Основные запасы пресной воды. Почему на земле исчезают запасы питьевой воды

Пресная вода составляет не более 2,5-3 % от общего водного запаса Земли. Основная ее масса заморожена в ледниках и снежном покрове Антарктиды и Гренландии. Еще одна часть - многочисленные пресные водоемы: реки и озера. Третья часть запасов пресной воды сосредоточена в подземных резервуарах, глубоких и более близких к поверхности.

В начале нового тысячелетия ученые серьезно заговорили о дефиците питьевой воды во многих странах мира. Каждый житель Земли должен тратить на еду и личную гигиену от 20 до воды в сутки. Однако есть страны, в которых питьевой воды не хватает даже для поддерживания жизни. Острейший дефицит воды испытывают жители Африки.

Причина первая: увеличение населения Земли и освоение новых территорий

По данным ООН на 2011 год численность населения Земли выросла до 7 млрд человек. Количество людей достигнет 9,6 млрд к 2050 году. Росту населения сопутствуют развитие промышленности и сельского хозяйства.

Предприятия используют пресную воду для всех производственных нужд, при этом возвращая в природу часто уже непригодную для питья воду. Она попадает в реки и озера. Уровень их загрязнения в последнее время стал критическим для экологии планеты.

Развитие сельского хозяйства в странах Азии, Индии и Китая истощило крупнейшие реки этих регионов. Освоение новых земель ведет к обмелению водоемов и заставляет людей разрабатывать подземные скважины и глубоководные горизонты.

Причина вторая: нерациональное использование источников пресной воды

Большинство источников природной пресной воды пополняется естественным путем. Влага попадает в реки и озера с атмосферными осадками, часть которых уходит в подземные резервуары. Глубоководные горизонты относятся к невосполнимым запасам.

Варварское использование чистой пресной воды человеком лишает реки и озера будущего. Дожди не успевают наполнять мелеющие водоемы, и при этом вода часто тратится впустую.

Часть используемой воды уходит под землю через утечки в городских водопроводных сетях. Открывая кран на кухне или в душе, люди редко задумываются о том, сколько воды теряется . Привычка экономить ресурсы еще не стала актуальной для большинства жителей Земли.

Добывание воды из глубоких скважин также может стать большой ошибкой, лишив будущие поколения главных запасов пресной природной воды, и непоправимо нарушить экологию планеты.

Выход современные ученые видят в экономии водных ресурсов, ужесточении контроля за переработкой отходов и опреснении морской соленой воды. Если человечество сейчас задумается и вовремя примет меры, наша планета навсегда останется прекрасным источником влаги для всех существующих на ней видов жизни.

На нашей планете около 1,5 млрд км3 воды и покрывает она более 70% поверхности Земли. Однако на долю пресной воды приходится всего лишь 3% от общего количества, а именно 91 млн. км3. Основная же часть воды, содержащаяся в океанах, - горько-соленая, и для хозяйственной деятельности без должной подготовки она практически не применима. Основной запас пресной воды - это вода, находящаяся под землей и в ледниках. Т.е. ее добыча затруднена как в первом так и во втором случае. Но если для того, чтобы добыть воду из-под земли, можно осуществить бурение скважины на воду , то добыча воды из ледников практически невозможна и экономически необоснованна. Ученые подсчитали, что природные льды содержат более 24 млн.куб.км пресной воды - это объем стока всех рек Земли за 500 лет. Если попытаться равномерно распределить лед по поверхности Земли, то он покроет ее слоем толщиной в 53 метра. Реки, озера и доступные для использования подземные пресные воды составляют всего 0,3% мировых запасов свободной воды.

Примечательно, что в озере Байкал находится пятая часть всех мировых поверхностных запасов пресной воды.

