Истина в воде

Никогда раньше мир не нуждался в воде так, как сейчас. Принимая душ или заливая чай кипятком, задумываемся ли мы, что всё это может внезапно исчезнуть? Может быть, не завтра и не через год, но в обозримом будущем. Это вовсе не сценарий апокалипсиса. Каких-нибудь 50 лет назад и на продавца бутилированной чистой воды посмотрели бы с усмешкой, как на продавца воздуха.

Наиболее распространенная, самая простая и наименее понятная жидкость из всех известных человеку. Мы знаем, что без воды не было бы жизни на Земле, но продолжаем воспринимать ее как должное. Хотя иллюзия неисчерпаемости водных ресурсов и бесконечной их доступности, кажется, уходит в прошлое.

Круговорот

Сколько же мы потребляем? Социальная потребность человека в воде – теоретическая величина, рассчитываемая официальными организациями, – в разных странах заметно различается. По официальным данным, в Германии эта цифра равна 130 л/человека в сутки, в России (с июля 2014 г.) – 140 л. В то же время жителями Африки потребляется в среднем от 5 до 20 л воды в сутки – это самый низкий показатель в мире.

Если вернуться к нашей стране, то, согласно тем же исследованиям, в середине 90-х житель Москвы потреблял в среднем 650 л воды в сутки, а в конце десятилетия – уже 450 л. Цифры, безусловно, были завышены. Введение квартирных счетчиков потребления воды в последнее время приблизило российские показатели к общеевропейским.

Однако водопотребление – это не только бытовые нужды, но и промышленность и сельское хозяйство, на которое приходится бóльшая доля глобального использования воды. На сельское хозяйство уходит в среднем 70% всего объема потребляемой пресной воды в мире. В России на промышленность приходится более 50% общего водопотребления, на сельское хозяйство – около 20% и почти столько же на коммунальное хозяйство. К слову, государственная программа развития сельского хозяйства предполагает сокращение потребления водных ресурсов на 40% к 2020 г. Снижение издержек производства в сельском хозяйстве и промышленности касается систем водоснабжения, где потери воды порой доходят до 200–300%. Причины этого кроются, например, в устаревшем или несовершенном оборудовании, следствием чего становятся аварии и утечки, а затем увеличение финансовых затрат при капитальном ремонте и строительстве.

Еще одна важная проблема – это сточные воды, то есть не пригодные к использованию отходы сельского хозяйства, промышленных предприятий и коммунальная канализация. Их утилизация и очистка требуют огромных финансовых затрат.

По данным на 2009 г., питьевой водой, отвечающей требованиям безопасности, в нашей стране было обеспечено только 38% населенных пунктов, недоброкачественной питьевой водой – 9%. В среднем доля населения России, обеспеченного питьевой водой, отвечающей требованиям безопасности, в 2009 г. составила около 86%.

1,3 млрд человек по всему миру испытывают постоянный дефицит воды, это почти 20% семимиллиардного населения планеты. Дефицит воды – это не только нехватка питьевой воды или воды для бытовых нужд, для сельского хозяйства и промышленности, это источник международных конфликтов: естественные водные ресурсы уже сейчас стали если не прямой, то косвенной причиной многих вооруженных столкновений в Африке и на Ближнем Востоке. 

Войны за воду

Причины нарастающего дефицита водных ресурсов различны. Рост населения Земли до 7 млрд человек неизбежно повлек за собой увеличение потребления ресурсов и, как следствие, уничтожение природных экосистем. Пресловутый «круговорот воды в природе», известный всем со школьной скамьи, уже не является саморегулирующейся системой, и ресурсы, которые мы по-прежнему считаем неисчерпаемыми, все же сокращаются из-за загрязнения и деградации пресноводных экосистем, неконтролируемой урбанизации и изменений в землепользовании.

Некоторые эксперты прогнозируют в скором времени появление рынка воды, подобного современному рынку нефти. В качестве примера можно привести тот же рынок бутилированной питьевой воды – еще несколько десятилетий назад его просто не существовало. В этой связи нарастающая в мире борьба за водные ресурсы имеет долговременные последствия в виде последующего роста цен на продовольствие, а также возникновения потенциальной угрозы для национальной безопас­ности стран, обладающих этими ресурсами. Нефтяные войны на Ближнем Востоке – предшественники войн за воду, которую было принято считать по большей части косвенной причиной конфликтов.

