1.7. Міська вода

Всю воду, яка супроводжує життєвий цикл міської людини, можна розподілити на: власне міську (озера, річки, акваторії морів, підземні води) й імпортовану, тобто ту, що надходить у місто по трубах для побуто­вих і промислових потреб. Високі темпи урбанізації інтенсифікують використання води, зумовлюючи її дефіцит, особливо в аридних зонах планети.

Прісна вода, як відомо, становить близько 3 % водних ресурсів світу. Якщо вважати, що абсолютна більшість її (приблизно 99 %) сконцентрована у льодовиках і снігових шапках гірських хребтів або ж захована глибоко під землею, то виявиться, що людство має відкритий доступ лише до її мізерної частки (менше одного відсотка). Щоб бути здоровим, кожен з мешканців планети мусить щодня споживати з їжею та напоями приблизно 2,5 л води. Проте, незважаючи на загрозливі прогнози щодо скорої нестачі питної води, вчені стверджують, що цього одного відсотка, коли його раціонально використовувати, вистачило б, щоб забезпечити вдвічі або й утричі більше людей, ніж сьогодні живе у світі.

Проблема полягає не стільки у нестачі води, необхідної для життє­діяльності людини, скільки в її використанні. Справа в тому, що цю воду “випиває” сучасна індустрія.

Досить сказати, що для одержання 1 т капрону використовують 10 т чистої води, а для виготовлення 1 кг паперу – 100 кг. Виробництво 1 т текстильної тканини вимагає 270 тис. л води; на виробництво 1 т цемен­ту йде 5 т. На забій однієї голови великої рогатої худоби витрачається на бойнях 500 л води. В промислове розвинутих країнах на одну людину витрачається 1,2-1,5 тис м³ води на рік.

Щоб забезпечити питною водою місто з мільйонним населенням і розвинутою промисловістю за рахунок підземних вод, вимагається вели­чезна територія – приблизно 750 км² і за умов, якщо загальна кількість річних опадів становитиме не менше 1000 мм за рік. Запаси підземних вод у містах катастрофічне вичерпуються, а водоводи постачають воду в міста за сотні кілометрів.

В минулому столітті особисті витрати води мешканцем міста станови­ли 30-40 л на добу, сьогодні ж житель сучасного благоустроєного міста витрачає на свої потреби до 300 л. Сьогодні в США витрачається понад 350 л води на душу населення. Для москвичів цей показник сягає 400 л, для мешканців Києва і Дніпропетровська – понад 300 л. Водогони ко­лишнього Радянського Союзу щоденно давали населенню 500 млн м³ чистої води. Досить сказати, що в Лондоні громадяни одержують 170 л води на добу, в Парижі – 160 л, в Брюсселі – 85 л.

Цікаво відзначити, що для задоволення своїх фізіологічних потреб мешканець міста використовує лише 5 % загальної кількості води, яку він вживає. Це підтвердили проведені дослідження у м. Акрон (США, штат Огайо), які виявили таку структуру витрат водопровідної води: для купан­ня – 37 %, для змивання унітаза – 41, для приготування їжі – 6, для підтримки чистоти в квартирі – 3, для прання білизни – 4, для поливан­ня саду – 3, для миття автомобіля – 1%. Решта 5 % води використовуєть­ся в якості питної.

В США вживання води постійно зростає. Наприклад, в 1960 р. було спожито 275 млрд м³ води (при чисельності населення 155 млн чол.), у 1965 – 465 млрд м³ (при чисельності населення 200 млн), а в кінці 80-х років – 850 млрд м³ (при чисельності населення близько 300 млн чол.). За існуючими прогнозами, у 2000 р. споживання води виросте до 1200 млрд м³, або до 3000 л в рік на душу населення. Запасів води у США, за підрахунками вчених, вистачить до 2050 р., а потім її запаси будуть вичерпані і настане “водний голод”. Як бачимо, індустріалізація й урбанізація підвищили споживання води для господарської діяльності і побуту. Одночасно змінився склад води в природі, її якість. Забруднення текучих і стоячих поверхневих вод і загрозливі проблеми забруднення підземних вод викликають серйозну тривогу населення густозаселених країн світу. І для такої тривоги є підстави: щороку у річки світу зливають до 400 км³ стічних вод з побутовими та промисловими відходами.

У країнах, що розвиваються, майже всі великі річки забруднені неочищеними стічними водами. Дослідження 200 найбільших річок Росії свідчить, що у 8 з 10 річок бактеріологічні та вірусні показники були небезпечно високими.

В Європі першою мертвою річкою став Рейн. В 70-ті роки у своїй нижній течії, де ріка перетинала німецько-голландський кордон, щоден­но до води попадало 40 тис. т кухонної солі, понад 16 тис т сульфатів, 22600 т нітратів, 103 т фосфатів, 554 т аміаку, 215 т заліза, 2640 т органічних продуктів. Дійшло до того, що, згідно з інструкцією, випадко­во виловлену в ріці рибу рекомендували перед вживанням декілька тижнів тримати в чистій воді. Купання в ріці заборонялося, оскільки було небез­печним для здоров’я. Забрудненими були й інші європейські ріки – Сена, Дунай та Вісла. Згідно з журналом “Ворлд вог”, у країнах, що розвивають­ся, 80 % хвороб поширюється через вживання неякісної води. Забруднен­ня та патогенні водні мікроорганізми щорічно вбивають 25 млн чоловік.

