Вода является наиболее распространенным веществом на нашей планете: хотя и в разных количествах, она доступна повсеместно, и играет жизненно важную роль для окружающей среды, и живых организмов. Наибольшее значение имеет пресная вода, без которой человеческое существование невозможно, и заменить ее ничем нельзя. Люди всегда потребляли свежую воду и использовали ее в различных целях, включая бытовое, сельскохозяйственное, промышленное и рекреационное использование.

Запасы воды на Земле

Вода существует в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. Она образует океаны, моря, озера, реки и подземные воды, находящиеся в верхнем слое коры, и почвенного покрова Земли. В твердом состоянии, она существует в виде снега и льда в полярных, и горных районах. Определенное количество воды содержится в воздухе в виде водяного пара. Огромные объемы воды находятся в составе различных минералов земной коры.

Выявить точное количество запасов воды во всем мире довольно сложно, поскольку вода динамичная и находится в постоянном движении, изменяя свое состояние от жидкого до твердого и газообразного, и наоборот. Как правило, общее количество водных ресурсов мира оценивается как совокупность всех вод гидросферы. Это вся свободная вода, существующая во всех трех агрегатных состояниях в атмосфере, на поверхности Земли и в земной коре до глубины 2000 метров.

Текущие оценки показали, что на нашей планете содержится огромное количество воды - около 1386000000 кубических километров (1,386 млрд. км³). Однако 97,5% этого объема - соленая вода и только 2,5% - пресная. Большая часть пресной воды (68,7%) находится в виде льдов и постоянных снежных покровов в Антарктике, Арктики, и горных районах. Далее, 29,9% существует как грунтовые воды, и только 0,26% от общего количества пресной воды на Земле сосредоточено в озерах, водохранилищах и речных системах, где они наиболее легко доступны для наших экономических потребностей.

Эти показатели были рассчитаны за длительный промежуток времени, однако если принимать во внимание более короткие периоды (один год, несколько сезонов или месяцев), количество воды в гидросфере может изменяться. Это связано с обменом воды между океанами, землей и атмосферой. Этот обмен, как правило, называется , или глобальным гидрологическим циклом.

Ресурсы пресной воды

Пресная вода содержит минимальное количество солей (не более 0,1%) и подходит для человеческих потребностей. Однако, не все ресурсы доступны для людей, а даже те, которые доступны не всегда пригодны для использования. Рассмотрим источники пресной воды:

• Ледники и снежные покровы занимают около 1/10 суши в мире и содержат около 70% запасов пресной воды. К сожалению, большая часть этих ресурсов расположена вдали от населенных пунктов, поэтому является трудно доступной.
• Подземные воды на сегодняшний день являются наиболее распространенным и доступным источником пресной воды.
• Пресноводные озёра в основном расположены на больших высотах. В Канаде находится около 50% пресноводных озёр мира. Многие озёра, особенно, которые находятся в засушливых районах, становятся солеными за счет испарений. Каспийское море, Мертвое море, и Большое Солёное озеро являются одними из крупнейших в мире соленых озёр.
• Реки образуют гидрологическую мозаику. На Земле насчитывается 263 международных речных бассейна, которые охватывают более 45% суши нашей планеты (исключение - Антарктика).

Объекты водных ресурсов

Основными объектами водных ресурсов являются:

• океаны и моря;
• озёра, пруды и водохранилища;
• болота;
• реки, каналы и ручьи;
• влажность почв;
• подземные воды (почвенные, грунтовые, межпластовые, артезианские, минеральные);
• ледяные шапки и ледники;
• атмосферные осадки (дождь, снег, роса, град и т.п.).

Проблемы использования водных ресурсов

В течение многих сотен лет воздействие человека на водные ресурсы было незначительным и носило исключительно локальный характер. Великолепные свойства воды - ее возобновление благодаря круговороту и возможность очищаться - делают пресную воду относительно очищенной и обладающей количественными и качественными характеристиками, которые будут неизменными в течение длительного времени.

Однако, эти особенности воды породили иллюзию неизменности и неисчерпаемости данных ресурсов. Исходя из этих предубеждений возникла традиция небрежного использования чрезвычайно важных водных ресурсов.

Ситуация сильно изменилась за последние десятилетия. Во многих частях мира были обнаружены результаты долгосрочных и неправильных действий по отношению к столь ценному ресурсу. Это касается как прямого использования воды, так и косвенного.

Во всем мире в течение 25-30 лет наблюдается массовое антропогенное изменение в гидрологическом цикле рек и озер, влияющих на качество воды и их потенциал в качестве природного ресурса.

Объем водных ресурсов, их пространственное и временное распределение, определяются не только естественными колебаниями климата, как ранее, но теперь также по видам экономической деятельности людей. Многие части мировых водных ресурсов становятся настолько истощенными и сильно загрязненными, что они уже не в состоянии удовлетворить постоянно растущие потребности. Это может
стать основным фактором, препятствующим экономическому развитию и росту численности населения.

Загрязнение водных ресурсов

Основными причинами загрязнения водных ресурсов являются:

• Сточные воды;

Бытовые, промышленные и сельскохозяйственные сточные воды приводят к загрязнению многих рек и озёр.

• Захоронение отходов в морях и океанах;

Захоронение мусора в морях и океанах может вызвать огромные проблемы, ведь оно отрицательно сказывается на живых организмах, которые обитают в водах.

• Промышленность;

Промышленность - это огромный источник загрязнений вод, который производит вещества, вредные для людей и окружающей среды.

• Радиоактивные вещества;

Радиоактивное загрязнение, при котором в воде находится высокая концентрация радиации, является самым опасным загрязнением и может распространяться в океанические воды.

• Разлив нефти;

Разлив нефти несет угрозы не только водным ресурсам, но и поселениям людей, расположенным вблизи загрязненного источника, а также всем биологическим ресурсам, для кого вода является средой обитания или жизненно важной необходимостью.

• Утечки нефти и нефтепродуктов из подземных хранилищ;

Большое количество нефти и нефтепродуктов хранятся в резервуарах, изготовленных из стали, которая со временем подвергается коррозии, что в следствии создает утечки вредных веществ в окружающую почву и грунтовые воды.

