Водные ресурсы мира: характеристика и использование. Водные ресурсы и человек

Несмотря на то что около 70 % земной поверхности покрыто водой, она все же является очень ценным ресурсом. Особенно если речь идет о качестве. Что такое водные ресурсы? Какова их структура и мировые запасы? Какие проблемы водных ресурсов являются самыми острыми в наше время? Обо всем этом пойдет речь в статье.

Что такое водные ресурсы?

Географическая как известно, состоит из пяти сфер: лито-, атмо-, био-, техно- и гидросферы. Что такое водные ресурсы? Это вся вода, которая содержится именно в гидросфере. Она находится в океанах и морях, озерах и реках, ледниках и водохранилищах, в толще грунта и в воздухе (в виде водяного пара).

Около 70 % земной поверхности покрыто водой. Лишь 2,5 % от данного объема составляют пресные воды, в которых нуждается человечество. В абсолютных величинах - это не менее 30 млн кубических километров, что в тысячи раз превышает потребности мировой цивилизации. Однако не стоит забывать, что основная часть этих запасов содержится в "ледяных панцирях" Антарктики, Арктики и Гренландии. К тому же состояние водных ресурсов, доступных человеку, часто оказывается неудовлетворительным.

Структура планетарных водных ресурсов

Водные ресурсы планеты делятся на два класса:

• воды Мирового океана;
• воды суши (или поверхностные).

В реках, озерах, водохранилищах и ледниках содержится всего лишь четыре процента запасов мировых вод. Причем большая их часть (по объему) приурочена именно к ледникам. А самым крупным "резервуаром" пресной воды на планете является Антарктика. К водным ресурсам Земли относят и подземные потоки, однако их количественные оценки очень разнятся в цифрах.

Чистая - ценнейший для человека и любых других живых организмов. Его охрана и рациональное использование - одна из важнейших задач человечества на современном этапе.

Обновление водных ресурсов

Особенности водных ресурсов заключаются в возможности самоочищения и обновления. Однако возобновляемость воды зависит от нескольких факторов, в частности, от типа гидрологического объекта.

Так, например, вода в реках полностью обновляется примерно за две недели, в болоте - за пять лет, а в озере - за 15-17 лет. Дольше всего этот процесс проходит в ледниковых щитах (в среднем на это уходит 10 тысяч лет), а максимально быстро - в биосфере. В живом организме вода проходит полный цикл обновления за несколько часов.

Распределение водных ресурсов по макрорегионам и странам

По общим запасам водных ресурсов в мире лидирует Азиатский регион. За ним идет Южная Америка, Северная Америка и Европа. Беднейший по водным запасам уголок планеты - это Австралия.

Однако здесь есть один немаловажный нюанс. Так, если рассчитать объемы водных запасов на душу населения материка или части света, то выходит совсем иная картина. На первое место при таком подсчете выходит Австралия, а вот Азия оказывается на последнем. Все дело в том, что в Азии население растет стремительными темпами. Сегодня оно уже достигло рубежа в четыре миллиарда человек.

Какие страны могут не беспокоиться о воде? Ниже приведена первая пятерка государств с самыми большими запасами пресной воды. Это:

1. Бразилия (6950 км 3).
2. Россия (4500 км 3).
3. Канада (2900 км 3).
4. Китай (2800 км 3).
5. Индонезия (2530 км 3).

Стоит отметить неравномерность в распределении водных ресурсов на Земле. Так, в экваториальном и умеренном климатическом поясах они находятся даже в избытке. А вот в так называемом "аридном" (тропический и субтропический климат) население испытывает острый дефицит живительной влаги.

Водные ресурсы и человек

Вода востребована в быту, энергетике, промышленности, рекреационной сфере. Использование этого ресурса может сопровождаться извлечением его из природного источника (например, из русла реки) или же проходить без такового (к примеру, для работы водного транспорта).

Самые крупные потребители водных ресурсов - это:

• сельское хозяйство;
• промышленно-энергетические предприятия;
• коммунальная сфера.

Объемы коммунально-бытового потребления воды постоянно растут. По подсчетам экологов, в крупных мегаполисах экономически развитых стран один человек использует ежедневно не менее 300 литров жидкости. Такой уровень потребления может привести к дефициту данного ресурса уже в ближайшее время.

Загрязнение и истощение мировых вод

Загрязнение водных ресурсов является очень острой На сегодняшний день оно достигло катастрофических показателей в некоторых регионах планеты.

Ежегодно в Мировой океан попадают миллионы тонн химикатов, нефти и нефтепродуктов, фосфорных соединений, твердых бытовых отходов. Последние образуют огромные из мусора. Акватории Персидского залива, Северного и Карибского морей очень загрязнены нефтью. Уже около 3 % поверхности северной Атлантики покрыто нефтяной пленкой, которая губительно сказывается на живых организмах океана.