В американському місті Мілуокі (штат Вісконсин) у 1993 р. 400 тис. чол. захворіло після того, як випили з водопровідної мережі води, що містила стійкий проти хлороформу штам мікроба. Того ж самого року небезпечні мікроби попали до водопровідної мережі у містах Вашингтон та Нью-Йорк. Недавня епідемія холери, яка виникла внаслідок забруд­нення води і тривала десять тижнів, обійшлася в мільярд доларів, що втричі більше, ніж було вкладено у водопостачання впродовж 80-х років.

Варто особливо виділити отруйний “спектр” забруднень поверхневих вод, який загрожує не лише здоров’ю людей, але і всім живим істотам існуючих акваторій. Останнім часом помітно поширилося ртутне забруд­нення вод. В кінці 50-х років у засобах масової інформації з’явилися тривожні повідомлення про хворобу, яка одержала назву Мінамата, що призводила до ранньої смертності та послаблення фізичного розвитку японців із сіл довкола затоки Мінамата та ріки Агано. Причиною стало скидання стічних вод місцевого заводу до затоки. Відходи метилової ртуті попадали в організм риби та інших морських тварин, а згодом в процесі споживання – в організм людини.

Висока здатність безхребетних до акумуляції токсичних речовин – головна причина проникнення їх в трофічні ланцюги водних екосистем, а потім в організм людини. Концентрація ртуті у деяких видів риб у Балтійському морі виросла настільки, що уряди Швеції, Фінляндії, Данії забороняють лов риби біля берегів, поблизу яких розташовані промислові підприємства.

Небезпечним є зараження водойм кадмієм. Перше масове отруєння сполуками цього металу спостерігалося в Японії серед жителів, що меш­кали вздовж берегів ріки Йінтоу. Захворіло близько 200 чоловік, з яких половина померли. Захворювання призвело до розм’якшення кісткової тканини і викликало нестерпні болі в попереку. Звідси пішла назва хвороби “ітай-ітай” (“ой-ой”). Як виявилося, води рудника, в якому добували­ся важкі метали, в тому числі і кадмій, селяни використовували для зро­шування рисових полів. Споживання рису, вирощеного на цих полях, призвело до масових захворювань.

Свинець – це поширений фактор забруднення води. Наприклад, у водах північного узбережжя Середземного моря викиди свинцю під­приємствами настільки великі, що внаслідок його кумулятивної дії в організмі виловленої риби концентрація перевищує дозволену ВООЗ в 20 разів. Забруднюють поверхневі води і миючі синтетичні речовини, які майже не затримуються очисними спорудами. Пухнастий шар світлої піни перешкоджає доступу кисню, а отже, самоочищенню води.

Аналогічна за дією поверхнева плівка, яку утворюють на воді нафтопродукти. До речі, 1 л сирої нафти може зробити непридатною для пиття 1 млн л води. Внаслідок досить частих катастроф танкерів нафта забруд­нює прибережні води, внаслідок чого гине величезна кількість рослин, риби, птахів та інших тварин. Великої шкоди нафтопродукти завдають пляжним зонам. Під білим як сніг піском пляжів Александрії (Єгипет) трапляються величезні згустки нафти, які знижують рекреаційну якість узбережжя.

Надмірне збагачення водних екосистем поживними речовинами призвело до їх евтрофікаціі (від грецьк. евтрофія – добре харчування). Це явище можна спостерігати у водах річок, озер та естуаріїв (гирла річок), які характеризуються низькою здатністю відновлювати кисень. Розрізня­ють два типи евтрофікації – природну і культурну.

Перший – це процес послідовного старіння водойм внаслідок намивання мулу і поживних речовин. Його прогресуючого впливу зазнають передусім ріки, естуарії з повільною течією та стоячі водоймища. Завер­шується евтрофікація водної екосистеми утворенням високопродуктивного болота, а згодом наземних рослинних угруповань – лучних, чагар­никових, деревних.

Другий тип – культурна, або галопуюча евтрофікація, яка відбувається внаслідок інтенсивного напливу антропогенних відходів: неперероблених промислових стоків, дренажних вод із сільськогосподарських угідь. Останнім часом спостерігається евтрофікація рекреаційних водойм.

