Геоэкологические аспекты оптимизации водного хозяйства

Вода — самый ценный из всех ресурсов. Чтобы выжить, человеку требуется min 1,4 л воды в день. Без гидросферы не было бы жизни на Земле.

Гидросфера — прерывистая водная оболочка Земли, совокупность океанов, морей, континентальных вод и ледяных покровов. Их общий объем достигает 1,5 млрд. км³, они составляют водный потенциал планеты.

Моря и океаны - 71 % земной поверхности; 1,4 • 10⁹ км³ воды (96,5 % общего объема гидросферы). Соленые воды в хозяйстве практически не используются. Однако огромный объем Мирового океана свидетельствует о неисчерпаемости водных ресурсов планеты.

Одно из основных свойств воды как компонента географической среды — ее незаменимость. Большинство видов природных ресурсов в той или иной степени взаимозаменяемы. Роль водных ресурсов в развитии жизни на Земле, в глобальном геологическом и биогеохимическом круговоротах веществ — решающая. По словам В.И.Вернадского, нет природного вещества, которое могло бы сравниться с водой по влиянию на ход основных геологических процессов.

Водные ресурсы суши — это пригодные для хоз. употребления пресные воды (с минерализацией менее 1 г/л), заключенные в реках, озерах, ледниках, подземных горизонтах. Их общий объем - около 40 млн км³. Основная часть запасов пресных вод суши (более 75 %) сконцентрирована в ледниках Антарктиды и Гренландии (потенциальные водные ресурсы суши). В активное водопотребление включена также относительно небольшая часть подземных вод.

Обеспеченность регионов пресной водой зависит в основном от ее распределения по земному шару и местных норм потребления. Некоторым регионам земного шара проблема истощения водных ресурсов в настоящее время не угрожает. Однако многие страны уже испытывают острый «водный голод». Ресурсы пресной воды, более чем любой другой фактор, определяют предельную численность населения региона.

Во второй ½ XX в. мировое водопотребление выросло с 1 060 до 4130 км³в год, т.е. в 4 раза. Наиболее сильному антропогенному воздействию подвергаются внутренние поверхностные воды суши (реки, озера, болота, почвенные и грунтовые воды).

Эффективное и рациональное водное хозяйство — это умение уравновесить имеющиеся водные ресурсы территории и водопотребление, не допуская ухудшения качества воды и состояния окружающей среды. Вследствие загрязнения и постоянно растущего водопотребления происходит истощение ресурсов пресных вод земного шара.

Поскольку численность населения земного шара растет, проблема дефицита водных ресурсов будет обостряться и на региональном, и на глобальном уровнях. Существующие технологии ведения водного хозяйства с большим объемом использования воды на хозяйственные нужды и возрастающие масштабы загрязнения природных вод еще более осложняют ситуацию.

Водные ресурсы используются неэффективно практически во всех отраслях хозяйства.

Существуют некоторые различия между понятиями «водопользование» и «водопотребление». Потребители воды (многие отрасли промышленности, с/х и др.) расходуют воду, часто безвозвратно. Водопользователи (водный транспорт, гидроэнергетика) ее практически не потребляют. Поэтому с точки зрения экологии главная опасность исходит от водопотребителей, хотя и водопользователи вносят свою лепту в загрязнение гидросферы (например, морской транспорт).

С/х, где затрачивается более 2 500 км³ в год – главный потребитель воды на Земле. Для орошения используется 65 % потребляемых ресурсов пресных вод (в т.ч. 3/4 — безвозвратно). Значительный объем воды тратится на непродуктивное испарение, часть просачивается в глубину, пополняя запасы подземных вод, или возвращается в водоисточник в виде возвратных вод, сильно загрязненных пестицидами и удобрениями. Наибольшей орошаемой площадью располагает Азия (Китай, Индия и Пакистан — расходуют на орошение более 1000 км³ воды в год, т. е. почти ½ всех мировых затрат воды на нужды земледелия).

Промышленно-энергетическое водопотребление имеет наименьшие показатели безвозвратно используемой воды. В наст. время на нужды промышленности и энергетики расходуется 760— 1100 км³ воды в год. В промышленности вода применяется как растворитель, входит в состав готовой продукции, используется для мойки и охлаждения деталей и др. Особенно велики затраты воды в цветной металлургии и теплоэлектроэнергетике. На испарение при охлаждении турбогенератора расходуется около 3 л воды на каждый 1 кВт • ч выработанной электроэнергии. Большое водопотребление и водоотведение приводят к тепловому загрязнению ОС.

Наибольший объем воды, затрачиваемой в промышленности, характерен для США — 260 км³ в год, что составляет 1/3 суммарного промышленного водозабора в мире. Главная геоэкологическая проблема водного хозяйства, связанная с промышленным водопотреблением, — большой выход загрязненных сточных вод, сбрасываемых в водоемы.

Сточные воды — воды, бывшие в бытовом, производственном или с/х употреблении или прошедшие через какую-либо загрязненную территорию. В настоящее время они являются основной причиной качественного истощения водных ресурсов мира.

Коммунально-бытовое водопотребление связано с использованием воды населением и превышает в мире 250 км³/год. Строительство и эксплуатация сложных систем водоснабжения обходятся довольно дорого.

Доступ к чистой качественной пресной воде имеют лишь 4 % населения земного шара, расходующего 300 — 400 л/сут на человека. Для большей части населения планеты, сосредоточенного в Африке и Азии, удельное водопотребление в 10 раз меньше. Москва и Санкт-Петербург — до 600 — 700 л/сут на человека.  Величина потерь воды в городских сетях приближается к 50 %.

Главные источники загрязнения природных вод — производственные предприятия химической, нефтяной, целлюлозно-бумажной промышленности, электроэнергетики и машиностроения, черной и цветной металлургии, с/х, коммунальное хозяйство.

Для сохранения водных ресурсов необходимо проводить ряд мероприятий.

Рациональное водопотребление в промышленности - многократное использование вод, перевод производств на безотходные технологии, на возвратное, оборотное водоснабжение. Важно внедрять новые технологические процессы с минимальным использованием воды вместо наиболее распространенных «мокрых» технологий; совершенствовать системы надлежащей очистки отработанных вод до стандартов питьевой воды; полностью исключать сброс отработанных вод в водные источники.

Новые технологии очистки воды позволяют удалять различные примеси из сточных вод на 95 — 96 %.

Рациональное водопотребление в с/х - наиболее эффективное использование воды для орошения. Около 25 % воды при орошении полей теряется вследствие фильтрации и испарения. Надежная гидроизоляция дна и стенок каналов позволяет снижать непроизводительную трату воды и препятствует засолению почв в аридных районах. В дождевальных установках расходуется воды в 5 — 6 раз меньше, чем при обычном поливе.

Капельное орошение — подведение воды непосредственно к корневой системе плодовых растений — позволяет экономно расходовать воду.

Экономия воды в быту имеет большое значение.