Большой проблемой является также сокращение объемов водных ресурсов планеты. Однако не менее опасно ухудшение качества живительной влаги. Ведь один кубический метр неочищенных сточных отходов может попасть в природное русло реки и испортить десятки кубометров чистой воды.

В развивающихся странах мира, по статистике, от некачественной питьевой воды страдает каждый третий житель. Она служит главной причиной многих болезней населения "аридного пояса" Африки и Латинской Америки.

Основные виды и источники загрязнения мировых вод

В экологии под загрязнением вод понимают превышение гранично-допустимых концентраций содержащихся в них веществ (вредных химических соединений). Также существует такое понятие, как истощение гидроресурсов - ухудшение качества воды под постоянным деятельности.

Выделяют три основных типа загрязнения вод:

• химическое;
• биологическое;
• тепловое;
• радиационное.

В роли загрязнителя может выступать любое вещество, которое попадает в гидрологический объект вследствие человеческой деятельности. При этом данное вещество существенно ухудшает природные качества воды. Одним из самых опасных современных загрязнителей является нефть, а также продукты из нее.

Источники загрязнений могут быть постоянными, периодическими или сезонными. Они могут иметь как антропогенное, так и природное происхождение, быть точечными, линейными либо площадными.

Самым крупным источником загрязнения являются так называемые То есть те, что образуются в результате промышленной, строительной или коммунальной деятельности человека. Они, как правило, перенасыщены вредными органическими и неорганическими веществами, тяжелыми металлами и микроорганизмами. Выделяют промышленные (в том числе шахтные), коммунально-бытовые, сельскохозяйственные и другие виды сточных вод.

Характеристика водных ресурсов России

Россия - одна из стран мира, которая не испытывает дефицита воды. Современные водные ресурсы страны - это 2,5 миллиона рек и водотоков, около двух миллионов озер и сотни тысяч болот. Территория России омывается двенадцатью морями. Огромное количество пресной воды хранится в ледниках (горных и приполярных).

Для улучшения водообеспечения на территории нашего государства созданы тысячи водохранилищ разного размера. В общем в них содержится около 800 км 3 пресной воды. Эти объекты не только служат искусственными резервуарами ценного природного ресурса, но и регулируют режим рек, предотвращают паводки и наводнения. Таким образом, их значение трудно переоценить.

Среди главных проблем водных ресурсов России следует выделить следующие:

• нерациональное водопользование;
• ухудшение качества питьевой воды;
• неудовлетворительное состояние гидроузлов и гидротехнических сооружений.

В заключение...

Что такое водные ресурсы? Это вся та вода, которая содержится в гидросфере. Самыми большими запасами водных ресурсов обладают такие страны, как Бразилия, Россия, Канада, Китай, Индонезия и США.

В современных реалиях проблема загрязнения и нерационального использования мировых вод становится очень актуальной, а в некоторых регионах - особенно острой. Её решение невозможно без консолидации усилий всех стран планеты и эффективной реализации совместных глобальных проектов.

Вода. Антропогенное воздействие на гидросферу.

Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.

Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км3. При этом 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве.

Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное кол-во воды расходуется для потребностей отрасли животноводства, а также на бытовые потребности населения. Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод.

Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.

На современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды. Теме рационального водопользования и посвящена моя работа. В ней будут рассмотрены основные проблемы рационального использования водных ресурсов, проблемы загрязнения и методы очистки водных ресурсов.

1. Водные ресурсы и их использование.

Основой водных ресурсов России является речной сток, составляющий в среднем по водности года 4262 км3, из которых около 90% приходится на бассейны Северного Ледовитого и Тихого океанов. На бассейны Каспийского и Азовского морей, где проживает свыше 80% населения России и сосредоточен ее основной промышленный и сельскохозяйственный потенциал, приходится менее 8% общего объема речного стока.

В настоящее время обеспеченность водой в расчете на одного человека в сутки в различных странах мира разная. В ряде стран с развитой экономикой назрела угроза недостатка воды. Дефицит пресной воды на земле растет в геометрической прогрессии. Однако существуют перспективные источники пресной воды - айсберги, рожденные ледниками Антарктиды и Гренландии.

Без воды не может жить человек. Вода - один из важнейших факторов, определяющих размещение производительных сил, а очень часто и средство производства. Увеличение расходования воды промышленностью связано не только с ее быстрым развитием, но и с увеличением расхода воды на единицу продукции. Например, на производство 1 т хлопчатобумажной ткани фабрики расходуют 250 м3 воды. Много воды требуется химической промышленности. Так, на производство 1 т аммиака затрачивается около 1000 м3 воды.

