Содержание

        1. Вода –  важнейший источник  жизни на Земле.

       Вода  – самое распространенное вещество в природе. На Земле вода играет ту же роль, что и кровь в организме человека. Кругооборот воды в природе обеспечивает обмен веществ между океаном, атмосферой, почвой и живыми организмами. Недаром Леонардо да Винчи называл воду «возницей природы».

       Вода  является универсальным растворителем, необходимым для жизни всех организмов. Она обладает одним важным уникальным свойством. Как известно, плотность почти всех веществ увеличивается с понижением температуры. Так же ведет себя и вода, но лишь до критической температуры 4⁰С. При дальнейшем понижении температуры плотность воды вновь уменьшается. Поэтому охлаждающаяся до 4⁰С вода опускается вниз и происходит перемешивание. Если бы вода не обладала этим свойством, большинство водоемов в северных широтах промерзало бы до дна. А в ледниковые периоды это поставило бы под угрозу жизнь на Земле.

       В Мировом океане находится 97% всей воды на Земле. Его объем – 1,338 млрд. км³ . Воды суши, представленные реками, озерами и подземными источниками, составляют чуть больше 1%, а в ледниках заключены оставшиеся 2% воды. Таким образом, большая часть воды – соленая, а пресной воды относительно немного, и во многих районах в ней испытывают недостаток. На каждого человека приходится по 250 млн. т воды. Казалось бы – полное изобилие. Однако на долю озер и рек, откуда в основном человек берет воду, приходится лишь 1,2 тыс. км³, или по 10 тыс. т. С учетом всех потребностей человека в пресной воде это не так уж много.

       Мировой океан играет весьма важную роль в  жизни планеты, в кругообороте воды, обмене с атмосферой кислородом и углекислым газом, поглощаемым океанской водой. Океаны и моря оказывают смягчающее, регулирующее воздействие на колебания температуры воздуха, накапливая тепло летом и отдавая его атмосфере зимой. В океане происходят циркуляция и перемешивание теплых и холодных вод. В нём находится часть биомассы Земли. Биомасса (сухая) растительности океанов и морей во много раз меньше биомассы суши. Биомасса океанских животных – на порядок больше биомассы суши. При правильном использовании она может служить крупнейшим продовольственным резервом. Однако пока человек только берёт у животного мира океанов и морей, причём берёт нередко больше того естественного прироста животного мира, который может быть там получен.

       1.1. Ресурсы пресной воды.

       Особенно велика потребность людей в пресной воде, запасы которой ограничены. Главным источником пресной воды являются реки. В Западной Европе среднегодовой поверхностный сток рек составляет свыше 400 км³, в том числе около 200 км³ - на Дунае, 79 км³ - на Рейне, 57 км³ - на Роне. Озера – Женевское, Боденское – неглубоки и значительно уступают по количеству содержания в них воды крупным озерам других континентов.

       Значительными ресурсами пресной воды  располагают  США, где средний годовой поверхностный сток составляет 1685 км³, а подземный – 660 км³. Запас пресной воды в Великих озерах достигает 23 тыс. км³. Подземными водами (около 60 км³) покрывается 20% потребностей в воде. Ежегодно в США используется около 550 м³ пресной воды. Половина её идет на орошение сельскохозяйственных земель. Потребность в пресной воде растет быстрее, чем природа может её возместить. В 1972 и 1977 гг. конгрессом США были приняты акты об охране вод, о чистой воде и на это отпущены большие средства из государственного бюджета.

       В Южной Америке, вблизи экватора, протекает река Амазонка – величайшая на Земле река по объёму стока, площади бассейна, протяжённости и ширине, с многочисленными притоками. Её средний годовой сток – 3780 км³. Общее протяжение водных путей бассейна – до 25 тыс. км. Крупные реки протекают в Африке: Конго, Замбези, Нигер. На Африканском континенте находятся такие большие озера, как Виктория, Танганьика, Ньяса. В Азии наиболее крупные реки – Янцзы, Иравади, Меконг, Ганг, Брамапутра.

       Богатейшими запасами пресной воды обладает Российская Федерация. В России насчитывается около 120 тыс. рек (длиной свыше 10 км, общей протяженностью 2,3 млн. км). Большая часть рек относится к бассейнам: Северного Ледовитого океана – Северная Двина, Печора, Обь с Иртышом, Енисей, Лена, Индигирка, Колыма и др.; Тихого океана – Амур, Анадырь, Пенжина и др.; Атлантического океана – Дон, Кубань, Нева. Впадающая в Каспийское море река Волга принадлежит к бассейну внутреннего стока. В России около 2 млн. озёр. Самые крупные – Байкал, Ладожское, Онежское, Таймыр.

