следующих составных частей в таком иерархическом ряду (убывание по сте­ пени значимости при глобальной оценке):

-уровень сохранения видового разнообразия и естественных экосистем;

-состояние лесов, водоемов, земель;

-глобальное изменение климата;

-выбросы и загрязнения.

Сточки зрения методологии ресурсного подхода, удобнее подразделить

эти направления следующим образом:

-биологический подресурс (биота, вода, воздух, земля);

-химический подресурс (изменение климата, формирование выбросов и

загрязнений); - физический подресурс (воздействие на окружающую среду нехимиче­

ским путем, радиоактивность, ионизация, электромагнитное излучение и др.).

2.2.2.БИОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДРЕСУРС

2.2.2.1.СОХРАНЕНИЕ БИОРАЗНООБРАЗИЯ И ЕСТЕСТВЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ

Всогласии с большинством специалистов можно утверждать, что самым ярким свидетельством изменения окружающей среды служит не увеличение концентрации углекислого газа и других парниковых газов в атмосфере и не загрязнение окружающей среды слабоили сильнотоксичными веществами, а нарушение экосистем и ландшафтов на поверхности нашей планеты. Именно

вназемных экосистемах произошли и происходят самые большие изменения. Разнообразие видов не причуда природы, а ее необходимое состояние. Ви­

ды живых организмов представляют единое целое, в том числе трофическую (пищевую) цепь. Уничтожение вида означает выпадение звена из трофической цепи и приводит к нарушению равновесия природы в целом и человеческой популяции в частности. Наряду с этим человеку необходимы биологические ресурсы, которые ничем заменить нельзя, и прежде всего - природная биота.

Видовое разнообразие и сохранение экосистем являются тесно связан­ ными понятиями. Поэтому для количественной оценки их изменений часто пользуются едиными критериями.

Известный эколог С.С. Шварц пишет: “Климатические катастрофы, не выходящие, однако, за пределы многовековых колебаний, могут снизить численность мелких млекопитающих в десятки и сотни тысяч раз, но через 2-3 сезона размножения зверьки вновь восстанавливают свою численность до оптимума. Кажущееся же незначительным снижение численности жи­ вотных, вызванное антропогенным воздействием, нередко приводит к мас­ совому вымиранию вида” Сохранение или реконструкция достаточно слож­ ной многовидовой и продуктивной экосистемы в региональном масштабе требует глобального и тщательного научного анализа экосистем региона, что, к сожалению, далеко не всегда возможно при нынешнем уровне разви­ тия экологии. Представляется, однако, справедливым следующий тезис: не­ смотря на сложность, дороговизну и длительность экологических разрабо­ ток, они должны предшествовать любому хозяйственному мероприятию, которое может вызвать экологические сдвиги регионального масштаба.

Показатель разнообразия Шеннона “Я” рассчитывают следующим об­ разом:

(2.2)

Оба показателя принимают максимальные значения при равенстве до­ лей всех видов в сообществе, т.е. при Р\=Рг = ••• - P s = 1/5. Если же доля ка­ кого-либо вида стремится к 1, а всех остальных —к нулю, то оба показате­ ля также стремятся к нулю. С увеличением числа видов S в сообществе зна­ чения показателей растут. Для получения не зависящих от числа видов ха­ рактеристик прибегают к нормированию путем деления текущего показате­ ля на его максимальное значение. В частности, получил распространение показатель выровненности Е, принимающий значения от 0 до 1:

Эволюционные процессы, происходившие в различные геологические пе­ риоды, привели к существенным изменениям видового состава обитателей Земли. Около 65 млн лет назад в конце мелового периода произошло наибо­ лее крупное исчезновение видов, полностью вымерли динозавры. Позже био­ логические ресурсы утрачивались быстрее, причем в отличие от “великого вымирания” мелового периода, вызванного, скорее всего, природными явле­ ниями, утрата видов происходила вследствие деятельности человека.

По мнению некоторых экспертов, в ближайшие 20-30 лет под серьезной угрозой исчезновения будет находиться около 25% биоразнообразия Земли. Между 2000 и 2020 гг. могут исчезнуть от 5 до 15% видов по причине обезлесивания в тропиках. Это составит от 15 000 до 50 000 видов (от общего числа 30 млн), или от 40 до 140 видов в день.

