ЧТОБЫ ЭКОНОМИТЬ ВОДУ?
-
Вегетарианство экономит воду. Выращивание скота на мясо требует
много воды.
- Не стоит пить чай с большим количеством сахара; на его производство
требуется много воды – кстати, на шоколад и кофе тоже.
- Выбирайте продукты, не наносящие ущерб окружающей среде.
Часть В Антропогенное воздействие на географическую оболочку Земли
Деятельность человека, приводящая к изменению среды обитания –
антропогенное воздействие. Результаты такой деятельности – антропогенные
факторы. Надо понимать, что антропогенное влияние может быть и
положительным, но в большинстве случаев, говоря о нем, подразумевают
негативное влияние человеческой деятельности.
6
Какая у нас вода? В естественном состоянии вода всегда имеет
примеси, в ней растворены различные газы и соли, взвешены твердые
частички. Даже пресной мы называем воду с содержанием растворенных
солей до 1 г на литр. Почти все запасы мировой воды - это соленые воды
Мирового океана и подземных кладовых. Всего 2% гидросферы приходится
на пресные воды, но они постоянно возобновляются, быстрее других,
примерно за 10-12 суток, обновляются пресные воды рек. Они и имеют
наибольшее практическое значение для человечества.
Реки всегда были источником пресной воды. Но в современную эпоху
они стали транспортировать отходы. Отходы с водосборных территорий по
руслам рек стекают в моря и океаны. В основном поверхностные воды
загрязняются сточными водами:
-производственными
- сельскохозяйственными
- коммунально-бытовыми.
До сих пор рост количества очистных сооружений отставал от роста
потребления воды. Но суть проблемы не в этом. Даже при самой
совершенной
очистке,
включая
биологическую,
все
растворенные
неорганические вещества и до 10% органических загрязняющих веществ
остаются в очищенных сточных водах. Такая вода вновь может стать
пригодной для потребления только после многократного разбавления чистой
природной водой (15-20 кратное разбавление). И здесь для человека важно
соотношение абсолютного количества сточных вод, хотя бы и очищенных, и
водного стока рек. Основная угроза нехватки воды не в безвозвратном
промышленном потреблении, а загрязнении природных вод промышленными
стоками.
Ежегодное водопотребление в мире составляет около 4 тыс км3 в год.
Объем промышленных стоков составляет около 2 тыс км3. 1 км3 очищенной
сточной воды "портит" до 10 км3 речной воды, а не очищенной - в 3-5 раз
больше. Если учесть, что не все сточные воды очищаются перед сбросом в
7
реки, то речной сток загрязняется в еще большей степени — не менее чем до
4 000 км3 в год, что составляет более 10 % стока всех рек мира и примерно
25 % стока рек районов, экономически наиболее развитых.
Ресурсы полного мирового речного стока близки к исчерпанию, а во
многих районах мира они уже исчерпаны, в некоторых районах земного шара
воды не хватает для разбавления сточных вод до нормы, необходимой для
повторного использования. Количество пресной воды не уменьшается, но ее
качество резко падает, она становится не пригодной для потребления.
Известные советские гидрологи Куделин, Кунин, Львович и Соколов
еще в 1970 г писали: “Главную причину ухудшения положения с водой в
последнее время следует искать не в свойствах водных ресурсов, а в
характере их использования”.
Современный порочный принцип использования естественных вод,
основанный на создании своего рода второго, антропогенного влагооборота основная причина неблагоприятных последствий антропогенного влияния на
водные ресурсы Земли. В естественном ГЦ испаренная с поверхности водных
объектов и суши вода возвращается в водные объекты гидросферы в
прежнем состоянии. В антропогенном ГЦ изъятая и использованная в
промышленности и процессе жизнедеятельности вода возвращается в водные
объекты не очищенной от вредных химических продуктов.
Следовательно, единственно правильно: использовать природные воды
в производстве материальных благ таким образом, чтобы очищенные
сточные воды не сбрасывались обратно в реки, озера и подземные воды, а
полностью повторно использовались бы в том же производстве или других
видах технологических процессов. То есть следует максимально изолировать
естественный влагооборот от антропогенного. А в качестве первоочередных
мер - всемерно экономить воду.
8
Вопросы на зачет
1 Водопотребители и водопользователи, потребление воды различными
отраслями
2 Способы регулирования, перераспределения и экономии водных
ресурсов
3 Почему современная система водопотребления опасна?
4 Виды антропогенного влияния на водные ресурсы суши
5 Виды загрязнения природных вод: физичеcкое, химическое, тепловое,
радиоактивное
Использованные источники
1. Оценка влияния изменения вод суши на наземные экосистемы /Отв.
ред. Новикова Н.М. - М.:Наука, 2005, 365 с.
2. www.environments.land-ecology.com.ua
3. www.metronews.ru
9