Лекция № 4. Менеджмент и охрана водных ресурсов

4.1. Общая характеристика водных ресурсов

Водная оболочка земного шара—океаны, моря, реки, озера— называется гидросферой Она покрывает 70,8% земной поверхности. Объем гидросферы достигает 1370,3 млн км 3, что составляет 1/800 общего объема планеты 96,5% гидросферы сосредоточено в океанах и морях, 1,74% —в полярных и горных ледниках и лишь 0,45% —в пресных водах—реках, болотах и озерах Под воздействием солнечного тепла вода в природе совершает непрерывный круговорот. Водяной пар, который легче воздуха, поднимается в верхний слой атмосферы, конденсируется в мельчайшие капельки, образующие облака из них вода возвращается на поверхность земли в виде осадков—дождя, снега Выпадающая на поверхность земного шара вода частично поступает непосредственно в природные водоемы, частично собирается в верхнем слое почвы, образуя поверхностные и грунтовые воды Одним из направлений решения водных проблем является привлечение на цели водоснабжения малоиспользуемых в настоящее время водных ресурсов опресненных вод Мирового океана, подземных вод и вод ледников.

В настоящее время доля опресненных вод в общем, объеме водоснабжения мира невелика—0,05%, что объясняется высокой стоимостью и значительной энергоемкостью технологических процессов опреснения. Даже в США, где число опреснительных установок увеличилось с 1955 г в 30 раз, опресненные воды составляют лишь 7% водопотребления.

Важный резерв водоснабжения—подземные воды. Наибольшую ценность для общества представляют пресные подземные воды, составляющие 24% от объема пресной части гидросферы. Резервом в обеспечении водой могут служить также солоноватые и соленые подземные воды при использовании их в смеси с пресными или после их искусственного опреснения.

К факторам, лимитирующим подземный водозабор, относятся: 1) неравномерность их распределения по территории земли; 2) трудности в переработке соленых подземных вод; 3) быстро снижающиеся темпы естественного возобновления с увеличением глубины залегания водоносных пластов.

Утилизация воды, находящейся в твердой фазе (льды, ледниковые покровы), предполагается, во-первых, путем увеличения водоотдачи горных ледников, во-вторых, с помощью транспортировки льда из полярных районов. Однако оба эти способа практически труднореализуемы и еще не изучены экологические последствия их осуществления.

Таким образом, на современном этапе развития возможности привлечения дополнительных объемов водных ресурсов ограничены.

Следует указать и на неравномерность распределения водных ресурсов по территории земного шара.

Наиболее высокая обеспеченность ресурсами речного и подземного стоков приходится на экваториальный пояс Южной Америки и Африки. В Европе и Азии, где проживает 70% населения мира, сосредоточено лишь 39% речных вод. Крупнейшими реками мира являются Амазонка (годовой сток 3780 км 3), Конго (1200 км 3), Миссисипи (600 км 3), Замбери (599 км 3), Янцзы (639 км 3), Иравади (410 км 3), Меконг (379 км 3), Брахмапутра (252 км 3). В Западной Европе среднегодовой поверхностный сток составляет 400 км 3, в том числе около 200 км 3 в Дунае, 79 км 3 на Рейне, 57 км 3 на Роне. Крупнейшими озерами мира являются Великие американские озёра (общая площадь - 245 тыс. км 3), Виктория (68 тыс. км 3), Танганьика (34 тыс. км 3), Ньяса (30,8 тыс. км 3). В Великих американских озерах содержится 23 тыс. км 3 воды, столько же, сколько в Байкале.

Для характеристики размещения гидроресурсов рассчитывается объем полного речного стока на единицу территории (1 км 3) и населения. На 1 млн. жителей СССР приходится 5,2 км 3 суммарного устойчивого стока (включая зарегулированный водохранилищами) против 4 км 3 для всего земного шара; 19 км 3 полного речного стока против 13 км 3; 4,1 устойчивого подземного стока против 3,3 км 3.

Средняя водообеспеченность на 1 км 2 составляет в СНГ 212 тыс. м 3, а на земном шаре—278 тыс. м 3.

Основными способами управления водными ресурсами являются создание водохранилищ и территориальная переброска стока.

4.2. Источники загрязнения

Гидросфера Земли имеет большое значение в процессах обмена с атмосферой кислородом и углекислым газом. Океаны и моря оказывают смягчающее, регулирующее воздействие па температуру воздуха, накапливая тепло летом и отдавая его атмосфере зимой. В океане происходят циркуляция и перемешивание теплых и холодных вод. Биомасса растительности океанов и морей во много раз меньше, чем суши, но биомасса животных по крайней мере на порядок больше. Океаны и моря поглощают углекислый газ.