В последнее время выявлено, что функционирование экосистем не нахо­ дится в прямой связи с биоразнообразием. Устойчивость экосистем может не быть нарушена при уменьшении биоразнообразия, так как она может быть обусловлена не реальным, а потенциальным биоразнообразием. Дру­ гими словами, виды, которые в данный момент не являются доминирующи­ ми, могут стать доминантами при изменении условий среды. Поэтому пока нельзя предсказать, как отразится на функционировании экосистем сниже­ ние биоразнообразия.

Такие сложные взаимосвязи не позволяют пока использовать показате­ ли биоразнообразия для оценки обсуждаемого более сложного объекта “биоразнообразие и сохранение экосистем”. Поэтому в настоящее время следует применять более общие и точно определяемые критерии. Таким по­ казателем может служить доля не нарушенных человечеством территорий нашей планеты. К началу 90-х годов XX в. наиболее надежные оценки сво­ дились к тому, что не нарушенные человеком территории суши (без учета Антарктиды) составляли 39%. Следовательно, 61% основной части сути в той или иной мере “освоен” человеком с неизбежным давлением на окружа­ ющую среду. По ориентировочным оценкам, сохранение устойчивости при­ родных процессов требует обратного соотношения - 60% не нарушенных человеком и 40% освоенных человеком территорий. Приблизительность та-

Таблица 2.1

Расселение жителей Российской Федерации по регионам на 1989 г.

ких расчетов очевидна. Кроме всего прочего, в оценке не учтена колоссаль­ ная роль Мирового океана в природных процессах. Однако надо согласить­ ся с тем, что освоение новых территорий крайне опасно для состояния окру­ жающей среды в целом. Скорее, надо готовиться к отступлению, возвраще­ нию природе ранее неразумно отнятых у нее территорий.

Рассуждая об этой проблеме в самом общем виде, следует иметь в виду не­ ясные перспективы геологических изысканий и геологии как отрасли мирово­ го хозяйства; под вопросом находятся возможность ввода в строй новых мес­ торождений полезных ископаемых, строительство дорог, новых городов и т.д.

Однако эти общие рассуждения следует дополнять и развивать конкрет­ ными разработками для отдельных регионов, слишком различающихся по условиям. Особенно это характерно для Российской Федерации. Одна из ха­ рактеристик этих региональных различий (расселение жителей) приведена в табл. 2.1. Из данных таблицы видно, что значительная часть Российской Федерации может быть отнесена к территориям, не нарушенным хозяйст­ венной деятельностью человека.

С высокой степенью достоверности считается, что не менее 60-65% тер­ ритории Российской Федерации составляют сохранившиеся экосистемы. В то же время экосистемы на зарубежных территориях, окружающих Евро­ пейскую часть России, в основном нарушены, причем степень преобразова­ ния и разрушения этих экосистем многие специалисты характеризуют как катастрофическую.

Отметим в качестве очень важного обстоятельства, что чем выше числен­ ность населения и его потребности, тем больше затрачивается энергии в про­ цессе использования технологий для получения конечных продуктов потреб­ ления. Результатом хозяйственной деятельности человека оказываются де­ формация, разрушение и преобразование экосистем и ландшафтов, возникно­ вение локальных, региональных и глобальных изменений окружающей среды. Поскольку в основе любой технологии лежит потребление энергии, потребле­ ние энергии на единицу территории страны может быть использовано как по­ казатель антропогенного воздействия на экосистемы, вклада хозяйственной деятельности в их разрушение. А.П. Федотов предложил использовать в этой

581 —находится под угрозой исчезновения. Основная причина этого —разру­ шение в 2/3 случаев местообитаний, а в остальных случаях —прочие спосо­ бы изъятия первичной продукции биоты и нарушение экосистем и ланд­ шафтов. В России, особенно в ее Европейской части, многие виды растений и животных находятся под угрозой исчезновения. Например, в Нечернозем­

ной зоне таких видов около 500.

Таким образом, мощное вторжение человека в естественные процессы привело к напряженности в функционировании механизма регуляции со­ стояния окружающей среды. Это, видимо, является основной причиной на­ блюдаемых глобальных ее изменений. Более того, оставшиеся ненару­ шенные территории суши продолжают рассматриваться как источник бу­ дущих ресурсов и сфера хозяйственной экспансии. Одним из крупнейших дестабилизаторов служит Европа, где более или менее значительные тер­ ритории с ненарушенными экосистемами сохранились только в России и скандинавских странах.

