Читать онлайн О питьевой воде бесплатно

От автора

– Можно ли пить воду из-под крана?

– Какую воду мы пьем?

– А какую воду надо пить?

– Кто в нашей стране отвечает за водопроводную воду?

– Хватит ли нам питьевой воды?

– Что лучше брать для дома – фильтр или воду в бутылках?

– Какой фильтр лучше?

– А дождевая вода полезнее?

– Когда перестанут хлорировать воду?

Как правило, эти и еще с десяток схожих неподъемных вопросов постоянно задают автору.

Интерес этот понятен.

В самом деле, питьевая вода имеет исключительную значимость – и как условие жизни человека, и как условие функционирования любого производства.

В самом деле, недоброкачественная питьевая вода является причиной утраты здоровья, снижения продолжительности жизни и вырождения населения страны на уровне генофонда.

В самом деле, некомпетентное или несвоевременное решение проблем питьевого водообеспечения населения может обернуться национальной катастрофой.

Однако сама постановка этих вопросов, без прояснения массы дополнительных условий, не предполагает однозначных ответов. Разве что со стороны рекламных агентств.

Мудрец сказал: «Для того чтобы правильно задать вопрос, надо знать 90 % ответа».

В этой связи, если настоящая книжка и не ответит на какие-то вопросы потребителей, то, надеюсь, поможет их правильно сформулировать.

Для потребителя продукция в области питьевого водообеспечения ограничивается, в основном,

✓ водопроводной водой;

✓ устройствами для очистки и обеззараживания воды индивидуального и коллективного использования (фильтры);

✓ питьевой водой, расфасованной в емкости – бутыли, пакеты, канистры и проч. (бутилированная вода).

Книга ознакомит потребителя с возможностями и ограничениями централизованного и индивидуального питьевого водообеспечения, а также подскажет ориентиры в выборе той или иной продукции в этой сфере.

Читателю следует иметь в виду, что по целому ряду обсуждаемых здесь вопросов и в научной литературе, и в СМИ представлены самые полярные точки зрения. Материал книги отобран исключительно в соответствии с представлениями и предпочтениями автора, имеющего многолетний опыт в сфере:

– организации контроля различных водных сред – питьевых, природных и сточных вод;

– проведения оценки эффективности работы водоочистных устройств и сооружений;

– разработки отраслевых нормативных актов.

В книге обсуждаются:

✓ важнейшие аспекты питьевого водообеспечения и многосложность процесса питьевой водоподготовки;

✓ вопросы воспроизводимости пресноводных ресурсов;

✓ масштабы глобального водного кризиса;

✓ водоемкость важнейших производств и сельского хозяйства с учетом запасов пресной/питьевой воды;

✓ мировые тенденции в решении проблем централизованного питьевого водоснабжения;

✓ основные виды продукции в сфере питьевого водообеспечения;

✓ вопросы места воды в современной системе хозяйствования, в том числе концепции «виртуальной воды» и «водного следа»;

✓ проблемы администрирования воды в нашей стране и перспективы выхода России на рынок водоемкой продукции.

Последнее особенно важно с учетом ожидаемого истощения нефтяных запасов России.

Хромченко Яков Леопольдович, доктор химических наук, руководитель Испытательного центра НИИ коммунального водоснабжения и очистки воды (г. Москва)

Предисловие

«Ни что не начинается тогда, когда начинается. Всё начинается гораздо раньше».

М. И. Веллер

Как известно, основным источником наполнения бюджета Российской Федерации на протяжении последних десятилетий являлось углеводородное сырье – нефть и природный газ.

Информация о запасах российской нефти, представленная сегодня в различных ведомственных материалах и СМИ, достаточно противоречива. Объединяющим выводом можно считать убежденность большинства экспертов в скором исчерпании углеводородного ресурса страны. Дискуссии, в основном, ведутся вокруг сроков этого исчерпания и лежат в пределах от 6 до 35 лет.

То есть при любом сценарии это событие напрямую коснется нынешнего поколения российских граждан. И, похоже, при полной неготовности российской экономики.

По мнению проф. В. Ю. Катасонова, российская экономика в ближайшие годы может оказаться на пороге фатального нефтегазового кризиса, утратив даже нелестный статус «экономики трубы». Запасы «черного золота» в стране отнюдь не безграничны, и хватит их ненадолго. А разведанные (еще во времена СССР) запасы нефти близки к исчерпанию [1].

«Стратегия развития минерально-сырьевой базы РФ до 2035 года», разработанная Минприроды России, показывает, что примерно две трети объема имеющейся в стране нефти приходится на трудноизвлекаемые запасы – преимущественно сланец и нефть арктического шельфа, где себестоимость этой нефти делает ее добычу экономически бессмысленной. Получается, что реальные, «рентабельные» запасы нефти России составляют лишь треть от официальных данных. Для добычи трудноизвлекаемой нефти (той же сланцевой, битумной) у России нет технологий. Но даже когда речь идет о «доступных» запасах нефти, то и здесь отечественная нефтесервисная отрасль (технологии обслуживания скважин) импортозависима более чем на 90 %.

Сейчас эта проблема особенно усложнилась целым рядом санкционных запретов, в том числе на дальнейшее изучение недр шельфа, на участие в сейсморазведке, морском бурении и иных сервисных услугах при глубинах моря свыше 500 футов (152 метра), а также практически на все работы в Арктике.

По мнению проф. Ю. П. Ампилова, в новой ситуации требуется разработать более реалистичную и объективную программу освоения российского шельфа [2].

Эксперты полагают, что в 2022–2023 годах начнется сокращение добычи нефти в России – вначале постепенно (на 1,5–2 % в год), а потом обвально.

Этому противопоставляют другой сценарий, когда общее падение добычи по стране за период 2018–2035 гг. превысит годовой объем экспорта сырой нефти в 2018 году. Экспортировать будет просто нечего. Исходя из «Бюджетного прогноза РФ на период до 2036 года» Минфина, нефтяные доходы федерального бюджета к 2036 году опустятся примерно на 40 %. Если в 2018 году они составили 8,8 % ВВП, то в 2036 году их уровень упадет до 3,3 % ВВП [1].

Газета МК приводит такие цифры [3]:

Стоимость запасов нефти и газа на душу населения

(в трлн долларов США)

В 2019 г. Минприроды оценило стоимость всех запасов полезных ископаемых в нашей стране. Конечный показатель эксперты называют шокирующим. По данным министерства, совокупные запасы нефти, газа, золота, меди, железной руды, угля и алмазов России стоят немногим более 55 трлн рублей.

Запасы нефти в России оценены в 39,6 трлн рублей. Стоимость запасов газа составила, по этим оценкам, 11,3 трлн рублей.

Доказанные запасы нефти в России на конец 2017 года, по расчетам Минприроды, составили 14,5 млрд тонн, природного газа – 35 трлн м³. Аналитики British Petroleum считают, что наша страна на данный момент владеет 13 млрд тонн нефти, а исследователи, использовавшие метод компьютерного моделирования, называют еще меньшую цифру – 11 млрд тонн.

Как заявил министр энергетики РФ А. В. Новак, за последние 10 лет средний дебит скважин снизился на 4 %, при этом бурить приходится почти в два раза больше. Капитальные затраты выросли в 2,8 раза, а стоимость добычи одной тонны нефти – в 2,4 раза. Удерживать добычу на прежнем уровне при стремительном ухудшении качества запасов принципиально невозможно.

По данным Минприроды – «Государственный доклад о состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в 2016 и 2017 годах» – за указанные два года в стране не было введено в эксплуатацию ни одного нового месторождения газа, не удалось открыть ни одного крупного месторождения нефти, а работы на арктическом шельфе пришлось приостановить. Министерство заявило, что на текущем уровне можно будет удерживать добычу лишь до 2025 г. (и это в том случае, если запасы будут приращиваться), после чего начнется неостановимый обвал, и через 10 лет РФ вынуждена будет полностью отказаться от экспорта нефти [4].

По последним данным Минприроды России, опубликованным в начале 2020 г., разведанные запасы нефти составляют 9 млрд тонн. Этого хватит, в идеале, на 17 лет добычи, а «голубого топлива» – на 20 лет. На самом деле запасы природного газа истощатся несколько позже, но после исчерпания запасов нефти расход газа, как считают, примет галопирующий характер.

Но точные сроки не столь принципиальны. Важно только то, что углеводороды – это ресурс невоспроизводимый и конечный. И его «конечность» уже очевидна.

По мнению BCS Express, следует постепенно переходить на другие источники энергии, поскольку необходимо повышать эффективность использования капиталовложений и увеличивать производительность труда. «Преимущество доступности углеводородного сырья будет постепенно иссякать вместе с увеличением стоимости невозобновляемых источников энергии» [5].

