2.Использование пресных вод
Водопотребление повсюду быстро растет, однако не только из-за увеличения численности населения, а также вследствие урбанизации, индустриализации и в особенности развития сельскохозяйственного производства, в частности орошаемого земледелия. К 2000 суточное мировое потребление воды достигло 26 540 млрд. л, или 4280 л на человека. 72% от этого объема расходуется на орошение, а 17,5% – на промышленные нужды. Около 69% ирригационных вод утрачено безвозвратно.
Использованная вода не всегда утрачивается полностью, часть ее или даже вся она может быть возвращена в круговорот и вновь использована. Например, вода из ванны или душа по канализационным трубам попадает в городские очистные сооружения, где проходит обработку и затем используется повторно. Как правило, более 70% городских стоков возвращается в реки или подземные водоносные горизонты. К сожалению, во многих больших приморских городах муниципальные и промышленные сточные воды просто сбрасываются в океан и не утилизируются. Хотя такой способ избавляет от затрат на их очистку и возвращение в оборот, происходит потеря потенциально пригодной к употреблению воды и загрязнение морских акваторий.
При орошаемом земледелии посевы потребляют огромное количество воды, высасывая ее корнями и безвозвратно теряя до 99% в процессе транспирации. Однако при орошении фермеры обычно расходуют больше воды, чем необходимо для посевов. Часть ее стекает к периферии поля и возвращается в оросительную сеть, а остальная – просачивается в почву, пополняя запасы грунтовых вод, которые можно откачивать с помощью насосов.
Для получения высоких урожаев требуется много воды: так, например, на выращивание 1 кг вишни расходуется 3000 л воды, риса – 2400 л, кукурузы в початках и пшеницы – 1000 л, зеленых бобов – 800 л, винограда – 590 л, шпината – 510 л, картофеля – 200 л и лука – 130 л. Примерное количество воды, затрачиваемое только на выращивание (а не на переработку или приготовление) пищевых культур, потребляемых ежедневно одним человеком в западных странах, – на завтрак ок. 760 л, на обед (ланч) 5300 л и на ужин – 10 600 л, что в целом за сутки составляет 16 600 л.
В сельском хозяйстве вода идет не только на полив посевов, но также на пополнение запасов подземных вод (чтобы предупредить слишком быстрое опускание уровня грунтовых вод); на вымывание (или выщелачивание) солей, накопившихся в почве, на глубину ниже корнеобитаемой зоны возделываемых культур; для опрыскивания против вредителей и болезней; защиты от заморозков; внесения удобрений; снижения температуры воздуха и почвы летом; для ухода за домашним скотом; эвакуации обработанных сточных вод, используемых для орошения (преимущественно зерновых культур); и переработки собранного урожая.
Для переработки разных пищевых культур требуется неодинаковое количество воды в зависимости от продукта, технологии изготовления и доступности воды соответствующего качества в достаточном объеме. В США на производство 1 т хлеба расходуется от 2000 до 4000 л воды, а в Европе – лишь 1000 л и всего 600 л в некоторых других странах. Для консервирования фруктов и овощей требуется от 10 000 до 50 000 л воды на 1 т в Канаде, а в Израиле, где вода представляет собой большой дефицит, – только 4000–1500. «Чемпионом» по затратам воды является лимская фасоль, на консервирование 1 т которой в США расходуется 70 000 л воды. На переработку 1 т сахарной свеклы затрачивается 1800 л воды в Израиле, 11 000 л во Франции и 15 000 л в Великобритании. На переработку 1 т молока требуется от 2000 до 5000 л воды, а на производство 1000 л пива в Великобритании – 6000 л, а в Канаде – 20 000 л.
Темпы и масштабы изменений в водообеспеченности географических регионов резко возросли за последние десятилетия.
