Какую воду мы пьем?

80% водопроводных труб в США – медные, остальные 20% - из нержавеющей стали и пластмасс. Это не позволяет воде загрязняться на пути от водозаборов до водопроводного крана.

В нашей стране в основном используют трубы из простой стали, которые быстро выходят из строя. Вода в московских кранах не самая плохая, поскольку в стране достаточно регионов, где она одним своим видом способна отпугнуть жаждущего. Однако, неплохая недостаточно хороший эпитет. Очевидно, среди нас немного любителей металлического вкуса, запаха хлора и других сезонных вкусов и запахов (между прочим, вредных для здоровья), которыми изобилует водопроводная вода.

"Greenpeace"сообщает, что ежегодно, в прошлом году в реки и озера, поставляющие воду в московские и подмосковные краны, попало 9300 тонн нефтепродуктов, 619000 тонн взвешенных веществ, фосфора, 107000 тонн азота, фенолов, цинка, токсичных металлов. И продолжает попадать. Давно и постоянно стараются в этом направлении предприятия машиностроительной, химической, текстильной, пищевой промышленности и коммунального хозяйства. Сточные воды сливаются из животноводческих комплексов, с сельскохозяйственных угодий и зон отдыха.

Пить нашу водопроводную воду можно, считают в Мосводоканале. Но, отвечая на вопрос, пьют ли сами, рассуждают о том, что "проблема питьевой воды - интернациональная. Например, в Париже ее не пьют из-под крана, а покупают в супермаркетах: пластиковые бутылки с водой входят в обязательный набор еженедельных закупок. В американских городах в магазины приходят со своей водопроводной водой и заливают ее в специальные фильтрующие автоматы. В Токио воду в квартиры подают из двух труб: в одной течет питьевая вода, в другой - для хозяйственных нужд. Пожалуй, это наиболее оптимальный вариант подачи питьевой воды". Но поскольку у нас труба одна, такая подача питьевой воды в ближайшее время нам не грозит. Тем более что эта труба такая изношенная, что для начала неплохо было бы хотя бы ее заменить.

Самым массовым способом приспособления водопроводной жидкости к употреблению всегда было кипячение. При 100°С погибает множество микроорганизмов, а при последующем отстое в осадок выпадает еще некоторое количество естественных примесей. Такую воду можно пить, но чистой ее никак не назовешь - слишком уж сложная смесь течет из наших кранов. На сегодняшний день 10% москвичей покупают воду в бутылках, 12% - ездят к родникам (два самых популярных - в Крылатском и на территории Тимирязевской академии), а 35% - пропускают водопроводную воду через фильтры. Купить сегодня фильтры не проблема: от насадок на кран до небольших приставок с отдельным краном для очищенной воды - они продаются во многих магазинах. Но у фильтров есть своя нерешенная пока проблема - ресурсы сменных картриджей. Как для экономии воды в домах должны стоять счетчики, так и у фильтров должны быть датчики, которые бы позволили не пропустить тот момент, когда картридж уже очистил допустимые 1-4 тыс. л воды. Может быть, поэтому многие москвичи предпочитают воду в бутылках и из родников, не догадываясь о том, что и эта вода порой бывает обыкновенной водопроводной.

К сожалению, москвичи - самые неэкономные в мире горожане. Сегодня ежедневно в Москву подается около 7 млн. кубометров питьевой воды. Из-за безалаберного использования около трети ее уходит сразу в канализацию. Каждый житель расходует примерно 420 литров в сутки. Для сравнения - в крупных городах развитых стран этот показатель составляет примерно 280 литров, а Германия снизила его вообще до 140 литров. Численность населения США увеличилась с 1980 по 1995 год на 37 миллионов человек, ежедневное потребление воды на промышленные и бытовые нужды уменьшилось за это же время на 10%.

Наладив водоснабжение в городе, власти почувствовали необходимость в организации новой системы жизнеобеспечения - канализации.