Современные крупные теплоэлектростанции потребляют огромное количество воды. Только одна станция мощностью 300 тыс. кВт расходует до 120 м3/с, или более 300 млн. м3 в год. Валовое потребление воды для этих станций в перспективе возрастет примерно в 9-10 раз. Авакян А.Б., Широков В.М.: Рациональное использование водных ресурсов: Учебник для геогр., биол. и строит. спец. вузов -- Екатеринбург, изд-во «Виктор», 1994. -- 320 с.

Одним из наиболее значительных водопотребителей является сельское хозяйство. В системе водного хозяйства это самый крупный водопотребитель. На выращивание 1 т пшеницы требуется за вегетационный период 1500 м3 воды, 1 т риса - более 7000 м3. Высокая продуктивность орошаемых земель стимулировала резкое увеличение из площади во всем мире - она сейчас равна 200 млн. га. Составляя около 1/6 всей площади посевов, орошаемые земли дают примерно половину сельскохозяйственной продукции.

Особое место в использовании водных ресурсов занимает водопотребление для нужд населения. На хозяйственно-питьевые цели в нашей стране приходится около 10% водопотребления. При этом обязательными являются бесперебойность водоснабжения, а также строгое соблюдение научно обоснованных санитарно-гигиенических нормативов.

Использование воды для хозяйственных целей - одно из звеньев круговорота воды в природе. Но антропогенное звено круговорота отличается от естественного тем, что в процессе испарения часть использованной человеком воды возвращается в атмосферу опресненной. Другая часть (составляющая, например, при водоснабжении городов и большинства промышленных предприятий 90%) сбрасывается в водоемы в виде сточных вод, загрязненных отходами производства.

По данным Государственного водного кадастра, суммарный забор воды из природных водных объектов в 1995 г. составил 96,9 км3. В том числе для нужд народного хозяйства было использовано свыше 70 км3, в том числе на:

промышленное водоснабжение - 46 км3;

орошение - 13,1 км3;

сельскохозяйственное водоснабжение - 3,9 км3;

прочие нужды - 7,5 км3.

Потребности промышленности на 23% удовлетворялись за счет забора воды из природных водных объектов и на 77% - системой оборотного и повторно-последовательного водоснабжения.

Большое значение имеет удовлетворение потребностей населения в питьевой воде в местах его проживания через централизованные или нецентрализованные системы питьевого водоснабжения.

В РФ централизованные системы водоснабжения функционируют в 1052 городах (99% общего числа городов) и 1785 поселках городского типа (81%). Однако во многих городах ощущается недостаток мощностей водопровода. В целом по России дефицит мощностей водопровода превышает 10 млн. м3/сут, или 10% установленной мощности.

Источниками централизованного водоснабжения служат поверхностные воды, доля которых в общем объеме водозабора составляет 68%, и подземные воды - 32%.

Практически все поверхностные источники водоснабжения в последние годы подвергаются воздействию вредных антропогенных загрязнений, особенно такие реки, как Волга, Дон, Северная Двина, Уфа, Тобол, Томь и другие реки Сибири и Дальнего Востока. 70% поверхностных вод и 30% подземных потеряли питьевое значение и перешли в категории загрязненности - «условно чистая» и «грязная». Практически 70% населения РФ употребляют воду, не соответствующую ГОСТу «Вода питьевая».

За последние 10 лет объемы финансирования водохозяйственной деятельности в России сокращены в 11 раз. В результате этого ухудшились условия водообеспечения населения.

Нарастают процессы деградации поверхностных водных объектов за счет сбросов в них загрязненных сточных вод предприятиями и объектами жилищно-коммунального хозяйства, нефтехимической, нефтяной, газовой, угольной, мясной, лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промыш-ленности, а также черной и цветной металлургии, сбора коллекторно-дренажных вод с орошаемых земель, загрязненных ядохимикатами и пестицидами.

Продолжается истощение водных ресурсов рек под влиянием хозяйственной деятельности. Практически исчерпаны возможности безвозвратного водоотбора в бассейнах рек Кубань, Дон, Терек, Урал, Исеть, Миасс и ряда других.

Неблагополучным является состояние малых рек, особенно в зонах крупных промышленных центров. Значительный ущерб малым рекам наносится в сельской местности из-за нарушения особого режима хозяйственной деятельности в водоохранных зонах и прибрежных защитных полосах, приводит к загрязнению рек, а также смыву почвы в результате водной эрозии.

