niagara.jpg

2014-06-05

Проблеми прісної води

4.7777777777778 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 4.78 (9 голосів)

Проблеми прісної води

Людей в престижному районі Нью-Делі в Індії, незважаючи на те що кожен рік тут випадає достатня кількість опадів, вранці будить рев мегафону, який сповіщає, що воду дадуть лише на годину. Така ситуація в Нью-Делі виникла в основному через те, що кілька років тому чиновники ухвалили рішення відвести значну кількість води від річок і водойм для зрошення полів.

А от наприклад в місті Фінікс, США жителі щоранку прокидаються під дзюрчання води, що розбризкується над зеленіючими газонами і полями для гольфу. Хоча це місто розташоване посеред пустелі Сонора, вода в нього подається без обмежень. Місцева влада подбали, щоб вона прямувала в міста і передмістя, а не на сільськогосподарські угіддя, і дозволила використовувати очищені стоки для зрошення зелених насаджень та інших видів непитного використання води.

Не тільки в Нью-Делі або Фініксі, а й в усьому світі органи влади мають можливість впливати на експлуатацію водних ресурсів. Сьогодні в багатьох куточках нашої планети потреба в прісній воді починає перевищувати її доступність, і немає ніяких підстав сподіватися, що ситуація вирішиться сама собою. В даний час одна людина з шести, тобто більше мільярда людей по всій Землі, страждають від нестачі питної прісної води. Відповідно до даних ООН, до 2025 р. більш ніж половина країн земної кулі або зазнає серйозного перевантаження (наприклад, коли потрібна більша кількість прісної води, ніж є), або ж там виникне відвертий її дефіцит. До середини століття вже до трьох чвертей населення Землі зіткнеться з проблемами прісної води.

Вчені очікують, що її дефіцит стане повсюдним значною мірою тому, що населення зростає, а багато людей стають багатшими (що збільшує попит на воду), а також оскільки глобальна зміна клімату веде до опустелювання і зниження водозабезпеченості багатьох регіонів. Більш того, багато джерел води знаходяться під загрозою через забруднення стоками та промисловими викидами, змиву добрив з полів і проникнення солоної води в прибережних зонах у водоносні шари через відкачування ґрунтових вод. Оскільки проблеми прісної води можуть привести до голоду, хвороб, політичної нестабільності і навіть до збройних конфліктів, нездатність прийняти належні заходи загрожує серйозними наслідками.

Уряди та органи влади на всіх рівнях повинні сформулювати та реалізувати конкретні плани з реалізації політичних, економічних і технологічних заходів, які зможуть забезпечити водну безпеку в сьогоденні і майбутньому.

Проблеми прісної води: основні положення

Світові ресурси прісної води знаходяться під загрозою через те, що потреби в ній підвищуються в багатьох галузях. Дедалі більшій кількості населення потрібно все більше води. При цьому зміни клімату швидше за все сприятимуть виникненню засух.

Органи влади повинні вирішити, як отримати достатню кількість води і при цьому не знищити природні екосистеми, з яких вона надходить.

Застосування нових поліпшених методів опріснення допоможе запобігти нестачі води і збільшити її доступність.

Проте уряди на всіх рівнях повинні почати формувати відповідну політику і проводити інвестиції в інфраструктуру систем водопостачання вже зараз.

Причини дефіциту

Для того щоб розібратися у світовій проблемі водозабезпечення, необхідно зрозуміти, яка кількість прісної води потрібна в розрахунку на одну людину, а також вивчити фактори, що заважають водопостачанню та збільшують потребу у воді в різних частинах світу. Малін Фалкенмарк (Malin Falkenmark) зі Стокгольмського міжнародного інституту води та інші вважають, що кожній людині на Землі в середньому потрібно як мінімум 1 тис. куб. м води на рік, яка витрачається для пиття, гігієни та сільськогосподарського виробництва продуктів харчування. Ступінь забезпеченості залежить від регіону, оскільки розподіл водних ресурсів на Земній кулі дуже неоднорідний.

