Вход / Регистрация 25.12.2024, 12:08

Выбор фона:

/ Новости сайта / Наука и Технологии / Угрозы глобального водного кризиса

17.05.2020

Угрозы глобального водного кризиса

Оценка: 0.0 1591 0 Наука и Технологии

10:01

Этапы ранней истории человечества, как известно, получили свое наименование в зависимости от уровня развития материальной культуры. Каменный век последовательно сменили медный, бронзовый, а затем и железный век.

В дальнейшем в перечне эпитетов, характеризующих тот или иной исторический период, вместо данных о применяемых для изготовления орудий труда и оружия материалах (камень, медь, бронза, железо) стали использоваться наименования преобладающих видов ископаемого топлива. Многовековой период массового использования угля сменила эпоха нефти и газа, а с середины прошлого века с опорой на радиоактивное сырье началась эра атомной энергии.

Во все времена (от каменного до атомного века) на фоне последовательно сменяющих друг друга видов ископаемого природного сырья и топлива неизменно и во все растущих количествах доминирует только один вид полезных ископаемых – пресная вода.

Водопад Секумпул, Индонезия

Спрос на пресную воду, пригодную для питья и санитарно-гигиенического использования не подвержен ни влиянию пандемий, ни падению цен на нефть, ни мировым кризисам. Более того, эпидемия короновируса, вызвавшая драматическое падение производства, разрушение транспортных связей и изоляцию населения, резко стимулировала рост потребления пресной воды. По данным опубликованным ТАСС, в период с 1 по 17 марта 2020 года потребление в России этого жизненно важного природного ресурса выросло (по сравнению со среднемесячными показателями прошлого года) на 11,6 процента.

Среди ключевых проблем, стоящих перед человечеством в XXI веке, все большую остроту обретает проблема обеспечения населения пресной водой. Уровень ее годового потребления неуклонно растет. В 1900 году он составлял примерно 580 км3, в 1950-м – 1383 км3, а в 2000-м достиг 3973 км3. Таким образом, за прошлый век потребление пресной воды в мире возросло почти в 7 раз (таблица 1).

Таблица 1. Использование пресной воды (Shiklomanov, Balonishnikova, 2003)

Континенты

1900

1940

1950

1960

1970

1980

1990

2000

Европа

37,5

13,8

96,1

38,1

136

50,5

226

88,9

325

122

449

177

482

198

463

197

Северная Америка

69,6

29,2

221

83,8

287

104

410

138

555

181

676

221

653

221

705

243

Африка

40,7

27,5

49,2

32,9

55,8

37,8

89,2

61,3

124

87,0

166

124

203

150

235

170

Азия

414

249

682

437

843

540

1163

751

1417

890

1742

1084

2114

1315

2357

1458

Южная

Америка

15,1

10,8

32,6

22,3

49,3

31,7

65,6

39,6

87,0

51,1

117

66,7

152

81,9

182

Австралия и Океания

1,6

0,6

6,8

3,3

10,4

5,0

14,5

7,2

19,9

10,3

23,5

2,7

28,5

16,4

32,5

18,7

В целом (округленно)

579

331

1088

617

1382 7

1968

1086

2526

1341

3175

1686

3633

1982

3973

2182

Примечание: верхний ряд — полное водопотребление, нижний — безвозвратный расход воды в кубических километрах (км³).

Основную массу пресной воды использует сельское хозяйство (около 58%), треть пресных вод (34%) расходуется в промышленности и только чуть менее десятой ее доли (8%) идет на удовлетворение личных потребностей населения.

Эксперты Всемирного банка подсчитали, что в среднем для производства одного автомобиля требуется порядка 150 тысяч литров воды, для добычи 1 барреля нефти (159 л) – 7 тысяч литров. По данным В.И. Данилова-Данильяна (2015), теплоэлектростанция мощностью 1 млн кВт потребляет в год более кубического километра воды, а АЭС такой же мощности – не менее 1,6 км3. Средний расход воды на производство тонны стали составляет не менее 20 м3 воды, тонны бумаги – порядка 200 м3, тонны химического волокна – более 4000 м3.