Многочисленные эксперты, политологи и публицисты всё чаще и всё эмоциональнее поднимают эту тему в СМИ, но на государственном уровне программы, определяющие альтернативные направления экономики России в постнефтяной период, не предлагаются. Похоже, что и не разрабатываются.

Будет ли жизнь в России после нефти? Вопрос не праздный.

Активный поиск доминирующих направлений российской экономики в «постнефтяной» период почему-то идет исключительно на общественных площадках. Обсуждаются разнообразные, даже экзотические предложения. Чаще, к сожалению, нежизнеспособные.

Например, ссылаются на Данию, где осваивают технологию преобразования в нефть всех видов биомассы – осадков сточных вод, навоза, компоста, растительных материалов, отходов домашних и пищевых хозяйств. Утверждают, что энергоэффективность этой «нефти» доходит до 85–90 % от традиционной.

Описывают успехи лаборатории Минэнерго США, где придумали, как превращать в нефть обыкновенные морские водоросли. В природе подобный процесс занимает миллионы лет, тогда как в лабораторных условиях он занимает считанные минуты.

Предлагают атомную энергетику. Хотя капитальные вложения в эту отрасль, включая инфраструктуру, настолько превышают освоение нефтяных или газовых месторождений, что делают этот вариант мегазатратным. Да и последствия аварий на АЭС ликвидируются десятилетиями.

Еще одним вариантом замены углеводородов называют строительство крупных гидроэлектростанций. Но их в России и так уже больше двух десятков. Из-за отсутствия финансирования многие из них продолжают оставаться недостроенными еще с советских времен. Потенциал гидроэлектростанций крайне ограничен: они могут обеспечивать электричеством лишь близлежащие территории, а поставки электроэнергии на экспорт нерентабельны по причине больших потерь напряжения в многокилометровых сетях.

Не забытыми оказались [6] и:

– гелиоэнергетика – солнечные батареи, водонагреватели, наноантенны;

– гидроэнергетика, то есть использование энергии приливов и волн;

– геотермальная энергетика – получение тепла от грунтовых вод.

В спасители отечественной энергетики прочат термоядерные станции, технологии беспроводной передачи энергии.

Важной статьей пополнения федерального бюджета называют металлы.

Другой формой инвестиций должны стать вложения в население, а именно в высококвалифицированные кадры. Но здесь ребром может встать вопрос востребованности этих элитных специалистов современной российской наукой и промышленностью.

Надежды возлагают на раскрытие потенциала фармацевтического сектора.

Говорят об экотуризме и этнотуризме как о суперприбыльных позициях.

А вместе с тем не понятно, к кому обращаются авторы этих и многих других предложений. Вопросы следует задавать там, где их решают. Но дело в том, что задачу выбора новой экономической стратегии в «постнефтяной» период как приоритетную не ставит перед собой ни одна государственная структура. Или делает это очень скрытно.

Следует помнить, что при исчерпании запасов углеводородов Россия помимо доходов лишится и энергоносителей, столь необходимых отечественной экономике. Россия из экспортера нефти может стать импортером нефти. А это, по тысяче причин, один из самых скверных сценариев.

Даже при не очень внимательном рассмотрении объективных преимуществ России, наше политико-административно-хозяйственное руководство должно было бы увидеть, с одной стороны, исключительную обеспеченность страны пресноводными ресурсами, а с другой стороны – глобальный водный кризис, который уже превратился в мрачную реальность и мировое пугало.

Совершенно очевидно, что грядет рост спроса (а следовательно, и цен) как на сами водные ресурсы, так и на водоемкую продукцию в целом. В противном случае мировое сообщество ждет столь же очевидная нестабильность с появлением таких новых понятий, да и реалий, как «водная безопасность», «водная миграция», «водные войны» и «водный терроризм».

Понятно, что одних физических ресурсов пресной природной воды недостаточно, что «политика трубы» в этом случае обречена. Рынок воды несравним с нефтяным ни по мобильности, ни тем более по объему потребления. Тут всё иначе и сложнее. Трансфер воды имеет исключительно бассейновый характер, да и то в большинстве случаев оказывается экономически бессмысленным. Межбассейновая переброска речного стока из региона в регион сопряжена с колоссальными затратами. Подобные проекты лишь в редких, маломасштабных случаях оказываются экономически оправданными. При пересечении границ бассейна затраты на транспортировку воды всегда претерпевают резкий скачок. Так, например, советский проект переброски части стока реки Обь в Центральную Азию оценивался в 300 млрд долларов еще в 80-е годы.

Специалистам ясно, что с усилением глобального водного дефицита необходимо активно развивать технологии интенсивного водопользования. А это изменение структуры не только российской, но и мировой экономики. И изначально колоссальные преимущества здесь, несомненно, на стороне водообеспеченных стран.

То, что водоемкая продукция и водосберегающие технологии – это и есть генеральные направления российской экономики в «постнефтяной» период, было убедительно представлено в целом ряде работ чл. – корр. РАН В. И. Данилова-Данильяна [7, 8], отмечалось в работах проф. А. М. Черняева [9], проф. Т. И. Шишеловой [10] и других специалистов.

России более чем пора определиться с тем, что водоемкая продукция и водосберегающие технологии – это приоритетные направления экономики страны в «постнефтяной» период, обеспеченные объективными преимуществами России. А приняв такое решение, следует незамедлительно приступить к созданию условий для его реализации.

Развитие этих направлений предполагает серьезный (не путать с затяжным) подготовительный период, особенно тяжелый в связи с сегодняшним ослабленным научно-производственным потенциалом страны и ее административно-кадровым дефицитом.

Здесь просматриваются два генеральных направления:

– развитие водосберегающих и водоохранных технологий,

– развитие экспортных водоемких производств.

Более подробно эти направления будут обсуждаться ниже.

Востребованность, государственная поддержка и развитие этих направлений станут локомотивом для всех смежных (и не очень) отраслей экономики – химической, металлургической, полимерной, электронной и проч. А высокая наукоемкость этих проектов даст старт для создания институтов подготовки квалифицированных кадров во всех указанных направлениях.

Стоит поторопиться. По сообщению АРГУМЕНТа со ссылкой на Global Research, крупнейшие игроки мирового рынка (Goldman Sachs, JP Morgan Chase, Citigroup и Deutsche Bank) уже вложились в стремительно растущий рынок, приобретя водоносные горизонты по всему миру и доли в предприятиях, занимающихся разработкой новых методов и средств водоподготовки, опреснения и обеззараживания воды.

И на бытовом уровне стоимость пресной/питьевой воды уже наглядно теснит нефть. Так, если американский нефтяной баррель, составляющий 42 галлона, или 159 л, стоит, скажем, 40 долларов США, то 1 л нефти стоит 0,25 доллара США, или ~19 руб. А это сегодня вдвое дешевле 1 л бутилированной воды. Пока – бутилированной.

I. О глобальном водном кризисе

«Если ты почувствовал жажду, то уже опоздал».

Поговорка, пришедшая от бедуинов

Водные кризисы, порождающие кризисы социальные и военные, сопровождали человечество на протяжении всей его истории. Так, гибель цивилизации Древнего Двуречья и Карфагена были обусловлены грандиозными работами по гидромелиорации, приведшими к вторичным засолениям почв. В ходе неправильных оросительных работ в верхних слоях почвы скопились вредные для растений натриевые соли, что обусловило их гибель, последующий голод и социальную катастрофу.

Несовершенство ирригационных систем явилось причиной такого же засоления почв в Месопотамии и привело к возникновению обширных солончаков вследствие нарушения водно-солевого баланса. А неумелое создание ирригационных систем в древней Индии, наоборот, приводило к наводнениям.

Из-за экологических катастроф, вызванных деятельностью человека, перестали существовать несколько высокоразвитых цивилизаций. Такая судьба постигла, например, майя в Центральной Америке и культуру острова Пасхи.

События, несомненно, трагические, но локальные.

В наши дни водный кризис приобретает иные – глобальные масштабы.

В 1997 г. гидролог Джон Родда экстраполировал [11]:

• растущую кривую глобального водопотребления (при трех возможных сценариях);

• падающую кривую экономически доступных водных ресурсов с учетом основных негативных факторов современного водопользования, в частности:

– сброса неочищенных сточных вод в природные водоемы – источники питьевого водоснабжения,

– истощения природных водоисточников вследствие высокого водозабора,

– осушения верховых болот с уничтожением питаемых ими малых рек,

– сведения лесов на водосборе и проч.

Получилось, что кривые водопотребления и доступных ресурсов пересекаются в 2035–2045 гг. (в зависимости от сценария).

Разумеется, в реальности такое «пересечение» невозможно – кривая водопотребления никак не может подняться выше уровня предельно доступных запасов воды. Обе эти кривые будут приближаться к некой асимптоте (прямой или, скорее всего, кривой линии). Но сигнал тревоги услышан и понят – продолжение роста водопотребления темпами второй половины XX века уже невозможно.

