Кризис мирового водного ресурса и проблемы научно

Кризис мирового водного ресурса и проблемы
научно-технического прогресса
Россия, Санкт-Петербург
Игорь Б. Арефьев
Январь 07.2010
Ключевые слова: кризис, водный ресурс, прогресс, экология, энергия, система.
Аннотация
Статья содержит анализ состояния мировой водной системы и посвящена кризису водных
ресурсов современной цивилизации в условиях научно-технического прогресса.
Введение
В конце XX века в дополнение к уже возникшим мировым экологическому и
энергетическому кризисам начал катастрофически приближаться кризис наличия
пресной воды [3]. Первые два кризиса назревали последовательно в течение 40-30
последних лет, в зависимости от темпов развития разных стран и регионов Земли,
и достаточно изучен, получили соответствующие методологии их преодоления на
уровне государств и ООН. Водный кризис резко меняет весь стратегический баланс
сил и средств мировой геополитики, последовательно включая в себя кризисы
продовольствия, развития территорий, научно-технического прогресса. Автор
статьи предлагает анализ сложившегося явления и возможные пути решения
поставленной проблемы.
1. Эколого-энергетический кризис
Совокупность экологического, энергетического и водного кризисов
представляет собой системную проблему. Рассмотрение каждого из них в отрыве
от других только затрудняет поиск решений и заводит возможные, даже вполне
приемлемые решения, в тупик. Так было в середине 20 века, когда два направления
научно-технического прогресса – экологического и энергетического, шли своими
путями и оказались взаимно исключающимися:
1.Необходимость резкого роста потребления энергии на всём пространстве
мировой цивилизации в среднем на 6% в год за последние 20 лет в связи с бурным
ростом промышленности и бытовыми нуждами привёл к катастрофическому
выбросу в атмосферу углекислого газа [1]. Общество было совершенно не готово к
такому положению. Наука и техника только приступили к опытным проектам
создания источников энергии, базирующихся на альтернативных принципах,
отличных от традиционного сжигания углеводородов (дерево, нефть, газ, уголь).
Сегодня только атомная энергетика может в пределах 15-20 % обеспечить
потребности цивилизации, да и то только в ограниченном числе наиболее развитых
научно-технических регионах (Европа, США и Канада). Другие источники или не
получили ещё достаточного развития, или оказались не адекватными потребностям
территорий по мощности (солнечная, волновая, ветровая, приливная и др.).
Такое положение только усугубило экологический кризис, связанный не только
с выбросом в атмосферу углекислого газа, но и обвальным засорением
окружающей среды отходами жизнедеятельности человека, варварским
уничтожением водных ресурсов и растительности для различных целей
промышленности и сельского хозяйства [2]. Отсутствие системных научнотехнических решений привело к тому, появление мусоросжигательных заводов
дополнительно дало выбросы в атмосферу не только углекислого, но и ядовитых
газов. Отмечены случаи остановки таких заводов по причине их абсолютной
экологической опасности.
Уже к концу 20 века сложилась мировая проблема системного противоречия
научно-технического прогресса, состоящая из двух задач:
- необходимости перспективного роста энергетики во всех регионах
мирового пространства, имеющих сколь-нибудь значительное население
(при плотности 0,5 – 0,7 человека на квадратный километр и выше),
- защиты окружающей среды во всех её формах в интересах того же
человека.
Поставленную проблему пытаются решать на различных уровнях, от движения
«зелёных», Green pease, охраны животных до Правительств государств и ООН. Их
действия, как мне кажется, мало эффективны. В первую очередь потому, что сами
члены этих обществ и организаций вполне пользуются благами современной
цивилизации и не собираются от них отказываться. Следует учитывать и активное
лоббирование интересов, как местных, так и транснациональных компаний на всех
уровнях, которые совершенно не заинтересованы в снижении уровня производства,
потери прибылей и темпов собственного развития.
Наука и промышленность оказались совершенно не готовы к масштабному
внедрению экологически чистых технологий и экологичного производства
материалов. Разумеется, идёт активная работа, исследования, технические решения
в этом направлении, но затраты на них велики, что ставят новую проблему:
развитие производств, сельского и лесного хозяйств, их доходность блокируется
затратами на экологические мероприятия [3]. Без поддержки государств,
территориальных объединений и мирового содружества в целом настоящая
проблема оказывается неразрешимой.