Особливо важко забезпечити людей необхідною кількістю води в посушливих регіонах слаборозвинених країн і країн, що розвиваються, при високій густині населення, оскільки потреба у воді там дуже велика, а її доступність обмежена. Такі річки, як Ніл, Йордан, менше Янцзи і Ганг, сильно міліють протягом значної частини року. А під Нью-Делі, Пекіном і багатьма іншими інтенсивно зростаючими містами падає рівень ґрунтових вод.

З проблемами прісної води все частіше починають стикатися і в розвинених країнах. Наприклад сильні посухи в США недавно привели до її дефіциту в багатьох містах в північній частині штату Джорджія і на великих територіях Південно-Заходу.

Багато води, але не там де треба

110 тис. куб. км опадів, що приблизно в 10 разів більше об’єму озера Верхнє, випадає щорічно на поверхню суші земної кулі. Цієї величезної кількості було б достатньо, щоб з легкістю задовольнити потреби всіх людей на планеті - якби вода з'являлася там і тоді, де і коли вона потрібна людям. Однак більшу її частину неможливо використовувати, а решта розподілена нерівномірно.

Куди йде дощ?

Більше половини опадів, що випадають на поверхню суші, недоступні для збору і зберігання, оскільки вода випаровується з поверхні ґрунту і рослин; цю частину називають «зеленою» водою. Частина, що залишилася потрапляє в так звані джерела «блакитної» води - річки, озера, болота і ґрунтові води - з яких люди можуть брати воду безпосередньо. Сільськогосподарське зрошення цієї вільно проточною водою становить основний вид споживання її людьми. Міста і промисловість поглинають лише незначну кількість від загальних ресурсів прісної води, проте породжуваний ними великий локальний попит нерідко позбавляє околиці доступних джерел вологи та поглиблює проблеми прісної води.

Джерела води в даний час

Велика частина Американського континенту і Євразія мають рясні джерела води. Однак кілька регіонів страждають від «фізичної» нестачі - коли потреба у воді перевищує її наявність. Інші регіони, в тому числі Центральна Африка, деякі частини Індійського субконтиненту і Південно-Східної Азії, зіткнулися з «економічною» нестачею води, коли недостатня технічна грамотність, погане урядове управління або нестача коштів обмежують доступ до води навіть при наявності достатніх її джерел.

Влада золота

Зрозуміло, географічне розташування - не єдиний чинник, що визначає доступність води в кожному конкретному місці: основну роль відіграє платоспроможність. У жителів американського Заходу є стара приказка: «Зазвичай вода тече вниз, однак вона завжди піднімається вгору туди, де є гроші». Іншими словами, коли постачання вологою породжує дефіцит, вона насамперед спрямовується туди, де приносить високий дохід - на шкоду менш прибутковій діяльності.

При такій організації найбіднішим групам населення і природі - флорі і фауні розташованих по сусідству екосистем - дістається занадто мало.

Показовий випадок стався в регіоні з найкращою системою управління водними ресурсами у світі - в басейні річок Муррей і Дарлінг на південному сході Австралії. Ще кілька десятиліть тому сільськогосподарські виробники і уряд поділили воду між споживачами, заклавши в основу рівність і економічні принципи. Угода щодо її використання дозволяла учасникам торгувати водою і правами на неї. У документі навіть було передбачено виділення значної частини водних ресурсів для місцевих екосистем та їх природних мешканців, про яких в інших випадках нерідко забували, хоча від них кінець кінцем залежить добробут всього регіону. Наприклад водні та болотні рослини, як макро-, так і мікроскопічні, зазвичай вносять значний внесок в очищення води від скинутих людиною стоків.

Однак з'ясувалося, що тієї кількості води, яку автори плану виділили на підтримку навколишнього середовища, виявилося недостатньо, що стало очевидно під час періодично наступаючих посух. Територія басейну річок Муррей і Дарлінг висохла, і в останні роки там стали виникати сильні пожежі.

Якщо навіть у межах однієї держави виявляється нелегко керувати розподілом водних ресурсів, то очевидна важкість цього завдання в басейнах річок, що включають в себе території декількох країн. Так, з річкою Йордан межують Ліван, Сирія, Ізраїль, палестинські території та Йорданія, і всі ці країни претендують на свою частку із загальної, але обмеженої кількості води цієї невеликої річки, що протікає в цьому посушливому регіоні. Лише безперервні переговори і компроміси утримують напружену ситуацію під контролем.