Целлюлозно-бумажная промышленность – одна из самых водоемких вследствие огромного объема перерабатываемого сырья. На производство каждой тонны целлюлозы и бумаги в среднем затрачивается 150 000 л воды во Франции и 236 000 л в США. В процессе производства газетной бумаги на Тайване и в Канаде расходуется ок. 190 000 л воды на 1 т продукции, производство же тонны высококачественной бумаги в Швеции требует 1 млн. л воды.
Для производства 1000 л высококачественного авиационного бензина необходимо 25 000 л воды, а автомобильного бензина – на две трети меньше.
требует много воды для замачивания сырья, его очистки и промывки, отбеливания, крашения и отделки тканей и для других технологических процессов. Для производства каждой тонны хлопчатобумажной ткани необходимо от 10 000 до 250 000 л воды, шерстяной – до 400 000 л. Изготовление синтетических тканей требует значительно больше воды – до 2 млн. л на 1 т продукции.
В ЮАР при добыче 1 т золотой руды расходуется 1000 л воды, в США при добыче 1 т железной руды 4000 л и 1 т бокситов – 12 000 л. Для производства железа и стали в США требуется примерно 86 000 л воды на каждую тонну продукции, но до 4000 л из них составляют безвозвратные потери (главным образом, на испарение), и, следовательно, примерно 82 000 л воды может быть использовано повторно. Водопотребление в черной металлургии значительно варьирует по странам. На производство 1 т чугуна в чушках в Канаде тратится 130 000 л воды, на выплавку 1 т чугуна в доменной печи в США – 103 000 л, стали в электропечах во Франции – 40 000 л, а в Германии – 8000–12 000 л.
Научно-техническая революция сопровождается все большим потреблением воды. Это обусловлено ростом объемов промышленной продукции, формированием новых очень водоемких отраслей производства.
Так, на производство 1 т стали расходуется до 300 м3 воды, для получения 1 т бумаги — 900, 1 т капрона — 5600 м3. Рост энергетики также приводит к резкому увеличению потребления воды. Современные тепловые электростанции мощностью в 1 млн. кВт используют в год 1,2-1,6 км3 воды, а атомные — до 3,5 км3. Город с населением в 1 млн. человек расходует около 0,5 млн. м3 воды в сутки. Наиболее крупный потребитель воды — сельское хозяйство. Среднемировой расход воды для производства 1 кг растительной пищи составляет 2 тыс. л воды, а 1 кг мяса — 20 тыс. л. Для орошения гектара хлопкового поля необходимо 5 тыс. м3, а рисового — 15-20 тыс. м3 воды за сезон. Улучшение агротехники, подъем урожаев сопровождаются ростом транспирации воды сельскохозяйственными культурами. Это в свою очередь приводит к уменьшению поверхностного стока, полного речного стока, к снижению уровней половодий и паводков. Таким образом, рост урожаев сопровождается уменьшением воды и реках. В перспективе в результате интенсификации земледелия можно ожидать уменьшения полного речного стока во всем мире примерно на 700 км3 в год. Следовательно, интенсификация сельского хозяйства неизбежно приводит к ухудшению водообеспеченности других отраслей хозяйства. Поэтому при планировании размещения и развития производительных сил приходится учитывать не только региональные запасы ресурсов пресных вод, но и их потребление всеми отраслями хозяйства как в настоящее время, так и в будущем.
Дальнейшая интенсификация сельского хозяйств« требует развития прежде всего орошаемого земледелия. Большая часть орошаемых площадей используется под такие водоемкие и высокоурожайные культуры как рис (примерно 65% от всей площади поливных земель) и хлопчатник (18%). На орошаемых землях расход воды в 10 раз выше, чем на неорошаемых, и в среднем составляет 12-14 тыс. м3 на 1 га пашни. К 2000 г. необходимо будет увеличить поливные площади не менее чем в 3 раза. Соответственно с этим возрастет и потребление воды в сельском хозяйстве.