• Атмосферные осадки;

Атмосферные осадки, такие как кислотные осадки, образовываются при загрязнении воздуха и изменяют кислотность воды.

• Глобальное потепление;

Повышение температуры воды вызывает гибель многих живых организмов и разрушает большое количество мест обитания.

• Эвтрофикация.

Эвтрофикация - процесс снижения качественных характеристик воды, связанный с чрезмерным обогащением питательными веществами.

Рациональное использование и охрана водных ресурсов

Водные ресурсы предусматривают рациональное использование и охрану, начиная от частных лиц до предприятий и государств. Существует много способов, благодаря которым мы можем уменьшить наше воздействие на водную среду. Вот некоторые из них:

Экономия воды

Такие факторы, как изменение климата, рост численности населения и увеличение засушливости усиливают давление на наши водные ресурсы. Лучшим способом сохранить воду является сокращения потребления и избежание роста сточных вод.

На бытовом уровне, есть много способов для экономии воды, такие как: более короткий душ, установка водосберегающих приборов, стиральные машины с низким расходом воды. Другой подход заключается в высаживании садов, которые не требуют большого количества воды.

Гидросфера (водные ресурсы) играет решающую роль в социально-экономической сфере. Природопреобразующая хозяйственная деятельность в пределах бассейна оз. Байкал развита в прибрежной водоохранной зоне Байкала, в межгорных котловинах и долинах крупных рек, таких как Селенга, Уда, Хилок, Никой, Темнил, Джида, Баргузин, Верхняя Ангара, Тугнуй и др. Здесь получили развитие Байкальский, Слюдянский, Култукский, Ольхонский, Северобайкальский, Баргузинский промышленные узлы и Иркутский гидроузел.

Нижнеселенгинский промышленный узел занимает западную часть Кабанского района Бурятии и вытянут вдоль левобережья реки Селенги и южного побережья оз.Байкал от реки Снежная до устья реки Селенга. Здесь имеются 10 промышленных центров - поселки Селенгинск, Таловка, Каменск, Татаурово и участок железнодорожной транссибирской магистрали с крупными населенными пунктами (пп. Выдрино, Танхой, г.Бабушкин), а правобережье р.Селенги в этом районе население занято сельскохозяйственной деятельностью.

Байкальский промышленный узел в Иркутской области занимает территорию от впадения р.Утулика до устья р. Паньковки. На этом участке размещается семь промышленных предприятий со всеми службами жизнедеятельности и туристические базы. Здесь основным водопользователем является Байкальский целлюлозно-бумажный комбинат (БЦБК), который создают основную экологическую проблему в Байкальском регионе (территория Иркутской обл.).

Слюдянский промышленный узел Иркутской области занимает прибрежную зону оз.Байкал от устья р.Толоя до устья р.Безымянная. Здесь промышленность представлена 15-ю предприятиями, из которых к более мощным относятся локомотивное депо, карьер «Перевал», ОАО «Байкал-Мрамор» и жилищно-коммунальное хозяйство. Этот промышленный узел в общем использует ежегодно в пределах 3500-4000 тыс. м3 воды (территория Иркутской обл.).

Култукский промышленный узел Иркутской области располагается на участке от впадения р.Ангасолка до устья р. Толоя. Промышленность включает в себя 7 объектов. По водопользованию можно выделить дистанцию водоснабжения и Култукский мясокомбинат. В целом промузел за последние годы в среднем использует 500-600 тыс.м3/год (территория Иркутской обл.).

Ольхонский район распространяется, включая о.Ольхон и прибрежную зону Ольхонского административного района Иркутской области, от устья р. Бугульдейка до мыса Рытый. Здесь отсутствуют промышленные предприятия. Из отчетности 2-ТП (водхоз), основными крупными водопользователями являются маслозавод в п. Хужир, Маломорский рыбзавод и другие - всего их 8 предприятий с ежегодным водопотреблением 250-400 тыс.м3/год.

Северобайкальский промузел охватывает часть территории Северобайкальского района Бурятии и вытянут в широком направлении вдоль трассы Байкало-Амурской магистрали (БАМ). В 1974 г. построен г. Северобайкальск и восточнее его крупные поселки: Новый Уоян, Ангоя, Янчукан. В целом Северобайкальский район стал огромной строительной площадкой БАМ, что привело к бурному росту населения в районе (от 6,5 до 80 тыс.человек). Проведены огромные работы по строительству жилья, железнодорожной магистрали, автотранспортного и коммунального хозяйства, которые в данный момент насчитывают более 10 крупных промышленных предприятий-водопользователей. Водопользование составляет 3700-4500 тыс.м3/год.

Баргузинский экономический район расположен на территории Баргузинского района Бурятии. Основные промышленные объекты приурочены по нижнему течению и устью р.Баргузин (п.Усть-Баргузин). В бассейне р. Баргузин расположены крупные населенные пункты и объекты, а также развито сельскохозяйственное производство. В Усть-Баргузине находятся такие объекты как рыбообрабатывающий комплекс, мясокомбинат, рыборазводный завод, хлебозавод, ежегодное водопользование которых составляет 2000-2500 тыс.м3.

Иркутский гидроузел на р. Ангара расположен в 65 км от ее истока и является первой ступенью каскада Ангарских ГЭС. Подпор плотины от Иркутского гидроузла распространяется до оз. Байкал, повышая его уровень примерно на один метр по сравнению с естественным. Водохранилище гидроузла состоит из двух частей: Ангарской и оз. Байкал. Полный объем Ангарской части водохранилища составляет 2,1 км3, из которых 0,45 км3 является полезным объемом и используется для суточного регулирования мощности. Иркутский гидроузел является гигантским водопользователем в бассейне оз. Байкал.

Количество водопользователей - 105, из них 40 относятся к Иркутской области. Все предприятия и организации, зарегистрированные как водопользователи, подразделены на 3 отрасли хозяйственной деятельности: жилищно-коммунальную, сельскохозяйственную и промышленную, которые включают в себя все другие отрасли промышленности, транспорта и сферы услуг. Основной водопользователь - Байкальский ЦКК и город Байкальск. Комбинат занимает до 92% водозабора и 99% сброса сточных вод прибрежных промузлов Иркутской области.