Однако уже к 2007 году выяснилось, что потребление растет интенсивнее, чем при самом неблагоприятном сценарии Дж. Родда, а объем доступных ресурсов сокращается существенно быстрее. Таким образом, при соответствующих корректировках пересечение приходится уже примерно на 2025–2030 гг.

Примерно в то же время, в «нулевых» годах, седьмой Генеральный секретарь ООН Кофи Аннан в экологическом отчете ООН заявил: «Каждую секунду от болезней, связанных с плохой водой, умирает ребёнок».

Вот некоторые статистические данные для понимания не просто актуальности, а исключительности и этой проблемы.

По данным ООН, сегодня ~2 млрд человек страдают от дефицита пресной воды перманентно, то есть в сухой сезон и проч.; ~1,2 млрд человек живут в условиях постоянного водного дефицита.

По прогнозам ФАО (продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций), «к середине третьего десятилетия XXI века. численность живущих при перманентной нехватке питьевой воды превысит 4 млрд человек». И это при численности населения Земли ~7,76 млрд человек.

По данным счётчика www.countrymeters.com, «за период времени, когда население планеты выросло в 3 раза, использование пресной воды возросло в 17 раз. А через 20 лет оно может увеличиться ещё втрое».

По данным United Nation, World Health Organization и Millennium Development Goals, 50 % людей на Земле не имеют надлежащих бытовых санитарных условий.

В частности, расстояние, которое женщинам в Африке и Азии приходится ежедневно преодолевать пешком в походе за водой, составляет в среднем 6 км. А десятки миллионов детей не могут ходить в школу, поскольку они должны каждый день приносить воду.

Для сравнения:

– в среднем человек использует воды в день, в литрах:

▪ в развивающихся странах – 15,6;

▪ в Великобритании – 135,5;

▪ в США – от 100 до 175;

▪ в России – от 125 до 160;

И ещё.

– 80 % заболеваний в развивающихся странах обусловлены загрязненной водой;

– за последние 10 лет от диареи погибло больше детей, чем во всех вооруженных конфликтах после Второй мировой войны;

– 250 из 500 крупных рек планеты критически истощены – то есть, по сути, представляют собой коллекторы сточных вод;

– 20 % видов пресноводных рыб оказались на грани вымирания из-за загрязненной воды.

Запасы пресной/питьевой воды подходят к концу. В 2017 г. в 46 странах мира обеспеченность водой опустилась ниже критического уровня.

По прогнозам Всемирной комиссии по воде (World Commissionon on Water):

– к 2025 г. больше половины государств планеты, или 2/3 населения земли, ощутят серьезную нехватку воды;

– к 2030 г. 47 % населения планеты будут существовать под угрозой водного дефицита.

Глобальный дефицит пресной воды еще более обострится под воздействием глобальных изменений климата. Климатологические прогнозы показывают, что для многих речных бассейнов следует ожидать неблагоприятные изменения гидрорежима. Потепление климата приведет к сокращению (а затем и к полному исчезновению) горных ледников – источников питания рек. Кроме того, потепление повлечет за собой усиление испарения с поверхности водоемов, то есть уменьшение мощности действующих гидроузлов.

Негативным образом на запасах пресной воды скажется и падение добычи углеводородов. Речь идет о гибели подземных водных экосистем при добыче газа путем гидроразрыва пласта.

Как заявил директор азиатско-тихоокеанского подразделения Программы ООН по окружающей среде (UNEP) Сурендра Шреста (Surendra Shrestha) на форуме «Европа – Азия» (АСЕМ), «Добыча сланцевого газа в Европе несет в себе опасность из-за загрязнения источников пресной воды, что ставит под удар благополучие будущих поколений европейцев». И далее: «Если вы загрязняете источники подземного водоснабжения, то вы вредите вашим будущим поколениям. Запасы пресной воды ограничены, как на поверхности, так и под землей. Если ее загрязнить сегодня, то в будущем новые люди останутся без воды. Хотя бы по этой причине стоит дважды подумать, перед тем как продвигать проекты с такой технологией», – приводит агентство РИА слова Шреста [12].

Совершенно очевидно, что в XXI веке питьевое водообеспечение напрямую связано с безопасностью и уровнем жизни людей, а следовательно, вода превратилась в решающий фактор геополитики и может стать причиной межгосударственных конфликтов. По прогнозам специалистов, этот кризис будет углубляться и уже в ближайшие десятилетия начнет угрожать всей современной цивилизации.

Демографический бум в сочетании с некомпетентной водохозяйственной политикой является, к несчастью, характерной чертой многих развивающихся стран. И прохладные водообеспеченные государства могут быть просто сметены потоком беженцев из жарких обезвоженных стран. Их количество уже к 2030 г. прогнозируют на уровне свыше 500 млн человек. По сравнению с этим валом озлобленности и безнадеги даже нынешние совсем не стеснительные мигранты покажутся вконец потерянной Европе вполне себе респектабельными визитерами…

Одним из самых обезвоженных регионов является Ближний Восток [13]. В частности, Иран. Уже не первое десятилетие ученые высказывают опасение, что иранское плато становится непригодным для жизни, а Зайендеруд («река, дарующая жизнь» – перс.), крупнейшая река Иранского плато, полностью пересыхает.

Озеро Урмия, крупнейшее на Ближнем Востоке, с 1996 г. потеряло 95 % водного запаса. Свыше 500 больших и малых городов страны не могут решить проблему питьевого водообеспечения, а тысячи деревень уже живут на привозной воде.

На многих плотинах, где вырабатывается электроэнергия, уже зафиксирован недостаточный уровень воды. Поэтому министерство энергетики ожидает, что в текущем году возникнет дефицит электроэнергии – порядка 5000 мегаватт.

Количество осадков с октября 2014 года снизилось на 20 %, а пыльные бури наносят ущерб здоровью жителей. В последние 50 лет в Иране ежегодно уменьшается общее количество осадков на 1 мм.

По свидетельству Международного информационного агентства «Фергана», в Иране уже прошло несколько массовых акций протеста, связанных с нехваткой воды [14]. В ходе массовых протестов в декабре 2017 – январе 2018 года одно из самых ожесточенных столкновений между протестующими и полицией произошло в городе Кахдериджан, в 10 км от города Исфахан. Там демонстранты сожгли полицейский участок. Причиной начала антиправительственных демонстраций послужили трудности с водоснабжением. В итоге, чтобы разогнать недовольных, полиция открыла огонь на поражение, и порядка десяти человек были убиты.

Особенно остро проблемы с водой могут сказаться на южных регионах страны и на мегаполисах. Иранское правительство приняло решение запретить выращивание риса во всех регионах страны, которые относятся к категории засушливых и полузасушливых, так как рис является водозатратным растением.

Лимиты на водопотребление уже вводили в предыдущие годы. Это вызвало акции протеста среди крестьян. В городах Варзан и Исфахан властям пришлось привлекать спецподразделения полиции, чтобы рассеять протестующих.

По данным правозащитников, нарастающая засуха вынуждает жителей самых жарких останов покидать свои дома и переселяться в другие регионы.

За многие годы государственные органы власти Ирана так и не научились решать проблему водосбережения. Методы орошения в Иране крайне неэффективны, нет централизованной системы управления водными ресурсами. Да и граждане Ирана не проявляют особого понимания проблем водоснабжения. В крупных городах страны, например, несмотря на все призывы властей, очень высоки показатели ежедневного потребления воды. Тегеран – крупнейший город страны и один из крупнейших мегаполисов в мире, с населением до 12 млн человек. Он расходует до четверти всей потребляемой иранцами воды. При этом тегеранцы составляют лишь 15 % жителей страны.

Экологи, с которыми государство, по идее, должно взаимодействовать, чтобы решать проблему сбережения воды и доставки ее в нуждающиеся регионы, оказались в списке «врагов государства». Президент Роухани и его сторонники выступали за то, чтобы привлекать к решению водных проблем иранских ученых, живущих за границей. Консерваторы – резко против. С их точки зрения, этого делать нельзя, так как данные специалисты «испорчены западными нравами».

В качестве варианта решения проблемы властями Ирана уже назывался Таджикистан. Впервые сообщения о желании Ирана покупать воду в Таджикистане появились еще в 2012 году. Исламская республика тогда же обозначила необходимые ей объемы – около одного миллиарда кубометров питьевой воды. Однако практических шагов по реализации этой идеи сделано не было.

Так, меняющийся климат, устарелая инфраструктура, быстро растущее население и безграмотная политика могут привести к тому, что до 70 % иранцев, то есть от 55 до 75 млн человек, будут вынуждены покинуть свою страну и перебраться неизвестно куда в поисках воды. ООН назвала проблему воды «самой важной проблемой безопасности Ирана в ближайшие десятилетия».

Похожая ситуация наблюдается в Сирии, Египте, Иордании.