Пока ненарушенными можно считать экосистемы Мирового океана, ко­ торые оказывают значительное влияние на регулирование и стабилизацию окружающей среды. Эти резервы в математических моделях различных экологических сценариев не учитываются, что еще в большей мере снижа­ ет достоверность разработанных прогнозов.

Подытоживая, следует сказать, что основными воздействиями на естест­ венную биоту являются:

-разрушение местообитаний в результате отчуждения земель челове­ ком (уничтожение лесов, осушение болот, прокладка дорог, расширение по­ селений и средств инфраструктуры);

-нарушение покрова земли (добыча полезных ископаемых и др.);

-нарушение водного режима (строительство и функционирование гид­ роэлектростанций, строительство дамб и др.);

-чрезмерная эксплуатация (охота, рыбная ловля, расширение сельско­ хозяйственных угодий, сбор растений и др.);

-кислотные дожди и другие побочные эффекты деятельности человека;

-освоение космоса.

Из отраслей народного хозяйства наибольшую нагрузку на видовое раз­ нообразие и экосистемы оказывают энергетика, сельское хозяйство, транс­ порт (включая трубопроводный), горно-геологичёский комплекс.

2.2.2.2. БИОТА

“Биологический ресурс” есть результат биологических процессов, коли­ чество продукции живой природы.

В течение 1 года 1 кг биомассы растений эффективно поглощает 5,4 МДж фотосинтетически активной солнечной энергии, потребляет в про­ цессе фотосинтеза 0,5 кг С 02 и 0,15 кг Н20 , выделяет 0,35 кг 0 2 и образует 0,3 кг суммарного органического вещества. В параллельно идущем процес­ се дыхания 2/3 этого количества окисляется с образованием 0,33 кг С 02, 0,1 кг Н20 , с высвобождением 3,6 МДж энергии, которая используется для физиологических нужд растений и частично рассеивается в виде теплоты.

Оставшиеся 0,1 кг новообразованного органического вещества образуют биологический урожай.

Таблица 2.4

Количественные характеристики биомассы и продуктивности биосферы

Таким образом, можно записать 0,17 кг С 02 + 0,05 кг Н20 = 0,1 кг прироста биомассы + 0,12 кг 0 2. (2.4)

Эти процессы можно суммарно выразить реакцией

Чтобы представить масштаб глобального обмена биогенных элементов в производстве биопродукции биотой, надо цифры уравнения (2.4) умно­ жить на 1,36 • 1015 (табл. 2.4).

Распределение производства биопродукции по территории Земли край­ не неравномерно (табл. 2.5). По данным табл. 2.5 можно судить не только о

от массы кислорода атмосферы:

1 7-109

1 ^ = .,5.1О-=О,0ОШ5%,

от массы ежегодного кислородообмена в атмосфере:

1,7-Ю9 = 0,0104 = 1,04%.

163 109

Рассмотрев некоторые общие положения о составе и количестве биоло­ гического ресурса, перейдем к обсуждению его роли в жизни человека. В отличие от биосферного ресурса, который мы впрямую не “употребляем”, не используем для обеспечения своих жизненных потребностей, биологиче­ ский ресурс человеку необходим для обеспечения жизни постоянно.

Во многих смыслах заменить биологический ресурс человеку нечем. Во-первых, биота - это основа сельского хозяйства, т.е. главная база

обеспечения человека пищей. В результате природных процессов произво­ дится продукция, без которой жизнь человека невозможна. Сельское хозяй­ ство является дополнительным взносом человека в природные процессы.

Во-вторых, биологический ресурс - это прежде всего леса, роль кото­ рых в жизни человека многообразна и незаменима.

В-третьих, растительный покров - это необходимое условие для пре­ дупреждения эрозии почвы, инфильтрации воды и сохранения грунтовых

вод, снижения потоков сточных вод и паводков, поддержания кругообо­ рота воды.

В-четвертых, биота - это гарантия стабилизации климата.

В-пятых, биологический ресурс - это гарантия стабилизации баланса ки­ слорода, без которого жизнь невозможна.

