Водные ресурсы

В больших  хорошо оборудованных городах земного  шара в данное время водопотребление  составляет: Москва и Нью-Йорк — 600 л/сут, Киев — 515 л/сут, Париж и Луганск — 500 л/сут, Винница и Ужгород — 305 л/сут, Лондон — 263 л/сут на одного жителя.

Постоянный  рост водопотребления связан как  с увеличением численности населения  Земли, так и с ростом оборудования населенных пунктов. Так, если с 1900 г. по 1950 г. водопотребление увеличилось втрое, то до 2000 г. оно возросло более, чем в семь раз. Суммарное потребление в целом по земному шару превышает 120 км³ воды.

Общие затраты  воды (л/сут) для обеспечения хозяйственно-питьевых нужд населения можно определить по формуле:

 

Q = N сн Кч Ксут / 86, 4 10³,

 

где N —  численность населения в перспективе;

сн — суточная норма водопотребления в л;

Кч — коэффициент часовой неравномерности;

Ксут — коэффициент суточной неравномерности.

 

Для количественной характеристики использования водных ресурсов важно знать не только суммарный  объем забора воды, но и бесповоротного водопотребления. Последнее рассчитывается в процентах от объема взятой воды и зависит от вида водопотребления, объема водоподачи и местных физико-географических условий. Большая часть использованной населением воды возвращается в гидрографическую сеть в виде сточных вод, а остальная тратится на испарение (бесповоротные затраты).

В нашей  стране требования к качеству воды в разных отраслях народного хозяйства  разные и определяются нормативными документами. Наиболее качественной должна быть вода для потребления. Существующие государственные нормы очень  жестко регламентируют наличие токсических  веществ. Ограничивается также содержание веществ, которые придают воде нежелательный вкус, цвет или запах.

Требования  промышленного производства к качеству воды определяются продукцией, которая  изготавливается, а также местом в производственном процессе. Если она входит в состав продукции (пищевая  промышленность, некоторые виды химического  производства), то качество ее не должно быть ниже качества питьевой воды, а  в некоторых случаях и превышать  ее.

Качество  природных вод в реках и  озерах, а также пресных подземных  вод в осносном соответствует стандартам. В то же время, вследствие использования больших объемов природных вод как растворителей, теплоносителей и др. в водоемы сбрасывается значительное количество загрязнителей.

Сточные воды, которые образуются во время  технологических процессов, после  очищения и недоочищения, как правило, выбрасываются в речки и водохранилища, а в приморских районах — в  прибрежную зону морей. Возвращение  сточных вод в систему технического водопотребления предприятий позволило  бы ликвидировать дефицит пресной  воды.

 

Санитарно-эпидемиологический контроль воды

 

Состояние источников водообеспечения и качество питьевой воды всегда были под контролем государственной санитарно-эпидемиологической службы. Ведь качество питьевой воды непосредственно влияет на здоровье населения, и, как выясняется, в большинстве случаев негативно. По данным ВОЗ 25% населения постоянно рискует заболеть болезнями, связанными с потреблением недоброкачественной питьевой воды.

За последние  года, вследствие техногенной нагрузки на водотоки на всей территории России наблюдается повышение уровня грунтовых вод, что привело к подтоплению значительных площадей, как сельскохозяйственного использования, так и населенных пунктов.

В связи  с широким химическим и бактериальным  загрязнением источников воды, обострилась  проблема водообеспечения населения в сельской местности. Централизованным водоснабжением обеспечена лишь четвертая часть сел России. Остальное сельское население потребляет воду из колодцев и индивидуальных свердловин, большинство из которых находится в неудовлетворительном состоянии. Одновременно возросло нитратное загрязнение грунтовых вод, которые без очищения потребляет большинство сельского населения. Нитраты снижают резистентность организма и способствуют росту общей заболеваемости, в частности, инфекционными и онкологическими заболеваниями.

Особенную тревогу вызывает присутствие в  питьевой воде тригалометанов, которые образуются в результате хлорирования воды. Как известно, они обладают выраженной мутагенностью и канцерогенностью.

Станции водоочистки работают с колоссальной нагрузкой, особенно весной, когда идет талая вода, несущая с собой  не только все элементы таблицы Менделеева, но и десятки химических соединений.