Изгиб реки Реж, Свердловская область

Ожидаемый к 2050 году мировой прирост населения (порядка 2,2 миллиарда человек) требуется не только накормить и напоить, но и обеспечить пресной водой развивающуюся промышленность и сельское хозяйство. Вместе с тем, из общих объемов Мирового океана, равных 137•1010 млн тонн, пресная вода составляет около десятой части. Значительная часть запасов пресных вод (2,6•1010 млн тонн) находится в недрах планеты, примерно четверть – «законсервирована» во льдах Антарктики и Арктики и мало доступна для практического использования, и только 0,03512•1010 млн тонн пресных вод рек, озер, ручьев, болот и почвы доступна для прямого использования. (Еще 0,0014•1010 млн тонн пребывает во взвешенном состоянии – в атмосфере.)

Особое место среди подземных резервуаров пресной воды занимают пять бассейнов: Западно-Сибирский – в России, Большой Артезианский – в Австралии, водоносный пласт Гуарани в Южной Америке, водоносный слой Огаллала в США и Нубийский водоносный песчаник на севере Африки. Из других уникальных источников пресной воды целесообразно упомянуть озеро Байкал с его объемом пресной воды равном 23 тыс. км³ и реку Амазонку со средним годовым стоком 7,3 тыс. км³, бассейн которой вмещает пятую часть всех речных вод планеты.

Страны сильно отличаются по запасам пресной воды. В перечень первой десятки стран — обладателей наиболее крупных ресурсов пресной воды, согласно данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО), входят: Бразилия (8233 км³), Россия (4507 км³), Канада (2902 км³), Индонезия (2838 км³), Китай (2830 км³), Колумбия (2132 км³), США (2071 км³), Перу (1913 км³) и Индия (1897 км³).

Среднесуточное потребление воды в мире значительно варьирует в зависимости от региона и уровня экономического развития каждой конкретной страны. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), максимальная норма расхода воды составляет 450 литров в сутки на душу населения. Это объем воды, необходимый для обеспечения нужд потребителя на бытовом уровне для жилых зданий, больниц, школ, коммерческих предприятий и прочих общественных заведений. В странах Западной Европы, где плата за услуги водоснабжения достаточно высокая, расход воды значительно ниже этой нормы. Например, в Великобритании — 140 л, в Германии — 130 л. Потребление воды в США чуть больше — около 200 л на человека в день, а в России — 400 л. Одну из первых строчек в рейтинге водорасточительных стран занимают ОАЭ, где уровень расхода пресной воды достигает 700 л.

Рекомендованная в свое время ВОЗ норма суточного потребления воды человеком составляет 50 литров.

Человек, при экономном обращении с водой может обойтись и меньшим ее количеством, сократив норму суточного потребления до 5 литров (для питья) и 25 литров ( для гигиенических нужд). В некоторых странах используется менее 10 литров на человека в сутки: в Гамбии — 4,5, в Мали — 8, в Сомали — 8,9, в Мозамбике — 9,3 литра.

Сравнительно недавно вода, как и воздух, считалась одним из бесплатных и самых доступных природных ресурсов. В последнее время отношение к пресным водам радикально изменилось. Миллионы людей во всем мире сегодня живут в условиях, не гарантирующих получение утвержденного ВОЗ базового минимума в 2 л воды в день. По мере нарастания кризисных явлений в обиходе служащих ООН появился даже новый термин «питьевая бедность» или «гидробедность» и активно используется «индекс питьевой бедности», учитываемый при расчете «многомерного индекса бедности».

По данным ФАО, сегодня каждому человеку ежедневно требуется в среднем 40 (от 20 до 50) литров воды для питья, приготовления пищи и личной гигиены. Однако, около миллиарда людей в 28 странах мира не имеют такой возможности. От недостатка воды в наибольшей степени страдают страны Ближнего Востока и Северной Африки, регионы севера Китая, Запад США, часть Мексики и Центральной Америки.

Каждый год из-за жажды умирает около двух миллионов человек.

