книги из ГПНТБ / Софер, М. Г. Проблемы пресной воды
.pdfистощение и приводит к тем проблемам, о которых уже говорилось. В то же время на Земле существуют огром ные резервы пресной воды, практически не используемые только по причине их относительно далекого расположе ния или неудобства транспортировки. В связи с этим ряд ученых выдвигает новые интересные проекты, позволяю щие решить проблему водного голода. Одни проекты пока носят утопический характер, другие — не могут быть реализованы при современном техническом уровне, тре тьи— по чисто экономическим причинам, четвертые — уже воплощаются в действительность или будут реали зованы в ближайшие годы.
Появляются проекты использования и эксплуатации вековых невозобновимых запасов пресной воды — поляр ных ледников. Их объем достигает почти 24 млн. км3 и если в будущем понадобится использовать этот источник, то его ресурсов хватит надолго. При эксплуатации поляр ных ледников в объеме, в десять раз превышающем их ежегодное возобновление (25 тыс. км3), их хватило бы на 1000 с лишним лет. В отдаленном будущем в Гренландии и в Антарктиде возможно будут созданы атомные стан ции для таяния льда, а пресная вода по мощным трубо проводам будет подаваться в необходимые места, вплоть до Европы. Несмотря на масштабы такого предприятия (прокладка через океан напорного трубопровода диа метром порядка 30—40 м с годовой пропускной способно стью около 100 км3), это составит лишь одну тридцатую часть речных водных ресурсов Европы.
Внимание гидрологов привлекли огромные запасы пресной воды, содержащейся в гигантских ледяных остро вах— айсбергах. В США уже обсуждаются технические и экономические возможности транспортирования айсбер гов, образуемых горными ледниками южной Аляски и ледниками Гренландии, для водоснабжения некоторых засушливых районов Северной Америки. Может быть со временем в портах Калифорнии появятся специальные доки, в которых будут таять айсберги, доставленные бук сирами с севера. Американский океанограф Д. Айзекс предложил использовать айсберги для орошения пустын ных участков Африки, Австралии и других материков. По его расчетам шесть-семь буксиров могут успешно транс портировать ледяную гору весом в миллиарды тонн. Не сколько таких айсбергов содержат столько пресной воды,
сколько Волга выносит ее в Каспийское море почти за це лый год. И вода эта прекрасная, идеально чистая.
Возможности научного и технического прогресса бес предельны, но в ближайшие десятилетия вряд ли это ока жется возможным.
Решая водную проблему, ученые не забывают и о гор ных ледниках. Ведь в них заключено столько воды, сколь ко дают все реки земного шара за 650—700 лет. Попытки ускорить таяние ледников известны еще со времен похо дов Александра Македонского, когда его воины наблю дали, как земледельцы в горах Памира посыпали поверх ность ледников золой или темной землей. Подобные опы ты успешно проводились и в нашей стране: отдельные участки ледников Тянь-Шаня посыпали каменноугольной пылью. Однако до сих пор этот метод весьма ненадежен и несовершенен как по техническому исполнению, так и по знанию его последствий. Кроме того, все чаще подни мается вопрос о необходимости консервации ледников, то есть ограничения их таяния во имя будущих потребно стей человечества.
И все же наиболее реальным способом покрытия де фицита пресных вод является переброска избытка их по каналам или водоводам из водообильных районов. Стои мость подачи пресной воды по водоводам зависит прежде всего от расстояния и от величины водопотребления. Примером такого способа снабжения водой населения может служить построенная в 1962 г. третья очередь Каракумского канала длиной 800 км, по которому еже суточно подается к Ашхабаду свыше 500 тыс. м3 (6 м3/сек) амударьинской воды.
Внастоящее время для снабжения водой центральных
исеверных районов Казахстана строятся два самых длин ных в мире водовода и канал. Длина водоводов равна 1725 и 1670 км при пропускной способности соответствен
но 60 и 57 тыс. м3/сутки, а канал Иртыш — Караганда сможет снабдить водой весь Карагандинский промышлен ный район.
Для водоснабжения полуострова Мангышлак с его богатейшими природными месторождениями нефти, фос форитов и других полезных ископаемых разработано не сколько проектных вариантов получения воды. По пер вому из них предполагается строительство двух водово дов: одного из реки Урал по берегу Каспийского моря,
31
а другого из Аму-Дарьи вдоль газопровода Средняя Азия — Центр. Общая длина водоводов составит около 1300 км. Другой вариант предусматривает подачу воды к полуострову Мангышлак из Волги по водоводу длиной 390 км, из которых около 160 км должны быть проло жены по дну Каспийского моря.