Возрастает загрязнения подземных вод, используемых для водоснабжения. В РФ выявлено около 1200 очагов загрязнения подземных вод, из которых 86% расположены в европейской части. Ухудшение качества воды отмечено в 76 городах и поселках, на 175 водозаборах. Многие подземные источники, особенно обеспечивающие крупные города Центрального, Центрально-Ченоземного, Северо-Кавказского и других районов, сильно истощены, о чем свидетельствует снижение санитарного уровня воды, местами достигающее десятков метров.

Суммарный расход загрязненных вод на водозаборах составляет 5-6% от общего количества подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

На территории России обнаружено около 500 участков, где подземные воды загрязнены сульфатами, хлоридами, соединениями азота, меди, цинка, свинца, кадмия, ртути, уровни содержания которых в десятки раз превышают ПДК.

Из-за повышенного загрязнения водоисточников традиционно применяемые технологии обработки воды в большинстве случаев недостаточно эффективны. На эффективность водоподготовки отрицательно влияет дефицит реагентов и низкий уровень оснащенности водопроводных станций, автоматикой и приборами контроля. Положение усугубляется тем, что 40% внутренних поверхностей трубопроводов поражены коррозией, покрыты ржавчиной, следовательно, при транспортировке качество воды дополнительно ухудшается.

Государственный контроль и надзор в области питьевого водоснабжения проводится органами и учреждениями государственной санитарно-эпидемиологической службы во взаимодействии с органами государственного экологического контроля и государственными органами управления использования и охраны водного фонда. Учет количества потребляемой воды из централизованных систем питьевого водоснабжения осуществляется органами жилищно-коммунального хозяйства.

Программы развития питьевого водоснабжения входят неотъемлемой частью в планы социально-экономического развития территорий. Проектирование, строительство и реконструкция централизованных и нецентрализованных систем питьевого водоснабжения осуществляется с расчетными показателями генеральных планов развития территорий, строительными нормами и правилами, государственными стандартами, санитарными правилами и нормами. При этом в обязательном порядке учитываются требования обеспечения надежности указанных систем при воздействии на них дестабилизирующих факторов природного (оползни, подтопления, истощение водоносного горизонта и др.) и техногенного происхождения.

Потребление питьевой воды на душу населения по городам составляет от 180 до 370 л/сутки. Наибольшее удельное хозяйственно-питьевое водопотребление отмечено в городах Минск, Бобруйск, Могилев. В целом, в последние два года, в связи с массовой установкой индивидуальных приборов учета воды, в соответствии с Директивой №3 Президента Республики Беларусь – наметилась положительная тенденция снижения потребления воды населением Республики.

Для хозяйственно-питьевого водоснабжения основным источником в Республике Беларусь остаются подземные воды. Их доля в общем балансе хозяйственно-питьевого водоснабжения составляет около 88%. В Минской области на территории бассейна Днепра отбор подземных вод приближается к 14% от прогнозных ресурсов. По остальным областям использование водных ресурсов по отношению к прогнозным запасам существенно ниже (5,2 – 8,3).

Поверхностные воды используются для этих целей только в г. Минске (около 1/3 от водопотребления) и в незначительной степени в г. Гомеле. Использование поверхностных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения оценивается величиной около 255 тыс. м 3 /сутки.

По сравнению с серединой 90-х годов отмечается значительное снижение (почти в 2 раза) использования свежей воды на производственные и сельскохозяйственные цели, что привело к снижению объема сброшенных сточных вод.

Важным направлением рационального водопользования промышленностью является разработка и утверждение Министерством природных ресурсов и охраны окружающей среды РБ технологических нормативов водопотребления и водоотведения, которые в настоящее время имеют 115 предприятий Республики.

Вследствие преобладания равнинного рельефа энергетические ресурсы рек Республики относительно невелики. В настоящее время выработка энергии на ГЭС составляет менее 0,1% от общего объема вырабатываемой энергии.

В Беларуси построены гидротехнические сооружения осуществляющие межбассейновую переброску стока (Вилейско – Минская водная система), и каналы, служащие главным образом для целей судоходства (Днепро-Бугский канал, соединяющий бассейны Балтийского и Черного морей).

С учетом радиационного загрязнения Республики Беларусь полноценное рекреационное значение в основном имеет ее центральная и северная часть, где расположены наиболее крупные водные объекты и городские агломерации.

Одним из интересных и перспективных направлений использования водных ресурсов республики является прудово-рыбное хозяйство.

Рыбоводством занимаются специализированные организации, за которыми закреплено 8,9 тыс. га прудовой площади (59% пригодных для ведения рыбоводного хозяйства рыболовных угодий), и 224 юридических лица, которым передано в аренду 98,3 тыс. га озер и водохранилищ, 13 тыс. км рек (30,2%).