В-шестых, биологический ресурс - это наряду с продукцией сельского хозяйства основа для животноводства и рыбного хозяйства.

В-седьмых, биота - это ресурс для медицины. 25% лекарств можно изго­ товить только из природных компонентов (транквилизаторы, ряд антибио­ тиков, обезболивающих средств и пр.).

В-восьмых (роль этого фактора будет только возрастать), - это база для отдыха и восстановления психического и физического здоровья лю­ дей, расширение эстетических и культурных возможностей совершенство­ вания человека.

тоебления JIT™; ЭТ°Т список’ подтверждающий необходимость по- мости пелает я ВеК0М биологического ресурса. Признание этой необходи-

лозунги типа ‘‘пгш яЫСЛеННЫМИ призывы типа “не трогать природу” и др., рава природы выше прав человека” и т.д.

ных п Г Г , Т Р°ДЫ В смысле запрета на нарушение устойчивости природоб ошэеп* Не отРицает возможности ее эксплуатации. Речь идет лишь г о в о р я т спепиГпПРеДеЛО« использования биологического ресурса или, к а к

шалям ппид(»ттраТеГОрИя Зе^ ель’ Различные по качеству и занимаемым пло­ щадям, приведены в табл. 2.9.

Из данных табл. 2.9 следует, что 36% (или более 1/3) суши не произво­ дит первичную продукцию, а остальные земли продуцируют биомассу, но обладают крайне неоднородным биопродуктивным потенциалом.

По данным ФАО*, сухопутная площадь мира, равная 13,1 млрд га (ледники занимают 1,6 млрд га, внутренние водоемы - еще 0,3 млрд га), осваивалась (на 1989 г.) следующим образом: под обработкой находилось 1,5 млрд га, или 11% земель, под пастбищами - 3,2 млрд га (24%), леса покрывали 4,1 млрд га (31%). Остальные 4,4 млрд га (34%) отнесены к категории прочих земель, как продук­ тивных, но занятых застройками, объектами инфраструктуры, горными разра­ ботками, так и непродуктивных (скальные выходы, бедленды, пустыни и т.д.).

Наиболее ценные и плодородные земли планеты, используемые с раз­ ной степенью эффективности, составляют около 1,5 млрд га. Они очень различаются по качеству, уровню продуктивности и распределению по тер-

*ФАО (FAO - Food and Agriculture Organization of United Nation) - продовольственная и сель­ скохозяйственная организация ООН.

ритории материков (табл. 2.10). Наибольшие массивы плодородных земель сосредоточены в лесостепной и степной зонах умеренного пояса и субгумидных зонах теплого и жаркого поясов. 750 млн га пашни, или 50% всех обра­ батываемых земель мира, размещалось в 1990 г. только в 6 странах (б. СССР, США, Индия, Китай, Канада и Бразилия).

Данные табл. 2.10 дают представление о том, насколько различна обес­ печенность одного жителя пахотными угодьями. Если в целом по миру на каждого жителя в 1990 г. приходилось около 0,3 га пашни, то в Азии, где со­ средоточен 31% мировой пашни, этот показатель - самый низкий на плане­ те (0,15 га). Рост населения несколько изменит (в сторону уменьшения) эти цифры, но порядок их изменится мало.

Из всех плодородных земель первоклассные, т.е. способные давать вы­ сокие урожаи по 2-3 раза в год, занимают всего 100 млн га. Земли второго класса с валовой урожайностью 40-60% урожайности на лучших землях за­ нимают 500 млн га. Оставшиеся 600 млн га - это земли очень низкого тре­ тьего класса, на которых урожайность не превышает 20-40% урожайности культур на лучших землях.

Ограниченность хороших земель усугубляется их прогрессивно возрастаю­ щими потерями в результате неправильных систем обработки почвы. Полага­ ют, что за всю историю человечества в результате развития процессов уско­ ренной эрозии, вторичного засоления, дегумификации и других явлений потеря­ но более 1,5 млрд га. По различным данным, ежегодно в мире выбывает из сель­ скохозяйственного использования за счет застройки населенными пунктами, транспортными магистралями и прочими объектами около 8 млн га, 3 млн га разрушаются ускоренной эрозией, 2 млн га опустыниваются, еще 2 млн га за­ соляются вторично или же в них наблюдается аккумуляция токсичных для рас­ тений соединений антропогенного происхождения. Таким образом, каждый год мировое хозяйство становится беднее на 15 млн га продуктивных угодий.

