Руководство по эксплуатации кондиционера samsung. Как настроить универсальный пульт управления к кондиционеру. Дополнительные режимы техники кондиционирования воздуха

Ученым удалось выяснить, что на земле в настоящее время более 97,5 % всех водных запасов приходится на моря и океаны. Это факт подтверждает дефицит пресной воды, которая составляет только 2,5 % от мировых запасов.

Актуальность проблемы

Больше половины несоленой воды находится в полярных шапках и горных ледниках в «замороженном» виде. Кроме того, порядка 24 % располагается в грунтовых подземных водах. Анализируя данную ситуацию, можно сделать вывод, что на нашей планете существует серьезный дефицит пресной воды.

В качестве доступного и недорогого источника можно рассматривать озера, реки, в которых сосредоточено не больше 0,01 % мировых водных запасов.

Так как она имеет особое значение для жизни живых существ, можно с уверенностью говорить о том, что влага является драгоценным сокровищем Земли.

Круговорот в природе

Вода находится в постоянном движении. После испарения с поверхности водоемов, накапливается в атмосфере. В тот момент, когда концентрация пара станет максимальной, происходит переход в жидкое или твердое состояние, осадки пополняют запасы озер, рек.

Общее количество влаги на нашей планете остается неизменным, она просто переходит из одного агрегатного состояния в другое.

Из общего количества выпадающих осадков только 80 % оказывается непосредственно в океане. Что происходит с 20 оставшимися процентами, которые выпадают на суше? С их помощью человек пополняет источники воды.

Получается, что у той влаги, которая осталась на суше, есть возможность попадать в озера (реки), стекать в водохранилища. Кроме того, она может просачиваться в почву, пополнять запасы грунтовых источников.

Дефицит пресной воды возникает из-за нарушения связи между грунтовыми и Оба источника обладают определенными преимуществами и недостатками.

Поверхностные источники

Проблема дефицита пресной воды связана с геологическими и климатическими факторами. С климатической точки зрения важна частота и количество осадков, а также экологическое состояние в регионе. Выпадающие осадки приносят некоторое количество нерастворимых частиц: пыльцы растений, вулканической пыли, грибковых спор, бактерий, разнообразных микроорганизмов.

Промышленные выбросы

Проблема дефицита пресной воды частично возникает и из-за того, что в океане содержатся разнообразные соли. В морской влаге есть анионы хлора, сульфата, катионы калия, кальция, магния. Свой «вклад» вносят в атмосферу и промышленные выбросы. В них есть и оксиды серы и азота, которые являются главной причиной «кислотных дождей». Негативно воздействуют на ее качество и химикаты, которые активно применяются в настоящее время в сельском хозяйстве.

Геологические факторы

К ним относят структуру русла рек. Если оно сформировано известняковыми породами, в таком случае вода жесткая и прозрачная. Если основой русла является гранит, в таком случае вода является мягкой. Мутность ей придают взвешенные частицы неорганического и органического происхождения.

Грунтовые источники

Решение дефицита пресной воды - серьезная проблема, заслуживающая отдельного изучения и рассмотрения. Например, частично вопрос можно решить за счет грунтовых вод. Образуются они в результате просачивания талой воды в почву. Она растворяет органические вещества почвенного грунта, насыщается молекулярным кислородом. Глубже располагаются глинистые, песчаные, известковые слои. В них происходит фильтрование органических соединений, вода насыщается микроэлементами и неорганическими солями.

На качество грунтовых источников оказывает влияние несколько факторов:

• качество дождевой влаги определяется кислотностью, насыщенностью солями;
• состояние жидкости в подводном резервуаре;
• специфика слоев, сквозь которые она проходит;
• геологическая природа водоносного слоя.

Причины дефицита пресной воды можно объяснить и тем, что в грунтовых водах есть магний, кальций, железо, натрий, а также незначительное количество катионов марганца. Они образуют соли вместе с гидрокарбонатами, карбонатами, хлоридами, сульфатами.

В самых «старых» грунтовых источниках настолько велика концентрация солей, что у них ощущается солоноватый вкус. Дефицит пресной воды на планете заставляет искать технологии очистки грунтовых источников. Живительная влага высокого качества располагается в глубинных известняковых слоях, но это дорогое удовольствие.

Значение воды

Почему человек должен искать пути решения дефицита пресной воды? Причина в том, что эту жидкость по праву называют основой жизни на Земле. Сама по себе она не обладает питательной ценностью, но без нее невозможно существование живых организмов.

В растениях - до 90 % воды, а в организме взрослого человека ее около 65 %. В отдельных органах ее количество существенно отличается:

• в костях до 22 %;
• в мозге - 75 %;
• в крови до 92 %;
• в мускулах 75 %.

Рассуждая о том, как решается проблема дефицита пресной воды, отметим, что она является отличным растворителем для многих химических соединений. Ее можно считать той средой, в которой осуществляются процессы жизнедеятельности.

Основные функции

Она увлажняет воздух в процессе дыхания, способствует регулировке температуры тела. Именно она осуществляет доставку кислорода и питательных компонентов к разным клеткам организма человека, защищает жизненно важные органы, выводит отходы и шлаки из организма.

Для существования живого организма важно постоянное и определенное содержание воды. При изменении ее количества, солевого состава, происходит серьезное нарушение процессов усвоения пищи, кроветворения. Без пресной воды нет регуляции теплообмена с окружающей средой.

Человек серьезно страдает из-за снижения пресной воды, он способен провести без нее всего несколько дней. Уменьшение количества воды в организме на 10-20 % - это серьезная угроза для жизни.

Дефицит пресной воды приводит к необходимости снижения ее потребления в технических нуждах. Результатом может стать вспышка инфекционных заболеваний, поэтому так важно разрабатывать новые способы опреснения морской воды.

С учетом интенсивности работы, внешних факторов, культурных традиций, человек в сутки употребляет от двух до четырех литров воды. По данным Всемирной организации здравоохранения не больше 5 % питьевой воды можно считать приемлемой для употребления людьми.

Проблема мирового масштаба

Запасы пресной воды на нашей планете можно рассматривать в качестве единого ресурса. Для того чтобы рассчитывать на длительное освоение мировых запасов, требуется четкое решение глобальных проблем. Дефицит пресной воды особенно актуален для регионов, в которых нет полноценных и стабильных источников пресной воды. В плачевном состоянии находятся поверхностные и подземные источники.

Основные проблемы, которые негативно влияют на качество водоемов (озер и рек), связаны со следующими факторами:

• недостаточной очисткой бытовых сточных вод;
• слабым контролем промышленных стоков;
• утратой и разрушением водосборных площадей;
• нерациональным размещением промышленных предприятий;
• вырубкой лесов;
• бесхозяйственным земледелием.

Итогом становится нарушение естественного баланса водной экосистемы, появляется угроза для пресноводных живых ресурсов, что вызывает дефицит пресной воды на земле.

Оценка масштаба проблемы

Отражается на состоянии водоемов, наличии пестицидов в воде и возведение плотин, создание водохозяйственных сооружений, ирригационные проекты.

Отрицательное воздействие на экосистемы оказывает и эрозия, обезлесение, заиление, опустынивание земель. Такие проблемы появляются из-за непонимания общественностью серьезности неправильного подхода к водным ресурсам. Хозяйственная деятельность человека, организованная во вред природе, создает дефицит пресной воды: проблемы и способы решения - актуальный вопрос, который заставил человечество пересмотреть свое отношение к водным экосистемам.

Способы решения проблемы

В первую очередь необходима разработка профилактических мер, которые позволят избежать дорогостоящих мероприятий по очистке, восстановлению, освоению пресных водных ресурсов.