Бассейн р.Баргузина (площадь 211,0 км2). На его территории размещаются два административных района Республики Бурятия - Курумканский, Баргузинский. Экономика имеет аграрное направление, включает 7 колхозов, 6 совхозов, 2 крестьянских хозяйства, рыбное хозяйство, лесопромышленность, автотранспортное и коммунальное хозяйство, ДРСУ, пищекомбинат. Количество водопользователей - 61. Имеются оросительные системы: в Курумканском районе - 4, в Баргузинском - 10.

Общее население бассейна р.Баргузин - около 44900 человек, населенных пунктов - 63. Их территория подразделяется на 17 сельских советов.

Основу водопользования представляет сельскохозяйственное водоснабжение - 84,9%: на орошение ежегодно используется 14,39 млн.м3, на другие нужды отводится ежегодно до 2 млн.м3, что составляет 12,5% от общего отвода воды в аграрный сектор.

Бассейн р. Уды (34800 км2) охватывает территории Заиграевского, Хоринского, Кижингинского, 1/3 часть Еравнинского районов и восточная часть г.Улан-Удэ. Основными притоками р.Уда являются реки Илька, Худан, Она, Курба.

Здесь расположены 104 населенных пункта (не считая г.Улан-Удэ), из них 8 рабочих поселка; которые объединяются 27 сельскими соммонными советами. Число проживающих - около 105200 чел. Количество предприятий сельскохозяйственного производства - 50, жилищно-коммунального и бытового обслуживания - 16 единиц, 72 промышленного объекта и предприятий несельскохозяйственного производства.

Основные водопотребители - аграрный сектор (доля 75,3%), промышленность и другие отрасли с долей 17,1%, из этой доли, сбрасываются как сточные воды, в пределах 17%. Жилищно-коммунальному хозяйству отводится от общего забора - 8,5%, из них ежегодно подвергаются сбросу 16,6%.

Селенгинский бассейн включает в себя территории 6 административных районов Республики Бурятия, исключая бассейны притоков - р.Уды, Джиды, Хилка, Чикоя, которые будут рассмотрены в отдельности, Прибайкальский, Кабанский, Иволгинский, Тарбагатайский, Селенгинский, Кяхтинский и г. Улан-Удэ.

• - территория (в границах Российской Федерации) простирается от государственной границы с Монголией до прибрежной полосы оз. Байкал, включая южную сторону хребта Хамар-Дабан - по левой стороне, а по правой стороне - граничит с бассейнами притоков - рек Чикоя, Хилка и Уды, при повороте р. Селенги на север правая сторона прихватывает водосборную площадь речки Итанцы;
• - площадь бассейна - 26776 км2, здесь проживает около 279600 человек в 129 населенных пунктах, которые объединяются в 47 сельских и поселковых советах; насчитывается 11 рабочих поселков и 3 города (Улан-Удэ, Кяхта, Гусиноозерск);
• - около 250 предприятий пользуются водными ресурсами Селенгинского бассейна, из них 143 являются промышленными и другими объектами несельскохозяйственной отрасли, жилищно-коммунальное хозяйство представлено 44 водопользователями, сельское хозяйство - 62.
• - бассейн несет основную промышленную нагрузку, т.к. в его пределах размещены крупные промышленные объекты: Гусиноозерская ГРЭС, Улан-Удэнские ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2, Холбольджинский угольный разрез, промобъекты г.Улан-Удэ, Селенгинский ЦКК, Тимлюйский АЦЗ и другие заводы.

Основные водопотребители - промышленность и другие несельскохозяйственные отрасли, у них среднегодовое водопотребление составляет 473,25 млн.м3 (77,7% от общего водозабора). На жилищно-коммунальное хозяйство приходится 10,7% и на сельскохозяйственное водоотведение - 56,21 млн.м3 (9,2% от общего водозабора).

Бассейн р. Джиды занимает площадь равную 23500 км3 и характеризуется наиболее развитой гидрографической сетью. Территория бассейна охватывает Закаменский и Джидинский районы республики, располагающих 353170 га сельхозугодий, из них орошаемых земель - 14,042, земли несельскохозяйственного использования - 7685 и лесного фонда - 1257350 га. Гражданам принадлежат 11316 и крестьянским хозяйствам - 4620 га земли, администрациям - 62430 га, из них городских (поселковых) - 14990 и сельских -47440 га земли.

Населенных пунктов - 61 населенном пункте, из них 1 город, 3 рабочих поселка. Хозяйственную деятельность осуществляют 64 организации и предприятия, которые зарегистрированы как водопользователи, которые подразделяются следующим образом: промышленность и другие отрасли - 17, коммунально-жилищное хозяйство - 3, сельскохозяйственного направления - 44.

Основу водопользования составляет орошение - 41,1%. Промышленность и жилищно-коммунальное хозяйство используют примерно одинаковое количество воды -- 4,6 и 4,4 млн.м3, соответственно (22,6%).

Сельскохозяйственное производство не имеет сточных вод. Стоки от промышленных объектов - 1,64 млн.м3, от жилкомхозов - 1,29 млн.м3.

Объем использования воды в Джидинском бассейне ежегодно сокращается.

Бассейн р.Хилок расположен южнее Удинского бассейна, начиная с реки Селенги, он узкой полосой направляется к востоку до бассейна р. Витима. По северной стороне обрамляется хребтами Цаган-Дабан и Цаган-Хуртэй. На нижнем течении р. Хилок отделяется от притока Тугнуй Заганским хребтом. Южным водоразделом служат Малханский и Яблоновый хребты. Площадь бассейна составляет 38500 км2, из них 10850 км2 относятся к Республике Бурятия, 27650 - к Читинской области.

На территории бассейна - 5 административных районов, из них 2 (Мухоршибирский и Бичурский) относятся к Республике Бурятия, 3 (Петровск-Забайкальский, Хилокский и часть Читинского) - к Читинской области. Численность населения - 157700 человек, из них в Республике Бурятия проживает 55400 чел. и в Читинской области - 102400 чел.

В рассматриваемом бассейне расположено 429580 га сельхозугодий, из них на долю пашни приходится 282820 га. За 90-е годы сокращение сельхозугодий составило 510370 га, т.е. площадь уменьшилась в 2,2 раза.