В то же время уже освоенные земли используются по-разному. Во мно­ гих районах'мира расширяется объем поливных земель, растет применение органических и минеральных удобрений, почвозащитных методов обработ­ ки, особых сортов культурных растений. По данным ФАО, за 25 лет (1965-1990 гг.) общая пахотная площадь мира выросла на 140 млн га (10%),

население же Земли увеличилось на 1,3 млрд чел. (на 40%). Прокормить это население оказалось возможным лишь благодаря интенсивным методам ве­ дения хозяйства: на 82% прирост производства был обеспечен за счет интен­ сификации сельского хозяйства и лишь на 18% - за счет экстенсивного фа­ ктора (расширения площади пашни).

О различном уровне хозяйствования на пахотных землях свидетельствую следующие данные. В 1994 г. средняя урожайность в мире главного зернового злака - пшеницы - составила 23,8 ц/га, причем в ряде стран были получены урожаи 70-90 ц/га. Столь же существенный разрыв в продуктивности отмеча­ ется и по другим важнейшим культурам: рис - 31 и 140 (лучший результат) ц/га, кукуруза - 28 и 120 ц/га, сахарная свекла - 400 и 2000 ц/га соответственно.

Деградация земель происходит по нескольким направлениям. Основное направление - опустынивание. Главная его причина - сниже­

ние интенсивности континентального влагооборота в результате непрерыв­ ного сокращения площади лесов. Другие причины - экстенсивное использо­ вание засушливых земель и естественные засухи. В Российской Федерации доля пустынь и полупустынь мала - в основном это прилегающие к Каспий­ скому морю земли (Калмыкия и Астраханская обл.). Общая площадь паш­ ни России - 132 млн га (8% мировой), из них 100 млн га - зоны семиаридно­ го (полузасушливого) и неустойчивого увлажнения.

Второе направление деградации земель - ветровая и водная эрозия. Пашня России ежегодно теряет 400-650 млн т почвы; площадь земель, ох­ ваченных эрозией, - 30% сельскохозяйственных угодий (в мире - 60%). Пло­ щадь орошаемых земель в России - 6,3 млн га, их состояние бедственное из-за низкого качества проектов строительства (подтопление земель, повы­ шение уровня грунтовых вод и, как следствие, засоление земель).

Отчуждение земли для благоустройства в расчете на 1 жителя требует около 100 м2 жилья и производственных помещений и еще 100 м2 на инфра­ структуру. Вместе с пашней и пастбищами на 1 человека необходимо 1,6 га территории. В России эта величина составляет около 2 га на человека. На­ селенные пункты, земли, занятые промышленностью, транспортом и пр., занимают 70 млн га (из них 55 млн га - населенные пункты), пашни, пастби­ ща, сенокосы - 222 млн га. Таким образом, в России на 1 человека приходит­ ся 0,5 га “техногенных пустынь” и 1,5 га сельскохозяйственных земель.

Третье направление деградации земель - химическое загрязнение, нако­ пление в почвенном слое и растениях химически токсичных и радиоактив­ ных веществ. Площадь загрязнения токсикантами вокруг городов составля­ ет 70 млн га, площадь радиоактивного загрязнения - 5,6 млн га (14 областей Российской Федерации).

Другие виды деградации земель связаны с выпадением кислотных дож­ дей, использованием сельскохозяйственной техники (уплотнение почв), за­ топлением земель.

Всего деградации подвержено около 48% земель Российской Федерации. Лесные ресурсы мира. Общая площадь лесов мира, согласно оценкам ФАО, составляла в 1989 г. 4082 млн га, а лесопокрытая* - значительно мень-

*В лесной статистике отражаются две категории лесных территорий: а) “лесопокрытая часть” или просто “леса” и б) “лесная площадь”, включающая кроме лесопокрытий также вырубки, гари, свободные от древостоев, но подлежащие облесению участки и пр.; иначе - это земли, официально относимые к лесному фонду.

ше - 3526 млн га, средняя лесистость суши - 27%, запас древесины в лесах 337 млрд м3, из которых 120 млрд м3 приходится на древесину хвойных по­ род. Данные по регионам приведены в табл. 2.11.