Воду, которая поступает из скважины, водопроводной муниципальной сети, необходимо предварительно очищать, чтобы она соответствовала гигиеническим нормативам.

Вымораживание

Одним из способов получения пресной воды можно считать вымораживание морской. Именно этой методикой пользуются в тех регионах, где существует серьезный недостаток пресных водоемов. Каковы основные недостатки подобной технологии? Вымораживание осуществляется при пониженных температурах, что предполагает существенные энергетические затраты. В связи с повышением цен на энергоносители, данный метод получения пресной воды сложно считать экономичным и рациональным.

Важные аспекты проблемы

Для того чтобы решать проблему недостатка пресной воды, ученые предлагают проводить комплексную очистку сточных вод, сооружая полноценные очистные системы. Оценивать качество воды можно только при наличии результатов ее бактериологического и химического анализа.

Каковы основные проблемы с водой, используемой потребителями? В ней могут присутствовать нерастворимые механические частицы, ржавчина, коллоидные вещества. Они не только приводят к быстрому засорению канализационных и водопроводных труб, но и негативно отражаются на здоровье человека, провоцируют множество инфекционных заболеваний.

Неприятный привкус, цветность, запах - все это называют органолептическими показателями, которые могут воздействовать на качество питьевой воды. Источниками подобных проблем могут являться некоторые органические соединения, сероводород, а также остаточный хлор.

Для улучшения качества питьевой пресной воды важно также проводить оценку ее бактериологической загрязненности. Причиной таких процессов являются разные микробы либо бактерии. Часть из них может угрожать здоровью людей, поэтому, несмотря на наличие такой питьевой воды, ее нельзя употреблять.

Часто даже самые безобидные бактерии в процессе своей жизнедеятельности образуют органические продукты. При их взаимодействии с хлором и бромом получаются канцерогенные и ядовитые соединения.

Среди тех факторов, которые приводят к дефициту пресной воды, можно назвать и загрязнение водоемов. Под ним подразумевают снижение их экономического значения, биосферных функций, возникающее при поступлении вредных веществ. Например, электрические станции, промышленные комбинаты сбрасывают в реки и озера подогретую воду. Подобный процесс сопровождается повышением температуры воды, уменьшением количества кислорода, возрастанием токсичности примесей, нарушением биологического равновесия.

Во многих регионах основными источниками пресной воды являются подземные воды, которые ранее считались самыми чистыми. В результате хозяйственной деятельности человека многие из подобных источников загрязнены. К сожалению, степень их загрязненности часто настолько высока, что подземная вода оказывается непригодной для питья.

Заключение

Для различных нужд человечество потребляет огромное количество пресной воды. В качестве основных потребителей выступает сельское хозяйство и промышленные комбинаты. Среди самых водоемких отраслей выделяют сталелитейную, горнодобывающую, химическую, целлюлозно-бумажную, нефтехимическую промышленности. На их нужды уходит более половины всей воды, используемой промышленными предприятиями. Если не будут использоваться качественные очистительные системы, позволяющие многократно применять пресную воду, в таком случае через пару лет дефицит пресной воды станет масштабной катастрофой.

Экологи и химики ведут серьезную научно-исследовательскую работу, направленную на поиск оптимальных способов опреснения морской воды. В настоящее время уже применяются инновационные методы очистки питьевой воды, позволяющие снижать ее потери.

Кроме того, особое внимание уделяется вопросам установки полноценных систем очистки на промышленных предприятиях. Только при комплексном подходе ко всем вопросам, касающимся опреснения и очистки морской воды, можно рассчитывать на снижение дефицита пресной воды.

Проблема пресной воды на Земле с каждым годом становится все более актуальной. Население планеты увеличивается, промышленное производство тоже растет, а вслед за ними значительно возрастает потребление пресной воды. Глобальная проблема пресной воды заключается в том, что не происходит восполнение водных ресурсов.

Таким образом, запасы пресной воды на планете постепенно уменьшаются, и если не изменить экстенсивный путь траты водных ресурсов, то это может привести к дефициту пресной воды в большинстве регионов, а затем — к экологической катастрофе.

Какие существуют пути решения дефицита пресной воды?

Здесь существует множество подходов и технологий:

1) Сохранение запасов пресной воды в водохранилищах.

Это позволяет не только оберегать водные ресурсы, но и иметь запас воды на случай непредвиденных катаклизмов.

Хозяйственно-бытовые и сточные воды должны подлежать переработке и очистке. Это позволяет экономить значительное количество пресной воды.

3) Опреснение соленой воды.

Технологии по переработке соленой воды в пресную (опреснение) становятся все более совершенными и требуют меньше материальных затрат. Превращение соленой воды в пресную — прекрасное решение проблемы пресной воды.

4) Селекционные методики для сельскохозяйственных культур.

С помощью современных технологий генетической селекции появилась возможность выводить сельскохозяйственные культуры, имеющие устойчивость к соленым почвам. Такие растения можно поливать соленой водой, и это позволяет сберечь значительное количество пресной воды.

Другой интересный способ экономии пресной воды при поливе растений — методика капельной ирригации. Для этого сельскохозяйственные угодья снабжаются системой разветвленных труб малого диаметра, через которые вода попадает непосредственно к растению или его корням (при подземном расположении системы) и это резко снижает расход пресной воды.

6) Сточные воды.

Так как сельское хозяйство потребляет очень значительное количество водных ресурсов, можно использовать для полива растений сточные воды. Такая практика применима не во всех случаях, но при использовании дает эффективный результат.

7) Искусственный лес.

Необычное решение проблемы нехватки пресной воды в засушливых районах мира — создание искусственного леса в пустынях. На практике такие проекты еще не реализованы, но работы над ними ведутся.

8) Скважины и ледники и прочее.

Огромные запасы пресной воды сосредоточены в ледниках. Если технично растопить некоторые из них, можно высвободить значительное количество воды. Другой вариант добычи пресной воды — бурение глубинных скважин.

К более экзотическим вариантам относится технология воздействия на дождевые облака и образование водного конденсата из тумана.

Таким образом, при использовании современных экологических технологий проблемы использования пресной воды могут быть в значительной мере решены уже в ближайшее время.

Нехватка пресной воды с каждым годом становится для нашей цивилизации все более и более горячим вопросом.

В этом материале мы рассмотрим возможные последствия этой глобальной проблемы. Сразу отметим – проблема нехватки чистой питьевой воды относится не только к засушливым регионам нашей планеты, она касается всех стран, в которых осуществляется неэффективное «неразумное» использование водных ресурсов. Нехватку пресной воды люди ощущают на всех континентах без исключения.

Потребление воды человечеством неумолимо растет и в 20 веке достигло 5 000 км 3 в год, при этом необходимо учитывать, что растут и темпы ее загрязнения. Каждый год 2 800 000 000 человек сталкиваются с дефицитом пресной воды в течении 1-го месяца. В настоящее время около 700 000 000 человек проживают в регионах, обеспеченных водными ресурсами ниже минимального уровня. При этом тенденция такова, что к 2025 году эта цифра увеличится до 3 000 000 000 человек. Интересным является тот факт, что за период, когда население выросло в 3 раза, потребление воды выросло приблизительно в 17 раз.

Наиболее проблемными регионами в настоящее время считаются – Ближний Восток и Африка, а в ближайшем будущем эта проблема может стать радикально острой в таких странах как Индия и Китай.

Причины дефицита пресной воды

• Глобальные изменения климата Земли.
• Изменение погоды — как следствие глобального потепления.
• Увеличение количества наводнений и засух — как следствие изменения погоды.
• Агрессивное загрязнение водных ресурсов , в следствии бытовой и хозяйственной деятельности человека.
• Растущий спрос на пресную воду, в следствии роста населения Земли.
• Нерациональное использование воды человеком.