Наиболее крупные промышленные объекты - Тугнуйский и Окино-Ключевской угольные разрезы, Петровск-Забайкальский сталелитейный завод. Основную нагрузку жилищно-коммунального хозяйства несут ПУЖКХ г.Петровск-Забайкальска, крупные рабочие поселки - Бичура, Мухоршибирь, Хилок.

Основное водопотребление - система орошения, куда направляется 69% отвода воды.

Бассейн р. Чикоя расположен в самой юго-восточной части Байкальского региона (на территории Российской Федерации), граничит на юге с бассейном реки Орхон (Монголия). Приустьевой участок отделен хребтами Цаган-Дабан и Заганский от бассейна р.Хилок. Далее, обрамляясь Малханским хребтом с северной стороны, бассейн прослеживается параллельно с Хилокским бассейном, ограничиваясь с юго-восточной стороны Окинским хребтом. Площадь водосбора бассейна Чикоя составляет 46800 км2, из них 10850 км2 принадлежит Кяхтинскому административному району Республики Бурятия и 36000 км2 Красно-Чикойскому району Читинской области.

Население бассейна р. Чикоя насчитывает 45000 человек, которые проживают в 57 населенных пунктах и имеют во владении 187380 га сельхозугодий, из них пашня - 66660 га (по данным 1997 г.), а в 1990 г. они составляли 443020 га. За девяностые годы произошло сокращение сельскохозяйственных угодий на 255640 га, т.е. их площадь уменьшилась в 2,4 раза. На территории бассейна зарегистрировано 54 водопользователя, из них в сельском хозяйстве - 43, промышленным - 7 и жилищно-коммунальным хозяйством - 4. Сельхозводоснабжение (орошение) составляет основу водопотребления, доля которого составляет 87,1%. Промышленность и другие отрасли в сумме используют в среднем 0,61 млн.куб.м или 7%, жилкомхоз - 0,16млн.м3-1,8%.

Динамика водопользования показывает, что его объем падает с начала 80-х годов. Максимум отмечен в 1985 г. на уровне 14,8 млн.м3, а минимум - в 1997 г., когда водопотребление составило 3,05 млн.м3.

Итоговая картина водопользования в целом по Байкальскому региону выглядит следующим образом: среднегодовое водопотребление составило 890,8 млн.м3, сброс сточных вод - 634,0 млн.м3, что равно 71,2% от общего водозабора; среднегодовое использование воды в промышленности и других несельскохозяйственных отраслях - 605,8 млн.м3, из них 91,9% подвергается обратному сбросу; доля использования воды в коммунально-жилищном хозяйстве составила 9,6% от общего, из которой ежегодно в среднем возвращается в сточных водах 60,26 млн.м3, что соответствует 70,3%, отведенных на коммунальные нужды; сельскохозяйственное ежегодное водоотведение находится в пределах 167,5 млн.м3, из которых 82,2% используются на орошение сельхозугодий.

Большая часть водопользования в регионе базируется на реках бассейна реки Селенги, где среднегодовой объем водозабора занимает 68,4% от регионального водозабора. Немалая доля приходится на водопользование в прибрежной полосе оз. Байкал, где объем равен 15,0%. Степень участия Удинского бассейна составляет 7,2%, Хилокского - 3,5%, Баргузинского - 2,5%, Джидинского - 2,2% и Чикойского бассейна - 1,2%.

Динамика водопользования Байкальского региона аналогична динамике Селенгинского бассейна. Синхронность и диапазон колебания во времени одинаковы.

Выводы:

• 1. Объем водопотребления в Байкальском регионе с 90-х годов значительно сократился, особенно, в сельском хозяйстве.
• 2. Основу водопотребления региона составляет Селенгинский бассейн, так как на его территории сосредоточен практически весь промышленный комплекс бассейна оз.Байкала.
• 3. Среди промышленных объектов-водопользователей Гусиноозерская ГРЭС является основным водопотребителем, где среднегодовой объем составляет в пределах 450-470 млн.куб.м.

2.1 Коммунальное, промышленное и сельскохозяйственное водоснабжение

Коммунальное водоснабжение. Доля коммунального водоснабжения в общем объеме потребляемой воды как в целом в мире, так и в России относительно невелика, но для жизни общества оно имеет решающее значение. Отсутствие чистой питьевой воды - одна из главных причин тяжелых инфекционных болезней. Свыше половины населения мира пользуется водой, не отвечающей санитарно-гигиеническим требованиям.

В России в отношении коммунально-бытового водоснабжения принят самый высокий показатель обеспеченности - 97% по числу бесперебойных лет. Коммунально-бытовое водоснабжение призвано удовлетворять потребности населения в воде, поэтому к ее качеству предъявляются очень высокие требования как по физическим свойствам, так и по химическим и бактериологическим показателям. Для приведения качества воды в соответствие с санитарно-гигиеническими нормативами ее фильтруют, коагулируют, с целью дезинфекции хлорируют или фторируют, для улучшения вкусовых качеств обогащают аммиаком.

Нормы хозяйственно-питьевого водоснабжения зависят от благоустройства жилого фонда населенного пункта, климатических, а нередко и исторических условий. Водопотребление на одного человека колеблется от 30-50 до 400 л/сут и более. Существенны колебания водопотребления и за рубежом. Так в Лондоне на одного человека приходится 260, а в Нью-Йорке - 600 л/сут. В среднем по России городское водопотребление оценивается в 450 л/сут, из них 50% идет на хозяйственно-питьевые, 20 - на коммунально-бытовые и 30% - на производственные нужды. Во многих небольших городах и поселках удельное водопотребление в 1,5-2 раза ниже среднего по стране.

Около 60% воды на коммунальное водоснабжение забирается из поверхностных и немногим более 40% из подземных источников, обладающих наилучшим качеством вод в связи с их минимальным загрязнением химическими веществами химическими веществами и патогенными микробами.

Дальнейшее совершенствование водопользования в коммунальном хозяйстве требует проведения ряда мероприятий, среди которых следует назвать: централизованное водоснабжение в ближайшие годы всего городского населения (в настоящее время - 98% городов и 86% поселков городского типа); всемирную экономию и снижение потерь питьевой воды; стабилизацию удельного водопотребления; разработку и внедрение усовершенствованных систем подачи и распределения воды; существенное повышение уровня механизации и автоматизации технологических процессов водопользования.