 

Очищение  воды

 

Как известно, организация централизованного  водообеспечения городов — важное социально-экономическое мероприятие, от которого зависит состояние общественного здоровья, безопасность заражения гельминтозными заболеваниями и, наконец, комфорт жителей. Следует заметить, что применяемая на станциях водоподготовки Украины технология весьма устарела: сначала вода интенсивно хлорируется с целью борьбы с планктоном и колониями водорослей, затем обрабатывается коагулянтом, отстаивается, фильтруется через песчаные фильтры, снова хлорируется и подается в водопроводную сеть. Но хлорирование природной воды, которая содержит граммы биомассы бактерий, микроводорослей и беспозвоночных животных в 1 м³, приводит к их гибели, разрушению и выходу дополнительного количества органических веществ, в том числе фенолов, до их превращения в хлорированные соединения, которые отличаются высокой токсичностью и мутагенностью для живых существ. Нередко к этому присоединяются еще и неприятные запахи и привкусы, вызванные некоторыми водорослями и микроорганизмами, которые развиваются как в самих водоемах, так и на фильтрах станции водоподготовки. Иногда это явление настолько ухудшает качество воды, что нею нельзя пользоваться. К тому же, следует подчеркнуть, что обработка воды свободным хлором не только не гарантирует полной дезинфекции, но и, как уже говорилось, приводит к образованию разнообразных хлорорганических молекул, биологическая активность которых может превышать активность выходных веществ. Чем меньше в воде содержание растворимых органических веществ, тем больше шансов получить качественную питьевую воду, свободную от биологических примесей.

Намного лучшим с санитарно-гигиеничной  точки зрения является способ озонирования воды при ее водоподготовке. Исследования показали, что даже значительные доли озона (а это связано с большим количеством электроэнергии) не способны обеспечить глубокое окисление растворимых в воде органических веществ, а приводят к возникновению «букета» промежуточных продуктов озонолиза, которые нередко являются токсичными и могут негативно влиять на организм, а также увеличивают ее цветность.

При условии  обеспечения должной подготовки, лучше всего отвечает физиологическим  потребностям человека вода поверхностных  водоемов, источников, колодцев, которая  постоянно пребывает в контакте с мириадами микроорганизмов, очищается  и кондиционируется ними. Химический состав и соотношение химических элементов в этой воде максимально  приближаются к таким в живых организмах.

 

Мероприятия по предотвращению количественного  истощения вод

 

К числу  важнейших мероприятий такого плана  относятся экономное расходование и территориальное перераспределение  вод. В их числе:

• использование водосберегающих технологий;
• переход на многократное использование воды в производственных условиях (замкнутые и оборотные циклы);
• исключение из использования в производственных целях питьевой воды;
• использование совершенной водораспределительной арматуры (краны, сливные бачки и т. д.), которая исключает утечки, обеспечивает дозированную подачу воды;
• уменьшение или исключение потерь воды при подаче ее потребителям или при отведении после использования;
• установление экономически обоснованной цены на воду; она должна быть такой, чтобы тем самым побуждать к ее экономии, в том числе и повторному использованию;
• создание водохранилищ и уменьшение испарения с их поверхности;

уменьшение  безвозвратных потерь воды за счет организации хозяйства таким  образом, чтобы вода, по меньшей мере, уходила за пределы тех водосборов, где она изымалась.

Велики  возможности экономии воды в орошаемом земледелии и прежде всего за счет использования совершенных технологий и новых методов полива.

Региональные  проблемы дефицита воды можно решать за счет ее подачи из других систем по каналам, водоводам и т. д. Такие  мероприятия требуют серьезного экологического обоснования.

Современные проблемы водоснабжения мегаполисов  и 

перспективные пути их решения

 

Непременное участие воды в важнейших биохимических  реакциях и физиологических процессах  и необходимость в ней для  осуществления самых разнообразных  технологий во всех сферах деятельности побуждают в системе рыночных отношений рассматривать воду как  жизненно важный товар первейшей  необходимости и всеобщей востребованности.

К настоящему времени специалисты в области  здравоохранения и охраны окружающей среды первостепенную значимость праву  отдают питьевой воде, опередившей  даже ранее традиционно занимавший первое место и, бесспорно, значимый фактор — атмосферный воздух, не говоря уже о пищевых продуктах  и др.

Результаты  систематических исследований показали, что из года в год практически  повсеместно качество воды поверхностных  источников ухудшается по причине массированного сброса в водоемы неочищенных  бытовых, хозяйственных, промышленных, ливневых вод, содержащих различные  микроорганизмы, в том числе и  патогенные, а также множество  токсичных химических соединений, весьма широко, а зачастую и бесконтрольно  используемых в производственной сфере  и быту. Особенно тревожно, что нередко (около 0,5 % проб) бактерии группы кишечной палочки, вирусы и цисты лямблий обнаруживаются также в водопроводной воде, прошедшей все стадии очистки и обеззараживания. Такая вода как несоответствующая требованиям СанПиН 2. 1. 4. 1074 - 01 потребителям подаваться не должна.