Нехватка пресной воды — возможные последствия

Глобальная нехватка пресной воды, практически со 100% вероятностью, приведет к таким последствиям:

• замедлится или полностью остановится развитие отраслей промышленности, потребляющих большое количество пресной воды;
• снизится качество жизни как таковой;
• очевидно, что нехватка чистой пресной воды нанесет значительный удар по сельскому хозяйству (в настоящее время 3/4 все потребляемой человечеством воды приходится на сельское хозяйство);
• специалисты посчитали, что в странах, которые постоянно ощущают недостаток воды возможно снижение ВВП на 6%;
• нехватка чистой питьевой воды может стать причиной межрегиональных политических и военных конфликтов;
• следствием нехватки чистой питьевой воды неумолимо приведет к росту числа различных заболеваний и эпидемий;
• вследствие нехватки чистой питьевой воды возможно заметное снижение рождаемости и сокращение численности населения;

Что делать …

Что делать!? Об этом много написано и сказано, но мы еще раз перечислим наиболее важные, с нашей точки зрения меры, которые человечество может предпринять уже сегодня:

• Восстановление и защита природной эко-системы планеты;
• Качественный сбор и очистка сточных вод;
• Качественный сбор и очистка сельскохозяйственных стоков;
• Внедрение в сельское хозяйство водосберегающих технологий;
• Разработка и внедрение водосберегающих технологий в промышленности и бытовых приборах;
• Экономия воды в домашних хозяйствах;
• Использование в промышленности и сельском хозяйстве воды по замкнутому циклу;

Выше приведенный перечень лишь малая толика от всех возможных действий по сохранению

Введение

Самые крупные запасы пресной воды находятся в полярных льдах, но не надо забывать, что основным источником питьевой воды на материке являются пресные подземные воды.

Пресные подземные воды - наиболее надёжный источник обеспечения населения питьевой водой высокого качества, защищенный от загрязнения с поверхности; минеральные воды - доступное и эффективное лечебное и профилактическое средство. Поэтому в «Долгосрочной государственной программе изучения недр и воспроизводства минерально-сырьевой базы России на основе баланса потребления и воспроизводства минерального сырья» были учтены именно эти типы подземных вод. Очень важным фактором, отличающим подземные воды от других видов полезных ископаемых, является динамичность запасов и ресурсов, зависимость их качества от изменчивых природных и антропогенных факторов.

Основная часть ресурсов в России (77,2%) сосредоточена в четырёх федеральных округах: Северо-Западном, Уральском, Сибирском и Дальневосточном, причём наибольшее количество - в Сибирском (28,9%).

1. Пресная вода

1.1 Мировые запасы пресной воды

Научно-технический прогресс требует освоения все новых и новых ресурсов, увеличения расхода в том числе таких природных ресурсов, которые сложно или вообще невозможно восполнить.

С точки зрения жизненной необходимости, для всех организмов на планете самыми важными являются два основных ресурса - вода и воздух. Без них жизнь просто-напросто прекратится.

Особенно важным вопросом является мировой запас пресной воды. Задумывается ли человечество над мировыми проблемами пресной воды? К счастью, задумывается, иначе бездумное растранжиривание водных ресурсов привело бы к необратимой экологической катастрофе. Но задумывается недостаточно серьезно.

Запасы пресной воды в мире не бесконечны. Более того, они не так уж велики. Не более трех процентов от общего количества воды на планете составляет пресная вода. А мировые запасы пресной воды, пригодной для питья, и того меньше - всего лишь 0.3% от общего количества.

Пресная вода в мире находится не только в озерах и реках. Значительное количество ее сосредоточено в ледниках и водоемах, расположенных глубоко в земле, под толщей морских вод. Получить доступ к этим ресурсам довольно сложно.

Вода покрывает более 70% населения планеты, но только 3% пресной воды.

Большинство природных пресной воды в лед форме; менее 1% легко доступны для потребления человеком. Это означает, что менее 0,007% воды на земле готов для питья.

Более 1,4 млрд. человек не имеют доступа к чистой, безопасной воды во всем мире.

Разрыв между водоснабжением и спрос на них постоянно растет, как ожидается, достигнет 40% к 2030 году.

К 2025 году треть населения мира будет зависеть от нехватки воды.

К 2050 году более 70% населения планеты будет жить в городах.

Во многих развивающихся странах, процент потерь воды составляет более 30%, достигнув даже 80% в некоторых крайних случаях.

В глобальном масштабе около 2/3 всех осадков возвращается в атмосферу. По запасам водных ресурсов наиболее обеспеченным является регион Латинской Америки, на долю которого приходится треть мирового водостока, за ней следует Азия с ее четвертью мирового водостока. Затем идут страны ОЭСР (20%), страны Африки к югу от Сахары и страны бывшего Советского Союза, на них приходится по 10%. Наиболее ограничены водные ресурсы стран Ближнего Востока и Северной Америки (по 1%).

Более 32 млрд. кубометров питьевой воды - утечка воды из городских систем водоснабжения во всем мире, только 10% утечки видима, остальные утечки незаметно и бесшумно исчезают под землей.

Объем пресной воды в мире насчитывает примерно 30-35 миллионов км³.

1.2 Проблемы с обеспечением планеты пресной водой и пути их решения

Проблема пресной воды в мире обусловлена ее нерациональным потреблением, когда затраты водных ресурсов значительно превышают реальные потребности. Потребление пресной воды в мире происходит с такой интенсивностью, как будто вода никогда не иссякнет. Это чрезвычайно опасная тенденция.

Другой очень важной проблемой, помимо повышенного расхода пресной воды, является ее загрязнение вредными и токсичными отходами. В результате ухудшения экологической ситуации с водными ресурсами становится реальной угрозой исчезновение определенных водоемов - рек, озер и даже морей.

Вода является необходимым источником нормального функционирования всех экосистем Земли. К сожалению, уже сегодня ее не хватает во многих частях мира. По данным экспертов ООН, примерно одна шестая часть населения земли не имеет доступа к чистой питьевой воде, а одна треть - к воде для бытовых нужд. Каждые восемь секунд от болезней, связанных с водой, гибнет ребенок, а 2,4 миллиарда людей не имеют адекватных санитарных условий. Глобальное изменение климата может еще осложнить ситуацию с водоснабжением. В принятой резолюции подчеркивается, что цель Десятилетия - дальнейшее развитие международного сотрудничества в целях разрешения актуальных проблем, связанных с водой и содействия достижению согласованных целей в области водных ресурсов, содержащихся в Декларации тысячелетия.

Постепенно расширяется список стран, в которых возникает дефицит пресной воды. По некоторым прогнозам, к 2025 году таких стран будет насчитываться более пятидесяти. Относительная нехватка водных ресурсов уже сегодня насчитывается примерно у сорока процентов жителей планеты.

И с ростом численности населения актуальность проблемы нехватки пресной воды будет лишь увеличиваться, потому что потребление будет с каждым годом возрастать, а запасы - уменьшаться.

Острота ситуации вызвана совместным действием трех основных причин:

Рост народонаселения. Ежегодно население Планеты увеличивается на 85 миллионов человек, причем одновременно растет и потребление воды на душу населения - в развитых странах оно удваивается каждые двадцать лет.

Загрязнение отбросами окружающей среды, в первую очередь сточных вод, которое растет в геометрической прогрессии, и уже нынешнее поколение столкнется с ситуацией, когда мировые потребности в чистой пресной воде превысят ее абсолютные запасы.

