Задание 6.
Способы опреснения соленой воды.
Гигантский, практически неисчерпаемый источник воды — Мировой океан. Если количество воды, заключенное в океане, распределить по всей земной поверхности, она покроет ее слоем в 3800 метров. Мировой океан содержит около 1,4 миллиарда кубометров воды. Однако использовать эту воду в ее естественном состоянии для покрытия дефицита питьевого и технического водоснабжения нельзя. Вода эта соленая. Средняя концентрация солей в морской воде составляет 35 граммов на один литр. Много соленой воды находится и в недрах земли.
Люди давно научились получать пресную воду из морской. Два тысячелетия назад древние мореплаватели делали попытки перегонять морскую воду. Они ее кипятили, а пар собирали в губку, из которой после охлаждения высасывали пресную воду.
И все же долгое время проблема эта считалась неразрешимой, поскольку опресненная дистилляцией морская вода имела чрезвычайно неприятный запах и вкус, да к тому же неблагоприятно воздействовала на организм человека. В конце XIX века с появлением паровых двигателей на морских судах широко практиковалось опреснение соленой воды путем дистилляции. Вода необходима была для паровых котлов.
Перегонкой морской воды, в первую очередь, заинтересовались жители приморских городов, страдающие от недостатка пресной влаги.
В настоящее время во многих странах мира наряду с большим числом мелких опреснительных установок действуют довольно крупные сооружения, нередко совмещенные с тепловой электростанцией. Используя способ дистилляции, они отличаются системой подготовки качества воды и потребляемой энергией. Стоимость опреснения, несмотря на дешевизну исходного сырья, пока еще достаточно велика, поэтому специалисты ищут более дешевые и надежные источники энергии. В некоторых южных районах для этих целей используются гелиоустановки.
Свои способы опреснения воды есть на севере. Пресная вода замерзает быстрее соленой. При замораживании соленой воды образуется лед и рассол. Затем лед отделяют и нагревают. Получается пресная вода, пригодная для питья. При кажущейся простоте эффективность этого метода довольно низкая, если учесть, что в летнее время надо применять искусственное охлаждение.
Один из методов опреснения соленой воды — электрохимический, основанный на удалении солей из раствора под воздействием постоянного электрического тока. Он достаточно прост при получении небольшого количества пресной воды. Сегодня много установок такого типа работает в полевых условиях в ряде районов.
Даже при самом высоком уровне опреснения воды ее вкусовые качества далеки от идеала. В составе этой воды отсутствует целый ряд жизненно необходимых элементов, содержащихся в обычной питьевой воде. Кроме всего, дистиллированная вода имеет повышенную коррозионную агрессивность. Все это говорит о том, что опресненная вода требует дополнительной обработки, доведения ее до уровня питьевой.
Процесс получения питьевой воды достаточно сложен. На первой стадии подготовленный в опреснительных установках дистиллят хлорируют. Затем к нему в определенной пропорции добавляют минерализованную подземную природную воду, предварительно очищенную от железа и сероводорода. На следующем этапе эту смесь, пропуская через угольные фильтры, освобождают от органических соединений. Проходя через фильтры из мраморной крошки, вода обогащается кальцием. Повторное обеззараживание проводится с помощью хлорирования. А перед подачей потребителям воду фторируют. Качество получаемой продукции удовлетворяет самым строгим требованиям стандарта.
По общему объему ресурсов пресной воды Россия занимает лидирующее положение среди стран Европы. По данным ООН к 2025 г. Россия вместе со Скандинавией, Южной Америкой и Канадой останутся регионами наиболее обеспеченным пресной водой, более 20 тысяч куб. м/год в расчете на душу населения.
По оценке Института мировых ресурсов за последний год, самыми необеспеченными водой странами мира были 13 государств, среди которых 4 республики бывшего СССР – Туркмения, Молдова, Узбекистан и Азербайджан.
Страны, имеющие до 1 тысячи куб. м пресной воды в среднем на душу населения: Египет – 30 куб. м на человека; Израиль – 150; Туркмения – 206; Молдова – 236; Пакистан – 350; Алжир – 440; Венгрия – 594; Узбекистан – 625; Нидерланды – 676; Бангладеш – 761; Марокко – 963; Азербайджан – 972; ЮАР – 982.
Айсберг-источник пресной воды.
От ледового панциря Антарктиды постоянно откалываются и уплывают в океан айсберги, в том числе гигантские, длина которых составляет сотни километров. Фактически они состоят из пресной, экологически чистой воды тысячелетней заморозки, в которой нет ни грамма каких-либо промышленных отходов. Но, доплыв до теплых широт, вся эта масса, способная напоить население целого континента, тает и испаряется без следа. Еще 10-15 тысяч огромных льдин отправляются в ежегодное путешествие по мировому океану от берегов Гренландии. Немало: айсбергов продуцируют льды Аляски, Шпицбергена, Северной Земли... И все же до 90 процентов всех запасов льда на планете сосредоточено именно в Антарктике.
Сто лет назад родилась идея транспортировать айсберги в жаркие страны, что решило бы проблему водоснабжения засушливых регионов. Казалось, реализовать заманчивую идею будет довольно просто.