Під тиском зміни клімату та зростання населення

Моделі, в яких враховувалися впливу зміни клімату, збільшення чисельності населення та економічного зростання на доступність води до 2025 р., показують, що навіть одна лише зміна клімату створить дефіцит води в багатьох регіонах. Однак зростання чисельності населення ще небезпечніше. При відсутності узгоджених дій щодо збереження води поєднання зростання чисельності населення і зміни клімату призведе до її нестачі на величезних територіях Землі.

Як визначити потребу у воді

Попит зростає не тільки при збільшенні чисельності населення, але також має тенденцію ставати вищим зі зростанням рівня доходу: більш забезпечені групи населення зазвичай споживають більше води, особливо в міських та промислових районах. У багатьох містах, насамперед на більш густо населених територіях Азії та Африки, попит стрімко зростає.

Крім рівня доходів попит на воду залежить також від її ціни для споживача. Наприклад, в кінці 1990-х рр., коли виконували моделювання світового споживання води в період з 2000 до 2050 р., виявили, що світова потреба у воді зросте з 3350 куб. км до 4900 куб. км - за умови, що доходи і ціни залишаться на тому ж рівні, що і в 1998 р. Проте попит на воду зросте майже в три рази (до 9250 куб. км), якщо доходи найбідніших націй продовжать зростати і сягнуть сьогоднішнього рівня країн із середнім доходом, і якщо при цьому уряди цих держав не будуть проводити чіткої політики щодо обмеження водоспоживання. Підвищення потреби призведе до значно більш інтенсивного навантаження на джерела води, що відповідає прогнозам Міжнародного інституту управління водними ресурсами (IWMI).

Способи знизити втрати

Необхідно проводити розумну цінову політику, що сприяє кращому збереженню води в житловому та промисловому секторах. У минулому ціна прісної води в США та інших великих економічних державах була занадто низькою, щоб стимулювати водоспоживачів економити воду. Нерідко люди експлуатують природний ресурс, мало піклуючись про втрати, якщо він дістається майже безкоштовно.

Відповідно, головна рекомендація - встановити більш високі ціни на воду повсюдно і стимулювати такі заходи, як систематичне повторне використання побутових нефекальних стоків (так званої «сірої води») для непитних цілей.

Підвищення цін поліпшить також стан систем доставки води і знизить її втрати. Один з найважливіших наслідків надто низьких цін на воду полягає в тому, що виділяються недостатні кошти на розвиток і підтримку систем водопостачання. Відповідні служби зазвичай не прагнуть своєчасно виявляти витоки, а приступають до ремонту лише після того, як труби остаточно прорве.

Однак вартість ремонту і модернізації інфраструктури систем водопостачання в США і Канаді, здатних знизити втрати і забезпечити їх безперебійне функціонування, виявиться надто високою. Консалтингова фірма Booz Allen Hamilton підрахувала, що в найближчі 25 років обом країнам буде потрібно витратити на системи водопостачання в загальній складності $ 3,6 трлн.

Необхідно використовувати й іншу важливу стратегію, яка звернена на найбільших споживачів. Мета цієї стратегії - зрошення сільськогосподарських угідь: якщо порівнювати сільське господарство з будь-яким іншим видом споживання води окремо, то тут можна зберегти прісної води набагато більше. Як показують дослідження Міжнародного інституту управління водними ресурсами, для того щоб забезпечити населення Землі їжею в 2050 р. без будь-яких технологічних нововведень в зрошуваному сільськогосподарському виробництві, фермерам буде потрібно значне підвищення кількості споживаної води (збільшення з поточних 2700 до 4000 куб. км).

З іншого боку, навіть вельми скромне десятивідсоткове зростання ефективності зрошення вивільнить більше води, ніж витрачається на випаровування у всіх інших видах людської діяльності. Тому необхідно ліквідувати витоки в системі транспортування води і реалізувати методи її збереження, а також більш ефективні способи її доставки безпосередньо до рослин.