Повышенной чистотой московские просторы не отличались никогда. Еще в конце прошлого столетия даже по самой Красной площади текли зловонные ручьи. Благо, что выручали многочисленные речки первопрестольной столицы, приспособленные нашими предками для отведения результатов безостановочного людского безобразия подальше от жилищ. Разумеется, длиться это долго не могло. И не только потому, что жителей крупных поселений мучило жуткое в своей постоянности густое амбре, а в водоемах катастрофически пропадала благородная рыба: в первую очередь стерлядь и судак. Антисанитарное состояние городов вызывало чудовищные эпидемии. Холера, унесшая в Англии тысячи жителей, дала толчок к повсеместному развитию канализации. Свое решение по этому вопросу вынесла в 1879 году Московская государственная дума, записав: "Лучше предпочесть прямой налог на устройство канализации, чем платить несравненно большую сумму за бесполезную борьбу со смертностью…".

Трудно, поистине драматично складывалась судьба системы канализации в Москве. Все более длинные обозы "золотарей", оснащенных черпаками и бочками, тянулись к пригородным свалкам, а проект годами рассматривался в различных комиссиях и комитетах, пылился в шкафах экспертов, в том числе и заграничных. Конец этой волоките положил городской голова Н.А. Алексеев. Уже в 1898 году протяженность введенной в эксплуатацию канализационной сети составила 262 километра (сейчас около 7 тысяч километров).

10.3. Мусор

Мусор - совокупность твердых бытовых отходов и отбросов. Мусор включает стекло, металлы, кости, дерево, бумагу, и т.д. Это термин экологического словаря. Имеется также житейское определения мусора: это любое вещество, которое находится не в надлежащем месте. Другое важное понятие для экологии - вредные вещества, которые могут быть газообразными, жидкими и твердыми. Вредные вещества могут загрязнять атмосферу, землю, реки, озера и моря.

Существуют различные аспекты проблемы: сбор мусора, его сортировка, переработка с целью получения новых материалов или энергии. Наиболее перспективное направление - разработка новых, безотходных технологий. Отходы - непригодные для производства данной продукции виды сырья, его неупотребимые остатки или возникающие в ходе технологических процессов вещества (твердые, жидкие и газообразные) и энергия, не подвергающаяся утилизации в рассматриваемом производстве. При учете всех видов отходов количество полученного общественного продукции составляют не более 2% от вовлекаемых природных веществ и энергии (остальные 98% составляют отходы). Как правило, общий энергетический КПД всех производственных процессов общества суммарно близок к 0,2%-степени использования солнечной энергии растительностью. Вредные отходы должны подвергаться нейтрализации. Неиспользуемые отходы превращаются в отбросы. Разумеется, технологии, полностью исключающие отходы, являются лишь абстракцией, так как противоречат второму закону (началу) термодинамики.

Бытовые отходы образуются в результате амортизации предметов быта и самой жизни людей. Свалка - это непременный элемент цивилизаций всех времен и народов. Исторически первое упоминание об официальной свалке относится к Риму. Это грандиозная свалка около южной окраины вечного города еще в древности образовала большой искусственный холм. По измерениям конца прошлого века высота холма была около 45 м, а его окружность - около 1200 м. Этот холм насыщен черепками битой посуды, благодаря чему еще в древности получил название "Гора черепков" (Mons Testaceus). Меньшие по размерам города имели соответственно и меньшие свалки. Так городская свалка Пантикапеи (нынешняя Керчь в Крыму) достигала лишь высоты 9 м.

И эти, и другие, более древние свалки являются помимо всего источником информации, иногда единственной для археологов, об образе жизни наших предков.

Пока люди жили охотой и собирательством, они были в достаточном согласии с природой. В конце палеолита (12 тысяч лет тому назад) на земле жило всего лишь около 5 миллионов людей. В пятом тысячелетии до нашей эры, когда земледелие и скотоводство утвердились в Центральной и Восточной Европе, на Ближнем Востоке это произошло в 9-7 тысячелетии до нашей эры, в Центральной Америке - с середины восьмого тысячелетии до нашей эры, а на Дальнем Востоке немного позже, население в мире достигло 20 миллионов.

