Качественное и количественное исчерпание воды

Вопрос о загрязнении вод не является вопросом будущего. Речь идет не о том. до какой степени можно довести загрязнение, а как его снизить при росте населения и дальнейшем развитии всех отраслей народного хозяйства. В СССР в ряде областей чистой воды не хватает уже настолько, что пришлось ограничивать в них строительство водоемких производств.

Годовой сток рек земного шара равен 37 тыс. км³. На территории СССР формируется 4354 км³, из которых 3340 км³ паводкового стока не могут быть полностью использованы. Из оставшихся примерно 1000 км³ уже сейчас народное хозяйство потребляет более 250 км³, в том числе 130 км³ в сельском хозяйстве, преимущественно на орошение, а в дальнейшем по прогнозам будет потребляться 650-700 км³ в год (Фомин, 1968).

Хром, медь, никель, соли цинка, цианиды, фенол, аммиак, нефтепродукт ты, различные кислоты и щелочи содержатся в водах промышленных центров во всех странах. Органика поступает с бумажных, сахарных, винокуренных заводов, боен; с полей смываются удобрения - азот и фосфор, под влиянием их водоемы быстро эвтрофируются, бурно зарастают водорослями.

Стоки с целлюлозных заводов, содержащие ядовитые меркаптаны, в значительной степени не поддаются очистке. Проходят через любые фильтры и детергены. Различные химические вещества часто, сочетаясь один с другими, дают более токсичные соединения, чем первоначальные. Велика роль бактериального загрязнения около больших городов. Например, в Сене выше Парижа в 1 см³ отмечается 15 патогенных бактерий, а ниже - 1,5 млн.

Плохо очищаются озера и водохранилища. Хотя в них возможен лучший, чем в реках, отстой воды, но способность к самоочищению пропорциональна перемешиванию, которого в этих водоемах как раз и не происходит. Однажды умерший водоем с трудом восстанавливается. Американские специалисты подсчитали, что для восстановления оз. Эри, лишенного жизни вследствие сбрасывания сточных вод, главным образом отравленных ртутью, нужно приостановить поступление стоков в него на 500 лет или сразу затратить 200 млрд. долл.

Из всех видов загрязняющих веществ самыми распространенными являются углеводороды, преимущественно нефть. Нефтепродукты поступают в воду с нефтеперегонных заводов, нефтепромыслов, от промывки танкерного флота, от выхлопа в воду судовых двигателей внутреннего сгорания.

Нефтяная пленка на поверхности воды изолирует ее от кислорода воздуха; при отсутствии же кислорода невозможна никакая, в том числе и бактериальная, жизнь, а следовательно, и самоочищение. Считают, что сейчас в море ежегодно поступает 12 млн. т нефтепродуктов, причем их разложение длится в среднем 4 года.

Существует много способов задержания, улавливания и потопления нефтяной пленки на воде. Но, как показали попытки нейтрализовать нефть, которая вылилась в море в количестве 117 тыс. т при аварии танкера ”Торри-Кэньон” или при катастрофе в районе Санта-Барбара (Калифорния), когда нефть разлилась на 2 тыс. км², все средства оказались недействительными. Детергенты, которыми ее пытались привести в растворимое состояние, принесли организмам больше вреда, чем сама нефть.

Наконец, крайне серьезную проблему представляет радиоактивное загрязнение вод, происходящее главным образом в результате сброса отходов атомных электростанций. В США они помещаются в стальные контейнеры, заливаются стекловидной массой и погружаются на дно океана. В ряде других стран радиоактивные отходы малыми дозами, для которых обеспечено достаточное разбавление, спускают в реки.

Все же этот способ не вполне безопасен: отходы могут адсорбироваться грунтами и водными организмами и накапливаться в больших количествах. Вероятно, целесообразно захоронение отходов в глубоких шахтах. Большую угрозу представляет также производимое США захоронение на дне океана нервнопаралитического газа.

Весьма значителен ежегодный смыв в реки почвы, много оседает ее также в озерах и балках (Соболев, 1958). Если одновременно с задачей увеличений производства удобрений не будет решена задача впитывания выпадающих осадков почвой и уменьшения эрозии, то вся масса удобрений вместе с частью почвы будет сноситься в реки.