Напевно, найяскравіший приклад змін у житті акваторій в умовах індустріалізації та урбанізації – трагічна доля озера Ері, з якого витікає р. Ніагара, всесвітньо відома своїм Ніагарським водоспадом (США), опи­сана в 70-х роках Б. Коммонаром. За останні десять років, повідомляє автор, люди, що проживають в околицях озера, не могли не бачити його виродження. Пляжі, якими вони користувалися, забруднені; влітку вели­чезна кількість риби і водоростей, що розкладається, покривають берег; колись іскриста водна поверхня покрита нечистотами; нафта, що ски­дається в одну з його приток, час від часу загоряється. І діагноз, встанов­лений автором – біологічний баланс озера Ері порушений, і якщо воно не загинуло, то, у всякому разі, уражене смертельною недугою. Урядом США в останні десятиріччя вжиті заходи, спрямовані на оздоровлення не лише озера Ері, але й усіх акваторій, що входять до системи Великих озер, з яких починає свою течію повноводна артерія Північної Америки – ріка Св; Лаврентія.

Зниження рівня кисню, а інколи його повна відсутність, веде до відмирання у водоймах всього живого; річки на великих віддалях пере­творюються у мертві і смердючі потоки. Культурна евтрофікація – знач­ною мірою результат забруднення водойм нітратами та фосфатами. Нітрати, як відомо, проявляють сильний біологічний вплив як біостиму-лятори, які посилюють процес евтрофікації, особливо в прибережних водах.

Бурхливий ріст водоростей у Великих озерах був викликаний фосфатами, які надходили з очисних споруд. При цвітінні водоростей, крім фосфору та азоту, присутні, як свідчать лабораторні аналізи, натрій, калій, а також вітамін В₁₂.

Щоб сповільнити галопуючий процес евтрофікації, слід удатися до екосистемного підходу, який би виключив надмірний поверхневий стік і наноси з оточуючих територій, передбачив би збільшення органічних і зменшення хімічних добрив, поліпшення очистки усіх стоків.

Очистка стоків, охорона акваторій і підземних вод – це турбота не лише про питну воду, а передусім про здоров’я усієї міської екосистеми. В єдиному екосистемному ланцюгу (разом з ґрунтом, повітрям, рослинним і тваринним світом) лише чиста вода може забезпечити оптимальні умови розвитку біоценозів.

Останнім часом спостерігається різке зменшення дебіту місцевих джерел, а тому доводиться задовольняти попит на воду за рахунок підключення віддалених не лише на десятки, а й на сотні кілометрів водойм. Наприклад, Москва, мешканці якої споживають 30 % підземних вод і 70 % поверхневих, одержують воду, що на початку поступає у водосховища. В європейських проектах водопостачання передбачає використання водних ресурсів альпійських льодовиків та озер Швеції. Ак­туальними стають проекти опріснення морської води і перекидка її в міста

В США ще на початку XX століття міста перейшли на експлуатацію поверхневих вод, для чого були створені потужні водопровідні станції. Сьогодні жителі американських міст вживають 90 % питної води, одер­жаної від поверхневого стоку. Внаслідок колосального забруднення поверхневих вод доводиться їх регенерувати перед відправкою до водо­провідної мережі.

Світова практика виробила три методи очистки стічних вод: первинний, вторинний і третинний. Всі вони базуються на принципі забезпечення води киснем, необхідних для життєдіяльності аеробних бактерій, які беруть участь у розкладі органічних відходів. Для цього спеціально визначають коефіцієнт біохімічної потреби у кисні (БОД).

Перший метод очищення передбачає усунення близько 60 % твердих частинок матеріалу і близько 30 % кисневмісних відходів. Фільтри затримують пісок, гравій, сміття, вилучають нечистоти і шлаки, решта ж відходів осідають, утворюючи мул. Отже, при використанні цього методу зали­шається більше половини відходів, які поглинають кисень. Розклад їх бактеріями може призвести до виснаження кисню у водних системах.

Вторинна обробка відбувається у відстійниках, де з допомогою кисню і бактерій руйнується більшість органічних відходів, які б у противному випадку могли поглинути розчинений у воді кисень і призвести до при­скорення розмноження водоростей і бактерій. З допомогою цього значно дорожчого методу вилучається до 90 % киснеспоживаючих відходів, але кінцевий продукт ще містить багато надзвичайно складних хімічних забруднювачів: 70 % фосфору й азоту (в основному нітратів), 95 % розчине­них солей, включаючи важкі метали, такі, як ртуть і свинець, всі радіотопи і стійкі пестициди. В такій обстановці продовжується процес евтрофікації. Водночас виникає ще одна проблема: як використати відібраний фільтрами мул, в якому є ще багато хімічних добавок.

Третинна обробка, яка на 25–30% дорожча від вторинної, використо­вується рідше. Вона вилучає 95% забруднювачів і дає можливість забезпе­чити людей чистою питною водою. Одна з перших таких установок була створена в штаті Каліфорнія на озері Тахо, Вона щоденно обробляє 7,5 млн т озерної води, осаджуючи фосфор, і “видуває” в десорбційних каме­рах азот, який знаходиться там у вигляді аміаку. Остання стадія очистки полягає у пропусканні води через активоване вугілля, яке зв’язує більшість хімікатів, що там залишилися.

В Україні охорона водних ресурсів регламентується водним зако­нодавством, яким передбачене забезпечення високоякісної очистки про­мислових і побутових стоків.