Тема 7. Водные ресурсы. Запасы водных ресурсов в мире и в России и их структура. Загрязнение водных ресурсов и его тенденции. Охрана водных ресурсов: основные направления.

1.Водные ресурсы.

2. Запасы водных ресурсов в мире и в России и их структура.

3. Загрязнение водных ресурсов и его тенденции.

4. Охрана водных ресурсов: основные направления.

Водная оболочка Земли — гидросфера — покрывает 71% ее поверхности. 96,5% воды сосредоточено в морях и океанах, 1,7% — в ледниках и только 0,45% приходится на пресную воду рек и озер. В абсолютном выражении водный потенциал нашей планеты составляет 1,5 млрд. км³, однако на пресные воды приходится лишь 28 млн. км³.

За последние 80 лет общее водопотребление увеличилось в мире в 10 раз, а промышленное — в 20 раз. В конце 80-х гг. мировое потребление воды в расчете на год составляло примерно 3 тыс. км³.

Вода — сырье особого рода, без которого невозможна реализация никаких технологий. Вода используется на всех этапах жизнедеятельности, производства и она же является одним из конечных продуктов, необходимых каждому человеку. Поэтому потребляемая в процессах хозяйственной деятельности вода по массе на порядок превышает все остальное сырье в совокупности.

Основой водных ресурсов России является речной сток. Его ежегодный объем составляет в среднем 4262 км³. 200 км³ поступает в Россию из сопредельных государств. По объему речного стока Россия занимает второе место в мире после Бразилии (10 тыс. км³). В СССР речной сток насчитывал 4750 км³. Всего рек в России (длиной более 10 км) — 120 тыс., озер — 2 млн. (в крупнейшем из них — Байкале — сосредоточено 80% озерных вод РФ и 26% мира). Потенциальные ресурсы подземных вод — 230 км³ в год, эксплуатационные запасы — 28 км³, готовые к промышленному освоению — 19 км³.

Распределение водных ресурсов по территории страны неравномерно. 90% стока приходится на бассейн Северного Ледовитого и Тихого океанов. В то же время на бассейн Каспийского и Азовского морей, где проживает 80% населения, приходится 8% общего годового стока. Таким образом, регионы страны можно разделить на водоизбыточные и водонедостаточные. По показателю водообеспеченности на душу населения лидирует Дальневосточный район, далее следует Восточно-Сибирский и Северный.

Таблица 7.1

Удельная водообеспеченность экономических районов России

Экономические районы	Водообеспеченность (тыс. м^3/год)
	на 1 км территории	на душу населения
Северный		90,6
Северо-Западный		11,6
Центральный		3,9
Центрально-Черноземный		2,7
Волго-Вятский		18,2
Поволжский		17,3
Северо-Кавказский		4,3
Уральский		6,6
Западно-Сибирский		44,7
Восточно-Сибирский
Дальневосточный
Россия в целом		28,5

 

Забор воды, т.е. ее извлечение и транспортировка к местам использования, ежегодно составляет около 3% водных запасов или примерно 100 км³.

Однако по отдельным бассейнам соотношение забора к запасам существенно дифференцировано. В бассейне Дона ежегодно забирается 38% годового стока, в бассейне Урала — 35%, в бассейне Кубани — 30%, а в бассейне Терека — 50%. Треть всего водозабора в России дает бассейн Волги.

Около 70 км³ воды по данным 1998 г., используется на хозяйственные и бытовые нужды, 52 км³ из которых обеспечивают поверхностные пресные источники, 10 км³ — подземные и 4 км³ — морские воды.

В последние годы и забор свежей воды, и показатели ее использования уменьшаются, что объясняется падением уровня производства, а также экономией воды за счет внедрения соответствующих технологий.

Субъекты, использующие воду в технологических процессах, а также в системах коммунального хозяйства, называются водопотребителями. Структура водопотребления выглядит следующим образом.

Таблица 7.2

Производственные нужды	56%
Хозяйственно-питьевые нужды	21%
Орошение	14%
Сельскохозяйственное водоснабжение	3%
Прочие	6%

 

Из приведенных данных видно, что основным водопотребителем является промышленность. Внутри этого сектора главной водопотребляющей отраслью служит энергетика (70% от всего промышленного водопотребления), далее следуют машиностроение (7%), черная и цветная металлургия (6,5%), целлюлозно-бумажная (5%), химическая и пищевая промышленность.

Абсолютное водопотребление во всех отраслях снижается. Это происходит, во-первых, как уже говорилось, из-за сокращения (а иногда и остановки) некоторых производств, и, во-вторых, за счет оборотного водоснабжения. Оборотным водоснабжением называется такое водоснабжение, когда вода, забираемая из природного источника, рециркулирует затем в рамках применяемых технологий (охлаждаясь или очищаясь) без сброса в водоем или канализацию.