Ще один підхід до заощадження води полягає в тому, щоб між сезонами вегетації зберігати вологу, призначену для зрошення, в підземних сховищах. У більшості регіонів світу накопичення дощової і снігової води та її стік в річки сягає максимуму між сезонами вегетації, коли потреба у воді для зрошення мінімальна. Основне завдання - зберегти воду і використовувати її в той сезон, коли потреба в ній для зрошення полів особливо велика.

Найпростіший спосіб - утримати воду за допомогою гребель, проте з відкритої поверхні водосховищ відбувається випаровування значної її кількості. Втрати на випаровування можна знизити, якщо зберігати вологу під землею. Можна використовувати великі підземні резервуари, які легко наповнювати з поверхневих джерел води, а потім викачувати з них воду для зрошення в міру необхідності. Подібні «банки води» вже є в Арізоні, Каліфорнії та в інших місцях.

Більш широке використання дощувальних систем поливу, які мінімізують витрати води, дозволяючи їй повільно надходити або з ґрунтового шару, або прямо з прикореневої зони рослин - ефективний засіб скорочення використання води для іригації. Інвестування в нові сорти рослин, здатні переносити нестачу води, посухи та полив засоленою водою, також дозволяє додатково знизити витрату води на зрошення.

Що ще можна зробити для вирішення проблеми прісної води?

Скоротити потребу у воді для зрошення в пустельних і напівпустельних областей і при цьому забезпечити зростаючий в усьому світі попит на продукти харчування можна, забезпечуючи ці області так званою «віртуальною» водою. Цим терміном позначають її кількість, витрачену на виробництво продуктів харчування та інших товарів. Якщо вони експортуються в посушливі регіони, то там вже не доведеться витрачати воду для їх вирощування. Отже, привіз товарів до місця споживання еквівалентний доставці води.

Поняття віртуальної води може спочатку здатися якимись статистичними хитрощами, однак доставка товарів допомагає багатьом посушливим країнам уникнути витрати власних джерел води на сільське господарство, що вивільняє значну її кількість для інших видів застосування. Віртуальна вода і торгівля нею допомогли вирішенню багатьох міжнародних спорів, викликаних нестачею води. Наприклад експорт віртуальної води у вигляді продуктів до Йорданії знизив ймовірність виникнення конфлікту з сусіднім Ізраїлем.

Глобальний об’єм віртуальної води, яка продається щорічно, перевищує 800 млрд куб. м води на рік, що еквівалентно десяти річкам розміром з Ніл. Лібералізація торгівлі сільськогосподарськими продуктами і зниження податкових обмежень, які в даний час перешкоджають потоку продуктів харчування, зможе збільшити потоки віртуальної води по всьому світу. Наприклад вільна торгівля призведе до подвоєння нинішнього загальної кількості перенесення віртуальної води до більш ніж 1,7 трлн куб. м.

Однак населення зростаючих міст потребує води для пиття, а також для гігієни та санітарії. Постійно зростаючі потреби в рідині для звичайних міських змивних туалетів можна знизити, застосовуючи пристрої, які не потребують води або витрачають її в невеликих кількостях. За допомогою цієї технології сеча направляється для використання в сільському господарстві, а інша речовина перетворюється на місці в органічний компост. Пристрої діють за тим же принципом, що і звичайна садова компостна купа. За допомогою аеробних мікроорганізмів у них відбувається розщеплення фекалій в нетоксичну масу, багату поживними речовинами для рослин, яку можна використовувати як добриво. Технологія може використовуватися абсолютно безпечним чином навіть в умовах дуже щільного міського заселення, як демонструє приклад Gebers Housing Project в передмістях Стокгольма.

По суті, дана технологія дозволяє відокремити санітарні системи від водопостачання, що за умови широкого впровадження дозволить зберегти значні кількості прісної води.

Протилежний підхід, а саме збільшення водопостачання, також стане критично важливим компонентом вирішення проблеми прісної води. Лише близько 3% води на Землі - це прісна вода, а вся інша - солона. Однак існують методи її опріснення, за допомогою яких можна експлуатувати і цей величезний ресурс. Зниження витрат на найбільш вигідний в енергетичному відношенні процес опріснення - за допомогою систем зворотного осмосу - означає, що багато приморських міст зможуть отримати нове джерело питної води.