За последние 40 лет количество пресной воды на одного человека уменьшилось более, чем на 60%. В течение следующих 30 лет прогнозируется дальнейшее уменьшение этого количества еще в 2 раза. Сельское хозяйство - основной потребитель пресной воды. В настоящее время оно потребляет 87% имеющейся воды. Продукция, производимая на орошаемых землях, в 2-5 раз дороже, чем выращиваемая за счет выпадения дождей, т. к. стоимость топлива и гидросооружений постоянно возрастает.

Более 80 стран мира испытывают постоянный недостаток пресной воды, в которых в совокупности живут более 2 млрд. человек.

Недавно австралийские исследователи заявили, что им удалось выявить существование огромных запасов пресной волы, заключённой ниже дна океана. Возможно, именно эти ресурсы смогут поддерживать будущие поколения, когда существующие источники иссякнут. Ведущий автор исследования Винсент Пост из университета Флиндерса сообщил, что, по оценкам его коллег, около 500 тысяч кубических километров воды с низким уровнем солености было обнаружено под морским дном на континентальном шельфе у берегов Австралии, Китая, Северной и Южной Америки. "Объём этого водного ресурса в сотню раз превышает количество извлечённой в прошлом веке из земных недр пресной воды, начиная с 1900 года, - утверждает Пост. - Пресная вода на нашей планете со временем иссякает, так что открытие новых подземных резервуаров у берегов достаточно важно. Это означает, что у нас появился ещё один вариант, который можно рассмотреть для помощи тем, кто страдает от засухи и континентальной нехватки воды".

По словам Поста, его команда пришла к этому неожиданному открытию после изучения морского дна, проведённого в научных целях и во время геологической разведки по обнаружению месторождений нефти и газа. "Объединив всю полученную нами информацию, мы пришли к выводу, что пресная вода, залегающая ниже морского дна - достаточно частый случай, а вовсе не аномалия", - считает австралийский учёный.

Подобные месторождения формируются в течение сотен тысяч лет. Их зарождение началось ещё тогда, когда уровень моря был значительно ниже и те области, что сейчас сокрыты Мировым океаном, подвергались воздействию осадков, впитывающихся в почву. Когда полярные ледниковые покровы начали таять около 200 тысяч лет назад, эти береговые линии были скрыты водой, но их водоносные резервуары остаются нетронутыми, защищёнными слоями глины и других осадочных пород.

По мнению специалистов, добыча пресной воды из такого рода источников будет стоить гораздо дешевле, чем опреснение морской воды. Наиболее дорогостоящим процессом будет бурение, после него необходимо будет приложить немалые усилия, чтобы не произошло загрязнения подземных вод.

Все водные запасы на Земле можно разделить на жидкую (соленую и пресную), твердую (пресную) и

газообразную (пресную) воду (табл. 6.9). Общий объем воды составляет около 1,5 млрд км3. При этом 93,96% воды сосредоточено в морях и океанах. Большое содержание солей (до 35 мг/л) делает эту воду непригодной для хозяйственно-бытовых нужд и питья.

Пресные воды составляют менее 6% всех водных ресурсов на Земле. Ученые подсчитали, что мировой запас пресной воды приблизительно равен 30,3 млн км3. На территории бывшего СССР содержится около 69 тыс. км3 пресной воды. Однако большая часть мировых запасов пресной воды сосредоточена в ледниках Антарктиды, Гренландии, Арктики и в других зонах вечной мерзлоты, что делает ее малодоступной.

Считается, что реально для питьевых целей можно использовать лишь 0,2-0,3% всей воды на Земле. Несмотря на относительно большие мировые запасы пресной воды, на XXXV сессии Генеральной ассамблеи ООН было отмечено, что более 1 млрд человек испытывают острый дефицит доброкачественной воды для питьевых и хозяйственно-бытовых целей.

Первая причина нехватки воды заключается в том, что источники воды, пригодной для питья, распределены крайне неравномерно как в целом на Земле, так и в отдельных странах. Так, например, в бывшем СССР 80% пресной воды сосредоточено в Восточной Сибири, на Дальнем Востоке и Европейском Севере, где проживает лишь 30% населения страны и менее концентрированы промышленность и сельское хозяйство.