Ближний Восток высыхает по причине роста населения, неправильных экономических приоритетов и разрушенной войнами инфраструктуры.

В Египте в настоящее время наблюдается острая нехватка воды, последствия которой могут быть тяжелыми. Основным поставщиком пресной воды в Египте является река Нил.

Водопроводная вода в подавляющем большинстве египетских провинций не годится для питья, и жителям страны приходится употреблять загрязненную воду. Проблемными районами, в которых вода наиболее опасна для питья, являются Северный Синай, Александрия и Гиза. Туристам, прибывающим в Египет, категорически не рекомендуется пользоваться в отелях водой из-под крана. Чистить зубы и мыть фрукты следует водой из бутылок или кипяченой водой.

При этом есть египтяне, для которых вода в количестве десяти литров – это счастье, а есть и такие, у которых чистая вода расходуется для полива полей для гольфа или идет на ежедневное обновление бассейнов.

Повышающийся уровень моря грозит не только смыть прибрежные города (в том числе Александрию с 4 млн жителей), но и необратимо испортить аквифер дельты Нила – питьевые закрома страны.

К тому же правительство Эфиопии в инициативном порядке построило массивные плотины недалеко от истоков Голубого Нила, что, естественно, привело к снижению потока воды, снабжающей Египет и Судан. «Уровень Нила в центре Каира, в самом туристическом месте, так упал, что впервые стали видны «островки» посреди русла, покрытые тиной и плесенью». Последствия для Египта разрушительны. Уровень воды в Ниле опустился настолько, что его недостаточно для орошения. Поля начинают пересыхать, а хозяйства в его дельте – умирать. Количество питьевой воды тоже резко сократилось, меньше стало ее и для сельского хозяйства. Ситуация вынуждает власти увеличивать экспорт основных товаров.

В Эфиопии имеется 12 речных бассейнов с годовым объемом стока 122 млрд м³ воды и подземные воды объемом от 2,6 до 6,5 млрд м³. Это соответствует в среднем 1575 м³ физически доступной воды на человека в год, что приемлемо. Однако из-за протяженных пространств, редких осадков и отсутствия навыков хранения вода часто оказывается недоступна там, где она необходима. Для реального водоснабжения используется только около 3 % водных ресурсов.

Важнейшее для региона озеро Алемая (Alemaya) высыхает из-за локального изменения климата и новаций в землепользовании.

По информации «Вода. Эфиопия». Web-Water supply and sanitation in Ethiopia, основа сельского бытового водоснабжения – грунтовые воды из неглубоких скважин и колодцев. Люди, как правило, берут воду из незащищенных водоисточников – рек, родников и вырытых вручную колодцев, которые могут быть загрязнены и, соответственно, могут вызвать заболевания, переносимые с водой.

Сбор дождевой воды является обычным явлением.

Основой питьевого водоснабжения столицы Аддис-Абебы является плотина Gafsara.

В 2015 году 42 миллиона человек в стране не имели доступ к чистой воде.

В общинах, которые не имеют доступ к безопасным водоисточникам, женщины несут на себе основное бремя сбора воды – на них возложены походы за водой, занимающие от двух до трех часов ежедневно с канистрой в 50 фунтов.

Гигиенические нормативы водопроводной воды часто не выдерживаются, весьма нередки и перебои с подачей воды. В Эфиопии нет очистки сточных вод, так что все сточные воды, собранные в канализацию, сбрасываются без очистки в окружающую среду, то есть на рельеф или в источники водоснабжения.

Сотрудничество в сфере водоснабжения/водоотведения Эфиопия осуществляет с Африканским банком развития, CIDA, Китаем, британским DFID, EC, ФИНИД, AFD (Франция), Германией (ГТЦ и KfW), JICA, Нидерландами, ПРООН, ЮНИСЕФ и Всемирным банком. Проблемой коммунального водного хозяйства страны занимаются также около 500 местных и иностранных НПО.

Проблема с питьевой водой в Йемене чрезвычайно серьезна, особенно в горных районах, где нормы питьевой воды упали до одной кварты (то есть менее 1 л) в день на человека. Лондонская газета «The Times» писала, что Йемен может стать первой страной, лишенной питьевой воды.

Огромной проблемой страны является высокий уровень бедности. Йемен является одновременно и самой бедной страной, и страной, испытывающей самый острый дефицит водных ресурсов в арабском мире. Средний йеменец получает только 140 м³ воды в год на все нужды, в то время как средний ближневосточный норматив составляет 1000 м³ в год, а на международном уровне порогом водного стресса признается 1700 м³ в год.

Подземная вода Йемена является основным источником воды в стране, но уровень грунтовых вод резко опускается.

Сана может оказаться первой в мире столицей, оставшейся без воды. Там грунтовые воды опустились до 1200 метров, и, соответственно, многие скважины должны быть пробурены на эту глубину. Комбинированный выход из 125 скважин, эксплуатируемых государственной службой Саны, едва удовлетворяет 35 % потребности растущего города. Остальная вода поставляется либо небольшими частными сетями, либо танкерами.

Сельское хозяйство в Йемене потребляет около 90 % воды, обеспечивая только 6 % ВВП. Большая часть йеменцев заняты мелким натуральным сельским хозяйством. Половина воды, идущей на сельскохозяйственные нужды в Йемене, используется для выращивания ката – растения, квалифицированного ВОЗ как наркотик.

В связи с гражданской войной в стране ситуация стала еще более тяжелой. 80 % населения страны не могут получить систематический доступ к воде. Разрушение водоснабжения Йемена объясняют и последствиями войны, и такими негативными факторами, как глобальное потепление и перенаселенность. Из-за быстрого роста населения доступ к водоснабжению фактически снизился в относительном выражении с 66 % в 1990 году до 55 % в 2011 году, несмотря на увеличение абсолютного доступа.

В июне 2017 года в Йемене случились мощные вспышки холеры, вызванные отсутствием чистой питьевой воды, более 1900 человек умерли.

По некоторым данным, 14 из 16 основных водоносных горизонтов Йемена иссякли. Водоснабжение городов осуществляется не ежедневно, а некоторых городов – не чаще одного раза в неделю [15].

По вопросам водоснабжения и канализации Йемен сотрудничает с Всемирным банком, Арабским фондом экономического и социального развития и компаниями Германии, Нидерландов и Японии.

Сирия. По данным ООН, примерно 15 млн сирийцев не имеют доступ к воде.

Большая часть воды для хозяйственно-питьевых нужд в стране берется из колодцев и родников. Исключением является город Алеппо, который получает из резервуара Асада и Хомса воду реки Оронт через трубопровод от озера Хомс.

Непродуманный ирригационный проект привел в 2008 г. к высыханию около 420 тысяч колодцев, а общий запас воды упал наполовину, как и урожаи зерновых. В результате было разрушено 800 тысяч крестьянских хозяйств, и около 3 миллионов человек оказались в состоянии крайней нищеты.

Эксперты считают, что именно засуха 2006–2010 гг. стала первопричиной политического кризиса в Сирии, который в итоге превратился в затяжную войну. И именно засуха стала катализатором политического кризиса, разразившегося в Сирии в 2011 году. К таким выводам пришли ученые из американского Института Земли при Колумбийском университете. Порядка полутора миллионов крестьян вынуждены были переехать в города, обстановка в которых с трудоустройством и без того была не простой. Бедность и отсутствие социальных гарантий государства привели к нестабильности.

По сообщению «Нью-Йорк Таймс», еще в 2010 г. в районе города Ракка «древние ирригационные системы обрушились, подземные водные источники высохли, и сотни деревень оказались брошенными, поскольку ранее плодородная земля превратилась в растрескавшуюся пустыню, где вымирают даже грызуны».

От хронического недостатка воды страдают 5,5 млн жителей Дамаска. Там уже давно не справляются с обеспечением водой. По прогнозам специалистов, из-за неблагоприятных климатических условий Сирии грозит опустынивание примерно 60 % ее территории.

Большая часть водных ресурсов в Сирию и Ирак поступают из-за рубежа. Это, прежде всего, реки Евфрат и Тигр, истоки которых расположены в Турции. Анкара традиционно использует водную проблему для оказания давления на соседние страны.

Инфраструктура водного хозяйства Ирака за годы многолетней войны пришла в катастрофическое состояние. Из-за боевых действий и бесхозяйственности разрушена система мелиорации, что привело к деградации почвы и сокращению сельскохозяйственных земель.

Водное хозяйство Ирака разрушено. Эксперты предвидят, что река Евфрат скоро усохнет наполовину, а река Тигр обмелела настолько, что ее стало возможно переходить вброд. В некоторых районах река пересохла полностью.

В 2011 г. полностью прекратила функционировать крупнейшая Мосульская плотина. На юге воды Персидского залива вытеснили крупнейшую реку Шатт-эль-Араб, сделав ее соленой, что привело к гибели всего речного рыболовецкого хозяйства, скота и урожая.