По данным ООН, сегодня только треть населения планеты обеспечено пресной водой. Крайне неравномерный характер распределения ресурсов пресных вод неизбежно порождает ее перераспределение. Сегодня почти 75% пресной воды из-за границы поступает в Румынию, Молдову, Венгрию и Туркменистан. Почти половину необходимой пресной воды получают из-за рубежа Азербайджан, Латвия, Словения, Узбекистан и Украина.

Недостаток питьевой воды в мире давно уже стал не только причиной гибели людей, но и даже поводом для локальных конфликтов и войн. По данным Института водных проблем, за полвека (1950-2000 гг.) в мире возникло 507 территориальных споров из-за водных ресурсов, некоторые из которых привели к военным конфликтам. Канадский ученый Джордж Дворский насчитал в истории человечества как минимум 550 войн из-за доступа к пресной воде. Недостаток таких ресурсов может в перспективе активизировать конфликты между Турцией и Сирией (из-за строительства дамб на реке Ефрат); между Египтом, Суданом и Эфиопией (из-за вод Нила и его притоков); между Бангладеш и Индией (из-за реки Ганг); между Анголой, Ботсваной и Намибией (из-за вод дельты Окаванго); между Индией и Китаем (из-за вод Брамапутры). Напряженная ситуация складывается между Узбекистаном и Таджикистаном в бассейнах Амударья и Сырдарья в Средней Азии, между Казахстаном и Китаем в верховьях Иртыша. Не решенные до конца водные проблемы существуют даже между США и Канадой.

Озеро Морейн, Канада

Это только в «Книге джунглей» Редьярда Киплинга можно встретить упоминание о Водном Перемирии, объявляемом в период засухи, когда, скажем, в Калахари можно увидеть мирно пьющих из одной подсыхающей лужи львов и зебр. Романтическая ситуация придуманного Киплингом закона джунглей в реалиях человеческого общества терпит крах.

Достаточно вспомнить о Дарфурском инциденте. Наиболее острая военная фаза конфликта в Дарфуре – местности, расположенной на западе Судана между Сахарой и зоной тропических лесов, произошла в 2003-2006 годах. Погибло более 200 тыс. человек, а 2,5 млн жителей стали беженцами (Глушенкова, 2016). Для Судана и многих других африканских государств, расположенных южнее Сахары, доступ к источникам пресной воды уже давно стал основным фактором выживания.

Существует предположение, что одним из мотивов так называемой «арабской весны» стало не только стремление некоторых стран и транснациональных монополий к переделу ресурсов углеводородного сырья, но и стремление к перераспределению водных ресурсов, в том числе прав на добычу подземных вод из Нубийского песчаника, залегающего в недрах Ливии, Египта, Алжира, Чада и Судана. В северных и южных районах Африки дефицит воды сегодня испытывают порядка 200 миллионов человек. По прогнозам, к 2025 году количество африканского населения, проживающего в условиях экологической деградации, может удвоиться.

В целях рационального использования ограниченных ресурсов пресной воды сегодня практически везде активно строятся водохранилища, внедряются технологии опреснения и утилизации (очистки) уже использованных сточных вод. XX век стал прорывным в создании водохранилищ, количество которых на нашей планете за период с 1950 по 2015 год увеличилось в десять раз. За этот период практически ежедневно вводилось в эксплуатацию два водохранилища, а их общее число возросло до 55 тысяч. В 2005 году мировые мощности по очистке сточных вод составляли примерно 20 млн м³ в день. Спустя десять лет они достигли объема 55 млн м³. Мировым лидером является Израиль, где очищается 70% грязных вод. В Саудовской Аравии ежедневно производится 5,5 млн м³ питьевой воды. Для этого расходуют 350 тысяч баррелей нефти.

Самый мощный в мире комбинат по утилизации и очистке сточных вод построен в 2008 году в страдающей от хронических засух Калифорнии. Здесь производится 265 млн литров питьевой воды в день. Строительство комбината обошлось в 384 млн долларов, а затраты на текущие расходы ежегодно составляют 21 млн долларов США.