Водопотребление в развитых странах постоянно увеличивается и приближается к величине всего ресурса пресных вод. В России это особенно заметно на юге Европейской части, где уже сейчас потребление воды превысило 2/3 всего стока рек и крайне неблагоприятно отразилось на водном балансе Каспийского моря.

Вторая важнейшая причина нехватки пресной воды носит антропогенный характер. Это не абсолютное уменьшение количества воды, а снижение ее качества в результате загрязнения микроорганизмами и химическими веществами при поступлении в водоемы хозяйственно-фекальных, промышленных и сельскохозяйственных сточных вод. Согласно докладам ООН, ежегодно в мире синтезируется около 1 млн новых химических соединений, из них более 15 тыс. весьма токсичны. В целом до 80% всех химических соединений постепенно поступают в окружающую среду, в том числе и в природные водоемы. В мире ежегодно в общей сложности выбрасывается порядка 420 км3 сточных вод, что способно привести к загрязнению до 7000 км3 природных вод. Это в 1,5 раза больше всего стока рек бывшего Советского Союза, который составлял 4700 км3.

В связи с сокращением запасов пресной воды на Земле и снижением качества природных вод перед человечеством возникает проблема «водного голода». Это требует интенсивных поисков новых научных решений, направленных на обеспечение доброкачественной водой населения, промышленности и сельского хозяйства.

Для уменьшения «водного голода» можно выделить 2 основных тесно взаимосвязанных направления мероприятий. К первому направлению следует отнести сохранение качества природных вод, в первую очередь эффективную очистку хозяйственно-бытовых сточных вод перед сбросом в водоемы. Однако не менее важной проблемой является борьба с загрязнением окружающей среды промышленными сточными водами. В этой области решение видится в разработке и совершенствовании способов очистки сточных вод промышленных объектов, применении «оборотного водоснабжения», т.е. многократного повторного использования очищаемой воды в технологических целях. В последующем возможно применение «сухих технологий», не требующих воды и, следовательно, не приводящих к загрязнению водоемов.

Второе направление борьбы с «водным голодом» предусматривает рациональное использование и увеличение естественных запасов воды. Это строгая экономия питьевой воды как для бытовых, так и для производственных нужд и постоянная борьба с потерями этого

ценнейшего и дорогостоящего продукта, в том числе и экономическими методами.

Повысить водообеспечение населения можно путем создания искусственных водохранилищ, аккумулирующих запасы пресной воды. Строительство водохранилищ одновременно решает и другие важные народно-хозяйственные вопросы - энергетические, транспортные, промышленные, сельскохозяйственные, гигиенические, эстетические. В настоящее время на Волге, Ангаре, Иртыше и других больших реках созданы десятки крупных водохранилищ, которые помогают и в обеспечении электроэнергией. На Братском водохранилище на Ангаре объемом 169,4 км 3 построена гидроэлектростанция мощностью около 4100 МВт.

В последние годы разрабатываются также методы накапливания запасов пресных вод в подземных водоносных горизонтах от поверхностных стоков, в том числе паводковых вод. Толща земли, через которую проходят поверхностные воды, играет роль фильтра, что позволяет в значительной степени повысить качество поверхностных вод при их превращении в подземные. Одновременно в некоторых регионах засоленные грунтовые воды будут разбавляться маломинерализованными, профильтрованными через почву поверхностными стоками.

Одной из гипотетических возможностей получения больших количеств пресной воды является растопление вечных льдов Арктики, а также айсбергов. Однако это создает ряд сложнейших энергетических, экономических, технических и экологических вопросов, в частности вероятно значительное повышение уровня Мирового океана.

Почему появилась проблема "водного голода"?