Теперь выживаемость Ирака зависит от импорта продовольствия.

На севере страны из-за нехватки воды жители покинули деревни, многие из которых сейчас засыпаны песком. Урожаи ячменя и пшеницы упали на 95 %, а число финиковых пальм сократилось вчетверо.

Непродуманное осушение болот южного Ирака в одночасье разрушило экологический баланс, лишив население болотных областей источника существования.

По мнению британского эксперта Мэтью Мачовски из лондонского Университета королевы Марии, контроль над водными ресурсами, особенно в летнее время, – более важный вопрос, чем даже контроль над нефтеперерабатывающими заводами, а тот, кто контролирует плотины, расположенные на реке выше Багдада, тот контролирует иракскую столицу.

Называют три основные причины, которые, сложившись вместе, привели к обмелению Тигра. Во-первых, Турция соорудила дамбу Илису неподалеку от границы с Ираком не только для производства электричества, но также и для забора воды. Таким образом, течение реки Тигр, как считают, уже больше не восстановится в прежнем объеме. Во-вторых, климат действительно изменился: нехватка дождей, засуха, длящаяся уже десять лет, пересыхание источников рек… Абсолютно бесконтрольно ведется откачка подземных источников, что в итоге привело к еще большему снижению уровня грунтовых вод. Третья причина – вакуум или некомпетентность власти. Десятилетиями власти заставляли население выращивать культуры, требующие огромного количества воды, – пшеницу, хлопок. Ну и, само собой, коррупция и войны.

С серьезной нехваткой воды сталкивается Иордания, считающаяся одной из самых засушливых стран Ближнего Востока. Она потребляет больше воды, чем доступно из возобновляемых источников. Одним из крупнейших потребителей воды является сельское хозяйство (до 50 %), дающее всего лишь 3 % ВВП. Текущее водоснабжение составляет 150–200 м³ в год на душу населения.

Еще до наплыва в страну сирийских беженцев прогнозировался рост численности населения Иордании с 6 до 9 млн к 2025 году, что обусловливало дефицит питьевой воды на душу населения до 91 м³ в год. В аварийном состоянии пребывает система коммунального водоснабжения страны, полностью изношены сети. В целом по стране 40–50 % воды, добытой из водоносного горизонта, теряется из-за протечек в трубопроводах. А в северных районах Иордании этот показатель достигает 70 %. По некоторым оценкам, количество ежегодно теряемой воды могло бы удовлетворить основные потребности не менее 2,6 млн человек.

Иордания получает от Израиля воду из озера Кинерет, что во многом позволяет ей выживать.

Наиболее кардинальные шаги по преодолению водного дефицита были осуществлены в Ливии. К 1984 г. было сооружено шесть дамб для создания водохранилищ вместимостью 387 млн м³ и пробурено 2,9 тыс. артезианских скважин. Наряду с этим было сооружено 30 станций, ежедневно опресняющих 150 тыс. м³ воды. В 1983 г. была выдвинута идея строительства Великой искусственной реки для переброски на Север пресной воды из подземных озер, расположенных в Сахаре и содержащих 35 тыс. км³ воды. В результате сооружения такой реки появилась бы возможность переброски к побережью 2 км³ воды в год. Но последующие известные события свели на нет все эти начинания.

Генеральный секретарь Лиги арабских государств (ЛАГ) Ахмед Абуль Гейт на 8-й сессии министров водных ресурсов, прошедшей еще в октябре 2016 года в Каире, предупредил об опасностях, связанных с дефицитом воды и его воздействием на политические, экономические и социальные проблемы. Как подчеркнул генсек ЛАГ, в большинстве арабских стран население растет, а вода уменьшается по объему и ухудшается по качеству.

В результате этой всё более усугубляющейся катастрофы десятки миллионов крестьян Ирана, Сирии, Иордании, Ирака и Ливии вместе с их семьями будут вынуждены бросить свои земли и переместиться сначала в мегаполисы своих стран, где они никому не нужны, затем в соседние страны и, наконец, с мощным валом мигрантов – в Европу [16].

Это неизбежно для жителей обезвоженных регионов. И речь не только о сельском хозяйстве, а обо всём, что связано с исчезающими реками и озерами: рыбной ловлей, животными, растениями, пляжами и туризмом. Очень многие кормились по берегам рек. Все они останутся без средств к существованию, неизбежно присоединяясь к волнам беженцев.

Следует отметить, что, как правило, жители регионов, попавших в вододефицитные, уходя, оставляют за собой невероятно загрязненные пресные водоемы.

Такое чудовищное захламление рек происходит не в один день и связано с поразительной халатностью местных властей.

Далее мы увидим, что проблема отсутствия питьевой воды всегда(!) связана с экологической катастрофой, гибелью водных экосистем. Даже беглый взгляд на карту вододефицитных регионов мира и карту загрязненных (человеком) пресных водоисточников показывает несомненное совпадение (см. рис. 1.1 и 1.2).

И как результат, за последние 50 лет отмечены 507 «водных» конфликтов, а 21 раз дело доходило до военных столкновений.

География «обезвоживания», к несчастью, расширяется.

Рис. 1.1. Карта доступной пресной воды в мире

Рис. 1.2. Карта загрязненных источников пресной воды

И речь идет отнюдь не только о «бедных» странах.

Например, водный кризис не обошел и 4-миллионный Кейптаун, где проживают 8,2 тыс. миллионеров, 440 мультимиллионеров и два миллиардера. По данным отчета Africa Wealth Report 2017 от AfrAsia Bank, Кейптаун является третьим богатейшим городом Африки после южноафриканского Йоханнесбурга и Каира.

И тем не менее, по сообщению агентства Bloomberg (от 24.01.2018), «Ощущение катастрофы, нависшей над Кейптауном, – это то, что все мы должны испытывать перед лицом неизбежных потрясений, связанных с изменением климата».

К водному коллапсу мегаполис привел, как водится, перерасход водных ресурсов в аграрном секторе в сочетании с ростом населения города на 55 % и засухой. Как обычно, инвестиции отстали от кризиса, и шесть крупных плотин, которые питают водопровод, хранили воду, не пригодную для использования, поскольку многие из них годами не очищались.

Все надежды на пополнение водохранилища и спасение Кейптауна власти конструктивно возложили на сезон дождей. Хотя климатологи и предупреждают: осадки на засушливом юге ЮАР далеко не всегда обильны.

Далее – как под копирку: начались беспрецедентные меры водной экономии, жители Кейптауна ограничили потребление воды до 50 л в сутки и раскупили в магазинах всевозможные емкости, где можно хранить воду, а также собиратели влаги.

Воду после купания люди собирают в душевых и умывальниках и заливают в стиральную машину, а затем пускают на слив в туалете, где бачки отключены от водопровода. Дождевую воду набирают в специальные резервуары, чтобы использовать для мытья посуды, стирки и очистки до качества питьевой.

По причине водного кризиса благоденствуют компании, которые занимаются бурением скважин. Они загружены заказами на год вперед. Предприниматели, которые завозят в Кейптаун техническую воду из других регионов в цистернах – продают её по $1 за 9,5 л.

Ну а если после отключения воды в городе начнутся беспорядки, вмешается армия. По мнению силовиков, самыми горячими точками станут как раз пункты раздачи воды: если каждая семья отправит в ближайший пункт одного человека, там образуется очередь из 5 тыс. человек [17].

Да и не только Кейптаун. Поведенческие особенности у феллахов Ближнего Востока и жителей самых развитых стран в ситуации водного стресса оказались весьма близкими. Вот нетривиальная иллюстрация.

США, штат Калифорния. Засуха в штате началась в ноябре 2011 года и продолжалась 376 недель, то есть примерно семь лет. Ее окончание связывают не столько с мудростью хозяйственного управления, сколько с аномально дождливой зимой в штате в 2019 году.

И вот в одной из самых богатых, благополучных и неуязвимых стран мира природа не справилась с человеческим фактором: людей в Калифорнии становилось всё больше, а экономить воду они не собирались.

«The New York Times» опубликовала карты о том, кто в регионе больше всего потребляет воды. Оказалось, что это совсем не фермеры и даже не компании Силиконовой долины. Винят в засухе образ жизни жителей Калифорнии. В штат приехало слишком много людей. Многие из них не желают думать о проблемах климата. Им нравится их образ жизни с зелеными лужайками для гольфа и бадминтона. Но как раз этого и не выдержала хрупкая природа Калифорнии. Случилась нехватка – водный стресс.

И губернатор штата понизил норму на воду на 25 %.

Цены на воду немедленно подскочили, следом тотчас появились «водные воры» и спекулянты водой. В ответ было создано специальное подразделение полиции по борьбе с водным бандитизмом.

Люди стали бояться уезжать из дома – воруют из танкеров, подводят трубы к частным колодцам, копают под улицами. Штраф за воровство воды установлен до 10 тысяч долларов, но это не слишком срабатывает.

