Основные направления использования водных ресурсов

В своем развитии человечество прошло через многие этапы в использовании воды. Первоначально преобладало прямое использование воды – в качестве питья, для приготовления пиши, в бытовых хозяйственных целях. Постепенно возрастало значение рек и морей для развития водного транспорта. Возникновение многих центров цивилизации связано с наличием водных путей. Люди использовали водные пространства как пути сообщения, для ловли рыбы, добычи соли и других видов хозяйственной деятельности. В период расцвета судоходства наиболее экономически развитыми и богатыми были морские державы. И в современных условиях использование водных путей сообщения значительно сказывается на развитии мировой экономики.

В деятельности человека вода находит самое широкое применение. Это материал, используемый в промышленности и входящий в состав различных видов продукции и технологических процессов, выступает в роли теплоносителя, служит для целей обогрева. Сила падения воды приводит в действие турбины гидроэлектростанций. Водный фактор является определяющим в развитии и размещении ряда промышленных производств. К водоемким отраслям, ориентирующимся на крупные источники водоснабжения, относятся многие производства химической и нефтехимической промышленности, где вода служит не только вспомогательным материалом, но и одним из важных видов сырья, а также электроэнергетика, черная и цветная металлургия, некоторые отрасли лесной, легкой и пищевой промышленности. Широко используется вода в строительстве и промышленности строительных материалов. Сельскохозяйственная деятельность человека связана с потреблением огромного количества воды, прежде всего, на орошаемое земледелие. Реки, каналы, озера – важные пути сообщения. Водные объекты – это места отдыха, восстановления здоровья людей, спорта, туризма.

На первом месте в мировом потреблении воды находится сельскохозяйственное производство. Для того чтобы обеспечить продуктами питания все возрастающее население Земли, необходимы затраты огромного количества воды в земледелии. Ресурсы влаги и тепла и их соотношение определяют естественную биологическую продуктивность в различных природно-клима­тических зонах мира. Для производства 1 кг растительной массы разные растения расходуют на транспирацию от 150 – 200 до 800 – 1000 м³ воды; причем 1 га площади, занятой кукурузой, испаряет за вегетационный период 2 – 3 млн. л воды; для выращивания 1 т пшеницы, риса или хлопка необходимо 1500, 4000 и 10000 т воды соответственно. Использование воды на хозяйственные цели в отдельных регионах и странах мира представлено в таблице 3.2.

Таблица 3.2

Использование воды на различные хозяйственные цели
в отдельных регионах и странах мира

(в % к общему водопотреблению)*

Регионы и страны мира	Группы водопотребления
сельскохозяйственное	промышленное'	коммунально-бытовое
Весь мир
Страны с низким доходом			5
Страны со средним доходом
Страны с высоким доходом
Восточная Азия и Тихоокеан­ский регион
Европа и Центральная Азия
Латинская Америка и Карибский бассейн
Ближний Восток и Северная Африка
Южная Азия
Африка к югу от Сахары
Европейский Союз
Беларусь
Россия
* – Составлено по: Water for People, Water for life. – Barcelona, 2003; Содружество Независимых Государств. Статистический портрет. – М., 2001.

Площадь орошаемых земель на земном шаре достигает в настоящее время 220 млн. га. Они дают примерно половину сельскохозяйственной продукции мира, на таких землях размещается до ²/₃ мировых посевов хлопчатника. В то же время на орошение 1 га посевов расходуется в течение года 12 – 14 тыс. м³ воды. Ежегодный расход воды достигает 2500 км³ или более 6 %суммарного годового стока рек земного шара. По объему используемых вод орошаемое земледелие занимает первое место среди других водопотребителей.

Чрезвычайно велика потребность в воде для современного животноводства. Для производства 1 кг молока затрачивается 4 т, а 1 кг мяса – 25 т воды. Удельное использование воды на сельскохозяйственные цели в различных странах мира на рубеже XXI века колебалось в значительных пределах – от 10 % в странах Северной Европы до 93 % в Южной Азии.

Растет потребление воды в промышленном производстве. Невозможно указать другое вещество, которое бы находило столь разнообразное и широкое применение, как вода. Она является химическим реагентом, участвующим в производстве кислорода, водорода, щелочей, азотной кислоты, спиртов и многих других важнейших химических продуктов. Вода – необходимый компонент в производстве строительных материалов (цемента, гипса, извести и т. п.). Основная масса воды в промышленности используется для производства энергии и охлаждения. Значительное количество воды в обрабатывающей промышленности употребляется на растворение, смешивание, очищение и другие технологические процессы.

