Влияние водопотребления на окружающую среду

1. Роль и значение воды в природе, жизни и деятельности человека

Водную оболочку Земли, называемую гидросферой, образуют Мировой океан, реки, озера, водохранилища, ледники, подземные воды и почвенная влага.

Вода появилась на поверхности нашей планеты 3 – 3,5 млрд. лет назад в виде паров вследствие дегазации мантии. В настоящее время масса воды составляет около 0,02% массы земного шара, объем ее равен 1,45-109 км3.

Покрывая 70% поверхности Земли, вода является жизненно важным элементом существования всех живых организмов, в том числе и человека.

Поэтому назначение воды как природного ресурса – поддержание жизненных потребностей человека, а также животного и растительного мира.

Вода присутствует во всей биосфере: не только в водоемах, но и в воздухе, почве, и во всех живых существах.

Одним из главных свойств воды как компонента биосферы и как природного ресурса является ее незаменимость. Если многие виды минерально-сырьевых ресурсов в принципе взаимозаменяемы, то вода не заменима. Она является основой всех жизненных процессов, основным источником кислорода в главном движущем процессе на планете – фотосинтезе.

Потеря 20 – 30 % влаги живым организмом приводит его к гибели. Человек умирает без воды на восьмые сутки. Только при наличии воды происходят сложные обменные процессы внутри организмов.

Вода – важный климатообразующий фактор, ее теплоемкость в 3,3 тысячи раз больше теплоемкости воздуха. Поглощая огромное количество тепловой энергии и медленно ее отдавая, вода служит регулятором климатических процессов глобального масштаба.

Вода выступает также в качестве одного из важнейших факторов, видоизменявших земную поверхность. В жизни и деятельности человека водные ресурсы всегда занимали особое положение. Человек издавна поселялся вблизи источников воды: рек, озер, прудов, либо на морских берегах. Почти все великие цивилизации древности возникли вблизи крупных рек. Наличие воды нередко определяло судьбы стран и народов. Водным источникам прежде (а в некоторых странах и ныне) поклонялись как языческим божествам, их называли именами святых. Вода один из важнейших источников получения энергии и путей сообщения, без воды невозможна производственная и хозяйственная деятельность человека, а успехи в земледелии напрямую зависят от оптимального орошения сельскохозяйственных культур.

Вода является обязательным компонентом практически всех технологических процессов как сельскохозяйственного, так и промышленного производств. Она выступает то как сырье, то как теплоноситель, то как транспортная система, то как промежуточный этап производства, то как растворитель и почти всегда как среда, удаляющая отходы. Вода является предметом труда и отдыха, она исцеляет недуги, вдохновляет поэтов, композиторов и художников. Все великие географические открытия были совершены мореплавателями, а освоение и заселение континентов, как известно, тоже совершалось в основном по водным путям. Таким образом, вода – уникальный и незаменимый природный ресурс, от которого зависит физическое и экономическое благополучие человеческого общества.

2. Запасы воды на планете и ее распределение

Общий объем воды на Земле составляет, по данным отечественных ученых Калинина и Быкова, составивших Мировой водный баланс - 1млрд. 386млн. км3. Более 97 % этого объема приходится на воды Мирового океана

Таблица 1- Мировые запасы воды

Запасы пресных вод, по последним данным, составляют 35 млн. км3, т.е. всего 2% общих запасов, а с учетом недоступной для использования некоторой части пресных вод, законсервированных в виде льдов в полярных ледниках, — 0,3 % объема гидросферы.

Запасы пресной воды, пригодной для непосредственного использования, оцениваются немногим более 35 млн. км3 или 2,5% общего объема, но только 0,3% пригодны для использования.

То есть на каждого жителя Земли приходится в среднем более 8 млн. м3 пресной воды. Однако здесь необходимо отметить, что около 70% запасов пресной воды сосредоточено в различного рода льдах и под землей, на глубине 150-200м, что создает определенные трудности в ее использовании.

Наиболее доступны в использовании воды рек и озер, они являются для человека основными источниками водоснабжения.

Запас пресной воды в руслах рек и озерах составляет около 93 тыс. км3.

Пресной водой называют воду, содержащую не более 1г солей в 1литре. Соленость океанической воды составляет в среднем 35г на 1л.

Имея представление о количестве пресной воды на Земле можно с определенной точностью сказать, сколько воды можно использовать без ущерба для биосферы, чтобы не нарушить водного баланса.

Установлено, что ежегодный объем воды, которую человеческое общество может использовать на свои нужды, не должен превышать ее ежегодно возобновляемого в результате естественных процессов объема.

Этот объем приблизительно равен суммарному годовому стоку рек в океан и составляет, по последним данным, 37,3тыс. км3.

Зная какими водными ресурсами может располагать человечество, весьма важно установить его реальные потребности в воде и оценить адекватны ли они возможностям гидросферы.