И вот, по счастью, дождливая зима…

Ну а в тревожном ожидании предполагаемой засухи 2050 года израильская фирма IDE Technologies строит в штате опреснительные заводы.

Однако Ближневосточным регионом проблема отнюдь не исчерпывается. Половина людей, испытывающих дефицит питьевой/пресной воды, проживает в Индии, Китае, Бангладеш, Пакистане и даже в Австралии. А это гораздо более серьезная угроза. Так, Пакистан, по мнению экспертов, может превратиться в умирающую от жажды страну уже к 2022 году. А это – ядерное государство…

ООН обращает внимание на бассейны, которые могут стать объектами конфликтов в ближайшие годы. Наряду с привычными «яблоками раздора» (озером Чад и реками Брахмапутра, Ганг, Замбези, Лимпопо, Меконг, Сенегал) в докладе ООН о мировых водных конфликтах упоминаются Аракс, Иртыш, Кура, Обь, что вызывает особую тревогу. Ниже, говоря о трансграничных водотоках России, мы коснемся этой проблемы.

Однако в том же ближневосточном регионе есть и примеры активно развивающейся водной инфраструктуры при точно таком же отсутствии собственных ресурсов.

Если такие государства, как Ирак, Сирия и Ливан, где на каждого жителя ежегодно приходится, соответственно, 2,7 тыс., 1,4 тыс. и 1,1 тыс. м³ воды, относятся к категории стран с низким и очень низким водообеспечением, что же тогда говорить о Катаре, Объединенных Арабских Эмиратах и Кувейте, где водоснабжение за счет естественных источников воды составляет на душу населения всего 56, 37 и 7 м³ воды в год, соответственно?

Саудовская Аравия – это страна, вокруг которой есть только пустыня и нет открытых водоемов. Отсюда скудные запасы воды и очень высокая цена на нее. Спрос на воду в Саудовской Аравии растет, но количество водных ресурсов в стране не увеличивается. Для Саудовской Аравии вопрос обеспечения водой собственного населения является вопросом существования.

В странах Персидского залива благодаря нефтяному буму стали сооружаться заводы по опреснению воды.

Саудовская Аравия и Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ) отличаются самыми солидными объемами опреснения воды в мире. По данным Arab News, Саудовская Аравия ежедневно использует 1,5 млн баррелей нефти на своих опреснительных установках, которые обеспечивают 50–70 % пресной воды в стране.

Недостаточное внимание к вопросам канализации на начальном этапе опреснительных работ, естественно, привело к повышению солености морской воды и, соответственно, создало угрозу для морской флоры и фауны. В этой связи все страны Залива теперь имеют развитые системы канализации для очистки и повторного использования сточных вод. Так, в частности, Бахрейн и Оман все 100 % собранных сточных вод используют повторно, а ОАЭ – 89 %. Завидные цифры.

В ближайшие пять лет страны Персидского залива планируют инвестировать в дальнейшее питьевое обеспечение населения около 100 млрд долларов.

Катар выделил 900 млн долларов на строительство резервуаров для хранения семидневного запаса воды. Кроме того, страны Персидского залива договорились о строительстве трубопровода стоимостью 10,5 млрд долларов и протяженностью почти 2000 км, соединяющего эти страны. В проект также включено строительство в Омане двух опреснительных заводов по производству 500 млн м³ воды.

Крупнейший в мире искусственный резервуар, наполненный опресненной водой, создан под пустыней Лива в Абу-Даби. Резервуар расположен на глубине до 80 метров. Сам проект представляет собой сеть из 315 скважин, по которым поступает вода со станции опреснения в Шувейхате в объеме 32 тыс. тонн. Заполнение резервуара велось в течение 27 месяцев.

Таким образом, ОАЭ создали необходимый запас пресной воды в объеме 26 млн м³. Стоимость проекта оценивается в 435 млн долларов. Вся вода проходит строгий санитарный контроль.

Наряду с этим в ОАЭ разрабатываются и, похоже, близки к осуществлению проекты по буксировке айсбергов. Использование в качестве источника пресной воды айсбергов – это вдвое менее энергоемкий процесс, чем опреснение морской воды.

С учетом маршрута, была разработана программа работ, включающая позиции:

a) старт айсберга – остров Херд, около 1000 км от Антарктиды;

b) финиш айсберга – эмират Фуджейра, 8800 км от старта;

c) размер айсберга – около 2 км в длину и 500 м в ширину;

d) запасы воды в айсберге – более 75 млрд литров пресной воды;

e) ориентировочное время доставки – около 10 месяцев;

f) затраты на буксировку – $100–150 млн.

Рассматривались и варианты буксировки айсбергов в Эмираты непосредственно из самой Антарктиды через Индийский океан, что составит примерно 9,2 тыс. км.

За время буксировки айсберг потеряет ~30 % массы и ~20 % массы при переработке льда в воду. Полученная питьевая вода будет храниться в больших резервуарах для обработки. При среднем размере айсберга до 1 млн тонн пресной воды он сможет обеспечить 1 млн человек на период примерно 5 лет.

В Израиле проблема питьевой воды стоит столь же остро. Здесь все источники водоснабжения объединены в единую систему – Всеизраильский водопровод. Водопровод состоит из водонесущих трубопроводных систем, насосных станций, резервуаров, открытых каналов и туннелей. Станция перекачивает воду с 213 метров ниже уровня моря – на 257 метров вверх, до высоты 44 метра выше уровня моря. Таким образом, осуществляется транспортировка воды с севера страны, из озера Кинерет, в сильно заселенный центр и на засушливый юг страны, в том числе в северную часть пустыни Негев, где после его постройки стало возможным занятие интенсивным земледелием.

Пропускная способность водопровода составляет 72 тыс. м³ в час, что соответствует примерно 1,7 млн м³ в сутки. Строительство водопровода представляло собой сложную техническую задачу, но повысило эффективность водопользования.

Потребность Израиля в воде составляет около 2 млн м³ в год, что же касается воды питьевой, то на сегодняшний день израильтяне потребляют почти 1,2 млн м³, а к 2030 году эта цифра, по прогнозам специалистов, вырастет до 1,95 млн м³. Очевидно, что для удовлетворения потребности в пресной воде традиционных источников будет недостаточно.

Сегодня лишь половина всей потребляемой израильтянами воды приходит из природных источников. Вторая половина добывается искусственно – путем вторичного использования и опреснения. Израиль не только опресняет морскую воду, но и перерабатывает 86 % своих сточных вод для повторного использования в сельском хозяйстве. Сочетание инновационных сельскохозяйственных технологий и высоких природоохранных технологий дает впечатляющие результаты. Более 50 % воды, используемой сейчас в стране для домашних, сельскохозяйственных и промышленных нужд, производится искусственно.

Как писал проф. Пайпс, «Израиль может опреснять 17 л воды за 1 американский цент и перерабатывает в 5 раз больше воды, чем идущая на втором месте Испания». Много стартапов в стране связано с водой.

Кроме себя Израиль снабжает водой Палестинскую автономию и Иорданию.

Как мы видим, усилия, направляемые на борьбу с водной проблемой у стран с сильным дефицитом пресной воды, могут быть вполне результативны. А значит, предотвратить гигантские перемещения народов принципиально возможно.

II. О природных пресных водах – источниках питьевого водоснабжения

«Вода – это Н₂O, то есть два атома водорода, один кислорода; но есть еще третье, превращающее эти атомы в воду, и никто не знает, что это».

Дэвид Герберт Лоренс

Наверное, академик В. И. Вернадский более остальных приблизился к разгадке секрета, приведенного в эпиграфе. Его понимание воды и ее места в мироздании – ключ к решению многих проблем, связанных с водным фактором.

«Жизнь – это особая коллоидальная водная система… особое царство природных вод».

И еще.

«Вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных геологических процессов. Нет земного вещества – минерала, горной породы, живого тела, которое ее бы не заключало. Всё земное вещество ею проникнуто и охвачено».

(«История минералов земной коры»)

Рассматривая воду как минерал, В. И. Вернадский развивал учение о единстве вод и других минералов Земли, полагая воду единственной природной жидкостью, существующей на поверхности нашей планеты – «самым распространенным на Земле минералом, присутствующим везде и служащим мостом, связывающим биополя отдельных живых существ, как между собой, так и с неживой природой».

В. И. Вернадский полагал, что никакой другой природной жидкости, кроме воды, нет, а все остальные жидкости – это «базирующиеся на воде либо продукты жизнедеятельности растений, животных и человека, либо искусственные химические соединения, полученные человеком».

Именно в уникальном сочетании естественных природных ресурсов воды, солнечной энергии, земельных и минеральных ресурсов возможно развитие растительного и животного мира и самого человека.

Уникальность воды обусловлена особенностями структуры ее молекулы.