Глобальное потепление вызывает все более интенсивное таяние ледников, которые хранят около 70% мировых запасов пресной воды. Так, например, таяние ледников на Аляске за последние 5-7 лет происходило вдвое быстрее, чем ранее. В Альпах ледники потеряли до 20% своих территорий за последние двадцать лет, то же касается Эквадора, Перу и Боливии, где ледники - единственный источник воды, а также гималайских стран, где живет треть населения Земли.

Положение усугубляется тем, что ускоряющееся таяние арктических льдов, также вызванное глобальным потеплением, приведет к повышению уровня Мирового океана. По оценкам ряда ученых ледники на севере Америки могут растаять к 2030 году и еще до конца века на дне морей окажутся Берлин, Париж, Лондон, Петербург, Нью-Йорк и многие другие города.

Чтобы уменьшить риск экологической катастрофы и предотвратить «водный кризис», нужно объединить усилия всех стран и народов, наладив глобальное сотрудничество и рациональное использование природных ресурсов. #"justify">В распоряжение британской газеты «Обсервер» попал текст секретного отчета аналитиков Пентагона о перспективах последствий глобального потепления. В отчете говорится, что развивающиеся климатические процессы в ближайшее время приведут к крупным наводнениям, серьезным военным конфликтам и гуманитарным катастрофам мирового масштаба. Запасы энергоносителей, продовольствия и питьевой воды сократятся настолько, что правительства многих стран могут прибегнуть к помощи оружия массового уничтожения для их защиты. Недостаток ресурсов, который в ближайшее время только усилится, приведет к тому, что по всему миру начнутся войны за их обладание. Складывающуюся ситуацию авторы отчета сравнили с тем, что происходило на Земле около 8200 лет назад, когда Планета подверглась неурожаям, голоду, эпидемиям и массовым миграциям населения. Такая, вот, печальная картина.

На долю России приходится треть всех мировых запасов пресной воды, доступной к использованию, что делает ее очень заманчивым объектом для посягательств.

Суммарный сток российских рек составляет 4270 кубических километров в год (экологически безопасно изъятие не более 15 кубических километров в год).

На территории России находится одно из чудес Природы - озеро Байкал. Озеро Байкал - уникальный источник чистой пресной воды. Объем воды в озере 23 тысячи куб. км. (столько же, сколько во всех пяти Великих озерах Северной Америки). Это 20% всех запасов пресной воды на Земле и 30% российских запасов, не считая ледников. Байкал - самое глубокое озеро в мире, его средняя глубина 730 м, максимальная глубина - 1637 м. Байкальская вода, особенно на больших глубинах исключительно прозрачная и чистая. Прозрачность достигает 65 м по диску Секки, что соответствует наивысшей прозрачности морской воды.

Характерной особенностью Байкала является высокая степень однородности свойств воды в пространстве и стабильности во времени. Температура воды на больших глубинах 3,2°C. Температурный скачок находится на глубине 200-250 м. Вертикальный водообмен очень слаб. Горизонтальный водообмен, формируемый системой горизонтальных течений, незначителен. Транзитный водообмен возникает за счет проточности озера, однако время замещения озерных вод речными исключительно велико: в южной части около 90 лет, в средней - около 250 лет, а в северной - 550 лет.

Байкальская вода исключительно чиста. Соленость ее составляет 120-130 мг/кг, что в два-три раза ниже, чем в большинстве рек и озер России, и ее можно считать мировым эталоном чистоты. Байкал - бесценный бриллиант, который судьба подарила России. Мы не создавали, не зарабатывали, не покупали его, поэтому не можем себе представить его истинную ценность. И мы еще не потеряли его, чтобы задним числом понять невозместимость утраты. А реальная угроза этого есть. Нужны незамедлительные решительные меры по охране этого государственного стратегического объекта высшей важности для России.

Чистая питьевая вода становится стратегическим товаром. Так, например, индустрия продажи бутилированной питьевой воды - одна из самых быстроразвивающихся в мире. Ежегодно продается свыше ста миллиардов литров воды, в основном, в пластиковой расфасовке. Прибыли в этой отрасли уже достигают одного триллиона долларов в год - это 40% прибыли нефтяных компаний и больше прибыли фармацевтических фирм. Торговать водой скоро будет прибыльней, чем нефтью. А где была эта отрасль всего 15-20 лет назад, когда нефтяная промышленность уже закатывала мировые кризисы? И где она будет через 15-20 лет? Ведь жить то каждому хочется не меньше, чем ездить на автомобиле.

2. Перспективы применение подземных вод как основной источник пресной воды

2.1 Мировое потребление водных ресурсов

За последнее столетие потребление пресной воды в мире увеличилось вдвое, и гидроресурсы планеты не отвечают такому быстрому росту потребностей человека. По данным Всемирной комиссии по воде (World Commission on Water), сегодня каждому человеку ежедневно требуется 40 (от 20 до 50) литров воды для питья, приготовления пищи и личной гигиены. Однако около миллиарда людей в 28 странах мира не имеют доступа к такому количеству жизненно важных ресурсов. Более 40% населения мира (около 2,5 млрд человек) живет в районах, испытывающих среднюю или острую нехватку воды. Предполагается, что к 2025 году это число возрастет до 5,5 млрд и составит две трети населения Земли.

Наиболее крупными потребителями воды (по объемам) являются Индия, Китай, США, Пакистан, Япония, Таиланд, Индонезия, Бангладеш, Мексика и РФ.

Цифры общего объема потребляемой воды колеблются от 646 км3/год (Индия) до менее 30 км3/год в Кабо-Верде и в Центральноафриканской Республике.

% из 4000 км3/год воды, используемой для ирригации, бытового и промышленного потребления, производства энергии, поступает из подземных и поверхностных возобновляемых источников. Остальные - из невозобновляемых (ископаемых) водоносных слоев, это относится, главным образом, к Саудовской Аравии, Ливии и Алжиру.

Грунтовая вода составляет уже 20% от общего объема используемых вод, и эта цифра быстро растет, в особенности, в засушливых районах. За 20-й век отбор грунтовых вод увеличился в 5 раз.

2.2 Применение подземных вод в качестве источника пресной воды

Подземные воды являются одним из источников водоснабжения и важнейшим полезным ископаемым. По типам подземных вод различают: питьевые, технические, минеральные лечебные, теплоэнергетические и промышленные воды. Пресные подземные воды, наряду с поверхностными водами, являются основой водного фонда России и служат, главным образом, для питьевых целей.

Значительная часть выпадающей дождевой воды, а также талая вода, просачивается в почву. Там она растворяет содержащиеся в почвенном слое органические вещества и насыщается кислородом. Глубже находятся песчаные, глинистые, известняковые слои. В них органические вещества по большей части отфильтровываются, но вода начинает насыщаться солями и микроэлементами. В общем случае, на качество грунтовых вод влияют несколько факторов.

) Качество дождевой воды (кислотность, насыщенность солями и т.д.).

) Качество воды в подводном резервуаре. Возраст такой воды может достигать десятков тысяч лет.

) Характер слоев, через которые проходит вода.

) Геологическая природа водоносного слоя.

В наиболее значительных количествах в грунтовых водах содержаться, как правило, кальций, магний, натрий, калий, железо и в меньшей степени марганец (катионы). Вместе с распространенными в воде анионами - карбонатами, гидрокарбонатами, сульфатами и хлоридами - они образуют соли. Концентрация солей зависит от глубины. В наиболее «старых» глубоких водах концентрации солей настолько велика, что они обладают явственно солоноватым вкусом. К этому типу относятся большинство известных минеральных вод. Наиболее качественную воду получают из известняковых слоев, но глубина их залегания может быть достаточно большой и добуриться до них - удовольствие не из дешевых. Грунтовые воды характеризуются достаточно высокой минерализацией, жесткостью, низким содержанием органики и практически полным отсутствием микроорганизмов.