Поставить надежный заслон на пути смыва растворенных удобрений - труднейшая (вследствие дисперсности источников), но насущнейшая задача сельского хозяйства. Но поглощение осадков почвой должно быть достигнуто и из чисто агрономических соображений: большие урожаи потребуют больших количеств воды.

Помимо уменьшения водопотребления энергетикой и промышленностью за счет перехода на замкнутую циркуляцию, должен быть увеличен коэффициент использования стока. Строительство ряда водохранилищ для многолетнего регулирования (преимущественно в верховьях рек) приведет к сокращению паводкового стока.

Необходимо пересмотреть технологию производства в таком направлении, чтобы исключить само образование загрязненных стоков. В конце концов всякий отброс, будучи обработан соответствующим образом, может оказаться весьма ценным продуктом. Это в равной степени относится к твердым, жидким и газообразным отходам.

Очевидно, при проектировании заводов любого профиля надо будет учитывать все отходы производства и заранее предусматривать строительство подсобных цехов для их утилизации. В случае невыгодности обработки отходов вследствие их малого количества они должны направляться по трубопроводам на центральный завод для обработки. Проекты ’’антизаводов”, которые будут целиком заняты переработкой отходов, уже созданы в СССР для района Запорожья, а в США — для района Великих озер.

В деле увеличения количества пресной воды, несомненно, значительную роль будет играть опреснение морских вод на комбинированных атомных станциях. Этой водой будут снабжаться в первую очередь прибрежные города, а затем она по трубопроводам будет передаваться все дальше в глубь материков.

Наиболее сложен вопрос о тепловом стоке. В отличие от водного и воздушного стока его нельзя очистить. По второму принципу термодинамики его можно только передавать от одного тела к другому, например, от воды к воздуху. Правда, тепло излучается в космос, но, чтобы ускорить его излучение, надо повысить температуру излучающего тела. К 2000 г. в воду в пределах всего земного шара будут предположительно выделяться около 7 млрд, ккал в год. К этому времени США надеются перевести 60% своих электростанций на атомную энергию, которые, однако, будут сильно нагревать воду.

В топках и домнах сжигаются горы топлива. При этом в год выделяется около 15 млрд, т углекислого газа, процент его в атмосфере существенно повышается. Углекислый газ препятствует тепловому излучению Земли и создает на ее поверхности парниковый эффект. Благодаря этому, а также благодаря прямому нагреванию температура атмосферы уже повысилась на 0,6°.

В случае повышения ее еще на 1,5—2° начнется таяние ледяного пака полярных бассейнов, которое в дальнейшем станет вследствие уменьшения отражательной способности самопроизвольным и необратимым (Будыко, 1962). Это может привести к растоплению ледников Антарктиды и Гренландии. В результате уровень океана поднимется приблизительно на 65 м и вода затопит все приморские низменности.

Потеплению атмосферы противостоит уменьшение ее прозрачности при задымлении и запылении. Однако это плохой выход из положения, так как он связан с ослаблением фотосинтеза. Часть углекислоты потребляется растительностью, но потребление ее уменьшается по мере истребления лесов и загрязнения океана.

Сокращения поступления углекислоты в атмосферу можно достигнуть путем замены старых способов производства энергии новыми, типа использования геотермальной энергии, энергии Солнца, ветра, приливов и т.д. Но науке предстоит также решить грандиозную задачу создания механизмов для промышленного фотосинтеза и поглощения углекислоты.

В очистке вод в СССР достигнуты заметные успехи. Мероприятия, проведенные в последние годы по предотвращению загрязнения бассейнов Волги и Урала неочищенными сточными водами, уже принесли значительные результаты. ”Суда-дворники” всасывают нефть с поверхности Бакинской бухты,

Кольской губы и других акваторий. Ряд заводов переведен на замкнутый оборот. Образцом временного решения вопроса (до пересмотра технологии) является деятельность Могилевского лавсанового комбината, который не только очищает свои сточные воды перед сбросом в Днепр, но и принимает на себя очистку стоков города и всех его промышленных предприятий.

Положение на реках и морях Западной Европы и Северной Америки значительно хуже. Несмотря на запрет, в Рейн, например, продолжают сбрасывать в большом количестве ядовитые вещества. Ядовиты воды в Миссисипи, Огайо и многих других реках США.