Одновременно намечается строительство вспомога тельного водовода от Урала протяженностью 400 км и канала из Аму-Дарьи длиной 200 км.
Еще более грандиозные проблемы стоят перед совет скими учеными по обводнению южных районов Европей ской части страны, где возникшие новые предприятия и города потребляют значительное количество воды. Пред стоит изменить направление более десятка крупных рек, создать сложнейшие гидротехнические сооружения, про рыть многие сотни километров каналов, переместить мил лионы кубических метров земли. Осуществление проек тов рассчитано на несколько десятков лет. Причем ны нешний вариант проекта, учитывая недостатки прошлых, обходится без затопления обширных лесных площадей водохранилищами. Есть предложения перебросить в верх нюю Волгу воду из многочисленных северных озер, а за тем использовать ресурсы Северной Двины и Вычегды.
Проблемой регулирования водных запасов зани маются не только в Советском Союзе. Над ней уже не один год работают ученые стран Северной Америки. Их усилиями сейчас разрабатывается комплексный план ис пользования водных ресурсов Северо-американского кон тинента (NAWAPA). Суть его — переброска вод рек Аляски в США, Канаду и Мексику. Переброшенные пото ки создадут большой водный путь, который пересечет Ка наду, соединив Тихий океан с системой Великих озер и снабдит водой высокого качества промышленные районы. Осуществление американского плана рассчитано на три дцать лет и обойдется не менее 100 млрд, долларов.
Оба проекта — советский и американский — предусма тривают гигантский объем работ. Осуществление совет ского варианта имеет твердую экономическую основу. Социалистическая система, плановое ведение хозяйства позволяют четко видеть перспективы развития различных отраслей. Отдельные части проекта будут постепенно претворяться в жизнь по строго разработанной системе, государство сможет своевременно выделять необходимые
средства. Первый шаг уже сделан; по каналу Иртыш — Караганда сибирские воды пришли в засушливые южные районы.
Первоначальная, весьма оптимистическая оценка американского плана NAWAPA оказалась несколько преждевременной. Проведение его в жизнь натолкнулось на серьезные препятствия. Многие объекты, которые упо минаются в плане, находятся в частных руках. До сих пор не определены источники финансирования работ. Дело осложняется и тем, что при практическом решении про блемы придется учитывать интересы трех государств. Так, Канаду, имеющую сейчас некоторый избыток вод ных ресурсов, к 1990 г. ожидает резкий рост водопотребления, что вызывает беспокойство общественности. По этому трудно предполагать как изменится проект, когда закончатся научные разработки и наступит стадия меж правительственных соглашений.
ПРИДЕТСЯ ЛИ НАМ ПИТЬ МОРСКУЮ ВОДУ?
«Кувшин пресной воды дороже, чем соленая река».
В о с т о ч н а я п о г о в о р к а
В связи с резким ухудшением качества и острой не хваткой поверхностных вод ученые многих стран обра щают свое внимание на неисчерпаемые запасы морской соленой воды. Высказываются мнения, что воды Миро вого океана в будущем станут неиссякаемым источником пресной питьевой воды.
Получение пресной воды из соленой известно с древ нейших времен. В небольших количествах ее получали выпариванием в перегонных аппаратах. Однако стои мость получения пресной воды таким методом очень вы сока. Еще в XVI веке английская королева Елизавета предложила премию в размере 10 тыс. фунтов стерлингов тому, кто найдет наиболее дешевый способ опреснения. По сей день претендентов на премию не оказалось.
Природа, как бы подсказывая и идя навстречу чело веку, сама создала эффективнейшие образцы опресните лей. Взять хотя бы морских млекопитающих — китов, пингвинов, тюленей, вынужденных довольствоваться во дой с концентрацией солей 35 г/л. Однако киты не потреб ляют морскую воду, а вырабатывают так называемую ме-3
3 М. Г. Софср |
33 |
таболическую обессоленную воду путем обмена веществ при окислении жира.
У морских птиц— буревестников, бакланов, альбатро сов и других, которые пьют только морскую воду,— в же лудке всегда находится пресная вода. Оказывается, в го лове птиц имеется солевая железа, которая является своего рода биологическим опреснителем, причем весьма совершенным.
Механизм процесса биологического опреснения соле ных вод в настоящее время еще недостаточно изучен. Повидимому, принцип этого явления основан на осмотиче ских процессах. Другое объяснение механизма биологи ческого опреснения основывается па действии биохимиче ской системы, работающей по принципу натриевого на соса.