Аргументируем выше изложенное, некоторыми примерами. Уже упоминалось,
что потребный рост энергии на освоенных территориях Земли ежегодно за
последние 20 лет определяется в среднем как 4-6% . Создание жизненно
необходимых для современной цивилизации материалов связано с наступлением на
природу и по потребностям в сырье, и по характеру производства. В атмосферу и в
стоки на производствах разного технического уровня и технологий выбрасывается
вредных для живой природы веществ[6]:
- при выплавке 1 тонны стали – до 300 кг.
- при производстве 1 тонны химического волокна – до 270 кг.
- при получении 1 тонны бумаги – до 400 кг.
- при обработке 1 тонны древесины – до 450 кг.
К этому следует добавить катастрофическую для экологии всеобщую
концепцию перемещения крупногабаритных грузов автомобилями, дающих выброс
в окружающую среду до 40% всех вредных веществ в мегаполисах и промышленно
развитых регионах, а так же реальный рост пассажирских авиаперевозок.
Современная цивилизация ещё не сумела найти выход из этой проблемы, как
на рубеже 20-21 веков со всей очевидностью возник новый кризис – водный.
2. Водный кризис
Одним из парадоксов исторического освоения человеком жизненного
пространства на Земле является тот, что 2/3 поверхности Земли занимает вода, но
из них только 7% пресной воды могут обеспечить ему условия существования.
Вторым парадоксом является тот, что научно-технический прогресс во всех сферах
производства требует именно пресной воды: поливное земледелие,
животноводство, переработка сырья, промышленность, собственные нужды. И
теперь к уже существующим и не разрешённым мировым кризисам добавляется
третий – кризис наличия пресной воды.
На причины возникновения этого кризиса существуют различные точки зрения
специалистов. Подробный анализ этой проблемы изложен в [1,3,6,7]. В настоящей
работе только постулируется это новое явление и рассматривается его в связи с
общесистемным кризисом научно-технического прогресса Земной цивилизации 2021 веков.
В условиях резкого потепления климата, не прогнозированного таяния
ледников, повсеместного сокращения запасов пресной воды с одной стороны и
роста производства и населения – с другой стороны, можно с уверенностью
констатировать появление новой глобальной мировой проблемы – водный кризис.
Он заключается в том, что в обозримом будущем, если не будет найден
системный выход, человечество ждёт биологическая катастрофа вплоть до
вымирания и запустения целых регионов, в том числе и в Европе. Уже сегодня
более 2,5 миллиарда людей нуждаются в питьевой воде. Различные прогнозы
сходятся в одном: через 20-30 лет 1 литр питьевой воды будет стоить дороже
барреля нефти. Эти цифры вычислены и представлены в литературе. Лидерами по
запасам пресной воды являются Бразилия, Россия, Канада и Австралия.
Восполнимые гидроресурсы России оценены в 97 тысяч кубических километров в
год, что в ценах 2008 г. составляет 800 миллиардов $ США ежегодно [5,9]. Эта
тенденция хорошо иллюстрируется примером (Рис.1).
Значительная часть населения Земли уже сейчас не может обеспечить себя
пищей, а эффективное поливное земледелие также снижает свой потенциал из-за
отсутствия пресной воды. По данным ООН при современных темпах роста
населения для сохранения продовольственного баланса необходимо вводить в
оборот 3-5% поливных угодий ежегодно, что совершенно не реально по
геофизическому состоянию Земли [8]. Например, трёх тысячелетняя житница
Средиземноморья Египет с 2000 года ввозит более половины необходимого ему
продовольствия по условиям усыхания сельскохозяйственных угодий. К 2010 году
критическое положение с водоснабжением и продовольствием ждёт 22 мегаполиса
Земли с населением более миллиарда человек.[10].
В середине прошлого века бытовало мнение, что прогнозируемая
продовольственная программа мировой цивилизации претерпит трансформацию: в
своей основе она перейдёт на использование биологических ресурсов Мирового
океана. Теперь стало ясно, что научно-технический прогресс не обеспечил этой
задачи. Современные
орудия лова, технологии и методы, производство
морепродуктов, водное хозяйство и подводные фермы пищевой биомассы не
соответствуют современным потребностям ни по техническим, ни по
количественным показателям. В связи с этим идёт активный передел территорий
2,5 ($ США ) -------------------------------------------------------------------
2.0-------------------------------------------------------------------------------------
1,5------------------------------------------------------------------------------------
1,0--------------------------------------------------------------------------------------
0,5-------------------------------------------------------------------------------------
0------------------------------------------------------------------------------------США
190 куб.м.