В условиях нарастающего ухудшения качества поверхностных вод пресные подземные воды являются нередко единственным источником обеспечения населения питьевой водой высокого качества, защищенным от загрязнения.

Удовлетворение текущих и перспективных потребностей населения России в качественной питьевой воде приобретает все большее социально-экономическое значение.

Ресурсный потенциал или ресурсная база пресных подземных вод для питьевого водоснабжения населения и обеспечения водой объектов промышленности Российской Федерации характеризуется прогнозными ресурсами и эксплуатационными запасами подземных вод оцененных месторождений. Под прогнозными ресурсами понимается количество подземных вод определенного качества и целевого назначения, которое может быть получено в пределах гидрогеологической структуры, бассейнов рек или административно-территориальной единицы и отражает потенциальные возможности использования вод.

Под эксплуатационными запасами подземных вод понимаются запасы, оцененные на месторождениях подземных вод и их участках, прошедшие в установленном порядке государственную экспертизу. Они отражают количество подземных вод, которое может быть получено на месторождении (участке) с помощью геолого-технически обоснованных водозаборных сооружений при заданных режиме и условиях эксплуатации, а также качестве воды, удовлетворяющем требованиям целевого использования в течение расчетного срока водопотребления с учетом водохозяйственной обстановки, природоохранных мероприятий, санитарных требований и социально-экономической целесообразности их использования.

Эксплуатационные запасы представляют собой разведанную и изученную часть прогнозных ресурсов подземных вод территории.

Прогнозные ресурсы подземных вод определялись при региональных оценках в 60-80-х годах прошлого столетия практически без учета природоохранных ограничений, влияния хозяйственной деятельности и технико-экономических аспектов эксплуатации подземных вод. По этой причине величины эксплуатационных запасов по ряду субъектов РФ (Москва и Московская область, республики Калмыкия, Карачаево-Черкесская, Ставропольский край) к настоящему моменту превысили величину прогнозных ресурсов.

В 2014 г. была выполнена работа по оценке обеспеченности населения ресурсами подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения по субъектам РФ, однако она не прошла государственную экспертизу, поэтому представленные в ней величины прогнозных ресурсов не являются легитимными и в настоящее время не учитываются.

Прогнозные ресурсы подземных вод на территории Российской Федерации, по данным государственного мониторинга состояния недр (ГМСН), как и в прошлые годы не изменились и составляют 869,1 млн. м3/сут (317 км3/год). Распределение прогнозных ресурсов подземных вод по территориям федеральных округов и субъектов Российской Федерации неравномерное.

Анализ распределения прогнозных ресурсов подземных вод показывает, что преобладающее их количество (в млн. м3/сут) приурочено к бассейнам рек: Обь (без Иртыша) - 234,3; Иртыш (с Тоболом) - 48,1; Печора - 51; Дон (без Сев. Донца) - 36,6; Волга (без Оки, Камы и Суры) - 35,4; Кама - 34,6; Ока - 30; Амур -34,6; Енисей - 29; Лена - 28 и Северная Двина - 26,8 млн. м3/сут. На территории остальных речных бассейнов прогнозные ресурсы составляют 165,7 млн. м3/сут или 19% от общей их величины по Российской Федерации.

В системах хозяйственно-питьевого водоснабжения степень использования подземных вод добываемых на участках с оцененными запасами, сравнительно низкая. Длительное время средний показатель использования подземных вод в общем балансе хозяйственно-питьевого водоснабжения составляет 45% (для городского населения - 40%, а для сельского - 83%).

Слабое освоение разведанных эксплуатационных запасов подземных вод определяется рядом причин. Основные из них: отсутствие современной нормативной базы с регламентами пользования подземных водных объектов, учитывающей кардинальные изменения правовой и экономической ситуации в стране, неопределенность границ и статуса месторождений подземных вод; изменение юридического статуса территории месторождений; удаленное расположение месторождений от потребителей; изменение (ужесточение) требований к качеству питьевых вод; изменение водохозяйственной и экологической обстановки, в том числе застройка площади месторождений, их техногенное загрязнение; закрытие предприятий - водопотребителей и др. Коммунальные службы традиционно отдают предпочтение поверхностным источникам водоснабжения. Как следствие, около половины месторождений разведанных в 50-80-е годы прошлого столетия в настоящее время не используются, хотя учитываются в государственном балансе.

К странам с большими запасами грунтовых вод можно отнести Россию, Бразилию, а также ряд экваториальных африканских стран.

Нехватка чистой пресной поверхностной воды заставляет многие страны активнее использовать подземные воды. В Евросоюзе уже 70% всей воды, используемой водопотребителями, берется из подземных водоносных слоев. В Дании, Литве и Австрии грунтовые воды - единственный источник пресной воды для народного потребления.

В засушливых странах вода практически полностью берется из подземных источников (Марокко - 75%, Тунис - 95%, Саудовская Аравия и Мальта - 100%). Подземные водоносные слои залегают повсюду, но не везде они возобновляемы. Так, в Северной Африке и на Аравийском полуострове они заполнились водой около 10000 лет назад, когда климат здесь был более влажным. В Экваториальной и Южной Африке дела с подземными водами обстоят значительно лучше. Проливные тропические дожди способствуют быстрому восстановлению запасов подземных вод.

Годовое потребление грунтовых вод во всем мире принимается на уровне 900 км3 (Юнеско), возобновляемый мировой уровень грунтовых вод - 12700 км3 в год.

Наиболее обеспечены ресурсами речных стоков такие государства как Бразилия, Россия, далее Канада, Китай, Индонезия, США, Индия. Но в последние десятилетия из-за сбросов промышленных отходов без очистки многие реки попросту отравлены (особенно в Индии, Китае).

По данным Всемирного фонда охраны дикой природы, река Янцзы (Китай) входит в число наиболее загрязненных рек мира. В десятку входят такие азиатские реки как Меконг и Ганг, а также европейский Дунай и североамериканская Рио-Гранде. Состояние всех этих и множества других рек специалисты называют угрожающим.

Международные экологические организации не раз предупреждали об опасности, которая грозит крупнейшим рекам мира из-за перегруженности плотинами, морским транспортом, а также из-за выбросов вредных веществ и изменения климата.

В числе основных государств, испытывающих острую потребность в пресной воде, целесообразно выделить Китай, Индию, а также США.

Азия - это самый водопотребляющий континент мира. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО), она - обладательница второго по объему мирового резерва воды. Здесь находятся 70% общей площади орошаемых сельскохозяйственных угодий мира. Население Азии (ок. 4 млрд. чел.) потребляет ок. 6% от водных ресурсов континента, промышленность - 10%, а 84% - сельское хозяйство. При этом Азия стремительно меняется: к 2050 г. из 9 млрд. чел. будет 5 млрд. - жителей азиатского континента. Помимо высокого показателя прироста населения, Азия демонстрирует высокие темпы развития и роста благосостояния - факторы, влияющие на структуру потребления. К производству риса - чрезвычайно водоемкой культуры - сегодня следует прибавить растущее потребление мяса. В 1960 г. в Китае его производилось около 2,5 млн тонн, а в 2006 году - уже более 80 млн тонн. По данным Institute for Water Education, для производства 1 кг риса требуется 3000 л воды.

Дефицит чистой и питьевой воды является одной из самых насущных проблем Африки. Только один человек из шести имеет доступ к чистой воде. В развивающихся странах 80% патологий и заболеваний в той или иной мере связано с нехваткой чистой воды.