       Вдвое больше, чем в реках и озерах, содержится пресной воды в ледниках. Они играют роль демпферов, препятствующих быстрым климатическим изменениям на планете. Математическое моделирование  показало, что без ледников современный  кругооборот воды в природе практически невозможен. На Земле два основных ледниковых покрова: Гренландский и Антарктический. Средняя толщина Гренландского ледника – 1,8 км, и он занимает 1,7 млн. км², что превосходит суммарную площадь Германии, Франции, Великобритании и Италии. Здесь сосредоточено 10% льдов планеты. Почти все остальные 90% льдов приходятся на Антарктиду. Это материк площадью 13,7 млн. км² в 1,5 раза больше Австралии. Средняя толща льда – около 27 млн. км³. Если этот ледник вдруг растает, то Мировой океан поднимется на 65 м и наступит новый Великий потоп. Кстати, его пророчат многие ученые. К таким последствиям может привести наблюдающееся потепление климата планеты.

       1.2. Состояние пресноводных ресурсов мира.

       Если  химические элементы, растворенные в  водах мирового океана, представляют собой большую ценность для человечества, то не менее ценен и сам растворитель - собственно вода, которую академик А.Е. Ферсман образно называл «самым важным минералом нашей Земли, не имеющим заменителей». Обеспечение пресной водой сельского хозяйства, промышленности, бытовых нужд населения не менее важная задача, чем снабжение производства топливом, сырьем, энергией.

       Известно, что без пресной воды человек  жить не может, быстро растут его потребности  в пресной воде и все более  остро ощущается ее дефицит. Около 60% площади суши приходится на зоны, где нет достаточного количества воды. ¼  населения мира ощущают недостаток воды, около 500 млн. человек страдает от плохого качества воды. Наиболее трудное положение наблюдается в Азии, в которой проживает более 50% населения, но располагает она лишь 36% водных ресурсов. Острый недостаток чистой питьевой воды испытывают жители 80 стран мира.

       Проблема  обеспечения людей водой и  услугами канализации стоит очень  строго: 1,1млрд. человек не имеют доступа к чистой пресной воде, из них 65% - в Азии, 27% - в Африке, 6% - в Латинской Америке и Карибском бассейне и 2% - в Европе. В неудовлетворительных санитарных условиях (без канализации) живут 2,4 млрд. человек, из них 80% - в Азии, 13% - в Африке, 5% - в Латинской Америке и Карибском бассейне, 2% - в Европе.

       Растет  масса сбрасываемых в водные объекты  загрязняющих веществ антропогенного происхождения. Около 50% населения развивающихся  стран вынуждены брать воду из загрязненных источников. Специалисты  ООН прогнозируют: если эта тенденция сохранится, то через 20 лет потребление воды на душу населения сократится на 1/3. Неудовлетворительное качество питьевой воды создает реальную угрозу жизни и здоровью миллионов людей, их благосостоянию. Ежегодно в мире из-за некачественной воды заболевают 500 млн. и умирают 10-18 млн. человек.

       Основными потребителями водных ресурсов являются сельское хозяйство (прежде всего ирригация) – 70% воды. В результате развития ирригации по ряду речных бассейнов забор среднегодового стока превышает экологически допустимые объемы  изъятия воды. Так, река Колорадо перестала впадать в Калифорнийский залив из-за расхода на орошение полей США и Мексики. Стремительно сокращается количество озер. В Китае в 1950-1980 гг. исчезли 543 крупных и средних озера – из них вычерпали воду до дна.

       Наблюдается истощение грунтовых вод и  понижение их уровня во многих регионах – прежде всего, в Индии, Ливии, Саудовской Аравии, США. В Северном Китае в 1980-2000 гг. произошло понижение уровня грунтовых  вод более чем на 30 м на территории, где проживает свыше 100 млн. человек.

Известно, что выкачано уже более 50% годной к употреблению воды.

       Вырубка лесов (ресурсы истреблены на 80% площади  лесов, покрывающих Землю 5-6 тыс. лет  назад), деградация водно-болотных угодий (сохранилось не более 50%), регулирование речного стока (течение 60% самых больших в мире рек прерывается гидротехническими сооружениями) и прочие факторы приводят к нарушению природного механизма удержания вод. Резко сокращается биологическое разнообразие пресных вод (насчитывающее от 9 до 25 тыс. видов).

       Нарушение экосистем влечет за собой также  и рост природных катастроф. В 1990-2001 гг.в мире произошло свыше 2200 крупных  и малых катастроф, так или  иначе связанных с водой (наводнения, засухи). Больше всего пострадали Азия и Африка.

       На  состояние водных ресурсов влияет и  изменение климата. Наметилась тенденция  к учащению экстремальных погодных условий. По прогнозам специалистов, это усилит нехватку воды в мире на 20%.

       1.3. Пути  решения проблем, связанных с использованием водных ресурсов.