За последнее время разработано несколько методов опреснения морских и других соленых вод. К ним отно сятся термодистилляционное опреснение, электрохими ческое (электродиализ или электроионитный процесс), вымораживание, гелиоопреснение, экстрагирование, элек троосмос.
Каждый из этих способов имеет свои положительные и отрицательные стороны. Решающее значение приобре тает вопрос стоимости получаемого дистиллята.
Первые сравнительно крупные опреснительные уста новки появились еще в конце прошлого века. В 1896 г. в Баку была построена крупнейшая по тем временам испа рительная установка производительностью 1200 л 3/сутки. Несколько позднее вошла в строй аналогичная установка в Красноводске. Однако применяемые до последнего деся тилетия кустарные и полупромышленные установки, осно ванные в подавляющем большинстве на принципе сбора конденсата, имели малую производительность и давали чрезвычайно дорогую воду. Встал вопрос о разработке новых экономически целесообразных методов.
Признавая чрезвычайную важность быстрейшего раз решения этой проблемы, СССР и США договорились о совместном изучении связанных с ней научно-технических вопросов. В октябре 1965 г. на Международном симпо зиуме по опреснению соленой воды в присутствии специа листов 60 стран советские ученые рассказали о проекте крупнейшей в мире двухцелевой водоэлектростанции, ис пользующей атомную энергию. 16 июля 1973 г. атомный
34
опреснитель в г. Шевченко на берегу Каспийского моря дал первую пресную воду. Его суточная производитель ность 120 тыс. м3 пресной воды. Таких масштабов опрес нения еще не знала планета. По обеспеченности водой на душу населения г. Шевченко сравнялся с такими города ми, как Москва, Ленинград, Киев. Для улучшения вку совых качеств опресненной воды ее смешивают (в соотно шении 3:1) со слабо минерализованной подземной водой. Сейчас все 80-тысячное население этого зеленого цвету щего города в полупустыне пользуется опресненной мор ской водой.
В настоящее время во многих странах мира работают сотни установок по опреснению морской воды и ведется интенсивное их строительство. Крупнейшие опреснитель ные установки работают в Кувейте, АРЕ, Алжире, ЮАР, Венесуэле, США, Японии. В последней одна из фирм спроектировала завод по переработке морской воды. Из каждых 4 млн. л морской воды завод даст не только 3 млн. л питьевой воды, но и 108 т поваренной соли, 15,9 г магния, 16,7 т хлора и много других ценных хими ческих веществ.
Опираясь на современный опыт, многие ученые рас сматривают морскую воду как неисчерпаемый источник пресной воды. «Стоимость получения этой воды снижает ся из года в год, и то, что казалось утопией еще 25 лет назад, становится реальностью и необходимостью зав трашнего дня. Нам придется пить морскую воду...»1— утверждает Р. Фюрон.
Можно согласиться, что в дальнейшем, по мере разви тия техники опреснения и роста потребности в воде, этот метод обеспечения водой будет, конечно, применяться гораздо шире. Однако, по мнению видного советского гидролога проф. М. И. Львовича, в течение ближайших десятилетий он не станет массовым источником приумно жения водных ресурсов. На сегодняшний день производи тельность опреснительных установок всего мира едва пре вышает 50 млн. м3 воды в год. Это составляет менее одной двадцатитысячной современной потребности в воде для хозяйственно-питьевых целей.
1 Ф ю р о и Р. Проблема воды на земном шаре, стр. 253.
Применение этого метода пока оправдывается лишь в тех местах, где отсутствуют другие источники водных ре сурсов, но это отнюдь не метод, который должен служить для замены речных и подземных вод.
* *
*
Главную угрозу, мешающую обеспечению водными ре сурсами человечества в перспективе, многие ученые видят в попытке распространить на будущее применяемые ныне, но уже устаревшие принципы использования и охраны водных ресурсов. Эти принципы были приемлемы в прош лом, когда потребности в воде были несоизмеримо мень ше имеющихся водных ресурсов. Но теперь, когда водо хозяйственный баланс по крайней мере на ’/з части суши весьма напряжен, а в некоторых районах Земли ощу щается острый водный кризис, современные принципы использования и охраны водных ресурсов должны быть усовершенствованы или заменены новыми. По мнению проф. М. И. Львовича они заключаются в следующем:
1. Прекращение использования рек и озер для сброса сточных вод.