Лесные массивы существенно различаются по породному составу, про­ дуктивности, пространственной структуре, возрасту и пр.

Сообщества древесной растительности подразделяются по преобладаю­ щим жизненным формам на собственно леса с господством древостоев и на редколесья и кустарники с большим долевым участием кустарниковых ви­ дов. По видовому составу они делятся на леса лиственных пород с твердой древесиной и леса хвойных пород с мягкой древесиной. В промышленном отношении наиболее важны породы, дающие мягкую древесину; из нее из­ готовляют 75% всех пиломатериалов. Еще выше доля мягкой древесины в производстве целлюлозы.

В настоящее время древесное сырье служит основой для изготовления 20 тыс. разнообразных продуктов. Производственные возможности лесов мира ограничены, а потребности в лесоматериалах неуклонно возрастают. Суммарный запас древесины в лесах мира оценивается в 337 млрд м3, еже­ годный прирост составляет 5,6 млрд м3 (в доступных для освоения лесах он намного ниже - 1,8 млрд м3). Заготовки древесины в мире в 1989 г., по дан­ ным ФАО, достигли 3463 млн м3.

Половина всей добываемой древесины в мире (1681 млн м3) сжигается в виде топлива. Преобладающая часть этого объема приходится на тропиче­ ские и экваториальные леса: Азия - 44%, затем Африка - 23% и Южная

Америка - 17%. В экономически развитых странах древесное топливо игра­ ет ничтожную роль в топливно-энергетическом балансе (4%).

За время существования человечества уничтожено около 30% лесов. Внетропические леса занимают 16,7 млн км2, или 44% всей площади лесов и 12% территории суши. Из них 46% (7,7 млн км2) - на территории России, 30% - Северной Америки, 9% - Китая и Японии, 8% - Европы, 6% - Южно­ го полушария. Россия обладает 27% запасов древесины, Южная Америка - 30%, Азия и Океания - 13%, Африка - 12%, Европа - 5%. Общая пораженность лесов России выбросами составляет 10%, но главные причины дегра­ дации - непрогнозируемая вырубка и лесные пожары.

2.2.2.3. ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ

2.2.2.З.1. Общая оценка водных ресурсов

Водные ресурсы - это пригодные для употребления пресные воды, за­ ключенные в реках, озерах, ледниках, подземных горизонтах. Значение вод­ ных ресурсов в мировом хозяйстве огромно. Вода используется практически во всех отраслях экономики: в промышленности, энергетике, для орошения сельскохозяйственных угодий, в коммунально-бытовой сфере.

Объем воды, заключенный в реках, озерах, ледниках, морях и океа­ нах, подземных горизонтах и в атмосфере, достигает 1,5 млрд км3. 98% общего объема вод (табл. 2.12) приходится на соленые воды и лишь 2%, или 28,3 млн км3, - на пресные воды (т.е. с минерализацией менее 1 г/л). Общемировое потребление пресной воды составляет 4-4,5 тыс. км3, или менее 0,01%. Однако основной объем пресных вод (80%) - это воды

Таблица 2.12

Водные ресурсы мира

ледников, снежных покровов, подземных льдов, глубинных слоев зем­

ной коры.

Единовременный объем речных вод суши невелик - он оценивается ве­ личиной 1200 км3, но благодаря круговороту ежегодно реки сбрасывают в Мировой океан около 40 тыс. км3. По расчетам полный речной сток соста­

вляет 38 830 км3.

Объем пресных водозапасов мира в целом и так невелик и, кроме того, рассредоточен по территории материков очень неравномерно. К тому же поверхностный сток подвержен резким сезонным колебаниям, снижающим возможности его хозяйственного использования. Наиболее значительными водными ресурсами на единицу площади располагает Южная Америка (слой стока - около 600 мм), за ней следуют Европа, Азия, Северная Америка, Африка, Австралия. В среднем для суши земного шара слой стока оценива­ ется в 294 мм. Но по абсолютным объемам водозапасов на первом месте стоит Азия, которая за счет обширной территории располагает 10,5 тыс. км3 пресных вод. Однако на каждого жителя Азии приходится в год лишь 3,37 тыс. м3 при среднем показателе по Земле 7,7 тыс. м3 (в Европе - 4,7 тыс. м3).