Дальнейший рост населения, связанный с развитием сельского хозяйства и промышленности, общеизвестен. В связи с ростом городского населения постоянно увеличивалась количество мусора. Сейчас большая часть населения развитых стран живет в городах.

Изменяется и состав отбросов: жестяная банка XIX века уничтожалась за 10 лет, алюминиевая - за 50 лет, а некоторые виды пластмасс живут более 500 лет.

Европейская цивилизация - это цивилизация городов, причем средневековые города чаще всего возникали на месте античных или на месте римских военных лагерей. Однако старые города оказались слишком обширными для средневековых условий жизни. Так, римский амфитеатр в Арле (юг Галлии, ныне Франции) оказался достаточным, чтобы вмещать население целого города, вплоть до XVII века. В древнем Риме население в период расцвета Империи достигало 800 тысяч. В 1300 году в Париже было 75 тысяч жителей, в Лондоне – 35, в Риме – 30. В Милане в 1460 году было 80 тысяч жителей.

Такие социальные условия вкупе с географическими: центральная Европа - это узкие долины с обширными горными пространствами - сформировали бережное отношение к каждому клочку земли. Россия в это время развивалась как авторитарное государство на обширных европейских равнинах. Даже наступление промышленной революции не изменило стиля жизни, диктуемого твердым убеждением в неисчерпаемость природных запасов.

Географическая среда накладывает неповторимый отпечаток о характере народа. Это обстоятельство отражается в искусстве. Так, музыка Вагнера могла быть создана только в Германии, а музыка Чайковского - на просторных Российских равнинах.

Однако широта русского характера приводит не только к достижениям в искусстве и науке, но и к наплевательскому отношению ко всему на свете. Поэтому в деревне мусор можно выбросить из дома прямо на дорогу, идущую перед окнами. Или в лучшем случае в 100 метрах от поселка сбросить в прекрасный лес, через которое проложено шоссе. На переполненной самодеятельной помойке зачастую можно увидеть надпись: "Мусор не бросать! Штраф 100000 рублей!" А выбросить мусор негде. Мусорных баков мало и вывозят их слишком редко.

Обочины основных магистральных шоссе и железнодорожные трассы (например, Москва-Минск) покрыты почти сплошь консервными банками, бутылками и прочим бытовым мусором, который природа переработает самостоятельно только через десятки лет.

Когда автор был маленьким мальчиком и жил в небольшом городке в центре России, моя бабушка покупала масло на рынке. Масло было завернуто в капустный лист. Не правда ли экологически чистая оболочка? А сейчас используется пластмасса типа полиэтилена. Россия совершенно не готова к массовому использованию современной санитарно-безупречной упаковки.

Автомобильный аккумулятор достаточно дорогое устройство, использующее дефицитный металл-свинец. После отработки срока службы владельцы выбрасывают их на свалку (в лучшем случае) или просто куда попало. А ведь соединения свинца очень ядовитые вещества.

Таким образом, проблема мусора в России, по моему мнению, это - в первую очередь проблема социально-культурная, это проблема гуманитарного образования в противовес тоталитарному. За последние 75 лет официальная государственная доктрина рассматривала природу лишь в качестве неисчерпаемого источника ресурсов для производства ради производства.

В России есть мощная промышленная база, многие технологии близки к современным. Государственная политика, по крайней мере, на словах, поддерживает инициативу создания современных технологий для производства товаров для людей. Однако европейская технология требует и европейского образа жизни. Только две стороны медали могут создать нужное единство.

Что же делать? Это - один из вечных вопросов в России. Что же делать? Можно, как во времена Петра Великого, издать грозные указы (не императора, а президента, или как в Москве - мэра города). Некоторые уже созданы. Однако они приведут лишь к тому, что мусор заметут из центра в угол комнаты. Нужно, чтобы дело делалось не только по приказу сверху, а шло снизу, от желания каждого человека.