Збереження води

Мала дія - якщо виконувати її постійно протягом тривалого часу, і якщо до неї підключиться значна кількість людей - дозволить хоча б частково вирішити глобальну проблему. Ось кілька простих способів зберігати воду:

Влаштуйте у себе компостну купу і відмовтеся від подрібнювача харчових відходів.

Використовуйте тільки високоефективні пральні та посудомийні машини (помічені знаком Energy Star) і завжди завантажуйте їх повністю.

Встановіть у туалеті бачок з подвійною кнопкою зливу (що дозволяє витрачати менше води для змиву сечі) або ж біотуалет, та систему для очищення і вторинного використання стоків.

Встановіть в душі лійку з невеликим потоком води і використовуйте воду з ванни для поливу квітів.

Поливайте газон рано вранці або вночі, щоб уникнути втрат на випаровування.

Опріснення води

При роботі фільтра зворотного осмосу солона вода спочатку тече в першу з двох камер, відокремлених одна від одної напівпроникною мембраною, що пропускає тільки рідину. У другій камері міститься вже прісна вода. Коли до камери з солоною прикладається тиск, то поступово молекули води просочуються через мембрану в другу камеру, і таким чином відбувається опріснення.

Інженерам вдалося домогтися зниження вартості цього процесу шляхом застосування низки нововведень, включаючи розробку поліпшених мембран, що вимагають меншого тиску і, отже, менше енергії для фільтрації, і модульної організації установок, що полегшує їх монтаж. Великі опріснювальні установки з використанням економічної технології були побудовані в Сінгапурі і в Тампі, штат Флорида.

В даний час учені працюють над фільтрами зворотного осмосу, що складаються з вуглецевих нанотрубок, які більш ефективні і мають потенціал для зниження вартості опріснення ще на 30%. Ця технологія, яка поки була представлена лише у вигляді дослідних зразків, впевнено рухається до комерційного застосування. Слід сказати, що незважаючи на підвищення енергетичної ефективності цієї технології, застосування систем зворотного осмосу все одно обмежується їх високою енергоємністю, і тому розширене їх використання можливе лише за наявності доступних джерел електроенергії.

Окупність інвестицій

Не дивно, що для запобігання браку води потрібно витратити гроші - і чималу їх кількість. Аналітики з Booz Allen Hamilton провели оцінку, відповідно до якої для того щоб забезпечити воду для всіх потреб людства, до 2030 р. весь світ буде змушений вкладати не багато не мало - $ 1 трлн на рік у впровадження існуючих технологій заощадження води, в ремонт та оновлення інфраструктури , у будівництво систем санітарії. Ця сума складе близько 1,5% поточної глобального валового продукту або близько $ 120 на людину, що не так вже й багато.

На жаль, у більшості країн інвестування коштів у системи водопостачання в процентному відношенні до валового національного продукту знизилося з кінця 1990-х рр. вдвічі. Якщо в найближчі десятиліття знову вибухне криза, то її причина буде не в нестачі знань, а в недостатній далекоглядності і небажанні виконувати необхідні витрати.

Однак є привід для оптимізму: країни з найбільшою чисельністю населення і найбільшими інфраструктурними потребами у воді - Індія і Китай - це як раз ті держави, в яких відбувається швидке економічне зростання. Та частина земної кулі, яка швидше за все продовжить страждати від нестачі води - Африка з її мільярдом жителів - витрачає менше за всіх на підтримку інфраструктури водопостачання і не може дозволити собі витрачати більше, тому важливо, щоб більш благополучні нації забезпечували їй необхідну фінансову допомогу.

Міжнародне співтовариство зможе знизити ймовірність настання глобальної водної кризи, якщо докладе спільні зусилля. Не потрібно винаходити нові технології; необхідно просто прискорити введення існуючих методів збереження і примноження джерел води. Вирішити проблему її нестачі буде нелегко, але ми доб'ємося успіху, якщо почнемо прямо зараз і будемо послідовні. В іншому разі більшій частині світу доведеться відчувати спрагу.

 

Читайте також:

 

Коментарі:

blog comments powered by Disqus