Водоснабжение промышленности. Промышленность является одним из крупнейших потребителей воды. Разные отрасли предъявляют различные требования к количеству и качеству воды. Так, на производство 1 т хлопчатобумажной ткани расходуется около 250 м3 воды, 1 т синтетического волокна - 2500-5000 м3. Много воды требуется химической промышленности: около 1000 м3 воды используется при производстве 1 т аммиака и 2000 м3 - 1 т синтетического каучука. К числу водоемких потребителей относится и цветная металлургия: на 1 т никеля расходуется 4000 м3 воды. Следует иметь в виду, что на предприятиях одной и той же отрасли в зависимости от технологического уровня производства на получение 1 т продукции используется различное количество воды, например на производство 1 т нефти требуется от 0,1 до 50 м3 воды. Обычно расход воды на родственных предприятиях различается в 5-10 раз.

Большое внимание на объем потребляемой воды оказывают системы промышленного водоснабжения. При прямоточной системе вода из источников водоснабжения подается на предприятие, а после использования и очистки, а подчас и без нее возвращается в источник. В системах же оборотного водоснабжения воду после технологического процесса охлаждают, очищают и затем снова направляют в производственный цикл. Периодически для компенсации потерь система пополняется свежей водой. При повторной системе водоснабжения воду, использованную в одних процессах, передают для использования в других процессах этого же или иных предприятий и затем после соответствующей очистки сбрасывают в водные объекты. Нередко две последние системы комбинируются. Безвозвратный расход воды в промышленности чаще всего невелик и колеблется от 2 до 20% в зависимости от характера производства и применяемой технологии и лишь в редких случаях, как, например, в нефтеперерабатывающей промышленности достигает 50%. Безвозвратное водопотребление складывается из объема воды, вошедшей в состав продукции, и потерь на всех этапах технологического процесса.

Вода в промышленном производстве используется как сырье, растворитель. Теплоноситель, наконец, как среда, поглощающая и транспортирующая растворенные примеси. Более всего ее в промышленности используется для охлаждения: например в теплоэнергетике - 85% от общего расхода; основное количество воды на эти же цели идет и на металлургических заводах.

Несмотря на широкое внедрение оборотно-повторного водоснабжения - в среднем до 75%, а в некоторых отраслях и больше, промышленность ежегодно забирает из водных объектов около 50 км3 воды, в том числе примерно 4 км3 морской. Свыше 30 км3 воды промышленные предприятия ежегодно сбрасывают в водные объекты, при этом всем видам очистки (механическая, биологическая и физико-химическая) подвергается лишь около половины сбрасываемых вод, примерно 5-7% вод сбрасывается вообще без очистки.

В условиях намечаемого ускорения развития промышленного производства важное значение приобретает выполнение мероприятий, направленных на совершенствование использования водных ресурсов. Важнейшее значение среди этих мероприятий имеют следующие: нормирование количества и качества воды, расходуемой в различных отраслях промышленности на единицу продукции; дальнейшее наращивание мощностей систем оборотно-повторного водоснабжения и замкнутых систем водоснабжения и замкнутых систем водопользования; применение в ряде отраслей промышленности очищенных сточных вод коммунального хозяйства; всемирное сокращение утечки воды; утилизация осадков в стоках промышленных предприятий и их обработка в целях дальнейшего использования в народном хозяйстве.

Следует иметь в виду, что наряду с сокращением удельного расхода свежей воды в некоторых отраслях промышленности, например нефтедобывающей и газовой, в перспективе расход увеличится, так как усложняются условия разработки и эксплуатации скважин.

Сельскохозяйственное потребление. Годовое потребление воды в сельской местности в нашей стране составляет около 12 км3. Основными потребителями воды являются сельские населенные пункты, животноводство, предприятия по переработке сельскохозяйственной продукции, а также производственные зоны по обслуживанию техники.

Характерная особенность водоснабжения сельских населенных пунктов - большая внутрисуточная неравномерность, значительные объемы безвозвратного водопотребления из-за слабого развития канализации и относительно невысокое удельное водопотребление на душу населения - 30-100 л/сут. В целом 33% сельских населенных пунктов имеют централизованное водоснабжение. По сравнению с коммунально-бытовым водоснабжением городов состояние водозаборных сооружений в сельской местности находится на более низком техническом уровне.

Для сельскохозяйственного водоснабжения в основном используются подземные воды. Использование поверхностных вод широко распространено лишь в некоторых районах России - Поволжском, Западно-Сибирском и Дальневосточном (30-35%).

Значительным потребителем воды в сельской местности является животноводство. Нормы потребления воды животными колеблются от 2 л/сут (ягненок) до 200 л/сут (корова). Вода, забираемая на нужды животноводства, должна удовлетворять тем же требованиям, которые предъявляются к воде, используемой для хозяйственно-питьевых целей. Поение скота загрязненной водой снижает продуктивность животных на 40-70%. В южных районах страны животноводство не может развиваться без обводнения обширных пастбищ, которые, как правило. Имеют очень ограниченные водные ресурсы.

Для улучшения сельскохозяйственного водоснабжения требуются: внедрение централизованных систем водоснабжения и водоотведения с сооружениями биологической очистки сточных вод; увеличение оборотного и повторного применения вод; тщательная очистка стоков и использование их для полива сельскохозяйственных культур; совершенствование водозаборов из поверхностных источников; опреснение минерализованных вод; использование солнечной энергии и энергии ветра для подъема воды. Повышение благоустройства сельских населенных пунктов и рост объема сельскохозяйственной продукции неизбежно приведут к росту сельскохозяйственного водоснабжения и водоотведения в ближайшей перспективе.

Загрязнение водоемов и основные направления охраны водных ресурсов

Рост промышленного и сельскохозяйственного производства, высокие темпы урбанизации способствовали расширению использования водных ресурсов Беларуси. Забор речных и подземных вод постоянно возрастал, достигнув своей максимальной величины, равной 2,9 км 3 в 1990 г. Начиная с 1992 г., в результате спада производства, отмечается уменьшение водопотребления в различных отраслях экономики до 1,9 км 3 в 1998 г. Основным потребителем воды оказалось жилищно-коммунальное хозяйство - 43,4% общего потребления; производственное (промышленное) водоснабжение - 31,4%; сельскохозяйственное водоснабжение и орошение - 11,0%; рыбное прудовое хозяйство 14,2% (использование водных ресурсов отражено в табл. 5.2). В региональном аспекте выделяется центральная часть Беларуси, где потребляется почти треть всего объема используемых вод, что в основном совпадает с экономическим потенциалом данного региона.