Герамния
130 куб. м.
Венгрия
300 куб.м.
Россия
430 куб.м.
Рис. 1. Суточное потребление пресной воды
и её стоимость за 1 кубический метр (в $ США)
лова, попытки захвата наиболее перспективных районов Мирового океана,
наблюдаются межгосударственные конфликты. Проблема стала переходить в
разряд геополитических. К тому же специалисты замечают тенденцию
техногенного загрязнения и потери качества не только морепродуктов, но и озёрноречного хозяйства в наиболее населённых промышленных зонах, в том числе и в
Европе [11].
За последние 100 лет потребление пресной воды выросло в 6 раз, а к 2050 году
– удвоится [7]. При этом даже Европейские государства начали страдать от
периодических засух. В Испании отмечены зоны, близкие к пустыням, в
Балканских странах стал заметно сокращается прирост продуктов питания,
направляемых на экспорт (2005-2007 гг), в Европе и Средиземноморье
наблюдается рост цен на продукты питания первой необходимости.
Экспертиза ООН показала, что на современном уровне развития сельского
хозяйства для жизнеобеспечения необходимо наличие 0,3 гектара земли на одного
человека. Но в по данным 2006 г. в Средне-Азиатском регионе в наличии только
0,17 гектара, в Африке – 0,2 гектара, на Дальнем Востоке – 0,28. Активно идёт их
дальнейшее сокращение при снижении стока речных вод, особенно в Евразии [3,5].
В разделе (1) приводились данные по загрязнению окружающей среды, в том
числе и водных ресурсов. Теперь обратимся к техногенным потребностям в
пресной воде на некоторых примерах энергетики, промышленности, сельского
хозяйства, средних биологических потребностях человека и человека техногенной
цивилизации (европейца) [6]:
- ТЭС мощностью в 1 миллион квт.
– 1,0 куб км. в год
- АЭС мощностью в 1 миллион квт.
– 1,6 куб. км. в год
- Выплавка 1 тонны стали
– 20 куб. метров
- Производство 1 тонны бумаги
– 200 куб. метров
- Получение 1 тонны хим. волокна
– 4000 куб. метров
- Выращивание 1 кг. риса
– 2000-5000 литров
- Суточная биологическая потребность
на 1 человека
– 2 литра
- Средняя потребность европейца
на 1 человека
– до 200 литров
3. Общесистемный кризис техногенной цивилизации XXI века
Не трудно видеть, что на современном этапе развития цивилизации и мировой
интеграции, тенденция расширения принципов потребления необходимо приводят
к тенденции роста производства товаров всех категорий. Сохранение этой
тенденции заставляет производителей осваивать новые источники сырья, рынки
сбыта и трудовых ресурсов.
На таком пути промышленно-развитые регионы Земли находятся у предела
своих возможностей. Движение в этом направлении даёт всё больше негативных
примеров. С одной стороны, эти регионы заинтересованы в потребителях товара,
рабочей силе и наращивании производства. С другой – перенаселённость малого
числа развитых анклавов и мегаполисов, концентрация производства, потребность
в привозном сырье, дефицит водных и энергетических ресурсов, загрязнение
окружающей среды, ставит их будущее в критическое положение. Данное
направление, названое в конце 20 века «глобализация» практически оказалось
бесперспективным.
Вместе с тем, наблюдающийся процесс де глобализации и переход к
многополярному миру повторяет те же ошибки глобализации. Это и отражает
общесистемный кризис техногенной цивилизации 21 века. Повсеместно
продолжается аналогичный процесс, но в меньших масштабах. Попытка США
сделать промышленный скачок в последней трети 20 века привела к резкому
притоку мигрантов и нелегалов, снижению жизненного уровня основного
населения, падению курса доллара, увеличению потребности в энергии и
очередному витку милитаризации. Ускоренное построение Единой Европы создало
условия для конфликтов на Балтийском шельфе (сокращение квот промыслового
лова рыбы ряду стран), ограничении в производстве продовольствия, резкому
росту миграционных нерегулируемых потоков, снижению уровня экологической
безопасности. Те же тенденции наблюдаются в мегаполисах России, Китая,
Ближнего Востока.
Создаётся парадоксальная ситуация: попытка создать условия техногенного
развития на принципах общества потребления для мировой цивилизации путём
принципов глобализации и много полярности сводится к декомпозиции указанных
проблем, но их не решает. Продолжение этой тенденции приведёт со временем к
системному кризису во всех центрах многополярного мира. Рано или поздно, в них
возникнет дефицит энергии и воды при резком нарушении экологического баланса
на ограниченной территории региона.