Более 40 лет Израиль оккупирует Голанские высоты. Тивериадское озеро, более известное как Галилейское море – основной «камень преткновения» в отношениях Израиля с Сирией и препятствие для обсуждения мирного соглашения. Это озеро и более мелкие источники воды, расположенные на этой территории, – поставщики трети питьевой воды Израиля.

Экологические последствия глобального потепления напрямую связаны с водными объектами. Изменения климата приводят к увеличению паводков, половодий и засух. Повышение уровня Мирового океана может сделать непригодными для жизни обширные территории. Нарушения водного баланса коснутся всех, и последствия подобных изменений уже давно можно наблюдать на примере Аральского моря.

ООН относит к зоне риска 80% стран мира, исключая Канаду, Бразилию, Россию, некоторые страны Европы, а также тропические районы Африки, Южной Америки и Южной Азии. Уже сейчас такие территориально близкие к России государства, как Молдавия, Румыния, Венгрия или Туркмения, более 75% своих водных ресурсов получают из внешних источников.

России повезло. Наша страна обладает уникальным водно-ресурсным потенциалом – пятая часть общемировых ресурсов питьевой воды.

Кристально-чистый

Качество природной воды таково, что она, как правило, непригодна или малопригодна для употребления. Увеличение использования в сельском хозяйстве химических удобрений, пестицидов, медикаментов ветеринарного назначения, сбросы неочищенной воды промышленными предприятиями – всё это не облегчает сложившуюся ситуацию.

Первый завод по очистке сточных вод в континентальной Европе был запущен в эксплуатацию еще в 1882 г. во Франкфурте-на-Майне. Современные технологии на порядок сложнее и качественнее. Традиционно выделяют механические, биологические и химические методы очистки воды. Механические методы – это, как правило, первая стадия очистки: удаление твердых частиц и взвеси. Биологические процессы используются для очистки сточных вод от органически разлагаемых компонентов. Химические вещества, такие как азот или хлор (устаревший на данный момент способ очистки), обеззараживают воду, но они не безопасны.

Примерно с конца 1980-х гг. были разработаны новые процедуры очистки (применение озона или ультрафиолетового излучения для устранения опасных последствий дезинфекции сточных вод хлором), но из-за высоких эксплуатационных расходов они не нашли широкого применения. Сейчас в индустриально развитых странах набирают популярность мембранные технологии очистки воды. Микрофильтрационные материалы, изготовляемые, в том числе, и на российских предприятиях, являются идеальными для очистки жидкостей и газов от микропримесей, таких как пыль, взвеси или бактерии.

Эксперты связывают будущее процессов очистки воды именно с мембранными технологиями еще и потому, что их использование весьма разнообразно: это и очистка сточных вод, и очистка питьевой воды, и опреснение. Еще одно модное поветрие – нанотехнологии – приходят на помощь, когда необходимо удалять, к примеру, примеси тяжелых металлов.

Анализ рынка показывает, что подобные технологические новинки не только востребованы, но и имеют значительные перспективы для дальнейшего роста. Уже сейчас на рынке доступны керамические мембранные фильтры с нанопорами. Инновации в данной сфере в конечном итоге должны привести к удешевлению производства таких фильтров и повышению срока их службы. 

Технологии опреснения морской воды позволяют в некоторой мере нивелировать существующий водный дефицит. Если вернуться к странам Ближнего Востока, то наиболее ярким примером может служить Катар, который использует опреснительные установки с 1976 г., и вся питьевая вода в этой стране – обессоленная морская вода. В Израиле около 80% сточных вод после очистки направляется на орошение хлопчатника и овощных культур, употребляемых в пищу после термической обработки.