Гидросфера является важным источником продовольствия для людей и других обитателей суши. Улов рыбы, составлявший в начале нынешнего века 3 млн. т в год, в настоящее время доходит до 80 млн. т. Этот рост связан с прогрессом техники, широким применением специальных судов—траулеров, сейнеров с гидроакустическими приборами для обнаружения скоплений рыб, аппаратурой для воздействия на нее светом, электрическим током. Появились рыбонасосы, нейлоновые сети, траловый лов, замораживание и консервирование рыбы на борту. В результате усиленного улова состав его ухудшился, снизился удельный вес сельди, Сардин, лососевых, трески, камбалы, палтуса и повысилась доля тунцов, макрели, морских окуней и лещей. При значительных вложениях реально можно довести уловы морепродуктов до 100— 130 млн. т. В эти цифры входит, например, криль—мелкие рачки, запасы которых огромны в южных морях. В криле содержится белок, этих рачков можно использовать и для продовольствия и для иных целей. Большое количество вылавливаемой рыбы идет Не в пищу, а на корм скоту или перерабатывается в удобрения. За ряд лет, особенно послевоенных, истреблена значительная часть китов, а некоторые их виды находятся на грани полного уничтожения. По международной договоренности дальнейший вылов китов ограничен.

Уничтожение обитателей океанов и морей вследствие неразумного их вылова ставит вопрос о целесообразности перехода от экстенсивного рыбного промысла к искусственному разведению рыбы. В этом отношении можно напомнить переход от охоты и сбора плодов и кореньев на более ранних стадиях развития общества к разведению животных и растений.

Океаны и моря сильно загрязнены Основной загрязнитель— нефть, которая попадает в моря со сливными и балластовыми водами танкеров. Большое количество нефти попадает в океан в результате аварий при ее добыче и перевозке, что ведет к тяжелым последствиям, губит рыбу и птиц, надолго прекращает пользование пляжами. В результате загрязнения воды в вылавливаемой морской рыбе обнаруживают следы ртути, кобальта, меди, фосфора, радиоактивные отходы. Исследователь моря Ив Кусто считает, что за 20 лет жизнь под водой сократилась на 40%. Тур Хейердал отмечал в свое время, что при плавании по океану по направлениям судоходства нетрудно видеть, насколько загрязнена поверхность отбросами из проходящих судов. Загрязнение Средиземного моря ухудшило состояние морских курортов Лазурного берега Франции, побережья Италии. Все более загрязняется Северное море, не так давно изобиловавшее рыбой Во время второй мировой войны в Северном и Балтийском морях было потоплено в ходе военных действий немало судов с запасами отравляющих и взрывчатых веществ на борту. Это угрожает ныне весьма серьезными последствиями, если эти вещества вырвутся из проржавевших вместилищ наружу. Необходимы международные соглашения, направленные на очистку воды, защиту океанов, морей и рек от загрязнения.

4.3. Меры по охране и экономному расходованию водных ресурсов

Серьезные меры предпринимаются для предотвращения растущего загрязнения водных объектов сточными водами. Сточные воды - это воды, отводимые после использования в бытовой и производственной деятельности человека. По своей природе загрязнения делятся на минеральные, органические, бактериологические и биологические Критерием вредности сточных вод считаются характер и степень ограничения водопользования. Разработанные нормативные показатели - предельно допустимые концентрации содержания вредных веществ в воде водных объектов различного назначения - относятся к составу воды в водоемах, а не к составу сточных вод. В соответствии с Положением о государственном учете вод и их использовании (1975 г) первичный учет сбрасываемых в водные объекты сточных вод ведут сами водопользователи. Этот контроль осуществляется большинством водопользователей неудовлетворительно. Об этом свидетельствует тот факт, что только 20% сбрасываемых сточных вод контролируется гидротехническим оборудованием, а остальное количество - косвенными методами.

В настоящее время осуществляется переход на систему нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ). Значения ПДВ определяются для каждого конкретного источника выбросов с таким расчетом, чтобы совокупные выбросы от всех источников в регионе не превышали норматива ПДК. Использование нормативов ПДВ облегчит планирование и контроль природоохранной деятельности, повысит ответственность предприятии за соблюдение природоохранных требований, устранит конфликтные ситуации.

Из общего количества сточных вод 69% является условна чистыми, 18%—загрязненными и 13%—нормативно-очищенными. Строгие критерии для деления промышленных сточных вод на нормативно-очищенные, загрязненные и условно-чистые отсутствуют. Неочищенные сточные воды нуждаются в многократном разбавлении их чистой водой. Особенно загрязняющими являются производства нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной и химической промышленности. Нормативно-очищенные воды тоже содержат загрязнения, и для их разбавления требуется на каждый 1 м 3 до 6—12 м 3 свежей воды.