Проблема водных ресурсов во многих странах Африки южнее Сахары - это во многом проблема отсутствия экономичных, дешёвых и эффективных насосов. Потому нехватка H2O оборачивается не только опасностью для жизни и здоровья людей, но становится социальной проблемой: многие девочки в африканских странах не могут учиться в школе, поскольку вынуждены (как и многие женщины), ходить за водой для семьи за многие километры ежедневно, или подолгу качать воду ручными насосами (где они есть). А электрические насосы и вообще электричество огромное число бедных поселений чёрного континента не имеют.

Среднедушевой объем возобновляемых источников воды в Северной Африке к 2025 г. значительно сократится. В Ливии возобновляемых источников почти нет, но среднедушевое водопотребление очень высокое и близко к уровню Египта и Судана. В Египте и Ливии превышение водопотребления над среднедушевыми возобновляемыми запасами воды. Самый низкий уровень среднедушевого потребления воды в Алжире, Тунисе и Морокко, но там среднедушевое потребление находится на уровне среднедушевых объемов возобновляемых источников.

Бахрейн получает грунтовую воду из бокового глубинного потока от водоносного слоя Даммам, который является частью обширной региональной водоносной системы. Чрезмерный водозабор из этого водоносного слоя привело к увеличенному солевому содержанию воды, прибывающей из смежных солоноватых и солевых источников воды.

Более половины потребляемой в стране воды обеспечивается опреснительным (IWPP) заводом Hidd, доля грунтовых вод в 2008 г. составила 15% водопользования. Сейчас доля опресненной воды составляет уже свыше 80% от водопотребления Бахрейна, в дальнейшем эта пропорция увеличится.

Национальная политика в отношении сточных вод, включая их повторное использование: в 2008 г. до 88% доля очистки сточных вод населения, цель к 2015 г. - полная очистка. В дальнейшем правительство ожидает существенное увеличение использования в ирригации сточных вод, прошедших очистку, за счет снижения водозабора грунтовых вод. Однако очищенные сточные воды оказались столь низкого качества, что сельские жители наотрез отказались использовать их для орошения зерновых.

В России водоснабжение олимпийских объектов зимней олимпиады «Сочи-2014» полностью базировалось на подземных водах. Основные ресурсы подземных вод в количестве достаточном для удовлетворения потребностей олимпийских объектов к водоносному горизонту современных аллювиальных отложений долин рек Псоу, Мзымта и ее притоков. Этот водоносный горизонт в долинах рек исторически является основным источником водоснабжения Большого Сочи, поскольку другие значимые источники водоснабжения за счет подземных вод на Черноморском побережье отсутствуют. За счет подземных вод других отложений были решены задачи водоснабжения с потребностью не более десятков, в лучшем случае - первых сотен м3/сут.

Все олимпийские объекты разделены на две группы: Приморская на территории Имеретинской низменности и Горная - в основном в районе пос. Красна Поляна - Эсто-Садок и вновь осваиваемые участки - выше впадения в р. Мзымту ее притока Ачипсе. Естественно, что источники водоснабжения Приморских и Горных объектов территориально разделены между собой.

Водоснабжение Горных олимпийских объектов обеспечивалось, в основном, за счет Бешенского (11 тыс. м3/сут) и Эсто-Садок-Мзымтинского месторождений подземных вод (14 тыс. м3/сут), позволяющих подавать воду в пос. Красная Поляна и Эсто-Садок с двух разных сторон.

Бешенское месторождение приурочено к мощному делювиально-пролювиальному шлейфу валунно-галечных отложений с песчано-глинистым заполнителем. Поэтому фильтрационные параметры водовмещающих пород здесь ниже, чем современных аллювиальных отложений долин рек Мзымта и Псоу, где в песчаном заполнителе валунно-галечных отложений, глинистый материал. Соответственно ниже производительность скважин. Если на Эсто-Садок-Мзымтинском месторождении дебиты скважин максимальны и достигают 4.5-5.0 тыс. м3/сут, то на Бешенском месторождении 0.8-1.2 тыс. м3/сут.

Эсто-Садок-Мзымтинское месторождение находится несколько ниже слияния рек Мзымта и Ачипсе на участке расширения долины реки, что приводит к увеличению расхода подземного потока за счет усиления поглощения поверхностных вод. Поэтому в отличие от Псоуского месторождения, здесь в верхней части разреза водовмещающих отложений уже сформировался заиленный слой, и отрыв уровня от реки наблюдается уже в естественных условиях - глубины уровня подземных вод на 5-6 м ниже дня реки. В таких условиях эксплуатационной кольматации водовмещающих пород не происходит и параметры пропускной способности русла реки, сформировавшиеся за многолетний период, могут быть использованы для прогнозных расчетов. Эсто-Садок-Мзымтинский участок позволяет реализовать наиболее эффективный и компактный водозабор в горной части олимпийских объектов. Отсюда будут подаваться подземные воды не только вниз по долине в поселки Эсто-Садок и Красная Поляна, где будут размещаться бoльшая часть гостей Олимпиады, но и вверх на объекты горного кластера «Роза Хутор», где размещены горная олимпийская деревня и объекты горнолыжных соревнований и других горных видов зимнего спорта. Здесь будут размещены дополнительные водозаборы «Нижняя база» ГЛК.

«Роза Хутор» производительностью 3.2 тыс. м3/сут, а также временные водозаборы непосредственно на горном склоне для водоснабжения горной олимпийской деревни (ВЗУ «Горный Приют») и финишной зоны горнолыжных соревнований (ВЗУ «Финишная зона») производительностью первые сотни м3/сут.

Характерно, что все более или менее крупные водозаборы обеспечивали устойчивое водоснабжение олимпийских объектов расположены в долинах р. Мзымты и ее притоков. Непосредственно в горной части водоносные горизонты, приуроченные к делювиально-пролювиально-полювиальным рыхлообломочным отложениям с глинистым заполнителем маловодообильны. Причем отмечается очень сильная динамика колебаний уровня, существенно различающихся в зимнее и летнее время. Это приводит к осушению наиболее обводненной части разреза. Поэтому, в летнее время дебиты скважин в 3-5 раз ниже, чем в зимнее, изменяясь от 400-600 м3/сут до 100-150 м3/сут.

Таким образом, постоянное водоснабжение горных олимпийских объектов базировались на водозаборах в речных долинах, а временные на одиночных водозаборных узлах в горной части.

Заключение

пресный вода загрязнение подземный

Загрязнению подвергаются не только поверхностные, но и подземные воды. В целом состояние подземных вод оценивается как критическое и имеет опасную тенденцию дальнейшего ухудшения. Подземные воды (особенно верхних, неглубоко залегающих, водоносных горизонтов) вслед за другими элементами окружающей среды испытывают загрязняющее влияние хозяйственной деятельности человека. Подземные воды страдают от загрязнений нефтяных промыслов, предприятий горнодобывающей промышленности, полей фильтрации, шламонакопителей и отвалов металлургических заводов, хранилищ химических отходов и удобрений, свалок, животноводческих комплексов, не канализированных населенных пунктов. Происходит ухудшение качества воды в результате подтягивания некондиционных природных вод при нарушении режима эксплуатации водозаборов. Площади очагов загрязнения подземных вод достигают сотен квадратных километров. Из загрязняющих подземные воды веществ преобладают: нефтепродукты, фенолы, тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий, никель, ртуть), сульфаты, хлориды, соединения азота. Перечень веществ контролируемых в подземных водах не регламентирован, поэтому нельзя составить точную картину о загрязнении подземных вод.