По мере роста народонаселения и городов увеличивается расход воды на коммунально-бытовые нужды. Физиологическая потребность человека в воде, которая вводится в организм с питьем и пищей, в зависимости от климатических условий составляет 9 – 10 л в сутки. Значительно большее количество воды необходимо для санитарных и хозяйственно-бытовых нужд. Лишь при достаточном уровне водопотребления, которое обеспечивается централизованными системами водоснабжения, оказывается возможным удаление отбросов и нечистот при помощи сплавной канализации. Уровень хозяйственно-питье­вого водопотребления колеблется в значительных размерах: от 30 – 50 л/сут. В зданиях с водопользованием из водоразборных колонок (без канализации) до 275 – 400 л/сут. на одного жителя в зданиях с водопроводом, канализацией и системой централизованного горячего водоснабжения. Естественно, улучшение коммунально-бытовых условий жизни в городах и сельской местности влечет за собой рост потребления воды.

В Республике Беларусь в 2008 году использовано 1410 млн. м³ свежей воды, в том числе: на хозяйственно-питьевые нужды 573 млн. м³, на производственные – 423, рыбным прудовым хозяйством – 300, на сельскохозяйственное водоснабжение – 109, на орошение – 5 млн. м³.

Удельное водопотребление на хозяйственно-бытовые нужды составило в среднем для страны 162 л/сут. на 1 человека.

Наибольшее удельное водопотребление на хозяйственно-питьевые нужды отмечено в городах: Минск (273 л/сут/чел), Гродно (214), Могилев (213), Бобруйск (207), Новополоцк (170). Оно выше удельного водопотребления большинства городов Европы (120 – 150 л/сут/чел.).

Начиная с90 х годов сформироваласьуется новая отрасль экономики – водное хозяйство.

Водное хозяйство – отрасль народного хозяйства, занимающаяся изучением, учетом, планированием и прогнозированием комплексного использования водных ресурсов, охраной поверхностных и подземных вод от загрязнения и истощения, транспортировкой их к месту потребления. Основная задача водного хозяйства – обеспечение всех отраслей и видов хозяйственной деятельности водой в необходимом количестве и соответствующего качества.

По характеру использования водных ресурсов отрасли народного хозяйства подразделяют на водопотребителей и водопользователей.

При водопотреблении вода изымается из ее источников (рек, водоемов, водоносных пластов) и используется в промышленности, сельском хозяйстве, для коммунально-бытовых нужд; она входит в состав выпускаемой продукции, подвергается загрязнению и испарению. Водопотребление подразделяют на возвратное (возвращаемое к источнику) и безвозвратное (потери).

Водопользование связано обычно с процессами, когда используют не воду, как таковую, а ее энергию или водную среду. На такой основе развивается гидроэнергетика, водный транспорт, рыбное хозяйство, система отдыха, спорта и т. д.

Источники, виды и последствия загрязнения
внутренних водоемов и морей

Загрязнение вод – изменение их состава или свойств, вследствие чего они становятся непригодными для водопотребления. Различают два вида загрязнения вод: природное и антропогенное.

Природное загрязнение обусловлено поступлением естественных загрязняющих веществ (растительных остатков, продуктов размыва берегов, мусора и т. д.) в водные объекты весной с половодьем, во время дождей, оттепелей и т. д.

Антропогенное загрязнение характеризуется поступлением различных веществ в жидком, твердом и коллоидном состоянии в результате деятельности человека. Антропогенное загрязнение делится на:

- биологическое – накопление микроорганизмов и способных к брожению органических веществ;

- химическое – накопление токсических веществ, которые изменяют состав водной среды, вызывают мутагенез живых организмов;

- физическое – нагревание воды, накопление радиоактивных веществ.

Биологическое загрязнение водоемов, вызванное органическими веществами, уменьшает содержание в воде кислорода и отравляет ее продуктами своего распада, микроорганизмы способствуют распространению инфекционных заболеваний.

Химические вещества (свинец, ртуть, нитраты, фосфаты, углеводороды, пестициды и др.) снижают интенсивность окислительных реакций, останавливают биохимические процессы в воде, что вызывает гибель водных микроорганизмов

Одно из опасных свойств химических загрязнителей – мутация – способность нетоксичных или малотоксичных элементов по истечении длительного времени вызывать мутационные способности (мутагенез). Это такие соединения как иприт, нитроглицерин, которые могут быть опасными в такой же степени, как и радиация. Они поражают иммунную систему человеческого организма. Особенно опасны для жизни человека нитросоединения: оксиды азота, нитраты, нитриты, нитрозоамины. Мутагенная и канцерогенная активность этих соединений выявляется на бактериях, растениях, насекомых.

Довольно распространены в биосфере соли азотной кислоты (нитраты), которые в определенных дозах применяются в сельском хозяйстве. Однако при больших накоплениях эти соединения могут вызывать тяжелые заболевания.

Очень опасны ртуть и ее соединения. Даже малые дозы вызывают серьезный (цитогенетический) эффект. За один год в воздух, воду и на почву попадает более 10 тыс. т ртути. Малые концентрации ртути при хроническом воздействии накапливаются в человеческом организме (репродуктивных органах).

Тепловое (физическое) загрязнение воды разрушает биоценозы. Наиболее сильно загрязняют поверхностные воды целлюлозно-бумажные фабрики, химические предприятия, нефтеперерабатывающие заводы. Основные источники загрязнений и их последствия представлены в табл. 3.3.

Таблица 3.3