Таблица 5.2

в Республике Беларусь

Показатель	1990 г.	1995 г.	1998 г.	2010 г. прогноз
Забор воды из природных водных источников, млн м 3 в том числе из подземных источников				2820 - 3101 1470 - 1610
Использование воды, всего, млн м 3 В том числе: на хозяйственно-питьевые нужды на производственные нужды на сельскохозяйственное водоснабжение на орошение в рыбном прудовом хозяйстве				2366 - 2590 903 – 1001 654 - 707 364 -399 20 - 21 425 - 462
Полное водопотребление, млн м 3				12012 -13209
Сброс сточных вод в поверхностные водные объекты, всего, млн м 3 в том числе: загрязненных и недостаточно очищенных нормативно-очищенных нормативно-чистых				1778 - 1946 - 1124 – 1236 654 - 710
Потребление питьевой воды на душу населения, л/сут.				350 - 355
Использование свежей воды на 1 млрд р. ВВП, тыс м 3	10,0	10,6	10,4	7,0 - 7,4

Водное хозяйство формируется как отрасль народного хозяйства, занимающаяся изучением, учетом, планированием и прогнозированием комплексного использования водных ресурсов, охраной поверхностных и подземных вод от загрязнения и истощения, транспортировкой их к месту потребления. Основная задача водного хозяйст-
ва - обеспечение всех отраслей и видов хозяйственной деятельности водой в необходимом количестве и соответствующего качества.

По характеру использования водных ресурсов отрасли народного хозяйства делят на водопотребителей и водопользователей. При водопотреблении вода изымается из ее источников (рек, водоемов, водоносных пластов) и используется в промышленности, сельском хозяйстве, для коммунально-бытовых нужд; она входит в состав выпускаемой продукции, подвергается загрязнению и испарению. Водопотребление с точки зрения использования водных ресурсов подразделяют на возвратное (возвращаемое к источнику) и безвозвратное (потери).

Водопользование связано обычно с процессами, когда используют не воду, как таковую, а ее энергию или водную среду. На такой основе развивается гидроэнергетика, водный транспорт, рыбное хозяйство, система отдыха и спорта и др.

Отрасли народного хозяйства предъявляют к водным ресурсам разные требования, поэтому водохозяйственное строительство наиболее целесообразно решать комплексно, учитывая особенности каждой отрасли и те изменения в режиме подземных и поверхностных вод, которые возникают при строительстве гидротехнических сооружений и их эксплуатации и нарушают экологические системы. Комплексное использование водных ресурсов позволяет наиболее рационально удовлетворить потребности в воде каждой отрасли народного хозяйства, оптимально сочетать интересы всех водопотребителей и водопользователей, экономить средства на строительство водохозяйственных сооружений.

Интенсивное использование водных ресурсов влечет за собой резкое изменение их качественных параметров в результате сброса в воду самых разнообразных загрязнителей антропогенного происхождения, а их естественные экосистемы разрушаются. Вода теряет способность к самоочищению.

Самоочищение в гидросфере связано с круговоротом веществ. В водоемах оно обеспечивается совокупной деятельностью населяющих их организмов. Поэтому одна из важнейших задач рационального водопользования состоит в том, чтобы поддержать эту способность. Факторы самоочищения водоемов многочисленны и разнообразны, условно их можно разделить на три группы: физические, химические и биологические.

Среди физических факторов, обусловливающих самоочищение водоемов, первостепенное значение имеют разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнителей. Интенсивное течение реки обеспечивает хорошее перемешивание и снижение концентрации взвешенных частиц; в озерах, водохранилищах, прудах действие физических факторов ослабевает. Оседание в воде нерастворимых осадков, а также отстаивание загрязненных вод способствует самоочищению водоемов. Важным фактором самоочищения водоемов является ультрафиолетовое излучение солнца. Под влиянием этого излучения происходит обеззараживание воды.

В процессе водоотведения - совокупности санитарных мероприятий и технических устройств - обеспечивается удаление сточных вод за пределы городов и других населенных мест или промышленных предприятий. Осуществляется водоотведение с помощью ливневой, промышленной и бытовой, внутренней и наружной канализации.

Процессы интенсификации использования водных ресурсов, рост объема сточных вод, отводимых в водные объекты, тесно взаимосвязаны. При увеличении водопотребления и водоотведения главная опасность заключается в ухудшении качества воды. Более половины стоков, сбрасываемых в поверхностные водоемы земного шара, не проходят даже предварительной очистки. Для сохранения самоочищающей способности воды необходимо более чем десятикратное разбавление стоков чистой водой. Согласно расчетам, на обеззараживание сточных вод в настоящее время расходуется 1/7 часть мировых ресурсов речного стока; если сброс сточных вод будет возрастать, то в ближайшее десятилетие для этой цели потребуется расходовать все мировые ресурсы речного стока.

Основными источниками загрязнения являются сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов и ферм, ливневые стоки в городах и смыв дождевыми потоками ядохимикатов и удобрений с полей. Сточные воды промышленных предприятий образуются на различных стадиях технологических процессов.

Одна из важнейших проблем, связанных с рациональным ведением водного хозяйства, - сохранение требуемого качества воды во всех водных источниках. Однако большинство рек, протекающих в зонах крупных и средних промышленных центров, испытывают высокое антропогенное воздействие из-за поступления в них со сточными водами значительного количества загрязняющих веществ.