Значимость  для человечества пресной воды неуклонно  возрастает, и в мировых масштабах  происходит ее перемещение в категорию  дефицитных ресурсов. Так, по данным НИИ водных проблем РАН, только за период с 1970 по 2000 г. в мире показатель средней водообеспеченности уменьшился в 1,7 раза главным образом в связи с ростом народонаселения. По имеющимся тревожным прогнозам уже в первой четверти нового столетия реально ощущать проблему нехватки питьевой воды будет до 2/3 населения Земли. Более того, высказываются даже предположения, что борьба за обладание пресными водными ресурсами станет одной из причин межгосударственных конфликтов.

Основным  потребителем воды выступает промышленность. Вода питьевого качества, то есть прошедшая технологический цикл обработки на водоочистных станциях, расходуется иначе: порядка половины ее используется на хозяйственно-питьевые, примерно 20% — на коммунально-бытовые нужды, остальная часть — на нужды промышленности, транспорта и строительства суммарно.

Проявляющийся в городах все с большей  остротой дефицит доброкачественной  воды может быть во многом объяснен тем, что наши горожане расходуют  воду в существенно больших количествах, чем жители европейских городов. Например, в последние десятилетия прошлого века удельный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды в наших городах равнялся 253 л на человека в сутки, тогда как в крупных городах Западной Европы эта величина составила в среднем 150,4 л на человека в сутки.

Относительно  небольшие показатели водопотребления  в крупных городах европейских  стран, свидетельствуя о рациональном использовании воды в быту и на производстве, являются результатом  не только свойственной для их населения  культурой водопотребления, строгого учета расходуемой воды самими потребителями  и выработанной многими десятилетиями  привычкой экономить воду, но также  и следствием исходно высоких  тарифов на этот продукт, возрастающих к тому же прогрессивно по мере увеличения водопотребления. Весьма весомый вклад  в рациональное, ресурсосберегающее водопользование наших европейских  соседей вносит также традиционно  высокий технический уровень  содержания коммунальных водопроводов и санитарно-технических систем.

Приходится  с сожалением констатировать, что  недостаточно высокая культура водопользования  в городах и крайняя степень  изношенности распределительных сетей  приводят к значительным потерям  воды.

Существенно снизить расход воды можно на основе последовательного внедрения в  практику принципа рационального водопользования, предусматривающего разумное и бережное отношение к воде, а также использования  современного технического оснащения  и подключения необходимых экономических, юридических и даже воспитательных механизмов и мер.

Одной из наиболее результативных мер рационального  использования воды может стать, на наш взгляд, повсеместное внедрение  принципа дифференцированного водоснабжения, призванного создать барьер непроизводительным, более того, расточительным затратам воды питьевого качества в тех  случаях, когда необходимость в  таком качестве отсутствует.

В порядке  реализации принципа дифференцированного  водоснабжения и в целом упорядочения использования водных ресурсов предлагается:

• разделить всех водопользователей по критерию нуждаемости в воде определенного качества как минимум на две категории, подкрепив такое разделение необходимыми для его практического осуществления техническими решениями;
• выработать и ввести в действие шкалу дифференцированных прогрессивно возрастающих тарифов на воду в зависимости от объема и особенно степени соответствия потребляемой воды необходимому или допустимому для конкретной категории потребителей качеству;
• наладить применительно к каждому водопользователю строгий учет количества потребленной им воды того или иного качества с оплатой предоставленного товара в соответствии со шкалой дифференцированных тарифов;
• организовать систематический учет социально-экономических потерь за счет заболеваемости «водного» происхождения и обращать экономию средств, возникающую за счет предотвращения такой заболеваемости, на дальнейшее совершенствование общественного водоснабжения;
• ужесточить ответственность и меры административного, экономического и общественного воздействия на нарушителей законодательства в области водоподготовки, водопользования, санитарной охраны территорий и т. п.;
• улучшить информированность населения о положительном и отрицательном влиянии водного фактора на здоровье;
• повысить уровень воспитательной работы среди населения применительно к культуре водопользования, соблюдению гигиенических норм и санитарных правил, здорового образа жизни в целом, понимания экологических проблем и т. п.