Для этого, прежде всего, необходимо отметить, что по территории земного шара водные ресурсы распределены неравномерно. Водообеспеченность территории в различных районах планеты большей частью не согласуется с численностью населения и размещением промышленного и сельскохозяйственного производства.

В Европе и Азии, например, сосредоточено 77% населения мира, но на эту территорию приходится только 38% мировых запасов ежегодно возобновляемых пресных вод. А вот население Южной Америки составляет всего 5%, а водные ресурсы достигают 25% суммарного объема годового стока рек земного шара.

3. Мировые проблемы использования водных ресурсов

Около одной трети населения мира проживает в странах, страдающих от дефицита пресной воды, где водопотребление превышает 10% от возобновимых водных запасов. К середине 90-х годов около 80 государств, на которые приходится 40 % мирового населения, испытывали острую нехватку воды. Подсчитано, что менее чем через 25 лет две трети населения мира будет жить в странах с дефицитом пресной воды. Ожидается, что к 2020 году водопотребление вырастет на 40 %, причем для удовлетворения потребностей растущего населения в продовольствии будет необходимо на 17 % больше воды.

В течение последнего столетия увеличение спроса на пресную воду было вызвано тремя главными фактами – ростом численности населения, промышленным развитием и расширением орошаемого земледелия. В развивающихся странах большая часть расхода пресной воды в последние два десятилетия приходится на сельское хозяйство. Планирующие органы всегда предполагали, что растущие потребности в пресной воде будут удовлетворены за счет освоения все большей доли гидрологического цикла посредством создания все более развитой инфраструктуры. Сооружение плотин стало одним из главных путей по увеличению доступных водных ресурсов, необходимых для орошения, выработки гидроэлектроэнергии и удовлетворения коммунальных нужд. Около 60 % из 227 крупнейших рек мира расчленены плотинами, водозаборными сооружениями или каналами, что влияет на пресноводные экосистемы. Вся эта инфраструктура позволила достичь развития водного хозяйства, например, увеличить производство продуктов питания и гидроэлектроэнергии. Существенными стали также издержки. За последние 50 лет плотины преобразили облик речных систем Земли, став причиной переселения от 40 млн. до 80 млн. человек в разных частях мира и необратимых изменений многих экосистем.

Приоритет строительства гидротехнических сооружений в сочетании со слабостью выполнения установленных правил водного хозяйства ограничил эффективность управления водными ресурсами, особенно в развивающихся странах. В настоящее время разработки новых стратегий переключились с решения водоресурсных проблем на управление спросом, отводя главное место комплексу мер по обеспечению ресурсов пресной воды, необходимых различным отраслям экономики. Эти меры включают повышение эффективности водопотребления, ценовую политику и приватизацию. С недавнего времени большое внимание уделяется интегрированному управлению водными ресурсами, которое учитывает нужды всех заинтересованных сторон в управлении водными ресурсами и их освоении.

В сельском хозяйстве расходуется более 70 % пресной воды, извлекаемой из озер, рек и подземных источников. Основная часть этой воды используется для орошения, которое обеспечивает около 40 % мирового производства продуктов питания. За последние 30 лет площади орошаемых земель увеличились с 200 млн. до более чем 270 млн. га. Мировое водопотребление выросло за тот же период с 2500 до более чем 3500 куб. км. Нерациональное управление водными ресурсами стало причиной засоления около 20 % орошаемых площадей мира, причем ежегодно засолению подвергается 1,5 млн. га новых земель, что существенно снижает производство продукции земледелия. Страны, подверженные засолению в наибольшей степени, расположены главным образом в пределах аридных и семиаридных регионов.

В качестве ответных мер на растущий спрос на воду приняты национальные программы действий, проведены анализ и реформирование политики в сфере использования водных ресурсов, начаты стимулирование эффективности водопотребления и передача технологий орошения. На глобальном уровне ФАО в 1993 году инициировала создание всемирной информационной системы AQUASTAT, которая аккумулирует и предоставляет данные об использовании воды в сельском хозяйстве.

Одну из серьезнейших опасностей для здоровья населения многих наиболее бедных стран по-прежнему представляет продолжающееся использование неочищенной воды. Наряду с тем, что число людей, пользующихся услугами водопровода, выросло с 79 % (4,1 млрд. человек) в 1990 году до 82 % (4,9 млрд. человек) в 2000 году, 1,1 млрд. человек все еще не имеют доступа к безопасной питьевой воде, а 2,4 млрд. живут в антисанитарных условиях. Большинство этих людей проживает в Африке и Азии. Отсутствие доступа к системам водоснабжения и канализации ежегодно приводит к сотням миллионов случаев возникновения связанных с водой заболеваний и к более чем 5 миллионов человеческих смертей. Кроме того, во многих развивающихся странах данная проблема приводит к серьезным, но трудно поддающимся оценке неблагоприятным последствиям для экономики.