Доступные водные ресурсы рек слагаются из двух частей - поверхност­ ного и подземного стока. Наиболее ценной в хозяйственном отношении яв­ ляется подземная составляющая стока, так как она в меньшей степени под­ вержена сезонным или суточным колебаниям. Кроме того, подземные воды в меньшей степени загрязняются. Именно они формируют преобладающую часть “устойчивого” стока, при освоении которого не требуется сооружения специальных регулирующих устройств. Поверхностная часть стока включа­ ет паводковые и талые воды, обычно быстро проходящие по руслам рек.

В районах с сезонным характером атмосферного увлажнения соотно­ шение расходов воды в руслах рек в сухой и влажный периоды может до­ стигать 1:100 и даже 1:1000. В таких районах при освоении поверхностно­ го стока необходимо сооружать водохранилища сезонного или даже мно­ голетнего регулирования, что существенно осложняет водохозяйствен­ ные проблемы.

Хозяйственная ценность, или качество, водно-ресурсного потенциала региона тем выше, чем больше доля устойчивой составляющей стока. Об­ щий объем доступных водных ресурсов мира оценивается в 41 тыс. км3 в год, и лишь 14 тыс. км3 из них —устойчивая составляющая.

2.2.23.2. Водохозяйственный баланс и его категории

Современные промышленность, сельское хозяйство и коммунально-бы­ товые службы изымают из естественных и искусственных водоемов для сво­ их нужд определенные объемы воды, которые составляют водозабор.

В процессе использования некоторое количество изъятой воды теряет­ ся на испарение, просачивание, технологическое связывание и пр., причем у различных потребителей масштабы такого расхода неодинаковы. Для не­ больших территорий эти потери рассматриваются как безвозвратные. Наи­ более значителен их объем при сельскохозяйственном использовании (80—90%). В промышленности разработаны и постоянно совершенствуются схемы замкнутого или многократного водопользования, при помощи кото­

рых существенно снижаются как объемы водозабора в целом, так и величи­ ны безвозвратных потерь.

Коммунальное и сельское хозяйство, промышленность и гидроэнергети­ ка предъявляют различные требования к качеству воды. Наиболее высоки­ ми санитарными и вкусовыми качествами должны обладать воды, использу­ емые в питьевых целях и в некоторых отраслях промышленности (пищевая, химическая и др.). Другие отрасли промышленности - металлургическая, горнорудная и пр. - могут обходиться водами низкого качества, использо­ вать оборотные системы водоснабжения.

Неоднократное использование одного и того же объема воды сокраща­ ет водозабор. Поэтому в водохозяйственный баланс необходимо ввести еще одну категорию - водопотребление, которое определяется общим объемом воды, используемым данной отраслью за конкретный промежуток времени.

В коммунальном хозяйстве водопотребление и водозабор равны между собой, так как оборотное водоснабжение в этой сфере практически не осу­ ществляется. В промышленности водозабор оказывается намного ниже водопотребления за счет применения замкнутых циклов водоснабжения, когда водозабор необходим лишь для компенсации безвозвратных потерь.

В сельском хозяйстве водопотребление может количественно превы­ шать водозабор из водоемов, так как для орошения часто используются ор­ ганические стоки городских коммунальных систем или частично очищен­ ные отработанные воды некоторых промышленных предприятий.

Структура водозабора и водопотребления, т.е. распределение изъятых объемов воды между предприятиями, может существенно меняться от рай­ она к району, отражая и общий уровень экономического развития региона, и его специализацию, и в немалой степени специфику природных условий.

Любое хозяйственное использование вод различными потребителями сопровождается появлением отработанных вод или стоков. Они перетруже­ ны значительным количеством инородных веществ промышленного, сель­ скохозяйственного или коммунально-бытового происхождения, изменяю­ щих физические и химические свойства водной массы. Даже если применя­ ются наиболее совершенные методы очистки отработанных вод (механиче­ ские, химические, биологические), для разбавления 1 м3 таких стоков необ­ ходимо потратить не менее 8-10 м3 чистых природных вод. Если же сбрасы­ ваются неочищенные стоки, то расход воды возрастает в несколько раз.