Годовой объем водоотведения в Беларуси за период 1990 - 1998 гг. значительно снизился: с 2151 до 1315 млн м 3 , что было обусловлено как проведением ряда водоохранных мероприятий, так и снижением потребности в воде на производстве. Самым мощным источником загрязнения водных объектов в стране являются бытовые стоки, на которые приходится две третьих годового объема сточных вод, доля стоков производства составляет четвертую часть. Из общего количества сточных вод, сбрасываемых в поверхностные водоемы (1181 млн м 3 в 1998 г.), около одной трети являются нормативно-чистыми (отводятся без очистки), три пятых - нормативно очищенными и одна двадцатая часть - загрязненными. Неочищенные сточные воды нуждаются в многократном разбавлении чистой водой. Нормативно-очищенные воды также содержат загрязнения, и для их разбавления на каждый 1 м 3 требуется до 6 - 12 м 3 свежей воды. В составе сточных вод в природные водные объекты за год сбрасывается до 0,5 тыс. т нефтепродуктов, 16 - 18 т органических веществ,
18 - 20 т взвешенных веществ и значительное количество других загрязняющих веществ.

Нагрузка на поверхностные воды обусловлена не только сбросом сточных вод, большое количество загрязняющих веществ поступает с талыми и ливневыми водами с городских территорий, сельскохозяйственных угодий и других источников загрязнения, не имеющих системы водоотведения и очистки.

В условиях тесной взаимосвязи поверхностных и подземных вод процессы загрязнения постепенно распространяются на все большие глубины. Загрязнение подземных вод вблизи ряда промышленных центров было зафиксировано на глубинах более 50 - 70 м (водозаборы в городах Брест, Гродно, Минск, Пинск и др.). Наиболее интенсивно подземные воды загрязняются в застроенных частях населенных пунктов, в районах очистных сооружений, полей фильтрации, свалок, животноводческих ферм и комплексов, складов минеральных удобрений и ядохимикатов, горюче-смазочных материалов. В подземных водах нередко обнаруживаются повышенные концентрации нефтепродуктов, фенолов, тяжелых металлов и нитратов.

Для территории Беларуси весьма характерно нитратное загрязнение грунтовых вод и формирование вод нитратного типа. Проведенное обследование колодцев в сельской местности показало, что
75 - 80% из них содержат свыше 10 мг/л нитратного азота, т.е. выше установленного норматива ПДК. Это отмечается по всей территории страны, но наиболее высокие коэффициенты загрязнения нитратами в Минской, Брестской и Гомельской областях.

Проблемы охраны и рационального использования водных ресурсов в Республике Беларусь решаются в значительной степени путем государственного регулирования и, в первую очередь, через систему прогнозирования и планирования. Основная задача - поддержание водных ресурсов в пригодном для потребителя состоянии и их воспроизводство в целях полного удовлетворения нужд народного хозяйства и населения в воде.

Исходной базой прогнозирования и планирования использования водных ресурсов являются данные водного кадастра и учета расходования вод по системе водохозяйственных балансов, бассейновых (территориальных) схем комплексного использования и охраны вод, а также проекты перераспределения вод между водопотребителями по бассейнам рек. Водный кадастр - это систематизированный сбор сведений о водных ресурсах и качестве вод, а также о водопользователях и водопотребителях, объемах потребляемых ими вод.

Прогноз использования водных ресурсов основывается на расчете водохозяйственного баланса, который содержит ресурсную и расходную части. Ресурсная (приходная) часть водохозяйственного баланса учитывает все виды вод, которые могут быть потреблены (естественный сток, поступление из водохранилищ, подземные воды, объем возвратных вод). На начало 90-х гг. приходная часть водохозяйственного баланса Республики Беларусь определялась в
23,7 км 3 ,по прогнозу на 2010 г. она увеличится до 24,0 км 3 за счет расширения забора подземных вод. В расходной части водохозяйственного баланса определяется потребность в воде по отраслям народного хозяйства с учетом сохранения в реках транзитного стока для обеспечения экологических требований, необходимого санитарно-гигиенического состояния водоемов. Результатом балансового расчета является установление ожидаемого резерва или дефицита стока, объема, характера, а также сроков осуществления мероприятий, необходимых для обеспечения водой развития народного хозяйства в прогнозируемый период. При этом учитываются показатели, характеризующие сокращение забора свежей воды из поверхностных и подземных водных источников за счет совершенствования и внедрения безводных технологических процессов, развития систем повторно-последовательного использования воды, совершенствования схем водоснабжения и других аналогичных мероприятий.

Прогнозирование водопотребления на перспективный период основывается на расчетах водообеспечения населения, промышленности, сельского хозяйства и других отраслей экономики. Объем водопотребления на хозяйственно-питьевые и коммунальные нужды определяется численностью городского населения и нормами хозяйственно-питьевого водопотребления на одного жителя. На период до 2010 г. прогнозируется обеспечение всего населения Беларуси питьевой водой нормативного качества в соответствии с физиологическими нормами (не менее 400 л/сут. на человека). Потребности промышленности определяются на основе расчета объема производства и норм водопотребления. Для определения потребности в воде отдельных предприятий (объединений), установления лимитов отпуска воды используются индивидуальные нормы и нормативы. В прогнозируемый объем водопотребления на нужды сельскохозяйственного водоснабжения включается потребность в воде сельского населения, животноводства, хозяйственные нужды сельхозпредприятий и производств по переработке сельскохозяйственного сырья. В долгосрочных прогнозах объемы водопотребления рассчитываются по перспективным нормам, учитывающим совершенствование и внедрение безводных технологических процессов, нового оборудования, развития оборотных и бессточных систем водоснабжения и других достижений научно-технического прогресса в использовании природных ресурсов.

В современных условиях водохозяйственные балансы основных бассейнов рек являются положительными. Водозабор на бытовые и хозяйственные цели не превышает в среднем 5-7% от ежегодно возобновляемых ресурсов. Не ожидается существенного роста потребления воды и в ближайшие 10 - 15 лет, по прогнозам на 2010 г. оно составит 3-4 км 3 . Таким образом, для удовлетворения потребностей в воде собственных водных ресурсов (без учета транзитного стока) вполне достаточно, лишь в засушливые периоды маловодного года возможны дефициты воды в бассейнах Припяти, Западного Буга, Днепра.

Рациональное использование водных ресурсов связано с проведением различных организационных и технических мероприятий. Показателями рационального использования воды являются: отношение объема водоотведения к объему полученной свежей воды; кратность использования воды, т.е. отношение валового водопотребления к объему потребления свежей воды; количество предприятий, прекращающих сброс неочищенных и необезвреженных сточных вод к общему количеству предприятий. Особо важное значение имеют уменьшение абсолютного объема водопотребления за счет сокращения безвозвратных потерь и соблюдение научно обоснованных норм и лимитов водопотребления.