Комплексный и взаимосвязанный характер пресноводных систем требует целостного подхода к управлению ресурсами пресной воды (предполагающего хозяйственную деятельность в пределах водосборного бассейна) на основе сбалансированного учета потребностей населения и окружающей среды. Еще в принятом в Мар-дель-Плата Плане действий было указано на внутреннюю связь между водохозяйственными проектами и серьезными последствиями их осуществления, которые носят физический, химический, биологический и социально-экономический характер. В области оздоровления окружающей среды была поставлена следующая общая цель: «производить оценку последствий различных видов водопользования для окружающей среды, поддерживать меры, направленные на борьбу с передаваемыми посредством воды заболеваниями, а также охранять экосистемы». Масштабы и степень загрязнения зон аэрации и водоносных горизонтов всегда недооценивались в силу относительной недоступности водоносных горизонтов и отсутствия информации о водоносных системах. В этой связи охрана подземных вод является одним из важнейших элементов рационального использования водных ресурсов.

Миру нужна устойчивая практика управления водными ресурсами, однако мы еще недостаточно быстрыми темпами движемся в правильном направлении. Китайская пословица гласит: «Если мы не изменим курс, то можем прийти туда, куда направляемся». Если не изменить направление движения, многие районы будут по-прежнему испытывать нехватку воды, многие люди будут по-прежнему страдать, будут продолжаться конфликты из-за воды и новые площади ценных сильно увлажненных земель будут уничтожены.

Несмотря на то, что кризис с пресной водой кажется неизбежным во многих районах, где сейчас наблюдается ее нехватка, в других районах эту проблему еще можно решить, если соответствующие политика и стратегии будут сформулированы, согласованы и реализованы в самое ближайшее время. Международное сообщество уделяет повышенное внимание мировым проблемам, связанным с водой, и целый ряд организаций предоставляют финансовые средства и помогают управлять предложением и спросом на водные ресурсы. Возникает все больше механизмов, которые обеспечивают более справедливое распределение этих ресурсов. Страны, расположенные в районах с традиционной нехваткой воды, вводят более совершенные тарифные механизмы, развивают общественные системы управления водными ресурсами и переходят к режимам управления водосборными и речными бассейнами. Между тем, число и масштаб таких проектов должны быть существенным образом увеличены.

Список использованной литературы

1. Г.В. Стадницкий, А.И. Родионов. «Экология».

Правда-5 / кандидат геогр. наук С. Голубчиков «Журчание лесного ручья заменить будет нечем» / 28 марта - 4 апреля (стр. 6), 1997.

Жуков А.И., Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод М.: Стройиздат.

Методы охраны внутренних вод от загрязнения и истощения / Под ред. И.К. Гавич. - М.: Агропромиздат, 1985.

Руководство по контролю качества питьевой воды. 2-е издание., т. 1, ВОЗ, Женева, 1994.

Журнал «Инженерная экология», №1, 1999 г.

. «Экология, здоровье и природопользование в России» / Под. ред. Протасова В.Ф. - М. 1995/

Н.А. Агаджанян, В.И. Торшин «Экология человека» - ММП «Экоцентр», КРУК 1994

Бернард Небел «Наука об окружающей среде» (В 2-ух томах), «МИР» М. 1993

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

Сегодня человечество живёт в период, когда пресной воды на Земле катастрофически не хватает. Дефицит пресной воды становится одним из главных факторов, сдерживающих развитие цивилизации во многих регионах мира...

Описание проблемы

Только за период времени с 1950 по 1980 годы потребление пресной воды в год возросло в четыре раза и достигло 4000 км 3 , и этот рост продолжается. Расход воды на одного жителя современного города составляет от 100 до 900 л в сутки. И это только на бытовые нужды. Однако во многих странах эта цифра составляет менее 10 л, в результате чего более двух миллиардов человек на земле не обеспечены даже питьевой водой в достаточном количестве.

За последние 30 лет средний расход топлива на 100 км легковыми автомобилями сократился более чем в два раза, но по прежнему человеку нужно не менее двух литров питьевой воды в сутки. Мы живём в так называемую эпоху End of Oil Age, Beginning of Renewable Resources Age. По мнению экспертов ООН, в XXI веке вода станет более важным стратегическим ресурсом, чем нефть и газ, поскольку тонна чистой воды уже сейчас дороже нефти (Северная Африка, Австралия, ЮАР, Аравийский полуостров, Центральная Азия, США (некоторые штаты). По некоторым оценкам, каждый доллар, вложенный в улучшение водоснабжения и санитарии, приносит внушительный доход от $ 25 до $ 84.

Основными источниками пресной воды являются воды рек, озёр, артезианских скважин и опреснение морской воды. Количество воды, находящейся в каждый данный момент в атмосфере, составляет от 10 до 14 тыс. км 3 , в то время как всего во всех речных руслах и озёрах содержится 1,2 тыс. км 3 . Ежегодно испаряется с поверхности суши и океана около 600 тыс. км 3 , столько же потом выпадает в виде осадков, и всего лишь 7 % общего количества выпадающих осадков составляет речной годовой сток. Из сравнения общего количества испаряющейся влаги и количества воды в атмосфере легко видеть, что она в течение года в атмосфере обновляется 45 раз . Итак, основной источник пресной воды — вода в атмосфере — оказывается неиспользуемым.

В настоящее время в основном используются два метода опреснения воды: дистилляция путём выпаривания (70 %) и фильтрация через мембраны (30 %).

Оба метода достаточно дороги, так как требуют значительных расходов энергии. Мембранный метод достаточно чувствителен к механическим загрязнениям воды, кроме того с ростом температуры опресняемой воды производительность мембранных установок снижается. В результате деятельности обеих типов систем получается значительное количество соли, которую необходимо удалять, что приводит к загрязнению среды мощными опреснительными заводами. Кроме того, сжигание нефти для получения энергии, необходимой для работы этих установок приводит к загрязнению атмосферы. Использование же естественных процессов позволяет получать огромные количества пресной воды в южных районах, практически не влияя на окружающую среду.

Большое число стран, расположенных в засушливых и жарких районах земного шара, страдают от отсутствия пресной воды, хотя её содержание в атмосфере значительно. Вода в атмосфере распределена неравномерно, более половины всего водяного пара приходится на нижние слои (до 1,5 км) и около 50 % — на тропосферу . На поверхности Земли средняя по земному шару абсолютная влажность составляет примерно 10-12 г/м 3 , в тропических зонах она составляет более 25 г/м 3 . В пустынях и степях, где практически отсутствуют источники пресной воды, абсолютная влажность в приземном слое воздуха колеблется от 15 до 35 г/м 3 и существенно меняется в течении суток у поверхности земли, достигая максимальных значений в ночное время . Данный ресурс пресной воды постоянно возобновляется, характеристики конденсата, который может быть получен в большинстве районов Земли, очень высокие: конденсат содержит на два-три порядка меньше токсичных металлов по сравнению с требованиями санитарных служб, практически не содержит микроорганизмов, хорошо аэрирован. Использование влаги, содержащейся в атмосфере Земли, с минимальным воздействием на окружающую среду, позволит решить все проблемы, связанные с дефицитом пресной воды, причём, как будет показано ниже, возможно создание таких установок, практически не требующих энергозатрат, что позволяет утверждать — эта вода будет самой дешёвой из всех, которые получаются иными способами .