Очистка сточных вод осуществляется механическими, физико-химическими и биологическими методами.

Наиболее дешевая — механическая очистка — применяется для выделения взвесей. Основными формами очистки являются процеживание, отстаивание, фильтрование. Методы механической очистки применяются во всех отраслях народного хозяйства в качестве предварительного этапа. Этот способ очистки является основным в металлургии, горнорудной и горно-химической промышленности. Дальнейшая интенсификация механической очистки связана с применением новой техники отстаивания (многоярусных отстойников) и высокоэффективных фильтрующих Материалов.

Химическая очистка применяется для выделения из сточных вод растворимых неорганических примесей. При обработке сточных вод реагентами происходит их нейтрализация, выделение растворенных соединений, обесцвечивание и обеззараживание стоков. Химические методы позволяют очищать сточные воды со значительными колебаниями в них концентраций загрязняющих веществ. Определенным недостатком является накопление в процессе очистки значительного количества осадков.

Физико-химическая очистка применяется для очистки сточных вод от грубо- и мелко дисперсионных частиц, коллоидных примесей, растворенных соединений. Это высокопроизводительный способ очистки, отличающийся, однако, высокой стоимостью.

Биологические Методы применяются для очистки от растворенных органических соединений. Метод основан на способности микроорганизмов разлагать растворенные органические соединения. Биологическая очистка осуществляется как в очистных сооружениях, так и в естественных условиях. Аэронная очистка, т.е. очистка с применением кислорода, —окончательный этап очистки для стоков с органическими загрязнителями. К недостаткам следует отнести способность активного ила “вспухать” при перегрузке очистных сооружений и выносить в водоемы после очистки соединения азота и фтора. В табл. 3 приводится эффективность различных методов очистки.

В настоящее время из общего количества сточных вод механической очистки подвергается 68% всех стоков, физико-химической—3, биологической—29%. Для повышения качества очищаемых стоков предполагается в перспективе повысить долю биологических методов до 80 %.

В отдельных отраслях промышленности, например в целлюлозно-бумажной и нефтехимической, затраты на очистку достигают 25% всех производственных затрат. Однако с повышением степени очистки до 98—99% стоимость очистных сооружений увеличивается в несколько раз. В настоящее время себестоимость очистки составляет в среднем 7,5 к./м 3.

Мероприятия по борьбе с загрязнением водоемов наряду со строительством очистных сооружений связаны с совершенствованием технологических процессов, при которых можно частично или полностью исключить сброс загрязненных стоков. Перспективным является использование пригодных по своему составу сточных вод для орошения в сельском хозяйстве.

Увеличение ассигнований на охрану водных ресурсов реализовалось в более быстром наращивании мощностей очистных сооружений по сравнению с объемом стоков, нуждающихся в очистке. На показатели работы водо-охранных комплексов влияют объемы государственных капитальных вложений, выделенных на эти цели, качество строительства и эксплуатации этих комплексов, а также уровень проектного решения. Следует отметить, что подрядные организации строительных министерств систематически не выполняют плановые задания, не обеспечивают своевременный ввод в действие очистных сооружений, допускают низкое качество строительно-монтажных работ, отступления от проектов, нарушения строительных норм и правил.

Важным фактором повышения эффективности водо-охранной деятельности является улучшение использования очистных сооружений непосредственно на предприятиях, что возможно за счет сокращения сроков освоения очистных сооружений, более полного их использования, строгого соблюдения технологии очистки.

Основным рыночным, методом регулирования природоохранной деятельности является плата за загрязнение.

Выделяются два вида платы за единицу выбросов и плата за пользование общественными очистными сооружениями. Уровень платы в первом случае определяется желаемым качеством среды. Механизм подобной платы автоматически обеспечивает оптимальное распределение ресурсов. Плата за использование очистных сооружений включает основную плату за сброс нормативных сточных вод, дополнительную плату за сверхнормативный сброс, плату за транспортировку воды и плату за обслуживание водной инспекцией.

Для оценки загрязнения речных вод используется показатель условного загрязнения.

Размер платы зависит от возраста очистных сооружений, способности водоемов к самоочищению, а также состава стоков.

Механизм плат наиболее эффективен в условиях чистой конкуренции, когда каждая фирма стремится минимизировать затраты на единицу выпуска. В условиях монополий фирмы могут не ставить себе такой цели, поэтому в монополизированных отраслях получают преимущества методы прямого административного регулирования.