За годы существования человечества воды на Земле не стало меньше. Однако резко возрастает потребность людей в воде. Потребляя все больше чистой воды, человек возвращает природе загрязненные стоки промышленного производства, коммунальных служб, сельскохозяйственного комплекса. И чистой воды на Земле становится все меньше.

Запасы пресных вод. В распределение общих запасов пресных вод на Земле определяется следующим образом: основная доля запасов пресных вод (около 2/3) находится в твердом состоянии и приурочена преимущественно к ледникам. Подавляющая масса льдов при этом - ледниковые покровы.

Наибольший интерес представляет объем ежегодно возобновляемых ресурсов пресных вод. Он приблизительно может быть приравнен к суммарному годовому стоку рек в океан - 45 тыс. км 3 . Это и есть те водные ресурсы, которыми располагает человечество для удовле­творения своих многообразных потребностей в воде. Вследствие ежегодной возобновляемости и легкодоступности именно речные воды наиболее пригодны для использования челове­ком. Годовой сток всех рек мира только в полтора раза больше объема вод Байкала (23 тыс. км 3) и Великих американских озер (22,7 тыс. км 3).

Что же касается использования основного источника пресной воды - ледников, то наи­больший практический интерес представляют айсберги, рожденные ледниками Антарктиды. Они - перспективный поставщик пресной воды для западных пустынных районов Южной Америки, Африки и Австралии. Определены оптимальные пути буксировки ледяных гор, лучшее для этого время года и стоимость воды при такой операции. Мощнейший буксир может буксировать айсберги размером 230 х 920 х 250 м, причем стоимость полученной из них воды не превышает стоимости подземных или опресненных вод.

Размещение запасов пресных вод. Наиболее обеспечены пресными водами Южная Аме­рика и Австралия с Океанией.

В Европе немало стран, в которых местные водные ресурсы избыточные. Так, в Норвегии на душу населения приходится в год более 90 тыс. м 3 полного речного стока и почти 30 тыс. м э подземного стока в реки. Еще выше водообеспеченность в Исландии: почта 300 тыс. мЗ на душу населения полного речного стока и 100 тыс. м 3 - подземного стока. В Азии из стран, богатых водными ресурсами, можно отметить Лаос, в котором на душу на­селения в год приходится 63 тыс. м 3 полного речного стока и 14 тыс. м 3 - подземного. Наибо­лее трудное положение с ресурсами речного стока на огромных пространствах Центральной и Юго-Западной Азии, где проживает свыше 2,5 млрд. человек, а реки отличаются маловод­ностью и, что особенно важно, слабой естественной зарегулированностью.

В Африке высокая водообеспеченность населения в Конго: 120 тыс. м 3 Дод полного реч­ного стока и 45 тыс. м 3 /год подземного. В Северной Америке богата водными ресурсами Ка­нада (115 тыс. и 30 тыс. м 3 /год соответственно), в Центральной Америке - Никарагуа (54 тыс. и 22 тыс. м 3 /год). В Южной Америке избыточная водообеспеченность у Бразилии (48 тыс. и 16 тыс. м 3 /год) и Венесуэлы (56 тыс. и 17 тыс. м /год). В Океании большими водными ресурсами обладает Новая Зеландия (128 тыс. и 64 тыс. м/год) и особенно Южный остров (326 тыс. и 162 тыс. м 3 /год).

На территории СНГ общая водообеспеченность составляет 16,6 тыс. мЗ/год всех речных вод, в том числе 3,9 тыс. м 3 /год подземного речного стока. При этом в азиатской части сооб­щества водообеспеченность в 5...6 раз меньше, чем в европейской части. Низкая обеспечен­ность пресной водой особенно характерна для ближнего зарубежья в Средней Азии.

Если проследить динамику водообеспеченности за последнее время, то обращает на себя внимание ускорение снижения водообеспеченности. Так, с 1850 по 1950 г. водообеспечен­ность в среднем снижалась в 0,2 раза в течение каждого десятилетия, а в период с 1950 но 1980 г. - в 0,6 раза в каждое десятилетие.