В настоящее время объем оборотной (многократно используемой) воды в процентном отношении к общему объему водопотребления на промышленные нужды составляет 75%. В абсолютном выражении это больше, чем годовой сток Волги. Если бы подобных систем не существовало бы, забор свежей воды для промышленности следовало бы увеличить в 3 раза.

Таблица 7.3

Динамика объемов оборотной воды

Годы	Всего использовано оборотной воды (км^3)	Доля оборотной воды в общем водопотреблении в промышленности (%)

 

Обобщенным показателем эффективности использования водных ресурсов, который сопоставляет объем затраченной воды с результатами хозяйственной деятельности, является водоемкость.

В масштабах экономики в целом она может измеряться следующим образом:

R 1 + R 2

W= ----------------- м³/руб., (7.1.)

V

где W — водоемкость национального дохода; R ₁ — годовое потребление свежей воды; R ₂ — годовой объем оборотного водоснабжения.

Водоемкость показывает, сколько водных ресурсов нужно затратить для получения единицы национального дохода. Динамика этого показателя может служить индикатором эффективности использования водных ресурсов. Аналогичные показатели можно рассчитывать как по отраслевым комплексам, так и по отдельным отраслям.

Отрасли, которые используют воду как ресурс не меняя ее физико-химического состояния, называются водопользователями. К ним относятся, в частности, водный транспорт, рыболовство, гидроэнергетика.

Транспорт. Водный потенциал России в этой области огромен. Длина российских рек достигает 2,3 млн. км, а береговых линий морей — 70 тыс. км. Однако длина судоходных путей (внутренних) существенно меньше — 90 тыс. км. По грузообороту речной транспорт занимает четвертое место, а морской — третье среди всех грузоперевозчиков, а по пассажирообороту — последние места.

Рыболовство. На рациональное использование воды в данной области влияют несколько негативных факторов. Во-первых, — это загрязнение водоемов (подробнее об этом — в соответствующем разделе). Во-вторых, забор воды на хозяйственные нужды из естественных источников. В-третьих — гидростроительство и эксплуатация ГЭС, плотины которых препятствуют свободному проходу рыбы, а главное — отсекают нерестилища. В-четвертых, — частое отсутствие средств рыбозащиты на водозаборниках. И, наконец, — нарушение режима и несоблюдение квот вылова.

Еще один крупный водопользователь — гидроэнергетика (ее основу составляют 40 крупных электростанций) считается наиболее чистым, экологичным источником энергии. Это справедливо, если не учитывать, как это и происходит на практике, эколого-экономическую ценность отчуждаемых при гидростроительстве земель, одних из наиболее продуктивных в сельскохозяйственном отношении. К настоящему времени под зонами гидроэлектростанций затоплено 5—6 млн. га сельхозугодий. Наиболее значима эта проблема для равнинных территорий, где площади затопления особенно велики. Кроме этого, плотины ГЭС нарушают нормальный гидрорежим рек, в результате чего река перестает быть рекой в точном значении этого понятия. Такая участь может постигнуть (если уже не постигла), в частности, Волгу с ее каскадом гидросооружений. Наносят ущерб ГЭС, как уже отмечалось, и нерестилищам рыб. В Азовском бассейне все нерестилища белуги и 80% нерестилищ осетра, севрюги и других рыб отсечены гидростанциями от производителей.

Основным резервом повышения эффективности использования водных ресурсов является сокращение ее потребления в основных водопотребляющих отраслях, в особенности это относится к свежей воде — прежде всего за счет внедрения водосберегающих технологий и уменьшения ее использования на хозяйственные нужды. Второе направление — ликвидация многочисленных потерь воды на всех этапах ее использования. Только при доведении воды от источников до потребителей ежегодно теряется 8 км³. Большие потери отмечаются также непосредственно у водопотребителей, в частности, в орошении. Из-за применения устаревших технологий коэффициент полезного действия оросительных систем составляет 0,5, что означает практически пятидесятипроцентные потери. Этому же способствовал и хозяйственный механизм, не стимулировавший экономию воды при орошении. 20% от потребляемой воды теряется в коммунальном хозяйстве, а в отдельных городах этот показатель доходит до 40%. Такое положение происходит из-за состояния водопроводных систем (всевозможных испарений, утечек, протечек и т.п.). К этому следует добавить нерациональное потребление воды в быту (в среднем городской житель РФ потребляет более 300 л воды в сутки, в Москве эта цифра доходит до 400 л. Для сравнения: в США — около 200 л, а в Германии — 130 л) — отсутствия водомеров и низкие тарифы на воду для населения стимулируют расточительное использование дорогостоящей с точки зрения затрат на ее подготовку питьевой воды. Обостряется и проблема ее качества. Вследствие общего загрязнения водоемов, нехватки современных технологий очистки и недостатка средств на нее качество воды по своему физико-химическому составу ухудшается в целом ряде городов России.