К 2013 г. планируется увеличить производство рыбы в водоемах Беларуси по сравнению с 2007 г. в 3,2 раза и обеспечить на уровне 19,4 тыс. тонн. Принятой Правительством Беларуси программой предусмотрено провести укрупнение рыболовных хозяйств, организовать на более высоком уровне селекционную работу с тем, чтобы к 2013 г. довести объем выращивания товарной высокоценной рыбы до 197 т, в том числе угря – до 75 т, осетровых – до 50 т и 1,5 т икры, а также карпа – до 350 т в год.

Кроме широко известных видов рыб, водные ресурсы Республики планируется использовать для выращивания их «экзотических собратьев». В частности, несколько искусственных прудов белорусского национального парка «Браславские озера», не имеющих связи с естественными водоемами, планируется зарыбить черным буффало. Этот вид рыбы популярен на американском континенте и широко используется, как объект прудового рыбоводства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Тысячелетиями люди использовали реки, озера, моря для сброса в них загрязненных сточных вод, и практически повсеместно до начала XX в. это не вызывало особого беспокойства. Солнце, воздух и растворенный в воде кислород обеспечивали самоочищение водных объектов. Всего несколько десятилетий назад загрязненные воды ниже какого-либо города через 20-30 км совершенно чистыми и забирались водозаборами другого, расположенного ниже по течению населенного пункта. Однако рост городов, бурное развитие промышленности, энергетики, водного транспорта, увеличение добычи полезных ископаемых, площадей орошаемых земель вели с каждым годом ко все большему загрязнению вод и при жизни нынешнего поколения людей исчезла иллюзия о неисчерпаемости водных ресурсов на Земле.

Количество стоков, спускаемых в реки и озера, во многих районах мира выросло настолько, что, обладая самоочищающей способностью, водоемы и водотоки уже не смогли восстанавливать нарушенное равновесие условий в них. За 30-40 лет в сточные канавы превратились р. Рейн, Сена, Темза, Северн, Тибр, Миссисипи, Огайо, Потомак, оз. Эри. В угрожающем положении оказались Волга, Амур и ряд озер Российской Федерации.

Во многих странах этой проблемой занимаются на уровне правительств, на ее решение выделяются большие средства. Не оказалась в стороне и Республика Беларусь.

Правительством республики разработана Государственная программа «Чистая вода». В рамках реализации данной программы в нашем государстве строятся современные сооружения водоснабжения, обезжелезивания и очистки, чтобы обеспечить население качественной питьевой водой, улучшить экологическую обстановку и снизить антропогенную и техногенную нагрузку на водные объекты. В 2008-м на реализацию программы «Чистая вода» Президентом и Правительством Республики Беларусь направлено 82 миллиона долларов, для реализации двадцати двух проектов по водоснабжению и водоотведению.

В прошлом году станции обезжелезивания в Щучине и Кличеве, которые были введены в эксплуатацию досрочно, стали обеспечивать все население данных городов качественной питьевой водой. В результате строительства станции обезжелезивания в Климовичах население города также получило возможность пользоваться водой нормативного качества, кроме этого, было предотвращено загрязнение сточными водами реки Пульва и «голубой жемчужины» Беларуси – озера Нарочь.

В целом, за последних два года в Республике Беларусь в эксплуатацию было введено 134 объекта. Реализация Государственной программы «Чистая вода» продолжается.

Похожая информация.

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 м 3 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)*

Загрязнение водоемов и основные направления охраны водных ресурсов

Рост промышленного и сельскохозяйственного производства, высокие темпы урбанизации способствовали расширению использования водных ресурсов Беларуси. Забор речных и подземных вод постоянно возрастал, достигнув своей максимальной величины, равной 2,9 км 3 в 1990 г. Начиная с 1992 г., в результате спада производства, отмечается уменьшение водопотребления в различных отраслях экономики до 1,9 км 3 в 1998 г. Основным потребителем воды оказалось жилищно-коммунальное хозяйство - 43,4% общего потребления; производственное (промышленное) водоснабжение - 31,4%; сельскохозяйственное водоснабжение и орошение - 11,0%; рыбное прудовое хозяйство 14,2% (использование водных ресурсов отражено в табл. 5.2). В региональном аспекте выделяется центральная часть Беларуси, где потребляется почти треть всего объема используемых вод, что в основном совпадает с экономическим потенциалом данного региона.