В 50-х годах прошлого века американский океанолог Дж. Айзеке предложил транспортировать ледяные гиганты мощными морскими буксирами, используя при этом попутные холодные течения. Проектом предусматривалось отбирать для буксировки средние по размерам столовые айсберги (длина 1 километр, ширина до 600 метров, высота 300) и соединять их в караваны, а сверху покрывать защитной пленкой, чтобы уменьшить потери от таяния. Такую сцепку буксиры могли бы тянуть со скоростью два узла, или 3,5 километра в час. В итоге необычное плавание от шестого континента до Калифорнии продолжалось бы примерно год.
В 70-х годах французский полярный исследователь Поль-Эмиль Виктор разработал проект буксировки айсбергов из Антарктиды к берегам Саудовской Аравии - одной из самых безводных стран на планете. Арабы горячо поддержали проект и даже создали международную компанию по практическому изучению вопроса.
И вот тут-то энтузиазм быстро пошел на спад. Оказалось, что в такой привлекательной и с виду простой идее таится немало подводных рифов. Неизвестно, какое влияние окажет колоссальный ледяной караван на микроклимат по маршруту доставки, особенно в тропических широтах. Ведь движущаяся вереница айсбергов будет опреснять и охлаждать воду в широкой полосе, губя представителей теплолюбивой фауны и флоры.
На море может опуститься туман, и тогда многокилометровый караван будет представлять серьезную угрозу для встречных судов.
Другая опасность: айсберги имеют неприятную особенность таять неравномерно, при этом их центр тяжести смещается, и ледяные глыбы могут резко перевернуться в самый неожиданный момент. Кульбит огромной ледяной горы может привести к непредсказуемым последствиям, в том числе к аварии и даже гибели буксира. И все же главный вопрос звучал так: не растают ли айсберги по дороге?
После серии наблюдений и замеров выяснилось, что наиболее интенсивное таяние происходит у ватерлинии айсберга. Весьма уязвимой оказалась и подводная часть льдин. В меньшей степени таяла верхушка, выступающая над водой, и вдобавок укрытая брезентом. Но поскольку под водой находится до 90 процентов объема айсберга, то именно нижняя часть оказывает решающее влияние на процесс таяния ледяной глыбы.
Перерасчеты, выполненные по самым щадящим методикам, показали, что, к сожалению, до Аравийского полуострова караван айсбергов не доплывет - без следа растает в океане.
Примерно в этот же период американские ученые провели в Северном полушарии, в районе Ньюфаундленда, наблюдения за крупным айсбергом, площадь поверхности которого составляла около 200 тысяч квадратных метров. Наблюдения велись в мае-июне с использованием аэро-фотосъемки. Оказалось, что уже за 25 дней при температуре воды в поверхностном слое всего плюс четыре градуса площадь ледяного гиганта уменьшилась вдвое.
Это подтвердило выводы советских ученых. Шансов доставить айсберг от Антарктиды до стран Ближнего Востока и Северной Африки по предлагаемым на тот период проектам не было никаких.
Но время идет, и возникают новые решения заманчивой идеи.Недавно наш соотечественник, изобретатель из Дагестана Гамид Юсупович Халидов, предложил проект «Живая вода», который уже одобрен государственной экспертизой профильного министерства. Положительно оценили его и многие зарубежные специалисты.
Суть проекта заключается в том, что транспортировать предлагается не сами айсберги, а многотысячетонные брусья льда, которые с помощью мощных ледорезов будут выпиливаться на месте из ледяных глыб и спускаться на воду. Затем эти брусья попадут в трюм особого тримара-на-ледовоза, который и доставит их с минимальными потерями до одного из портов страны назначения. Например, в Джидду в той же Саудовской Аравии. Здесь, в специальном ледоприемнике, под действием естественных факторов - солнца и теплого воздуха: лед будет превращаться в талую воду. Не пропадет попусту и охлаждаемый льдом воздух, который по изолированным трубам будет подаваться в общественные здания для поддержки в них комфортного микроклимата. По расчетам, себестоимость одного литра полученной изо льда воды не превысит двух центов США. Для водоснабжения глубинных районов страны, а также сопредельных стран, не имеющих удобного выхода к морю, могут быть построены водоводы. Ни малейшего ущерба для природных ресурсов Антарктиды при этом не возникнет - ведь транспортироваться будет лишь ничтожная доля из того, что все равно безвозвратно растворится в просторах Мирового океана. Однако же реализация проекта потребует создания нового типа Щ судов, а также особой инфраструктуры на берегу, что невозможно без многомиллиардных вложений. Как известно, нефтедоллары у арабских шейхов есть. А пресная вода в этом засушливом регионе : всегда считалась большей ценностью, чем нефть или даже золото, Быть может, красивая идея все же перестанет быть только несбыточной мечтой?
Между прочим, Россия здесь тоже заинтересованная сторона: появляется шанс получить выгодные заказы, а заодно занять свободную пока нишу в системе морских перевозок. А уж опыта; плавания к ледяным полям Антарктиды нашим специалистам не занимать.