Россия обладает достаточным водным потенциалом, распределенным, однако, по территории страны неравномерно. Поэтому в отдельных регионах наблюдается ее устойчивый дефицит. Этот дефицит усугубляется недостаточно рациональным использованием водных ресурсов: большим расходом свежей воды в отдельных отраслях, ее неоправданными потерями. Экономии воды препятствуют действующие технологии, а также низкие цены на нее как в производственном, так и особенно в коммунальном потреблении.

Качество воды в природе определяется совокупностью физико-географических факторов (климат, рельеф местности, почвен­ный покров, характер прибрежной растительности, площадь стока, особенность его строения, лесистость), а также зависит от биологических процессов, протекающих в водоёме, и деятельно­сти человека (регулированиеречного стока, сброс сточных вод, судоходство). Под качеством воды понимают совокупность её свойств, обусловленных характером содержащихся в воде при­месей (минеральных и органических веществ) в ионном, моле­кулярном, комплексном, коллоидном и взвешенном состоянии, а также изотопным составом радионуклидов в воде.

Состав природных вод оценивается физическими, химическими и санитарно- гигиеническими показателями.

Физические показатели – температура, содержание взвешенных веществ, цветность, запах и привкус.

Температураподземных вод относительно стабильна в те­чение года: 8 -12°С, а поверхностных вод колеблется по сезонам года в интервале 0,1 – 30°С. Прозрачность и мутность характеризуют наличие в воде взвешенных веществ (частиц песка, глины, ила, планктона, водорослей). Цветность воды обусловлена, присутствием в ней органических веществ (гумусовых, дубильных, белковых, углеводоподобных, жиров, органических кислот, входящих в состав зоо- и фитопланктона вод и являющихся продуктами их метаболизма или распада).

Привкусы и запахи природных вод могут быть ecтественного и искусственного происхождения. Различают четыре основных вкуса воды: соленый, горький, сладкий и ки­слый. Их оттенки, складывающиеся из основных вкусовых ощу­щений, называют привкусами.

К запахам естественного происхождения относятся зем­листый, рыбный, болотный, гнилостный, сероводородный, аро­матический, глинистый, тинистый; искусственного – хлор­ный, камфорный, аптечный, фенольный, хлорфенольный, амми­ачный, запахи нефтепродуктов.

Химический состав вод характеризуется: ионным со­ставом, жесткостью, щелочностью, окисляемостью, активной ре­акцией водородных ионов (рН), сухим остатком, общим солесодержанием, содержанием растворенного кислорода, сероводоро­да, активного хлора, свободной углекислотой.

Самосодержание (минерализацию) воды оценивают по сухому остатку, мл/л.

Ионный состав воды определяют наиболее распространенные анионы и оатионы:

—натрий, калий;

—хлориды, сульфаты;

—карбонаты, биокарбонаты (их сумма совместно с гидроксилионами и органическими кислотами характеризует щелочность вод);

—кальций, магний (обусловливают жесткость воды);

—железо и марганец (в зависимости от рН н редокспотенциала могут находиться в окисленной и восстановленной формах в виде комплексов, коллоидов, дисперсных частиц);

—силикаты присутствуют в органических и неорганических формах;

—соединения фосфора в виде дисперсных частиц органиче­ского и минерального происхождения, в виде ионов ортофосфорной кислоты;

—фтор, необходимый в биологическом питании как микро­элемент для предотвращения кариеса или флюороза, в концен­трации 0,7-1,5 мг/л, содержится в виде аниона.

—азотсодержащие вещества (ионы аммония, нитриты, ни­траты) как продукты естественных окислительно-восстанови­тельных реакций, а также внесенных с бытовыми, промышлен­ными и дренажными от сельхозугодий, сточными водами, кислотными дождями.

Токсические вещества (мышьяк, стронции, бериллий, сви­нец, ртуть и др. тяжелые металлы), а также радионуклиды в основном являются антропогенными продуктами.

Растворенные в воде газы — кислород, углекислота, серо­водород, метан, аммиак обусловливают запахи и коррозионную активность воды, но отношению к трубопроводам и оборудова­нию.

Важное значение воды не исчерпывается лишь её физиологической ролью. Большое количество воды необходимо для пред­приятий различных отраслей промышленности, хозяйственно-бытовых нужд, создания должного санитарно-технического ре­жима, лечебно-профилактических учреждений, предприятий об­щественного питания, для проведения оздоровительных и физ­культурных мероприятий. В городах много воды расходуется на мойку улиц и поливку зелёных насаждений.