Проблему устойчивого водоснабжения необходимо решать в связке с другими крупным природными ресурсами пресных вод нашей планеты – водой, сконцентрированной в ледниковых покровах, озерах и реках. По данным, опубликованным академиком В.М. Котляковым (1994, с. 21): «на Земле залегает более 30 млн км³ льда – почти две трети объема пресных вод на планете, что равно стоку всех рек земного шара за 700 лет». Этот снежно-ледовый покров занимает 14,2% площади планеты.

Роль этого гигантского объема пресной воды, способного при рациональном и бережном с ним обращении обеспечить все текущие и перспективные потребности человечества, в мировой экономике и мировой политике до сих пор должным образом не оценена.

Справедливо считается, что текущие на Север реки несут в моря не только основной объем необходимой для местной биоты пресной воды, но и доставляют определенное количество тепловой энергии. Поступление теплых речных вод позволяют продлить сезон безопасного судоходства по Северному морскому пути и в зоне прибрежных арктических портов. Именно эти два обстоятельства всегда использовались и служат до сих пор важными аргументами в выводах о нецелесообразности переброски части вод сибирских рек в Среднюю Азию и Китай. Снижение пресного стока всегда рассматривается также как возможная причина ретроградного, с точки зрения экологов, негативного проникновения морских вод в дельты и долины впадающих в Северный Ледовитый океан рек.

Вместе с тем, хорошо известно, что воды текущих на север российских рек в период весенних катастрофических разливов наносят ежегодный весомый ущерб прибрежным поселкам и городам. В северных районах Томской области на три месяца летнего половодья приходится половина годового речного стока реки Оби, который составляет у города Колпашево 127,1 км³, ниже устья реки Иртыша 231,9 км³ и у Салехарда 403,9 км³ в год. а этом фоне не столь кощунственной представляется мысль о возобновлении дискуссии о экологически приемлемом использовании части ресурсов пресной воды сибирских рек для водоснабжения южных регионов страны.

О необходимости частичного возрождения, отвергнутого в 1980-е годы, проекта переброски сибирских рек на юг страны и в Среднюю Азию в 2008 году на страницах «Российской газеты» высказался мэр Москвы Ю.М. Лужков. Речь шла об использовании 27 км³ (всего порядка 7% годового стока реки Оби). По расчетам, этой доли вполне достаточно для орошения 4,5 млн гектаров сельхозугодий Курганской, Омской и Оренбургской областей. В проекте, который он продвигал, на первом этапе предлагалось осуществить переброс стока Иртыша и Тобола из места их слияния (в объеме всего 4 км³). Он полагал, что такое количество воды можно перебросить по двум подземным пластиковым трубам диаметром 4 метра и что проект окупится даже при продаже кубометра воды по 20 центов.

На наш взгляд, в подобного рода соображениях о «трубном варианте» переброски части вод северных рек содержится важный в экологическом плане проектный сдвиг – отказ от строительства каналов с их неизбежной потерей воды на испарение и дренаж в пользу трубопроводов из пластиковых труб большого диаметра. Важно отметить, что проблема устойчивого водоснабжения еще острее, чем в южных регионах России стоит перед Казахстаном, Узбекистаном и Туркменистаном.

Необходимо также помнить, что пресная вода – это ценный природный ресурс, экспортируемый постоянно в неявной форме при продаже за границу зерновых культур, черных и цветных металлов, нефти и газа и электрической энергии. Дефицит воды стимулирует импорт водоемкой продукции. Импорт одной тонны зерна эквивалентен импорту 1000 кубометров израсходованной на его выращивание воды. В 2018-2019 сельскохозяйственном году из России, по данным Минсельхоза РФ, было экспортировано 32,5 млн тонн пшеницы. На ее выращивание, благодаря климатическим особенностям орошаемой дождями и снегами российской пашни, и, частично, – поливу ушло порядка 32,5 млн тонн воды.

Теоретически возможным, но пока еще не применяемым в промышленном масштабе, способом производства пресной воды, являются давно обсуждаемые в средствах массовой информации и даже на международных конференциях варианты утилизации айсбергов.