Тем более странно наблюдать абсолютно не системную попытку разрешить
эколого-энергетическое противоречие за счёт производства биотоплива.
Современная наука и технологии уже позволяют получать достаточно дорогое
биотопливо из отходов жизнедеятельности. Но известные данные показывают, что
запас этого ресурса обеспечит, например, в США ничтожные 2,5-3% в общем
балансе потребностей. К тому же выработка биотоплива тоже требует собственных
затрат на энергию и так же загрязняет среду при производстве. В дополнение
необходима и утилизация вновь возникших отходов. Логическое продолжение
такого решения означает, что в перспективе под сырьё будут использованы угодия,
выделенные для производства питания.
Ряд специалистов в последнее десятилетие высказывает мнение, что системный
кризис можно преодолеть, размещая крупные производства на побережьях морей и
океанов, используя опреснители по примеру стран Ближнего Востока. Не вдаваясь
в подробности анализа такого подхода отметим сразу его бесперспективность на
ближайшее время (15-20 лет):
- Прибрежная зона развитых государств уже в полной мере освоена и не
вынесет дополнительной экологической и энергетической нагрузки.
Размещение таких производств в мало населённых и трудно доступных
районах (Север и Восток России, Канады, отдельные районы Африки и
Австралии) не реальны из-за совершенно не разумных затрат.
- Области получения исходного сырья и трудового ресурса не совпадают с
районами возможных прибрежных предприятий по климатическим и
географическим условиям. Именно поэтому данные территории и оказались
не освоенными человеком для эффективного современного производства в
необходимой мере.
Разрешение мирового техногенного кризиса, как системы отношений и связей
его элементов по всем параметрам и показателям, в ближайшее десятилетие вряд
ли возможно. Уже было показано, что современная наука и производство оказались
не готовы к такому явлению. Но если сейчас не приступить к некоторым, пусть и
частичным мероприятиям, то положение будет усугубляться с каждым годом и
приведёт к катастрофическим результатам, о чём сказано в приведенном анализе.
Автор предлагает ряд локальных решений, которые могут быть и не
бесспорными, но сам факт их широкого обсуждения, на мой взгляд, станет
значительным шагом вперёд.
4. Выводы и предложения
1.Разработка технологий, методов и технических решений безотходных и малоотходных производств. Исследование этой проблемы идёт давно, но капитальные
вложения на её научно-техническое развитие не может быть решено на уровне
отдельных фирм и даже мировых концернов. Это капиталоёмкое мероприятие
постоянного действия, требующее объединение финансовых, исследовательских,
экспериментальных и инженерных проработок совместного потенциала мирового
сообщества. Здесь необходимы не гранты и ничтожные проценты на экологию от
ВВП отдельных государств, а региональные (международные) фонды длительного
цикла (10-15 лет). Указанное, особенно относится к фундаментальным наукам.
2. Повсеместное создание в промышленно-развитых регионах стратегических
запасов пресной воды в виде водохранилищ и водосборников. Для этого
потребуются затраты на создание как мало – напорных (на низких территориях) так
и высоконапорных плотин в горных и холмистых местностях. Потребуются и
значительные затраты на гидротехнические сооружения (защитные и отпорные
дамбы) на низких землях.
3. Реализация второго предложения удачно решит и энергетическую проблему
путём ввода в действие гидроэлектростанций. Такой опыт накоплен на протяжении
19-20 веков на реках и водоёмах мира практически повсеместно. Его необходимо
возродить. К тому же гидроэлектростанции экологически безопасны и не требуют
топлива, давая «даровую» энергию. Тот же мировой опыт показал, что срок
окупаемости гидроэлектростанции вполне приемлем: 5-7 лет.
4. Одной из главных причин истощения собственных ресурсов производящих
регионов и мегаполисов оказалась постепенная концентрация в них большинства
производств от переработки первичного сырья до выпуска конечного продукта.
Безусловно, такое решение диктовалось и диктуется снижением уровня затрат,
подготовки и использования научных, инженерных производственных трудовых
ресурсов, быстрым сроком окупаемости капитальных вложений и т.п. Но
одновременно возрастало и давление на природную среду, не прогнозируемые на
длительный период потребности в энергии, воде. Последствия уже известны.