Молекулы воды могут быть тяжелыми – с тяжелыми изотопами водорода (дейтерий и тритий), а также тяжелого кислорода (с атомной массой 17 и 18). Даже незначительное количество более тяжелых молекул в природной воде обеспечивает ее чрезвычайное разнообразие: из возможных сорока двух сочетаний двух атомов водорода и одного атома кислорода только девять являются устойчивыми. Таким образом, вода представляет собой своего рода купаж молекул вод с различными свойствами.

Атомы кислорода в молекуле воды (не участвующие в образовании ковалентных связей) способны образовывать прочные водородные связи с соседними молекулами воды. При комнатной температуре каждая молекула воды создает временные связи с тремя-четырьмя соседними молекулами. Образуется своеобразная кристаллическая решетка, в которой существующие водородные связи постоянно разрушаются и одновременно возникают новые.

Формируются ассоциаты молекул (кластеры) воды, находящиеся в динамическом равновесии. Такая структура воды обусловливает целый ряд свойств, имеющих физиологическое значение, – бо́льшую теплоемкость, бо́льшую теплоту испарения, бо́льшую теплоту плавления.

Вода способна разрывать практически все виды молекулярных и межмолекулярных связей с образованием растворов (гидратация), что делает ее универсальным растворителем. Способная к диссоциации, вода усиливает и диссоциацию растворенных в ней веществ. Это объясняет как огромное разнообразие состава природных вод, так и способность природных вод к самоочищению.

Из-за асимметрии расположения атомов молекула воды является диполем, что определяет ее особое поведение в электромагнитных полях.

С физико-химической точки зрения природная вода представляет собой сложную дисперсную систему, в которой в качестве дисперсной среды выступает вода, а в качестве дисперсной фазы – газы, минеральные и органические вещества, живые организмы.

Эти уникальные свойства позволяет воде обеспечивать:

– жизнедеятельность клеточных структур;

– терморегуляцию организма;

– усвоение и переваривание продуктов питания;

– транспортную функцию (как для доставки кислорода и питательных веществ, так и для вывода шлаков и токсинов);

– работу суставов, опорно-двигательного аппарата;

– метаболизм в целом.

Аномальными свойствами воды обусловлена и ее роль в возникновении и поддержании жизни. Это необходимо учитывать при выборе методов питьевой водоподготовки для того, чтобы не исказить уникальную структуру и химические свойства воды.

Итак, питьевая вода:

– самый важный продукт потребления, а точнее – жизнеобеспечения,

– среда обитания человека,

– основа всех отраслей промышленности и сельского хозяйства.

Питьевая вода вездесуща: это и все продукты питания, и чай, и вино, и молоко, и… даже грудное молоко.

В таблице 1 представлен водный состав/баланс в организме человека (по данным НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина).

Таблица 1

Объем воды в организме человека за сутки, л

Вода входит в состав всех биологических тканей и составляет 60–70 % массы тела. Вода служит составной частью крови, секретов и экскретов.

Вода содержится и в плотных тканях:

• в зубной эмали – 0,2 %,

• в костях – 22 %,

• в жировой ткани – 30 %,

• в печени – 70 %,

• в скелетных мышцах – 76 %,

• в сером веществе головного мозга – 86 %.

Физиологическая потребность человека в питьевой воде составляет 2,5–3,0 л в сутки, из которых в обычных условиях поступает ~1,0–1,5 л в сутки плюс 1,0–1,2 л в сутки дополнительно с продуктами питания.

В жарком климате и/или при тяжелой физической нагрузке потребность в воде может возрасти до 10–12 л в сутки.

Лишение воды человек переносит труднее, чем лишение пищи.

Потеря 10 % воды приводит к нарушению обмена веществ.

Потеря 20–22 % воды ведет к смерти.

Без воды человек может прожить не более 8–10 дней.

Данные интересные, но особенно обращают на себя внимание две позиции.

Первое. Вода входит в состав всех биологических тканей в количестве 60–70 % массы тела. А это означает, что все жидкости организма во многом повторяют состав питьевой воды.

Известные опыты показали тождественность ряда участков хроматограмм компонентов питьевой воды и грудного молока.

Как мы увидим далее, питьевая вода во многом повторяет состав исходных природных вод, а те, в свою очередь, – состав сбрасываемых в них сточных (очищенных сточных) вод. То есть зависимость здоровья человека от состава (свойств) питьевой воды абсолютна.

И второе. При физиологической потребности человека в питьевой воде на уровне 2,5–3,0 л в сутки в обычных условиях, в жарком климате потребность в воде может возрасти до 10–12 л в сутки. А особой проблемой (да и местом возникновения) дефицит питьевой воды является именно в жарких странах.

Совершенно очевидно, что при такой водной зависимости человека дефицит питьевой воды или ухудшение ее качества приведут к утрате здоровья населения, снижению продолжительности жизни, преждевременной смертности, особенно детской.

II.1. О распределении планетарных запасов пресной/ питьевой воды

На рис. 2 представлено распределение планетарных вод.

Как видно из диаграммы 2 а, 97 % воды на Земле представлено соленой водой мирового океана и внутренних морей. И лишь около 3 % составляют пресные воды.

2 а

2 б

2 в

Рис. 2. Распределение планетарных вод

При более подробном рассмотрении структуры пресных вод на диаграмме 2 б мы видим, что за вычетом ледников (68,7 %), малодоступных подземных вод (около 30 %) и разного рода «других» водных структур (менее 1 %), относительно доступные поверхностные пресные воды составляют примерно 0,3 % от первоначального трехпроцентного сектора диаграммы 2 а.

Эти данные уточняет диаграмма 2 в. Здесь за вычетом поверхностных пресных вод озер (87 %) и болот (11 %), непроточных, склонных к эвтрофированию (зарастанию) и, как правило, богатых органическими загрязнениями, остается 2 % речного стока, реально пригодного и доступного для водопользования. Но это 2 % не от мировых запасов воды, а от крошечного сектора (0,3 %) диаграммы 2 б.

Таким образом, становится понятно, что для водной расточительности у человечества никаких оснований нет.

Здесь представляется интересным рассмотреть некоторые абсолютные величины, характеризующие мировые запасы воды – нашу систему жизнеобеспечения.

Объем воды мирового океана с соленостью ~3,5 % и температурой 3,7°С составляет около 1 млрд 375 млн км³.

Поверхность (акватория) мирового океана составляет примерно 361 млн км², что в 2,4 раза больше площади территории суши (149 млн. км²) или в 21,2 больше площади территории России.

Круговорот воды обеспечивается ее испарением в объеме 525 тыс. км³ в год, в том числе:

– 86 % – испарением соленых вод Мирового океана и внутренних морей;

– 7 % – испарением вод суши;

– 7 % – транспирацией влаги растениями.

Этот природный дистиллятор питается энергией Солнца, потребляя порядка 20 % этой энергии.

Что же остается человечеству? Мы можем рассчитывать только на скорость возобновления водных ресурсов.

Например, скорость водообмена во льдах полярных зон и ледников составляет 8000 лет.

Скорость водообмена воды рек составляет примерно 10–12 суток. Это – реальные сроки. Мировой речной сток составляет примерно 37,3 тыс. км³ в год, при используемой части подземных вод около 13 тыс. км³ в год. Подземные воды – не очень надежный и прогнозируемый поставщик.

Рис. 3. Распределение пресноводных ресурсов по регионам мира, тыс. км³

Рис. 4. Страны с крупнейшими запасами пресной воды, тыс. км³

Рис. 5. Запасы пресной воды на душу населения, тыс. м³

В этой связи 37,3 тыс. км³ воды в год – это то, на что может рассчитывать человечество на сегодняшний день.

На рис. 3 показано, как распределены пресноводные ресурсы по регионам мира. Как видно из рисунка, наиболее водообеспеченным континентом является Азия, далее с существенным отрывом идут Южная Америка, Северная Америка, Европа, Африка, Австралия и Океания.

Очевидно, что неравномерное распределение пресной/питьевой воды предполагает и различные экономические условия, различное качество жизни и различную способность к выживанию.

На рис. 4 представлены страны с крупнейшими запасами пресной воды.

Мы видим, что Россия занимает второе место в мире, уступая только Бразилии: 4500 тыс. км³ против 6950 тыс. км³. При этом Россия по водообеспеченности почти вдвое опережает даже страну озер – Канаду.

Здесь интересно сопоставить данные рисунков 4 и 5. Мы видим, что в пересчете запасов пресной воды на душу населения Россия остается «в клубе» водообеспеченных стран, в то время как запасы воды Китая, Индонезии и США в пересчете на душу населения несопоставимо уменьшились.

В таблице 2 представлены для справки крупнейшие реки мира с указанием среднего водостока в м³ в сутки.