Таблица 5.2

в Республике Беларусь

Показатель	1990 г.	1995 г.	1998 г.	2010 г. прогноз
Забор воды из природных водных источников, млн м 3 в том числе из подземных источников				2820 - 3101 1470 - 1610
Использование воды, всего, млн м 3 В том числе: на хозяйственно-питьевые нужды на производственные нужды на сельскохозяйственное водоснабжение на орошение в рыбном прудовом хозяйстве				2366 - 2590 903 – 1001 654 - 707 364 -399 20 - 21 425 - 462
Полное водопотребление, млн м 3				12012 -13209
Сброс сточных вод в поверхностные водные объекты, всего, млн м 3 в том числе: загрязненных и недостаточно очищенных нормативно-очищенных нормативно-чистых				1778 - 1946 - 1124 – 1236 654 - 710
Потребление питьевой воды на душу населения, л/сут.				350 - 355
Использование свежей воды на 1 млрд р. ВВП, тыс м 3	10,0	10,6	10,4	7,0 - 7,4

Водное хозяйство формируется как 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 хозяйст-
ва - обеспечение всех отраслей и видов хозяйственной деятельности водой в необходимом количестве и соответствующего качества.

По характеру использования водных ресурсов отрасли народного хозяйства делят 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 с точки зрения использования водных ресурсов 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 и спорта и др.

Отрасли народного хозяйства предъявляют к водным ресурсам разные требования, поэтому водохозяйственное строительство наиболее целесообразно решать комплексно, учитывая особенности каждой отрасли и те изменения в режиме подземных и поверхностных вод, которые возникают при строительстве гидротехнических сооружений и их эксплуатации и нарушают экологические системы. Комплексное использование водных ресурсов позволяет наиболее рационально удовлетворить потребности в воде каждой отрасли народного хозяйства, оптимально сочетать интересы всех водопотребителей и водопользователей, экономить средства на строительство водохозяйственных сооружений.

Интенсивное использование водных ресурсов влечет за собой резкое изменение их качественных параметров в результате сброса в воду самых разнообразных загрязнителей антропогенного происхождения, а их естественные экосистемы разрушаются. Вода теряет способность к самоочищению.

Самоочищение в гидросфере связано с круговоротом веществ. В водоемах оно обеспечивается совокупной деятельностью населяющих их организмов. Поэтому одна из важнейших задач рационального водопользования состоит в том, чтобы поддержать эту способность. Факторы самоочищения водоемов многочисленны и разнообразны, условно их можно разделить на три группы: физические, химические и биологические.

Среди физических факторов, обусловливающих самоочищение водоемов, первостепенное значение имеют разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнителей. Интенсивное течение реки обеспечивает хорошее перемешивание и снижение концентрации взвешенных частиц; в озерах, водохранилищах, прудах действие физических факторов ослабевает. Оседание в воде нерастворимых осадков, а также отстаивание загрязненных вод способствует самоочищению водоемов. Важным фактором самоочищения водоемов является ультрафиолетовое излучение солнца. Под влиянием этого излучения происходит обеззараживание воды.

В процессе водоотведения - совокупности санитарных мероприятий и технических устройств - обеспечивается удаление сточных вод за пределы городов и других населенных мест или промышленных предприятий. Осуществляется водоотведение с помощью ливневой, промышленной и бытовой, внутренней и наружной канализации.

Процессы интенсификации использования водных ресурсов, рост объема сточных вод, отводимых в водные объекты, тесно взаимосвязаны. При увеличении водопотребления и водоотведения главная опасность заключается в ухудшении качества воды. Более половины стоков, сбрасываемых в поверхностные водоемы земного шара, не проходят даже предварительной очистки. Для сохранения самоочищающей способности воды необходимо более чем десятикратное разбавление стоков чистой водой. Согласно расчетам, на обеззараживание сточных вод в настоящее время расходуется 1/7 часть мировых ресурсов речного стока; если сброс сточных вод будет возрастать, то в ближайшее десятилетие для этой цели потребуется расходовать все мировые ресурсы речного стока.

Основными источниками загрязнения являются сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов и ферм, ливневые стоки в городах и смыв дождевыми потоками ядохимикатов и удобрений с полей. Сточные воды промышленных предприятий образуются на различных стадиях технологических процессов.

Одна из важнейших проблем, связанных с рациональным ведением водного хозяйства, - сохранение требуемого качества воды во всех водных источниках. Однако большинство рек, протекающих в зонах крупных и средних промышленных центров, испытывают высокое антропогенное воздействие из-за поступления в них со сточными водами значительного количества загрязняющих веществ.