В.М. Котляковым в книге «Мир снега и льда» упоминается один из первых опытов практического использования в этих целях осколка айсберга, обнаруженного вблизи Антарктиды, капитаном Джеймсом Куком. В записях вахтенного журнала экспедиции, впервые в мире пересекшей в 1773 году Южный полярный круг, было отмечено, что «на корабль было поднято 15 т льда для снабжения пресной водой» (Котляков, 1994, с. 264). Полагаем, что человечество неизбежно найдет экологически приемлемые технологии освоения этого уникального возобновляемого природного ресурса пресной воды и холода.

Вопросы потребления пресной воды вышли сегодня на общемировой политический и экономический уровень. Этому в значительной степени содействовали очевидные и хорошо понятные для всех выводы о том, что существующие на Земле запасы пресной воды относительно малы и распределены между странами (и даже внутри стран) крайне неравномерно, а стоимость питьевой воды в некоторых регионах уже сравнялась со стоимостью нефти.

По данным ВОЗ, около 2,1 млрд человек в мире страдают от отсутствия или ограниченного доступа к чистой питьевой воде. Из них почти 1,3 млрд обеспечены водой на базовом уровне (они могут добраться к благоустроенным источникам питьевой воды примерно за 30 минут), 263 млн добираются до благоустроенного источника питьевой воды более 30 минут, 423 млн берут воду из открытых колодцев и 152 млн пьют неочищенную воду из природных водоемов.

Вода постепенно становится самым ценным природным ресурсом на планете.

Растущий спрос на пресную воду неизбежно приводит к постоянному росту цен розничной торговли бутилированной питьевой водой.

Питьевую воду, которая подразделяется на три вида: столовую, лечебно-столовую минеральную и лечебную минеральную, человечество черпает из двух природных (подземные воды и поверхностные воды) и одного техногенного (водопровод) источников. Под маркой питьевой столовой воды на мировой рынок поставляется как артезианская, так водопроводная вода. По оценке экспертов, доля водопроводной воды в сегменте питьевой составляет порядка 15%. Наличие водопровода не исключает применение бутилированной воды, которая становится все более востребованной.

Потребление бутилированной воды в Европе превышает ныне 140 литров в год на душу населения (11). В России этот показатель составляет чуть более 40 литров. На российский рынок местными и зарубежными производителями поставляется порядка 9,8 млрд литров питьевой воды. В перспективе этот объем может вырасти до 10,7 млрд литров. При этом примерно 40% продаж приходится на минеральную воду.

За последние два десятка лет продажа бутилированной воды стала самым быстрорастущим сегментом мирового рынке питьевых напитков. По данным Росстата, в период с января по сентябрь 2019 года собственное производство минеральной и питьевой воды в стране выросло на 14,4%, достигнув 5,8 млрд литров (11). Согласно информации Союза производителей бутилированных питьевых, минеральных и безалкогольных напитков в России насчитывается около двух тысяч производителей бутилированной воды. Третья часть производства принадлежит «рыночным тяжеловесам» – производителям брендов «Святой источник», «БонАква» и «Аква Минерале» (11). Мировой объем производства питьевой бутилированной воды в 2015 году составил 170 млрд долларов США. Особенно интенсивно этот рынок растет в Мексике, Китае и Индии. Ожидается, что к 2020 году он возрастет в 280 млрд долларов, а в 2024 году достигнет 310 млрд.

Аналитики оценивают рынок питьевой бутилированной воды как очень перспективный и предполагают темпы роста в ближайшее время не менее 5% в год.

При продвижении бутилированной воды на российский и зарубежные рынки используется иногда достаточно примитивный, но, как оказалось, действенный маркетинговый ход. В надписях на бутылках подчеркивается, что именно этот тип воды предназначен для талантливых и успешных людей, которым по карману высокая стоимость столовых или минеральных вод. В этом смысле показателен пример предпринимателя Густава Левена, который разворачивая в США продажу французского бренда – минеральной воды Перье (Perrier), сделал ставку на снобизм американцев и рекламировал эту воду как элитарный напиток для тех, кто добился успеха. В итоге годовой уровень продаж французской минералки в США в период с 1975 по 1978 год возрос с 2,5 до 75 млн бутылок.