Продолжать эту форму развития общественного производства совершенно не
целесообразно. Необходима новая концепция мирового разделения труда,
основанная на использовании наиболее эффективном размещении предприятий.
Они должны быть максимально приближены к основному источнику
производства и потребления конечного продукта данного вида деятельности.
Одновременно локализуется и источник основного питания для конкретного
производственного микро полиса на базе местного сельскохозяйственного
комплекса. Здесь же решается задача занятости населения. Речь идёт о малых
городах (до 50 тысяч жителей). Основу инфраструктуры для них будут составлять
3-4 базовых предприятия, объединённых общим производственным циклом: от
переработки сырья до создания промежуточного (конечного) продукта. Так
создавались первые промышленные районы в 16-19 веках. Но не прогнозируемое
их развитие и привело к современному катастрофическому положению.
5. Энерговооружённость микро полиса вполне может быть обеспечена как
внешними источниками энергии глобального характера (нефте и газопроводы,
линии высоковольтных электропередач), так и локальными источниками в
зависимости от местоположения и инфраструктуры: местная гидроэлектростанция,
ветровая и солнечная энергия, приливная станция и т.п. Они же создадут и
энергетический резерв.
6. Экологическая нагрузка на территорию в этом случае окажется минимально
возможной.
Реализация изложенных предложений тесно связана с транспортной проблемой.
Мировое сообщество должно в качестве первоочередной задачи поставить
проблему создания общей транспортной инфраструктуры многоцелевого
назначения. Решить такую задачу можно только на уровне политранспортных
систем [4]. Весьма любопытны в этом направлении имеющиеся предложения и
аванпроекты создания единой политранспортной системы Евразийского
континента с выходом на Аляску и Северо-Западный Китай через Монголию и
Тибет. Автор далёк от мысли, что это проекты необозримого будущего. Отдельные
решения уже внедрены в мировую практику на мультимодальных транспортных
коридорах Восток - Запад и Дальний Восток – Европа [10].
Литература
1. Абдусаматов Х. Повышение интегрального потока солнечного излучения. М.,
Труды АН РФ, Вып. 3,2006.
2. Алексеев А.И.,Вальков М.И., Юзвяк З. Физико-химические основы водных
систем и правовые аспекты их использования. С-Петербург,
«Химиздат», 2002. 220 с.
3. Арефьев И.Б. Эколого-энергетический кризис ХХ1 века и задачи водного
транспорта. Труды Международной конференции Академии геополитики
России, Спб, «Военмех», 2004, с. 242- 249.
4. Арефьев И.Б., Чекмарёва Н.А. Анализ транспортной сети Европы в
зависимости от естественного географического положения регионов. Труды
Международной конференции «Безопасность водного транспорта». Спб, ГУВК,
2003. с. 54-61.
5. «Версия». ж., М., номер 8. 2007. с. 12-15.
6. Данилов-Данильян В. Водные ресурсы планеты«Аргументы и факты», №4,
Москва 2008, с. 11.
7. «Секретные материалы». ж. М., номер 2 (139) 2007.
8. Статистический сборник ООН. Вена, 2006.
9. Ariefiew I. Podstawowe zadania żeglugi śródlondowej w razwoju sustemu
transportowego. ANP, Politechnika Warszawska. Warsawa. “The transport of the 21st century”, 2004. s. 47-56.
10. Ariefiew I. Problems and proekts for the dewelopment of a transport sistems in
multimodal proces”East Europ”. Program UE. Y1 Miendzenarodowa konferencia
„Porty morske”. Szczecin, AM, 2006. s. 17-23.
11. Cztrniejwski P., Robakowski P., Wawrzyniak W. Certa(vimba-vimba) – historia
wystęmpowania, stan obercny i restytucja gatunku w wodach Odry i rzek przymorza
achodniego. PAN, IbiEN, Gorznów Wlkp., 2007, s. 357-381.
The krizis of words water resurss and problems of technikal progres
The artikle contains the analysis of impotant problems for words water resurses.
Autor is proposing same opinions for deciding of problems “technical progressecology”.
Krizis zasoba wodniego świjatowego oraz problemy progresu naukowotechnicznego
W artykule podana analiza ekologo-technicznigo krizisa swiatowego w zależnośćti od
progresu naukowego.
prof. zw. dr hab. inż. IGOR ARIEFIEW. Akademia Morska. 70-507, Szczecin,
ul. Henryka Pobożnego 11. tel. (+48-91) 4809668, com. 601-349-162.