Годовой объем водоотведения в Беларуси за период 1990 - 1998 гг. значительно снизился: с 2151 до 1315 млн м 3 , что было обусловлено как проведением ряда водоохранных мероприятий, так и снижением потребности в воде на производстве. Самым мощным источником загрязнения водных объектов в стране являются бытовые стоки, на которые приходится две третьих годового объема сточных вод, доля стоков производства составляет четвертую часть. Из общего количества сточных вод, сбрасываемых в поверхностные водоемы (1181 млн м 3 в 1998 г.), около одной трети являются нормативно-чистыми (отводятся без очистки), три пятых - нормативно очищенными и одна двадцатая часть - загрязненными. Неочищенные сточные воды нуждаются в многократном разбавлении чистой водой. Нормативно-очищенные воды также содержат загрязнения, и для их разбавления на каждый 1 м 3 требуется до 6 - 12 м 3 свежей воды. В составе сточных вод в природные водные объекты за год сбрасывается до 0,5 тыс. т нефтепродуктов, 16 - 18 т органических веществ,
18 - 20 т взвешенных веществ и значительное количество других загрязняющих веществ.

Нагрузка на поверхностные воды обусловлена не только сбросом сточных вод, большое количество загрязняющих веществ поступает с талыми и ливневыми водами с городских территорий, сельскохозяйственных угодий и других источников загрязнения, не имеющих системы водоотведения и очистки.

В условиях тесной взаимосвязи поверхностных и подземных вод процессы загрязнения постепенно распространяются на все большие глубины. Загрязнение подземных вод вблизи ряда промышленных центров было зафиксировано на глубинах более 50 - 70 м (водозаборы в городах Брест, Гродно, Минск, Пинск и др.). Наиболее интенсивно подземные воды загрязняются в застроенных частях населенных пунктов, в районах очистных сооружений, полей фильтрации, свалок, животноводческих ферм и комплексов, складов минеральных удобрений и ядохимикатов, горюче-смазочных материалов. В подземных водах нередко обнаруживаются повышенные концентрации нефтепродуктов, фенолов, тяжелых металлов и нитратов.

Для территории Беларуси весьма характерно нитратное загрязнение грунтовых вод и формирование вод нитратного типа. Проведенное обследование колодцев в сельской местности показало, что
75 - 80% из них содержат свыше 10 мг/л нитратного азота, т.е. выше установленного норматива ПДК. Это отмечается по всей территории страны, но наиболее высокие коэффициенты загрязнения нитратами в Минской, Брестской и Гомельской областях.

Проблемы охраны и рационального использования водных ресурсов в Республике Беларусь решаются в значительной степени путем государственного регулирования и, в первую очередь, через систему прогнозирования и планирования. Основная задача - поддержание водных ресурсов в пригодном для потребителя состоянии и их воспроизводство в целях полного удовлетворения нужд народного хозяйства и населения в воде.

Исходной базой прогнозирования и планирования использования водных ресурсов являются данные водного кадастра и учета расходования вод по системе водохозяйственных балансов, бассейновых (территориальных) схем комплексного использования и охраны вод, а также проекты перераспределения вод между водопотребителями по бассейнам рек. Водный кадастр - это систематизированный сбор сведений о водных ресурсах и качестве вод, а также о водопользователях и водопотребителях, объемах потребляемых ими вод.

Прогноз использования водных ресурсов основывается на расчете водохозяйственного баланса, который содержит ресурсную и расходную части. Ресурсная (приходная) часть водохозяйственного баланса учитывает все виды вод, которые могут быть потреблены (естественный сток, поступление из водохранилищ, подземные воды, объем возвратных вод). На начало 90-х гг. приходная часть водохозяйственного баланса Республики Беларусь определялась в
23,7 км 3 ,по прогнозу на 2010 г. она увеличится до 24,0 км 3 за счет расширения забора подземных вод. В расходной части водохозяйственного баланса определяется потребность в воде по отраслям народного хозяйства с учетом сохранения в реках транзитного стока для обеспечения экологических требований, необходимого санитарно-гигиенического состояния водоемов. Результатом балансового расчета является установление ожидаемого резерва или дефицита стока, объема, характера, а также сроков осуществления мероприятий, необходимых для обеспечения водой развития народного хозяйства в прогнозируемый период. При этом учитываются показатели, характеризующие сокращение забора свежей воды из поверхностных и подземных водных источников за счет совершенствования и внедрения безводных технологических процессов, развития систем повторно-последовательного использования воды, совершенствования схем водоснабжения и других аналогичных мероприятий.