Заканчивая обзор запасов пресных вод, следует отметить, что далеко не все пресные воды обладают качеством питьевой воды, не всякая вода пригодна для использования в сельскохо­зяйственном или промышленном производстве из-за все возрастающего загрязнения вод. По данным ВОЗ, около 2 млрд. человек на планете практически не имеют возможности пользо­ваться чистой питьевой водой.

В ряде регионов мира проблема чистой питьевой воды тесно смыкается с проблемой сточных вод, поскольку многие близлежащие к крупным городам и промышленным центрам источники потребления пресной воды (реки, озера, подземные воды) сильно загрязнены сточными водами. Во многих случаях дефицит чистой пресной воды приходится покрывать созданием длинных трубопроводов. Так, Вена получает воду с гор, находящихся в 150 км от города; Париж - из Луары; Штутгарт - из Боденского озера в 200 км от города. Два 500- километровых трубопровода снабжают водой Сан-Франциско. Это не только дорого, но и опасно, так как в длинных трубопроводах в воде могут протекать трудно предсказуемые ре­акции, которые могут сделать воду химически агрессивной.

В районах дефицита пресной воды она нередко становится предметом торговли и бизне­са. Так, во многие города Германии вода доставляется в 20-тонных автоцистернах из ледни­ков Австрии, расфасовывается и продается населению в двухлитровых бумажных пакетах. В Роттердаме продаются бутылки с обыкновенной речной водой, привезенной из Норвегии. В Новой Зеландии создана компания по экспорту в Западную Европу свежей новозеландской воды.

Если смотреть на нашу планету из космоса, то Земля кажется голубым шаром, сплошь покрытым водой. А континенты, словно маленькие островки в этом бесконечном океане. Оно и понятно. Вода занимает 70,8 % всей поверхности планеты, а на долю суши остается лишь 29,2%. Водную оболочку нашей планеты называют гидросферой. Ее объем 1,4 млрд. кубометров.

Вода появилась на нашей планете около 3,5 млрд. лет назад в виде паров, которые образовались в результате дегазации мантии. В настоящее время вода - это самый важный элемент в биосфере Земли, поскольку ее нельзя заменить ничем. К счастью, водные ресурсы считаются неисчерпаемыми, поскольку ученые придумали способ опреснения соленых вод.

Главное назначение воды как природного ресурса - поддержание жизнедеятельности всего живого - растений, животных и человека. Она - основа всего живого на нашей планете, главный поставщик кислорода в самом важном процессе на Земле - фотосинтезе.

Вода - важнейший фактор климатообразования. Поглощая тепло из атмосферы и отдавая его обратно, вода регулирует климатические процессы.

Невозможно не отметить роль водных источников в видоизменении нашей планеты. Люди испокон веков селились возле водоемов и источников воды. Вода служит одним из главных средств сообщения. Существует мнение ученых, что если бы наша планета представлял собой сплошь сушу, то, к примеру, открытие Америки отложилось на несколько столетий. А об Австралии мы вряд ли бы узнали еще в ближайшие лет 300.

Виды водных ресурсов Земли

Водные ресурсы нашей планеты - это запасы всей воды. Но вода - одно из самых распространенных и самых уникальных соединений на Земле, поскольку присутствует сразу в трех состояниях: жидком, твердом и газообразном. Поэтому водные ресурсы Земли это:

. Поверхностные воды (океаны, озера, реки, моря, болота)

. Подземные воды.

. Искусственные водоемы.

. Ледники и снежники (замерзшая вода ледников Антарктиды, Арктики и высокогорья).

. Вода, содержащаяся в растениях и животных.

. Пары атмосферы.

Последние 3 пункта относятся к потенциальным ресурсам, потому что человечество еще не научилось использовать их.