За год из городов и других населенных мест России вывозят примерно 100 млн. тонн бытового мусора (твердые отходы), 100 млн. жидких отходов (кроме сточных вод) и 50 млн. тонн снега. Твердая составляющая сточных вод - их осадок - тоже бытовые отходы. Учтенная территория складирования твердых бытовых и промышленных отбросов в России составляют 14000 га, на которую вывозят ежегодно около 100 млн.тонн бытовых и промышленных отходов. Это официальные свалки.

Однако по нашему мнению главной проблемой в России является спонтанное возникновение неучтенных свалок, площадь которых многократно превышает площадь официальных мест для складирования отбросов. За последние годы леса в ближнем Подмосковье стремительно превращаются в огромную неконтролируемую бытовую свалку. Что происходит? Ведь если население нищает, то мусора должно быть меньше.

По-видимому, однозначного ответа на этот вопрос нет. Действительно, количество твердых бытовых отходов зависит от доходов. Никаких сюрпризов здесь нет: чем больше денег в семье, тем больше от нее мусора (в среднем, конечно). В Москве этот показатель равен 350 кг/чел в год, что почти в три раза меньше, чем и Нью-Йорке (800-850 кг/чел).

Интересно, каков же состав бытового мусора, который мы так стремительно производим? Известен ответ и на этот вопрос. Оказывается, что примерно третью часть составляют бумага и картон. Еще одна треть - кухонные отходы. Последняя треть - это все остальное: металл, стекло, искусственные материалы, текстиль, резина и кожа, дерево и прочее. Но еще интереснее сравнить состав нашего мусора с американским. У нас в отходах в несколько раз меньше стекла (видимо, хорошо сдаем бутылки), гораздо меньше бумаги (маловато пока выпускаем газет и рекламного мусора), пластмассы, металлов (вещи бережем все-таки больше), керамики и камней. Зато мы почти в два раза больше выбрасываем дерева (этого "добра" у нас много). Труднее объяснить, почему у нас в отходах гораздо больше текстиля, резины и кожи и почти в ТРИ раза больше пищевых отходов по сравнению с американцами. Быть может, причина в нашей привычке закупать еду впрок, или в особенной любви к картошке, а может - в загадочном русском характере.

Всего Российская Федерация производит примерно 27 млрд. кг бытовых отходов в год. Меньше 5% этих отходов перерабатывают или сжигают, остальные - вывозят на свалки. Перерабатывать весь мусор у нас будут, видимо, еще не скоро, хотя это самый правильный путь и уже существует много оригинальных технологий.

Стихийные свалки вокруг дачных участков (оставим в стороне строительные отходы, которые бесконтрольно вывозят коммерческие организации) выросли отчасти из-за того, что и в Москве, и в Подмосковье за последние годы прибавилось жителей. Впрочем, всех этих объяснений недостаточно, мусора значительно больше. Похоже, если судить по мусору, уровень жизни в Москве не упал, а все-таки сильно вырос, ибо стали выбрасываться в большом количестве пищевые отходы, который, к сожалению, пока никем не учитываются.

10.4. Строительные материалы

Древесина служит человеку не меньше трех миллионов лет, и если этот срок попытаться приравнять, например, к году, то окажется, что керамикой люди пользуются всего лишь около суток, железом - чуть больше восьми часов, а пластмассами и бетоном и вовсе минут двадцать. Издревле одним из главных направлений использования древесины стало строительство, а едва ли не первыми в истории инженерными сооружениями - свайные постройки. Остаткиих, относящиеся к третьему тысячелетию до нашей эры, найдены археологами во многих европейских странахи, в частности, в России - Архангельской и Вологодской областях, а также в Зауралье.

Куда более сложными были деревянные конструкции древних римлян: перекрытии для общественных зданий, многопролетные арочные и блочные мосты. До наших времен они, конечно, не дожили, но о некоторых сохранились письменные свидетельства: к примеру, о большом деревянном мосте-через Тибр в Риме (630 год до н.э.) или - о построенном всего за 10 дней 400-метровоммосте Юлия Цезаря через Рейн.

Самой старой из ныне существующих деревянных построек - храму Хорюдзи, расположенному вблизи древней японскойстолицы Нары, - около 1400 лет. На 400 лет моложе его деревянная церковь в небольшом норвежском городке Лиллихаммере.