Важность удовлетворения основных потребностей человека в воде уже сыграла значительную роль в формировании политики в сфере использования водных ресурсов. Одна из первых комплексных конференций по проблемам водных ресурсов состоялась в 1977 году в г. Мар-дель-Плата (Аргентина). Основное внимание было сосредоточено на потребностях населения, и результатом этого стало провозглашение Международного десятилетия по решению проблем водоснабжения и канализации (с 1981 по 1990 год), а также серьезные усилия ООН и других международных организаций по удовлетворению основных потребностей населения в этой области. Курс на удовлетворение основных потребностей людей в воде был вновь подтвержден в 1992 году в Рио-де-Жанейро, а программа действий расширена за счет включения в нее экологических потребностей в пресной воде. Как говорится в одном из последних отчетов ООН, все люди должны иметь доступ к необходимому количеству доброкачественной воды для питьевых и санитарно-гигиенических нужд. Наконец, в 2000 году на проходивших в Гааге и посвященных проблемам пресной воды Втором Всемирном форуме и Конференции на уровне министров было принято заявление от имени более чем 100 министров, вновь акцентирующее внимание на основных потребностях человека как приоритетных для государств, международных организаций и доноров.

Отдельной важной проблемой остается централизованное водоснабжение и санитарно-гигиеническое обеспечения населения городов. За первую половину 90-х годов приемлемой водой было обеспечено около 170 млн. городских жителей развивающихся стран и еще 70 млн. получили доступ к отвечающим современным требованиям системам канализации. Однако это имело лишь ограниченный эффект, так как к концу 1994 года около 300 млн. городских жителей все еще не имели водопровода, а почти 600 млн. – канализации. Те заметные успехи, которые достигнуты во многих развивающихся странах за последние 30 лет, были связаны с инвестициями в сферу обработки сточных вод, что приостановило ухудшение качества поверхностных вод или даже улучшило его.

4. Водные ресурсы Республики Беларуси

Водные ресурсы включают все пригодные для хозяйственного использования запасы поверхностных и подземных вод. Ресурсы поверхностных вод определяются в основном суммарным стоком в средний по водности год и оцениваются по Беларуси в 57,9 км3, из которых 34 км3 (58,7 %) формируются на территории страны. В многоводные годы суммарный речной сток может достигать 96 км1 в год, снижаясь в маловодные до 37,2 км3 в год. Местный сток изменяется в соответствии с водностью года от 61 до 22,8 км3 в год. Естественные ресурсы пресных подземных вод оцениваются в 15,8 км3 в год (43,5 млн. м3 в сутки), а разведанные утвержденные запасы — 2,3 км3; они распространены по всей территории Беларуси на глубинах от 100 до 450 м.

По обеспеченности водными ресурсами на одного жителя Беларусь находится в сравнительно благоприятных условиях: несколько лучших, чем европейские страны, и значительно лучших по сравнению с отдельными соседними государствами. Водообеспеченность общими водными ресурсами в средний по водности год в Беларуси составляет 5,8 тыс. м3 на одного жителя, в Европе в целом - 4,6, Польше и Украине - 1,7, в то же время в России - 30 тыс. м3.

Беларуси присуща значительная дифференциация водообеспеченности, которая усугубляется неравномерным размещением населения и производства. Так, наиболее развитые в хозяйственном отношении и густонаселенные центральные регионы страны (Минская обл. и г. Минск) располагают гораздо меньшими ресурсами поверхностных вод по сравнению с периферийными регионами, которые обладают и значительным транзитным стоком.

Рост промышленного и сельскохозяйственного производства, высокие темпы урбанизации способствовали расширению использования водных ресурсов. Забор речных и подземных вод постоянно возрастал, достигнув максимального уровня в 1986-1990 гг., равного 2,9 км3 в год. В результате спада производства, начиная с 1991 г., отмечалось сокращение водопотребления в различных отраслях экономики. Однако в последние годы в результате проводимых мероприятий по рационализации использования водных ресурсов, несмотря на рост объемов производства, оно стабилизировалось на уровне 1,7 км3. Основными потребителями воды являются: жилищнокоммунальное хозяйство - 47,1 % общего потребления; производственное (промышленное) водоснабжение — 44,1 %; сельскохозяйственное водоснабжение - 8,5 %; орошение - 0,3 %. В региональном аспекте выделяется центральная часть Беларуси, где потребляется почти треть всего объема используемых вод, что в основном совпадает с экономическим потенциалом данного региона.

Потребление питьевой воды на одного жителя в целом по Беларуси составляет 218 л/сут., что существенно выше, чем в большинстве стран Европы (100-150 л/сут.). Наибольшее удельное водопотребление на хозяйственно-питьевые нужды отмечается в Минске, Бресте, Гродно, Бобруйске и Могилеве. Питьевое водоснабжение в городах и сельской местности осуществляется преимущественно из подземных источников. Питьевой водой из поверхностных источников (после соответствующей водоподготовки) обеспечиваются жители Полоцка и частично Гродно, Минска, Гомеля.