Пресная вода - самая ценная, ее используют гораздо шире, чем морскую, соленую. Из всего водного запаса в мире 97% воды приходится на долю морей и океанов. 2% пресных вод заключено в ледниках, и лишь 1% - это запасы пресной воды в озерах и реках.

Использование водных ресурсов

Водные ресурсы - важнейший компонент и жизнедеятельности человека. Люди используют воду в промышленности и в быту.

По данным статистики больше всего водные ресурсы задействованы в сельском хозяйстве (около 66% всех запасов пресной воды). Около 25 % использует промышленность и всего 9% идет на удовлетворение нужд в коммунальной и бытовой сфере.

Например, чтобы вырастить 1 тонну хлопка, необходимо около 10 тысяч тонн воды, на 1 тонну пшеницы - 1500 тонн воды. Для производства 1 тонны стали - 250 тонн воды, а на производство 1 тонны бумаги нужно не менее 236 тысяч тонн воды.

Человеку в день требуется выпивать не менее 2,5 литров воды. Однако в среднем на 1 человека в крупных городах тратиться не менее 360 литров в сутки. Сюда входит использование воды в канализации, водопроводе, на полив улиц и тушение пожаров, на мытье автотранспорта и прочая, и прочая.

Еще один вариант использования водных ресурсов - водный транспорт. Ежегодно только по акватории России перевозится свыше 50 млн. тонн груза.

Не стоит забывать и про рыбные хозяйства. Разведение морских и пресноводных рыб играет немаловажную роль в экономике стран. Причем для разведения рыбы требуется чистая вода, насыщенная кислородом и не содержащая вредоносных примесей.

Пример использования водных ресурсов - это еще и рекреации. Кто из нас не любит отдохнуть у моря, пожарить шашлычков на берегу реки или искупаться в озере? В мире 90% рекреационных объектов расположено вблизи водоемов.

Охрана водных ресурсов

На сегодняшний день существует лишь два способа сохранить запас водных ресурсов:

1. Сохранение уже существующих запасов пресной воды.

2. Создание более совершенных коллекторов.

Накопление воды в водохранилищах препятствует ее стоку в мировой океан. А хранение воды, например, в поземных полостях позволяет уберечь воду от испарения. Строительство каналов позволяет решать вопрос доставки воды без ее просачивания в грунт. Разрабатывают также новые методы орошения сельскохозяйственных угодий, которые позволяют использовать сточные воды.

Но каждый из этих способов оказывает влияние на биосферу. Так, система водохранилищ препятствует образованию плодородных илистых отложений. Каналы препятствуют пополнению грунтовых вод. А фильтрация воды в каналах и на плотинах - главный фактор риска для болот, что приводит к нарушениям в экосистеме планеты.

Сегодня самый эффективной мерой по охране водных ресурсов считается метод очистки сточных вод. Различные способы позволяют удалить до 96% вредных веществ из воды. Но часто этого бывает недостаточно, а строительство более совершенных очистных сооружений оказывается зачастую экономически невыгодным.

Проблемы загрязнения водных ресурсов

Рост населения, развитие производства и сельского хозяйства - эти факторы обусловили нехватку пресной воды для человечества. С каждым годом растет и доля загрязненных водных ресурсов.

Главные источники загрязнения:

. Промышленные сточные воды;

. Сточные воды коммунальных трасс;

. Сливы с полей (когда вода перенасыщена химикатами и удобрениями);

. Захоронение в водоемах радиоактивных веществ;

. Стоки от животноводческих комплексов (в такой воде много биогенной органики);

. Судоходство.

Природой предусмотрено самоочищение водоемов, которое происходит за счет круговорота воды в природе, за счет жизнедеятельности планктона, облучения ультрафиолетовыми лучами, оседания нерастворимых частиц. Но все эти процессы уже не справляются с той массой загрязнения, которое доставляет водным ресурсам планеты деятельность человека.