Среди организационно-технических мероприятий, которые способствуют предотвращению истощения водных ресурсов и улучшению качества поверхностных и подземных вод, является очистка сточных вод. Основными способами очистки сточных вод являются механические, биологические (биохимические), физико-химические. Для ликвидации бактериального загрязнения применяется обеззараживание сточных вод (дезинфекция).

Механический – наиболее доступный метод – применяется главным образом для удаления из сточной жидкости нерастворенных и коллоидных частиц органического или минерального происхождения путем простого отстаивания. К приспособлениям механической очистки относятся песколовки, применяемые для задержания частиц минерального происхождения; отстойники, необходимые для задержания примесей органического происхождения, находящихся во взвешенном состоянии.

Очисткой достигается выделение из бытовых сточных вод до 60%, а из производственных - до 95% нерастворенных примесей. Она считается оконченной, если, по местным условиям и в соответствии с санитарными правилами, сточные воды можно после дезинфекции спустить в водоем. Чаще механическая очистка является предварительной стадией перед биологической, или, точнее, биохимической очисткой.

Биохимические методы очистки основаны на использовании жизнедеятельности микроорганизмов-минерализаторов, которые, размножаясь, перерабатывают и тем самым преобразуют сложные органические соединения в простые, безвредные минеральные вещества. Таким образом, удается практически полностью освободиться от органических загрязнителей, остающихся в воде после механической очистки. Сооружения для биологической или биохимической очистки сточных вод могут быть разделены на два основных типа. Сооружения, в которых биологическая очистка происходит в условиях, близких к естественным (биологические пруды, поля фильтрации, поля орошения), и сооружения, в которых очистка стоков осуществляется в искусственно созданных условиях (биологические фильтры, аэротенки - специальные емкости). Вариант принципиальной схемы очистки сточных вод представлен на рис.5.1.

Рис.5.1 Принципиальная схема очистки сточных вод

К физико-химическим методам очистки сточных вод относятся: электрохимический в электрических полях, электрокоагуляция, электрофлотация, ионный обмен, кристаллизация и др.

Все перечисленные способы очистки сточных вод имеют две конечные цели: регенерацию - извлечение из сточных вод ценных веществ и деструкцию - разрушение загрязняющих веществ и удаление продуктов распада из воды. Наиболее перспективными являются такие технологические схемы, осуществление которых исключает сброс сточных вод.

Эффективным методом борьбы с загрязнением водоемов является внедрение повторного и оборотного водоснабжения на промышленных предприятиях. Оборотным водоснабжением называется такое водоснабжение, когда вода, забираемая из природного источника, рециркулирует затем в рамках применяемых технологий (охлаждаясь или очищаясь) без сброса в водоем или канализацию. В настоящее время объем оборотного и последовательного использования воды в процентном отношении к общему объему водопотребления на производственные нужды достигает 89%.

Значение воды. Использование водных ресурсов

Вхимически чистом виде вода в природе не встречается. В состав воды входит обычно не менее 18-ти веществ, в том числе растворенные газы и соли, взвешенные твердые и жидкие вещества, определяющие вкус, запах, цвет и другие ее свойства.

Из всех жидкостей вода служит наилучшим растворителем, обладает самой большой теплоемкостью. Живые организмы не могут обойтись без воды. Она входит в состав клеток и тканей всех животных (75 % их общей массы) и растений (около 90 % их общей массы). Сложнейшие реакции в растительных и животных организмах могут протекать только в водной среде. Процесс пищеварения у человека требует 9-10 л воды в сутки. Потеря 10-20 % воды животным организмом приводит к смерти. Особенно важна роль воды в фотосинтезе растений. В биомассе организмов Земли объем воды достигает 1,1 тыс. км 3 .

Потребление воды в мире имеет тенденцию к увеличению. На нужды населения планеты за сутки расходуется 7-8 км 3 воды. Природные воды используются в хозяйственной деятельности по следующим направлениям: питьевое водоснабжение, пищевая промышленность, хозяйственно-бытовое водоснабжение, отдых, туризм, спорт, нужды животноводства, прудовое рыбоводство, неорошаемое и орошаемое земледелие, промышленное и теплоэнергетическое водоснабжение, гидроэнергетика, судоходство.

Использование воды делят на водопользование и водопот-ребление. Водопользователь не забирает воду из природного источника (реки, водоема), а лишь использует ее в различных целях, не изменяя количества. Это, прежде всего, гидроэнергетика, судоходство, лесосплав, рыбное хозяйство, рекреация. Водопотребитель, забирая воду из источника, возвращает ее в реку или водоем, как правило, в меньшем количестве и другого качества (водоснабжение).

Все виды хозяйственной деятельности можно разделить на 2 группы:

деятельность, осуществляемая непосредственно на водоемах (создание прудов и водохранилищ, возведение дамб, переброска стока и т. д.);

деятельность в пределах водосбора (вырубка и посадка лесов, осушение болот, распашка земель, применение удобрений, отвод ливневых стоков с промышленных площадок, территорий городов, населенных пунктов и т. д.).

На количественные характеристики водных ресурсов большее влияние оказывает хозяйственная деятельность первой группы, а на качественные - второй.

По водообеспеченности Беларусь находится в сравнительно благоприятных условиях. Собственные ресурсы вполне достаточны для удовлетворения потребностей в воде. В структуре общего водозабора преобладают подземные воды, доля которых к настоящему моменту составляет около 65 %. В Беларуси общий забор воды из природных источников (подземных и поверхностных) до 1991 г. увеличивался, а в последние 14-15 лет наблюдается его устойчивое снижение, которое частично можно объяснить рациональным использованием природных ресурсов, их платностью, а также перестройками в производственной сфере страны после распада СССР.

Основными водопотребителями в стране являются жилищно-коммунальное хозяйство и промышленность (75 % общего водопотребления). Крупная промышленность и теплоэнергетика обеспечиваются преимущественно речными водами, а коммунально-бытовые потребности населения и нужды предприятий пищевой и легкой промышленности - за счет подземных вод (эксплуатируется более 30 тыс. артезианских скважин).