2.2.2.3.3. Мировое водопотребление

По расчетам М.И. Львовича, в начале 80-х годов XX в. в мире для раз­ личных хозяйственных нужд ежегодно использовалось около 4,5 тыс. км3 воды (табл. 2.13). По другим данным, в 1987 г. эта величина составляла 3,3 тыс. км3 —это почти 80% общего полного стока с поверхности суши в океан. За последние 80 лет сельскохозяйственное использование воды вы­ росло в 6 раз, коммунальное - в 7 раз, промышленное - в 20 раз. Общее по­ требление увеличилось в 10 раз.

По отдельным составляющим водохозяйственный баланс складывается следующим образом (на 1990 г.).

Коммунально-бытовое водоснабжение. В начале 80-х годов XX в. на ну­ жды населения расходовалось около 200 км3 в год, при этом около 100 км3

Таблица 2.13

Использование водных ресурсов в мире, км3/год

терялось безвозвратно. В 1987 г. для этих целей изымалось уже 264 км3. Нормы водопотребления на одного человека в сутки составляют в среднем 120-150 л. В действительности они сильно колеблются. В городах промыш­ ленно развитых стран водоснабжение увеличивается до 300-400 л/сут., в го­ родах развивающихся стран оно составляет 100-150 л/сут. Много меньше воды расходует сельский житель (в развитых странах - 100-150 л/сут., а в су­ хих тропических районах - не более 20-30 л). Согласно данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), по меньшей мере 1,5 млрд человек в мире не обеспечены чистой, безопасной для здоровья водой.

Промышленное водоснабжение. Уникальные свойства воды как природ­ ного тела позволяют очень широко использовать ее в разных отраслях про­ мышленности. Она употребляется в энергетике, в качестве растворителя, охладителя, составного компонента многих технологических процессов. Водоемкость различных производств меняется в зависимости от вида продук­ ции, применяемых технических устройств и технологических схем. На произ­ водство 1 т готовой продукции в настоящее время расходуется следующее количество пресных вод (т): бумаги - 900-1000, стали - 15-20, азотной кис­ лоты - 80—180, целлюлозы - 400-500, синтетического волокна - 500, хлопча­ тобумажной ткани - 300-1100. Огромные объемы воды потребляют энерге­ тические установки для охлаждения энергоблоков. Так, для работы ТЭС мощностью 1 млн кВт необходимо 1,2-1,6 км3 воды в год, а для работы АЭС той же мощности - до 3 км3. Только на нужды энергетики из водных источ­ ников ежегодно забирается 320 км3 воды, при этом 20 км3 теряются.

Водоснабжение сельского хозяйства. Самый крупный водопотреби-

тель - сельское хозяйство, которое расходует воды в 3-4 раза больше, чем промышленность. К началу 80-х годов XX в. в мире орошалось около 230 млн га земель. При средней норме орошения 12-14 тыс. м3/га на полив

тратилось 2500-2800 км3 чистых вод и значительная часть (около 600 км3) очищенных и разбавленных стоков бытового сектора и некоторых про­ мышленных производств. По ориентировочным подсчетам около 1900 км3 испарялось с поверхности поливочных земель, 500 км3 дренировалось в под­ земные горизонты. Таким образом, в отличие от промышленности исполь­ зование вод для орошения резко увеличивает безвозвратные потери на не­ продуктивное испарение с поверхности поливных земель и создает стоки в виде ирригационных или возвратных вод, которые трудно уловить, очи­ стить и вновь использовать. В то же время их объем огромен, они насыще­ ны биофильными (азот, фосфор) и другими легкорастворимыми соединени­ ями, за счет которых растет минерализация вод, что, в свою очередь, может служить причиной вторичного засоления почв и их деградации, эвтрофика­ ции* водоемов.

Острую проблему представляют стоки животноводческих ферм. Хотя их общий объем в мировом водопотреблении на нужды сельского хозяйства невелик, они чрезвычайно перегружены органическими соединениями, тру­ дно восстанавливаются и вызывают особенно быстро эвтрофикацию водо­ емов. Кратность их разбавления после прохождения через очистные систе­ мы должна составлять 1:30.

Деградация водных объектов. Потребление пресной воды в мире за по­ следние 50 лет выросло с 1060 до 4130 км3/год. В Российской Федерации за­ бор воды вырос с 110 км3/год (1981 г.) до 117 км3/год (1991 г.), что состав­ ляет 2,7% среднего многолетнего стока (4300 км3) и 2,8% мирового стока,