В XVII веке в подмосковном селе Коломенском был построен целый дворец из 270 комнат. Современники называли его "восьмым чудом света".

А наша – лесами богата земля,

И лес в ней и строен и ровен.

Когда-то и стены, и башни Кремля –

И те собирали из бревен.

Из бревен рубили избу мужики,

Один лишь помощник – топор.

Но древние избы и ныне крепки,

И тонок на ставнях узор.

Рубили тем же топором

И стены княжеских хором.

Был разукрашен как ларец,

В селе Коломенском дворец.

(Автор: Рощин Анатолий Викторович)

Строительный кирпич - искусственный камень правильной формы, сформированный, из минеральных материалов и приобретающий камнеподобные свойства после обжига или обработки паром. По виду исходного сырья и по способу изготовления различают силикатный кирпич (известково-песчаный), получаемый автоклавным способом, и глиняный обожженный.

Глина была основным строительным материалом древних земледельцев. Уже в древнейших поселениях дома строились из блоков длиною 60-70 сантиметров из глины с добавлением в глину резаной соломы. Впоследствии они стали сушиться на солнце. Из таких сырцовых кирпичей до сих пор строятся дома в пустынных и полупустынных областях Евразии. К конце IV тысячелетия до н.э. в Месопотамии впервые стал применятьсяобожженный кирпич. Сначала он использовался только при облицовке храмов и дворцов. В античности обожженный кирпич широко распространился по всей территории Римской империи. Особенно важную роль играл кирпич в зодчестве Месопотамии и Древнего Рима, где из кирпича (45х30х10 сантиметров) выкладывали сложные конструкции, в том числе арки и своды. Окончательную форму, близкую к современной, он получил в Северной Италии при господстве лангобардов и быстро распространялся в северном направлении.

В Византии использовался широкий и плоский кирпич – плинфа (от греческого plinthos-кирпич). Плинфа применялась также и в древнерусском храмовом зодчестве (например, Софийский собор в Киеве, 1037 год).

До 19-го века техника производства кирпича оставалась примитивной и трудоемкой. Формовали кирпич вручную, сушили только летом, обжигали в напольных печах-времянках, выложенных из высушенного кирпича-сырца. В середине 19-го века были построены кольцевая обжиговая печь и ленточный пресс, обусловившие переворот в технике производства кирпича. В это же время появились глинообрабатывающие машины: бегуны, вальцы, глиномялки. В наше время более 80% всего кирпича производят предприятия круглогодичного действия, среди которых имеются крупные механизированные заводы, производительностью свыше ста миллионов штук в год.

Строители древнейших времен довольствовались для своих низких жилищ в большинстве случаев глиняным раствором. Известь употребляли уже в эпоху неолита, но только для побелки стен. Античные и средневековые строители употребляли огромное количество извести, ибо только известковый раствор (если не считать в совершенстве обработанные и идеально прилегающие друг к другу каменные квадры перуанских и других построек) позволял их великолепным проектам расти вверх и вширь.

Производство и применение извести основано на простых химических реакциях, которые стали известны довольно рано. Подходящим сырьем являются известняки и доломиты, сложенные из карбонатов. Путем обжига они превращаются в окислы, при этом выделяется углекислый газ.

Самым древним и простым способом производства извести было, очевидно, выжигание в костре. Эта производственная техника сохранилась наряду с более прогрессивными способами на протяжении всего средневековья. В период античности, когда известь стала очень важным и нужным сырьем, появились печи для обжига извести. Тип печи, существовавший в Древнем Риме, стал исходным в цепи развития печей, использовавшихся вплоть доXX века. Римские архитекторы Катон и Витрувий упоминают известь как важный строительный материал.