Реки Земли распределены весьма неравномерно. На каждом материке можно наметить главные водоразделы – границы областей стока, поступающего в различные океаны. Главный водораздел Земли делит поверхность материков на два основных бассейна: атлантико-арктический (сток с площади которого поступает в Атлантический и Северный Ледовитый океаны) и тихоокеанский (сток поступает в Тихий и Индийский океаны). Объем стока с площади первого из этих бассейнов значительно больше, чем с площади второго.

Центральный водораздел Европейской части России, Русской равнины – Валдайская возвышенность. Из местных болот и озер берут начало главные реки Европейской России, относящиеся к бассейнам разных морей: Волга (Каспийское море), Днепр (Черное море), Западная Двина (Балтийское море).

Таблица 2

Крупнейшие реки мира

Раньше считалось, что Нил протяженнее, но данные экспедиций 2008 года установили местоположение истоков реки Укаяли, что поставило на первое место Амазонку. Думается, что при такой малой разнице в протяженности этих великих рек данные будут корректироваться еще не раз.

II.3. О загрязнениях природных пресных водоисточников

Даже самая тщательная оценка запасов пресных вод может оказаться недостоверной, если не учитывать характер и степень их загрязнений.

Ежегодно в поверхностные водные объекты России сбрасывается до 52 км³ сточных вод, из которых примерно 63 % составляют сбросы промышленных предприятий и 25 % – сбросы бытовых сточных вод. Общий ущерб от загрязнения природных водных объектов для населения и отраслей экономики оценивается в 70 млрд рублей в год.

Объем водоотведения (канализования) составляет в среднем 65 % от объема забора воды из природных водоисточников. Мощность очистных сооружений покрывает потребность в очистке сточных вод, но тем не менее до нормативного уровня очищается только 10 % стоков. Это объясняется тем, что очистка часто осуществляется по традиционным схемам и на устаревшем технологическом оборудовании, методы очистки не соответствуют категории сбрасываемых сточных вод, многие сооружения не имеют узлов доочистки и проч.

Таким образом, при рассмотрении источников загрязнения природных водоемов, к первичным следует отнести антропогенные (греч. άνθρωπος – «человек»; лат. antropos; anthropos) загрязнения, то есть загрязнения, возникающие в результате биологического существования и/или хозяйственной деятельности человека, в том числе:

✓ сброс неочищенных сточных вод, как бытовых, так и производственных;

✓ смыв с почв (в случае смыва с почв сельхозугодий в природные водоемы могут поступать химические удобрения, ядохимикаты и проч.);

✓ проникновение загрязняющих веществ из подземных вод (нефтепродукты, ионы металлов, радионуклиды и т. д.);

✓ попадание из атмосферы. С атмосферными осадками в природные водоемы часто поступают оксиды серы и азота, присутствующие в заводских выбросах и вызывающие закисление почвы. При этом восстановленный азот усиливает эвтрофикацию водоемов.

В результате могут резко изменяться:

• физические свойства воды:

– температура, прозрачность, окраска;

– появляются привкусы и запахи;

– на поверхности водоемов возникают плавающие субстанции;

– на дне водоемов образуется осадок;

• химический состав воды:

– увеличивается содержание органических и неорганических примесей, в том числе появляются (образуются) токсичные вещества;

– уменьшается содержание кислорода;

– изменяется рН среды и проч.;

• качественный и количественный бактериальный состав:

– появляются болезнетворные микроорганизмы.

Кроме того, в настоящее время часто имеет место:

• радиоактивное загрязнение воды, источниками которого можно считать:

– испытания ядерного оружия;

– сбросы радиоактивных отходов;

– крупные аварии (судов с атомными реакторами, ЧАЭС);

– захоронения на дне океанов и морей радиоактивных отходов.

Так, в частности, французские и английские атомные заводы заразили значительную часть Северной Атлантики, а три отечественных атомных подземных реактора, а также производство Красноярск-26, засорили реку Енисей, откуда R-загрязнения транспортируются прямо в океан.

Идет загрязнение мировых вод радионуклидами. В особенности сильным загрязнениям подвергаются акватории арктических морей, в том числе самыми опасными радионуклидами: цезий-137, церий-144, стронций-90, ниобий-95, иттрий-91. Все они обладают высокой биоаккумулирующей способностью, переходят по пищевым цепочкам и концентрируются в морских организмах.

Сбросы в океан превращают его в мертвый. Необходимы экстраординарные и неотложные меры по его спасению. Следует помнить, что океан – это главное богатство человечества, его биологические и минеральные ресурсы.

Кроме перечисленного можно еще выделить такой значимый загрязнитель, как электроэнергетика – крупнейший потребитель пресной и морской воды.

В частности, водохранилища, возникшие в результате сооружения плотин ГЭС, обусловливают:

– затопление земель и населенных пунктов;

– засоление или заболачивание почв;

– развитие новых видов водной флоры и фауны и проч.

Таким образом, под воздействием указанных факторов природные воды нередко становятся непригодными для питьевого, а иногда для рекреационного или даже технического водопользования, теряют рыбохозяйственное значение.

Загрязняющие вещества природных вод создают весьма устойчивые структуры, сильно осложняя очистку воды, периодически делая ее невозможной (по крайней мере, за вменяемые средства).

Что касается химических загрязняющих веществ, то ошибочно рассматривать эти примеси в воде как механические включения. Например, как гречку, попавшую в манку, легко разделяемые на ситах. В одной телевизионной рекламе разноцветные кубики, шарики и пирамидки, символизирующие загрязнения воды, стремительно проносились через условный фильтр, полностью задерживаясь на нем. Очень наглядно, но не очень верно.

Как мы обсуждали, вода, даже в чистом виде, представляет собой ассоциаты (кластеры, агрегаты) молекул, увязанные в полужесткую структуру, которая удерживается различными, в основном водородными связями.

Химические загрязняющие вещества не пребывают в воде «в свободном полете», а вступают с ассоциатами воды в сложные взаимодействия с образованием всевозможных гидратов и аквакомплексов. И свойства этих аквакомплексов уже достаточно далеки от первоначальных свойств исходных примесей, взятых в чистом виде.

В свою очередь, примеси воды многосложно взаимодействуют друг с другом, а с учетом высокой реакционной и каталитической активности воды, мы в конечном счете имеем дело с различными продуктами трансформации и превращения первоначальных загрязняющих веществ.

Воду, таким образом, следует рассматривать как весьма сложную и стабильную систему.

Дополнительную устойчивость этой системе придает наличие в природной воде различных буферных систем – карбонатной, фосфатной, гуматной и проч.

Известный опыт наглядно иллюстрирует, что такое устойчивая система.

Был взят 1 л мочи человека. В результате ее испарения остался сухой остаток. Предполагалось, что так же, в обратном порядке, растворив этот сухой остаток в одном литре воды, можно перевести его назад в истинный раствор. В результате для полного растворения этого осадка потребовалось целых 15(!) литров воды.

Не менее устойчивой внутренней структурой обладает и природная вода.

Санитарно-гигиенические риски присутствия в воде различных загрязняющих веществ приведены в таблице 3 (составлена кафедрой экологии человека и гигиены окружающей среды, Первый МГМУ им. И. М. Сеченова).

Таковы последствия присутствия в природной/питьевой воде тех или иных загрязняющих веществ для здоровья человека.

А принимая во внимание, что, например, Гигиенические нормативы ГН 2.1.5.-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования» содержат 1345 загрязняющих веществ, а СанПиН 2.1.4.1074–01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения…» включает также порядка полутора тысяч таких показателей качества, то приведенная таблица отнюдь не исчерпывает гигиенической оценки степени риска опасности потребления той или иной воды.

Действующие сегодня в РФ перечни химических веществ, нормируемых в воде, не включают многие современные загрязнители. Кроме того, эти перечни далеко не всегда учитывают, присутствует ли токсичные элементы в воде в ионном виде или в составе молекулы органического вещества. Часто не учитывают и валентность нормируемых элементов.

Хотя известно, например, что смертельно опасная сулема (HgCl₂) и относительно безопасная, даже лечебная каломель (Hg₂Cl₂) отличаются только валентностью ртути.

Но речь об этом пойдет позже, когда мы будем обсуждать нормативную базу питьевого водоснабжения РФ.

Таблица 3

Санитарно-токсикологическая характеристика химических загрязнений питьевой воды

Наряду с этими соединениями ученые-гигиенисты отмечают наличие загрязняющих веществ в водных объектах, которые оказывают на организм специфическое «отложенное» воздействие. А именно: токсические эффекты проявляются не сразу, а в отдаленные от экспозиции периоды жизни. Причем часто речь идет о годах и даже десятилетиях. Еще серьезнее для общества проявление неблагоприятных эффектов в последующих поколениях.

По данным разных авторов, ниже представлен [22] перечень групп веществ, обладающих отдаленными эффектами токсического действия:

– эмбриотоксическим (способность отрицательно воздействовать на развивающиеся эмбрионы