Интересной и поучительной историей является создание элитного бренда полярной талой воды «Свальбарди» (Svalbardi). Нью-йоркский бизнесмен Джамаль Куреши в 2013 году посетил Свальбард (Шпицберген) и привез оттуда жене бутылку воды, которую он добыл, растопив обломки местного айсберга. Получив разрешение губернатора Свальбарда, Д. Куреши наладил малотоннажное производство талой воды. Для этого дважды в год, летом и осенью, в Конгс-фьорд за очередной порцией льда отправляется специальное судно. На производство 13 тысяч бутылок этой воды требуется 15 тонн льда. Бутылки «Свальбарди» стоимостью 88,5 доллара США можно купить в Лондоне в магазине «Harrods» и на сайте компании. И это не единственный пример создания высокорентабельного бренда.

Не претендуя на охват всех сегментов розничного рынка, целесообразно отметить, что по данным на 5 января 2020 года, в Москве средняя цена литра 14 сортов продаваемой бутилированной воды многократно превышала стоимость бензина и дизельного топлива (таблица 2). В том числе вода «Antipodes» (Новая Зеландия) и «Voss» (Норвегия) превышали соответственно стоимость литра бензина в 21 и 19 раз. В два раза меньше бензина стоила в этот день российская вода «Пилигрим».

Предлагаемый учеными и специалистами арсенал возможных средств по совершенствованию системы мирового водопотребления, наряду с внедрением способов рационального использования пресных вод, строительством искусственных водохранилищ, созданием эффективных технологий опреснения морской воды и очистки сточных вод, неизбежно будет в ближайшем будущем дополнен масштабным освоением всех имеющихся ресурсов пресной воды.

Превращение жизненно необходимой для каждого их нас пресной воды в остродефицитный природный ресурс, добыча или производство которого требуют немалых вложений и современных технологий, представляет сегодня проблему, соизмеримую по своему значению с двумя первоочередными глобальными общечеловеческими задачами – обеспечением растущего населения Земли энергией и продуктами питания.

Рано или поздно человечество будет вынуждено перейти к использованию полярных льдов, более масштабному опреснению вод морей и океанов, а также, возможно, вплотную заняться синтезом питьевой воды.

Таблица 2. Стоимость бутилированной питьевой воды в Москве

Вода в розничной продаже по данным на 5 января 2020 г.	Розничная торговля: объем, л	Розничная торговля: стоимость в рублях	Стоимость 1 литра в рублях	Стоимость 1 литра в долларах США
Вода питьевая столовая «Antipodes» (Новая Зеландия) в стеклянной бутылке	1,0	950	950	15,3
Вода питьевая негазированная «Voss» (Норвегия) в стеклянной бутылке	0,375	319	850,7	13,7
Вода питьевая «Solan de Сabras» (Испания) в пластиковой бутылке	0,75	267	356	5,73
Вода минеральная кислородная негазированная «VitaoxyV» (Австрия)	0,5	169	338	5,44
Вода минеральная «Petroglyph» (Россия) негазированная	0,375	97	258,7	4,17
Вода минеральная «Acqua Panna» (Италия) в стеклянной бутылке негазированная	0,75	190	253,3	4,08
Вода минеральная «Evian» (Франция) негазированная в пластиковой бутылке	1	175	175	2,82
Вода минеральная «Selters» (Германия) негазированная	1	173	173	2,80
Вода минеральная «Volvic» (Франция) негазированная	8	1281	160,2	2,57
Вода байкальская «Baikal430» (Россия) негазированная	0,45	61,90	137,5	2,21
Вода столовая минеральная «Архыз» (Россия) негазированная	0,5	51,9	103,8	1,67
Вода «Aqua Minerale» (США) питьевая, негазированная	0,5	47	94	1,51
Вода минеральная «Harrogate» (Великобритания) негазированная	10	899	89,9	1,45
Вода минеральная столовая «Сенежская» (Россия) негазированная в пластиковой бутылке	0,33	18,3	55,45	0,89
Вода минеральная «Пилигрим» (Россия) негазированная	5	93,5	18,7	0,3