Прогнозирование водопотребления на перспективный период основывается на расчетах водообеспечения населения, промышленности, сельского хозяйства и других отраслей экономики. Объем водопотребления на хозяйственно-питьевые и коммунальные нужды определяется численностью городского населения и нормами хозяйственно-питьевого водопотребления на одного жителя. На период до 2010 г. прогнозируется обеспечение всего населения Беларуси питьевой водой нормативного качества в соответствии с физиологическими нормами (не менее 400 л/сут. на человека). Потребности промышленности определяются на основе расчета объема производства и норм водопотребления. Для определения потребности в воде отдельных предприятий (объединений), установления лимитов отпуска воды используются индивидуальные нормы и нормативы. В прогнозируемый объем водопотребления на нужды сельскохозяйственного водоснабжения включается потребность в воде сельского населения, животноводства, хозяйственные нужды сельхозпредприятий и производств по переработке сельскохозяйственного сырья. В долгосрочных прогнозах объемы водопотребления рассчитываются по перспективным нормам, учитывающим совершенствование и внедрение безводных технологических процессов, нового оборудования, развития оборотных и бессточных систем водоснабжения и других достижений научно-технического прогресса в использовании природных ресурсов.

В современных условиях водохозяйственные балансы основных бассейнов рек являются положительными. Водозабор на бытовые и хозяйственные цели не превышает в среднем 5-7% от ежегодно возобновляемых ресурсов. Не ожидается существенного роста потребления воды и в ближайшие 10 - 15 лет, по прогнозам на 2010 г. оно составит 3-4 км 3 . Таким образом, для удовлетворения потребностей в воде собственных водных ресурсов (без учета транзитного стока) вполне достаточно, лишь в засушливые периоды маловодного года возможны дефициты воды в бассейнах Припяти, Западного Буга, Днепра.

Рациональное использование водных ресурсов связано с проведением различных организационных и технических мероприятий. Показателями рационального использования воды являются: отношение объема водоотведения к объему полученной свежей воды; кратность использования воды, т.е. отношение валового водопотребления к объему потребления свежей воды; количество предприятий, прекращающих сброс неочищенных и необезвреженных сточных вод к общему количеству предприятий. Особо важное значение имеют уменьшение абсолютного объема водопотребления за счет сокращения безвозвратных потерь и соблюдение научно обоснованных норм и лимитов водопотребления.

Среди организационно-технических мероприятий, которые способствуют предотвращению истощения водных ресурсов и улучшению качества поверхностных и подземных вод, является очистка сточных вод. Основными способами очистки сточных вод являются механические, биологические (биохимические), физико-химические. Для ликвидации бактериального загрязнения применяется обеззараживание сточных вод (дезинфекция).

Механический – наиболее доступный метод – применяется главным образом для удаления из сточной жидкости нерастворенных и коллоидных частиц органического или минерального происхождения путем простого отстаивания. К приспособлениям механической очистки относятся песколовки, применяемые для задержания частиц минерального происхождения; отстойники, необходимые для задержания примесей органического происхождения, находящихся во взвешенном состоянии.

Очисткой достигается выделение из бытовых сточных вод до 60%, а из производственных - до 95% нерастворенных примесей. Она считается оконченной, если, по местным условиям и в соответствии с санитарными правилами, сточные воды можно после дезинфекции спустить в водоем. Чаще механическая очистка является предварительной стадией перед биологической, или, точнее, биохимической очисткой.

Биохимические методы очистки основаны на использовании жизнедеятельности микроорганизмов-минерализаторов, которые, размножаясь, перерабатывают и тем самым преобразуют сложные органические соединения в простые, безвредные минеральные вещества. Таким образом, удается практически полностью освободиться от органических загрязнителей, остающихся в воде после механической очистки. Сооружения для биологической или биохимической очистки сточных вод могут быть разделены на два основных типа. Сооружения, в которых биологическая очистка происходит в условиях, близких к естественным (биологические пруды, поля фильтрации, поля орошения), и сооружения, в которых очистка стоков осуществляется в искусственно созданных условиях (биологические фильтры, аэротенки - специальные емкости). Вариант принципиальной схемы очистки сточных вод представлен на рис.5.1.

Рис.5.1 Принципиальная схема очистки сточных вод

К физико-химическим методам очистки сточных вод относятся: электрохимический в электрических полях, электрокоагуляция, электрофлотация, ионный обмен, кристаллизация и др.

Все перечисленные способы очистки сточных вод имеют две конечные цели: регенерацию - извлечение из сточных вод ценных веществ и деструкцию - разрушение загрязняющих веществ и удаление продуктов распада из воды. Наиболее перспективными являются такие технологические схемы, осуществление которых исключает сброс сточных вод.

Эффективным методом борьбы с загрязнением водоемов является внедрение повторного и оборотного водоснабжения на промышленных предприятиях. Оборотным водоснабжением называется такое водоснабжение, когда вода, забираемая из природного источника, рециркулирует затем в рамках применяемых технологий (охлаждаясь или очищаясь) без сброса в водоем или канализацию. В настоящее время объем оборотного и последовательного использования воды в процентном отношении к общему объему водопотребления на производственные нужды достигает 89%.