2.Снижение водоемкости промышленности, перевод ныне водоемких отраслей хозяйства в неводоемкие на базе новой технологии.
3.Переход на замкнутое оборотное водоснабжение в промышленности.
4.Снижение количества воды, расходуемой на едини цу продукции сельскохозяйственного производства.
Перечисленные меры реальны для постепенного осу ществления их в течение ближайших трех-четырех деся тилетий. Но и они не исчерпывают всех возможностей более отдаленного времени.
Человечество не в состоянии изменить абсолютное ко личество воды на земном шаре. Но в его власти увеличить объем и улучшить качество водных ресурсов, доступных для использования, то есть то, что называется расширен ным воспроизводством водных ресурсов.
Для того чтобы избежать «водного голода» в областях
с неблагоприятным водным балансом, потребуется осу-1
1 Л ь в о в и ч М. И. Водные ресурсы будущего. М., «Просвеще ние», 1969, стр. 169.
36
ществление крупных мероприятий для перераспределения речного стока во времени и в пространстве. Это сооруже ние водохранилищ, каналов, трубопроводов, переброска воды из одних рек в другие, агротехнические мероприя тия, задерживающие бесполезный поверхностный сток и уменьшающие испарение с почвы, опреснение морской и минерализованной подземной воды. Именно поэтому со ветские ученые считают, что человечеству не угрожает водный кризис, однако, необходимо коренным образом изменить отношение к воде как к неограниченному, неис тощимому дару природы.
Вода — сырье, требующее исключительно бережного отношения, даже более бережного, чем другие виды сырья, потому что вода не имеет замены.
Л И Т Е Р А Т У Р А
Ав а к я н А. |
Б., Р о м а ш к о в Е. Г. Планетная хирургия. М., |
«Мысль», |
1965. |
Бе з ы м е н с к и й Л. Мой любимый, грязный Рейн... «Новое время», 1973, № 1.
Би р ю к о в А. Реки повернут к югу. «Новое время», 1972, № 6.
Ве н д р о в С. Л. Проблемы преобразования речных систем. Л., Гидрометеоиздат, 1970.
Во с к р е с е н с к и й К. П. Водные ресурсы Земли. Сб.: «Человек и стихия— 1973», Л., Гидрометеоиздат, 1972.
Гинко С. С. Покорение рек. Л., Гидрометеоиздат, 1965.
Г о р с к и й Н. Н. Вода на Земле. «География в школе», 1972, № 3. К а р ц е в А. А., В а г и н С. Б. Невидимый океан. М., «Недра», 1973. К о н о в а л о в Б. Атомное сердце Мангышлака. «Известия», 1973,
18 июля.
«Круговорот воды». Сб. под ред. Л. С. А б р а м о в а . М., «Знание»,
1966. |
Б. И., |
Ку нин В. Н., |
Ль в о в и ч |
М. И., |
Со к о |
К у д е л и н |
|||||
ло в А. А. Проблемы обеспечения |
человечества |
пресной водой. |
|||
Материалы V съезда ГО CGCP, Л., |
1970. |
|
|
||
«Курьер Юнеско», 1964, июль— август. |
|
|
|
||
К у т ы р ин И. М., |
Б е л и ч е н к о Ю. П. Охрана водных ресурсов — |
||||
проблема современности. Л., Гидрометеоиздат, 1971. |
1971. |
||||
Л е н ь к о в а |
А. Оскальпированная земля. М., «Прогресс», |
||||
Л ь в о в и ч |
М. И. Реки СССР. М., «Мысль», 1971. |
|
|
||
М а к с и м о в Н. А. За страницами учебника географии. М., «Просве щение», 1971.
«Новое в водном законодательстве». М., «Юридическая литература», 1972.
П а в л о в Ю. В. Опреснение воды. М., «Просвещение», 1972.
П л о т н и к о в Н. Н. Эксплуатационная разведка подземных вод. М., «Недра», 1973.
О Г Л А В Л Е Н И Е |
|
Водный голод планеты................................................................... |
5 |
Вода на З е м л е ................................................................................. |
8 |
Вода под з е м л е й ............................................................................... |
12 |
Потребности человека и человечества............................................. |
14 |
Вода из к р а н а ..................................................................................... |
16 |
Загрязнение воды — проблема № 1 .................................................... |
19 |
Правительства принимают меры..................................................... |
23 |
Проекты сегодняшнего и завтрашнего д н я ................................. |
29 |
Придется ли нам пить морскую в о д у ? ........................................ |
33 |
Литература.................................................................................... |
|