В Иверсхайме (ФРГ) археологи исследовали обжиговый центр для извести с шестью печами II-III веков н.э. Печи были выдолблены в склоне горы, над ними, выше по склону, возведено здание, у которого проходила подъездная дорога. По ней к печам подвозили шихту. У самих печей построены были кирпичные ниши для обслуживания. Такие объекты относятся к очень редким находкам. В этом районе археологи открыли уже четыре обжиговых центра, поставлявшие известь для Рейнской области в период римского владычества. Дешевой и надежной транспортной артерией была река. Известь отсюда, очевидно, вывозили даже на территорию современной Голландии.

За тем в строительстве стали применять цемент (нем. Zement от лат. caementum) вяжущее вещество из смеси различных природных минеральных веществ: CaO SiO₂, CaO Al₂O₃, CaO Al₂O₃, Fe₂O_3. Часто использовались вулканические материалы: в древности с острова Санторин, из местности Пуццуоли вблизи Неаполя (пуццолан). Качество вяжущего материала существенно зависят от состава, а также от технологии помола и обжига. В 1796 году Джон Паркер получил патент на гидравлическое вяжущее - романцемент – измельченный продукт обжига природных мергелей. В 1824 году Джлзеф Эспдин в Англии и Е.Г.Челиев в России независимо друг от друга создали портландцемент (отметим, что портландцемент и портландский камень – мелкозернистый известняк – совсем разные материалы). Затем этот цемент усовершенствовал Джон Смитон (1760 год), добавив итальянскую пуццолану. Современный портландцемент отличается от того, который создал Эспдин. Его создал Исаак Чарльз Джонсон, обеспечив белое каление за счет высокой температуры (1450-1550°С).

Бетон появился в 1834 гю, в его состав входили дробленый камень, песок, гравий, галька, смешанная с цементом или известью (часто используется состав из извести и щебня в соотношении 1:3). Такой вяжущий материал был известен со II в. до н.э. еще в Древнем Риме на основе вулканического песка, обладающего вяжущими свойствами (пуццолана), в смеси с дробленой керамикой или кирпичом. Римляне, также как греки и египтяне, чаще использовали гипс, известь, глину, асфальт. Поэтому бетон был основательно забыт и вновь переоткрыт в XIX веке.

Железобетон изобретали, по крайней мере, трижды. Сначала это сделал французский инженер Ламбо. На Всемирной парижской выставке 1855 года он продемонстрировал лодку с корпусом из железного каркаса, залитого цементным раствором. Любопытные посетители подолгу простаивали у этого экспоната. Но, видимо, из-за плохой внешней отделки о лодке забыли, как только закрылась выставка. Французы в 1949 году торжественно отметили столетие железобетона, признав тем самым приоритет Ламбо по дате постройки первой лодки.

В 1861 году вышла в свет книга французского ученого Коанье, в которой он описал несколько конструкций из бетона с металлической сеткой. Однако и на этот раз, на новый материал не обратили никакого внимания.

И все-таки приоритет здесь остался за французами. В 1867 году садовник Монье сделал из бетона цветочную кадку. С этой кадки и начинается официально признанная история железобетона. А садовник забросил свои основные дела и стал лихорадочно изобретать. На следующий год он получил патент на изготовление железобетонных труб и резервуаров, спустя еще год - на изготовление плоских плит, а в 1877 году - на изготовление железнодорожных шпал. Но широкое применение железобетона в строительстве началось лишь в 1885 году, когда Монье продал свое право на сделанные им изобретения.

Монье не понимал своего открытия, размещая сетку посередине толщины балки, где нет растягивающих растяжений. Между тем в 1877 году американец Хайэтт на основе своих многочисленных опытов выпустил книгу, где высказал тезис о целесообразности расположения железных элементов в растянутой зоне изделия.

Патенты Монье в 1884 году приобрели две немецкие фирмы. В 1886 году по заказу одной из фирм инженер Вайс и профессор Баушингер провели первые научные опыты по определению прочности, огнестойкости, сцепления, долговечности и т.д. Тогда же инженер Кенен определил оптимальное расположение арматуры в зоне растягивающих растяжений.

Отметим, что забывали не только изобретения древности. Так был забыт патент англичанина Уилкинсона (1854 год) на железобетон. В 1955 году при сносе построенного им в 1865 году здания были обнаружены железобетонные элементы.