         Стремительный рост населения,  увеличение площади орошаемого  земледелия, промышленного потребления  пресной воды превратили проблему  дефицита воды из местной в  глобальную. Важная причина дефицита  пресной воды заключена и в неравномерности водообеспечения суши. Неравномерно распределены атмосферные осадки, неравномерно размещены ресурсы речного стока. Например, в России 80% водных ресурсов сосредоточено в Сибири и на Дальнем Востоке в  малонаселенных местах. Такие крупные агломерации, как мегалополис Бостон, Нью-Йорк, Финляндия, Вашингтон, с десятком миллионов жителей, требуют огромных водных ресурсов, которыми не обладают местные источники.

         Решить проблемы пытаются по  нескольким взаимосвязанным направлениям:

       1) рационализировать водопользование, с тем, чтобы потери воды свести до минимума и осуществить переброску части вод из районов с избыточным увлажнением в районы, где ощущается дефицит влаги;

        2) кардинальными и эффективными мерами предотвратить загрязнение рек, озер  и других водоемов и создать крупные резервы пресной воды;

        3) расширить использование новых источников пресной воды.

       На  сегодняшний день таковыми являются доступные для использования  подземные воды, опреснение океанских  и морских вод, получение пресной воды из айсбергов, строительство водохранилищ.

       Один  из наиболее эффективных и перспективных  путей обеспечения пресной водой  является опреснение соленых вод  Мирового океана, тем белее, что большие  площади засушливых и малообводненных  территорий примыкают к его берегам или находятся поблизости от них. Таким образом, океанские и морские воды служат сырьевыми ресурсами для промышленного использования. Их огромные запасы практически неисчерпаемы, но они на современном уровне развития техники не везде могут рентабельно эксплуатироваться из-за содержания в них растворенных веществ.

       В настоящее время известно примерно 30 способов опреснения морской воды. В частности, пресная вода получается при испарении или дистилляции, вымораживании, использовании ионных процессов, экстракции и т. п. Все способы превращения соленой воды в пресную требуют больших затрат энергии. Например, при опреснении путем дистилляции расходуется 13-14 кВт/ч на 1 т продукции. В общем, на долю электроэнергии приходится примерно половина всех издержек на опреснение, их другая половина идет на ремонт и амортизацию оборудования. Таким образом, стоимость опресненной воды зависит в основном от стоимости электроэнергии.

       Однако  там, где для жизнеобеспечения людей  не хватает пресной воды и есть условия для строительства опреснителей, стоимостной фактор отступает на второй план. В некоторых районах опреснение, несмотря на его высокую стоимость экологически выгоднее, чем привоз воды издалека.

       Весьма  перспективно для опреснения воды использование атомной энергии. В этом случае атомная электростанция (АЭС) «спаривается» обычно с дистилляционным опреснителем, который она питает энергией.

       Опреснение  соленых вод развивается достаточно интенсивно. В результате чего каждые два-три года суммарная производительность установок удваивается.

       Промышленное  опреснение океанских и морских  вод в приатлантических странах  ведется на Канарских островах, в  Тунисе, Англии, на острове Аруба  в Карибском море, Венесуэле, на Кубе, в США и др. На Украине опреснительные установки применяются в северо-западной части Причерноморья и в Приазовье. Опреснительные установки функционируют также и в некоторых районах тихоокеанского побережья - в Калифорнии, например, такая установка производит в сутки 18,9 тыс. м³ воды для технических целей. Сравнительно небольшие опреснители установлены в латиноамериканских странах. Высокопроизводительные опреснительные установки с выходом 1-3 млн. м³ воды в сутки проектируется в Японии. В больших масштабах ведется опреснение соленых вод в Индийском океане. Оно практикуется главным образом в индо-океанских странах Ближнего Востока, где пресная вода очень дефицитна и в связи с этим цены на нее высоки. Сравнительно недавно в Кувейте, например, тонна нефти стоила значительно дешевле тонны воды, привезенной из Ирака. Однако экономические показатели здесь играют второстепенную роль, так как пресная вода необходима для жизнеобеспечения людей. Важным стимулом к увеличению количества и мощности опреснительных установок стало повышение добычи нефти и обусловленные этим развитие промышленности и рост населения в пустынных и засушливых районах стран, богатых «черным золотом». К наиболее крупным в мире производителям опресненной воды относится Кувейт, где опреснительные установки обеспечивают пресной водой все государство. Мощными опреснителями располагает Саудовская Аравия. Большие объемы пресной воды получают в Ираке, Иране, Катаре. Опреснение морской воды налажено в Израиле. В Индии действуют опреснительные установки небольшой мощности (в штате Гуджарат работает солнечный опреснитель мощностью 5 тыс. л воды в сутки, который снабжает пресной водой местное население).