Расширение пахотных угодий в значительных рал мерах возможно лишь при широком применении орошения. Так, многие бесплодные ныне земли Африки, Южной Америки и Австралии могут давать высокие урожаи при поливе. При полном использовании речной воды можно удвоить площади возделываемых земель в нижнем течении Ганга и Брахмапутры, увеличить их вчетверо в Южной Австралии. Все это приведет к дальнейшему росту безвозвратного использования воды для нужд орошения. Орошаемое земледелие занимало и будет занимать первое место по объему используемых вод среди других водопотребителей.
Процессы урбанизации сопровождаются все большим потреблением воды для хозяйственно-бытовых нужд. Расход воды на одного человека в городе значительно выше, чем в сельской местности. Поэтому рост городского населения резко увеличивает использование воды для бытовых целей. В целом в мире 71 % потребляемой воды расходуется сельским хозяйством, 23%—промышленностью и 6%—на коммунально-бытовые нужды.
Круговорот воды приводит к тому, что все части гидросферы возобновляются с той или иной интенсивностью. Особенно быстро происходит возобновление пресных вод. Если воду использовать в объеме круговорота, то источники водных ресурсов будут неисчерпаемыми, вечными. Но на практике, особенно за последние годы, потребление воды в отдельных регионах превышает скорость ее возобновления. Неравномерное размещение по территории ресурсов пресных вод, промышленности, городов, сельскохозяйственных предприятий, развитие экономики все чаще приводит к обострению диспропорций между ними, сопровождается возникновением очагов «водного голода». Так, в США в 1900 г. всеми отраслями хозяйства потреблялось 6% среднегодового стока речных вод, а в 1981 г. использовалось уже свыше 25% (с учетом слабоосвоенных водных запасов Аляски). К 2000 г. водопотребление в США, очевидно, составит 50% от среднегодового стока всех рек. Поэтому для решения проблем водоснабжения аграрных и промышленных районов страны предполагается в перспективе осуществить межбассейновую переброску вод канадских рек в объеме 246 км3 в год. Очень остро в последние годы встали проблемы водоснабжения в целом ряде индустриальных стран Европы. По этой причине ФРГ, Нидерланды и Дания обсуждают со Швецией возможности переброски оттуда пресной воды по трубопроводам. В настоящее время уже десятки стран мира испытывают серьезные трудности в связи с нехваткой пресной воды.
Таким образом, все основные тенденции научно-технической революции приводят к росту использования ресурсов пресных вод, способствуют возникновению региональных и глобальных проблем, связанных с их истощением.
Нехватка пресных вод в ряде регионов мира усугубляется противоречиями между капиталистическими государствами, экономической отсталостью ряда стран. Мо этой причине на Ближнем Востоке в очень небольшой степени используются гидроресурсы реки Иордан, на полустрове Индостан — воды реки Инд. Запасы Пресных вод стали предметом политических и экономических спекуляций. Более сильные в экономическом отношении капиталистические государства пытаются овладеть большей долей гидроресурсов.
По социальным, политическим и экономическим причинам в ряде стран водные ресурсы используются далеко не полностью. Однако это не обеспечивает их сохранения. Как правило, и в развивающихся странах, где нет достаточных средств и технических возможностей для строительства очистных сооружений, происходит качественное истощение водных ресурсов за счет их загрязнения.
Таким образом, развитие всех отраслей мировой хозяйства сопровождается интенсивным ростом водопотребления. В 1900 г. оно составило 400 км3 (в том числе 270 км3 воды было израсходовано безвозвратно), в 1981 г. — соответственно 2600 и 1500; в 2000 г. произошло увеличение расхода воды до 6000 км3 (безвозвратно — 3000 км3). Однако уровень водопотребления во многом определяется степенью экономического развития каждого государства. Например, общее годовое потребление воды на душу населения в развивающихся странах не превышает 150-200 м3, в индустриальных составляет в среднем 500-600 м3, а в высокоразвитых странах достигает 1500 м3.