Капля за каплей

Решение многих проблем кроется в изменении неэффективной модели эксплуатации природных ресурсов. Современные системы орошения и мелиорации в сельском хозяйстве позволяют повысить КПД методов орошения до 95%. Применение нанотехнологий позволяет снижать, а то и вовсе отказываться от химических пестицидов, что в свою очередь облегчает последующую очистку воды и уменьшает давление на экологию.

Для промышленности один из наиболее актуальных вопросов – замена воды в качестве растворителя и поиск альтернативных решений. Например, она используется в качестве реакционной среды в текстильной и бумажной промышленности, в производстве продуктов тонкого органического синтеза.

Технологии, позволяющие экономить воду в быту, – это счетчики, посудомоечные или стиральные машины, потребляющие четко ограниченные объемы воды. Домашние системы очистки проточной воды позволяют экономить деньги, которые в ином случае были бы потрачены на воду в бутылках.

Но если в вопросах заботы о потребностях человека технологии движутся семимильными шагами, то о нуждах природы мы задумываемся в последнюю очередь. Экономия, как в быту, так и в процессе производства, своевременная замена или ремонт отслужившего свой ресурс оборудования, очистка и переработка сточных вод – это недостижимый пока идеал разумного водопользования. Технологии, позволяющие минимизировать воздействие на природу и восстановить водные ресурсы, существуют и продолжают развиваться, становясь проще и понятнее. Меняться нужно лишь человеку и его отношению к природе.

А природа тем временем подготовила нам очередной сюрприз – ученые обнаружили минерал рингвудит, содержащий столько же воды, сколько во всех океанах вместе взятых. Единственное, что останавливает пока человечество, – это отсутствие технологий, позволяющих добыть минерал, залегающий на недоступной нам пока глубине.

Наталья ПОПОВА

Социальная потребность человека в воде в Германии составляет 130 л/человека в сутки, в России (с июля 2014 г.) – 140 л. Жителями Африки потребляется в среднем от 5 до 20 л воды в сутки.

На сельское хозяйство уходит в среднем 70% всего объема потребляемой пресной воды в мире.

Доля населения России, обеспеченного питьевой водой, отвечающей всем требованиям безопасности, в 2009 г. составила 86 %.

1,3 млрд человек в мире испытывают постоянный дефицит воды.

Вода из Арктики

Существующие прогнозы показывают, что к середине XXI в. питьевая вода естественного происхождения в большинстве регионов мира превратится в дефицитный продукт, а снабжение будет обеспечиваться за счет ввоза (в том числе из арктической и антарктической зон), а также благодаря технологиям опреснения и очистки, зачастую весьма дорогостоящим.

Путешествие к центру Земли

На глубине сотен километров под землей содержится воды столько же, сколько во всем Мировом океане. Вода в виде гидроксильных групп содержится в составе минерала рингвудита, недавно обнаруженного канадскими учеными. Об этом сообщает РИА «Новости» со ссылкой на журнал Nature. До сих пор никто не видел рингвудит, извлеченный из земной мантии, так как глубина, на которой он должен залегать, слишком велика для добычи образцов. Грэм Пирсон и его коллеги из университета Альберты в Эдмонтоне обнаружили образец рингвудита в виде вкрапления в алмазе. «Этот образец – очень веское доказательство того, что глубоко под землей есть области, содержащие воду. Переходная зона в недрах Земли должна содержать столько воды, сколько все океаны, вместе взятые», – пояснил Пирсон.

По данным Международной ассоциации по опреснению воды, в настоящее время в 120 странах действует около 17 тыс. заводов по опреснению воды. Активнее всего используют этот способ получения питьевой воды страны Аравийского полуострова, прежде всего Саудовская Аравия и ОАЭ, а также Испания, США и Китай. В начале 2012 г. китайское правительство объявило о запуске масштабного проекта, цель которого – к 2015 г. увеличить производительность опреснительных заводов до 2,5 млн куб. м воды в день.

Самый большой опреснительный завод в Европе работает близ Барселоны – он ежедневно поставляет жителям столицы Каталонии 200 млн куб. м питьевой воды.

Крупнейшие потребители воды в мире (млрд куб. м в год, 2011 г.)

Источник: Pocket World in Figures, The Economist, 2014.