На нашей планете достаточно много мест с практически идеальными условиями для получения пресной воды из атмосферного воздуха Например, в Королевстве Саудовская Аравия, государстве с населением более 25 млн человек, занимающей почти 80 % территории Аравийского полуострова и несколько прибрежных островов в Красном море и Персидском заливе, по устройству поверхности большая часть страны — обширное пустынное плато (высота от 300-600 м на востоке до 1520 м на западе), слабо расчленённое сухими руслами рек (вади). Вдоль побережья Персидского залива протянулась местами заболоченная или покрытая солончаками низменность Эль-Хаса (шириной до 150 км). Климат на севере — субтропический, на юге — тропический, резко континентальный, сухой. Лето очень жаркое, зима тёплая. Среднегодовая норма осадков около 70100 мм (в центральных районах максимум весной, на севере — зимой, на юге — летом); в горах до 400 мм в год. В районах пустынь и некоторых других в отдельные годы дожди не выпадают совсем.

Почти вся Саудовская Аравия не имеет постоянных рек или водных источников, временные потоки образуются только после интенсивных дождей. Проблема водоснабжения (а это примерно 1520 км 3) решается посредством развития предприятий по опреснению морской воды, созданием глубоких колодцев и артезианских скважин.

Средняя температура июля в Эр-Рияде колеблется от 26 до 42 °C, в январе от 8 до 21 °C, абсолютный максимум — 48 °C, на юге страны до 54 °С с относительной влажностью воздуха 40-70 % (относительная влажность может быть определена как отношение плотности водяного пара к плотности насыщающего водяного пара при той же температуре, выраженное в процентах), а в каждом кубическом метре воздуха содержится до 24 г воды. При понижении температуры на 10-15 °С из каждого кубического метра можно выделить до 12 г воды. Если учесть, что суточный перепад температуры может составлять более 20 °C, то становится понятным, почему в Сахаре часто выпадают обильные росы.

Для получения значительных количеств конденсата из атмосферного воздуха необходимо выполнение двух условий: температуры ниже «точки росы» и наличие центров конденсации. Если в пересыщенный пар внести каплю с радиусом больше критического, то рост капли будет приводить к уменьшению термодинамического потенциала и, следовательно, будет происходить конденсация. Если же радиус капли меньше критического, то будет происходить испарение капли, так как при росте капли в этом случае термодинамический потенциал растёт. При понижении температуры, которое происходит в Сахаре в ночное время, очень часто пар оказывается в метастабильном состоянии, и для появления второй фазы в атмосфере, то есть для образования капель, необходимо наличие «зародышей» размером, превышающим критический. Это могут быть мелкие капли воды либо пылинки, либо земная поверхность. Например, чтобы капля размером 0,1 мкм росла при температуре 10 °C, необходимо перенасыщение более 200 %. Мелкие ядра конденсации в атмосфере живут достаточно долго, но они малы, чтобы происходила конденсация, большие же ядра быстро удаляются в результате стоксова оседания. В условиях климата стран Ближнего Востока, в ночное время температурные условия во многих случаях бывают выгодными для формирования осадков, однако отсутствие ядер конденсации в нижней атмосфере не даёт возможности каплям достаточно развиться. Поэтому необходимо создание сильно разветвлённой системы конденсирующей поверхности и условий конвективной вентиляции для обдува её влажным атмосферным воздухом.

Если водяной пар сконденсировался и находится в воздухе в виде мелких капель, то получение воды сводится к механическому её извлечению из влажного воздуха. Эксперименты по получению воды данным методом проводились во многих районах мира. Этот способ получения воды происходит в природных экосистемах. Хорошо известно, что горы и лес как бы «вычёсывают» туманы. Даже если нет дождя, но если облако проходит в горах через лес, то влага конденсируется на ветках и листьях деревьев и потом попадает на землю. Получение конденсированной влаги на кустах, деревьях либо на искусственных водоуловителях подтверждено экспериментально в 47 местах в 22 странах мира. В районах города Феодосия, в Тувинской республике, на древних курганах Алтая и в Закавказье обнаружены кучи щебня (габионы), сложенные людьми для конденсации атмосферной влаги.

Наиболее интересными были феодосийские сооружения, которые, к сожалению, в настоящее время разобраны.

В городе Феодосия в России до 80-х годов XIX века не было водоснабжения из одного какого-либо мощного источника, но в довольно большом количестве имелись городские «фонтаны». Вода к ним была подведена самотёком по гончарным трубам в направлении с гор, окружающих город. На этих горах никаких признаков источников или каких-либо сооружений для водопровода не было. Дело было в том, что конденсат собирался со скалы, на которой были установлены специальные щебневые кучи. При этом использовался эффект капиллярной конденсации. Во времена расцвета Феодосии в XV-XIV веках её население достигало более 80 тыс. человек, однако всё водоснабжение осуществлялось с помощью таких конденсационных габионов.

Пути решения

В последнее время осуществлялись попытки создания подобных искусственных установок в России. Так, в Лаборатории возобновляемых источников энергии географического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова профессором Алексеевым В.В. с сотрудниками разработана конструкция стационарной установки «Роса-1» с расчётной производительностью 20-40 м 3 пресной воды в сутки в районе Средиземноморья . Она предназначена для получения пресной воды путём конденсации атмосферной влаги на системы развёрнутых конденсирующих поверхностей, обдуваемых влажным атмосферным воздухом.

Конденсация паров воды, содержащихся в воздухе, при охлаждении его в вечернее и ночное время — природный процесс. Он активно используется природными экосистемами, но применение его в хозяйственных целях представляет сложную проблему ввиду малого удельного (в расчёте на единицу площади) количества образующегося конденсата. Авторы установки «Роса-1» ставили перед собой задачу локализовать в предлагаемых ими устройствах и интенсифицировать процесс конденсации атмосферной влаги с целью получения результатов, обеспечивающих с технической и экономической стороны возможность хозяйственного использования этих устройств, главным образом в засушливых зонах, лишённых источников воды. При этом они опираются на исторический опыт применения для получения пресной воды аналогов этих устройств, представляющих собой галечные (гравийные) «кучи».

По этой аналогии авторы также предлагают использовать галечное заполнение некоторого объёма, в котором локализуется процесс конденсации атмосферной влаги, поскольку необходимым условием такой локализации является максимальное развитие поверхности конденсации, то есть предлагаются некие конструкции для конденсации атмосферной влаги, основу которых при различных общих геометрических формах составляют так называемые габионы, представляющие собой сетчатый контейнер из проволоки, заполненный кусками щебня с условным диаметром 10 см. Для усиления воздухообмена в объёме этой конструкции предлагаются вытяжные устройства различного конструктивного исполнения с подогревом воздуха для усиления естественной тяги, а также тепловые трубы для отвода тепла из объёма устройства в атмосферу.

Основным показателем работы рассматриваемого устройства является его производительность, которая при сопоставлении с капитальными вложениями и эксплуатационными затратами определяет себестоимость единицы продукции (пресной воды), что, в свою очередь, даёт ответ на вопрос о возможности хозяйственного применения устройства. Опытный образец такой установки был установлен в городе Обнинске Московской области, однако производительность её оказалась крайне низкой в первую очередь за счёт плохой работы габионов, эффективное охлаждение которых которые оказалось невозможным. Однако работы на этом не прервались, и группа профессора Алексеева В.В. разработала несколько других схем установок типа «Источник» и других . Однако расчётной производительности, которая позволила бы создать промышленную установку, достичь так и не удалось.

Нашей задачей стало разработка схемы установки для получения пресной воды из атмосферного воздуха (схема установки представлена на рис. 1 и 2 ), использующей возобновляемые источники энергии с увеличением эффективности работы конденсирующей поверхности и обеспечением полной автономности при работе. Для этого в установку для конденсации пресной воды из атмосферного воздуха , содержащую солнечные коллектора, солнечные батареи,

Основным показателем работы рассматриваемого устройства является его производительность, которая при сопоставлении с капитальными вложениями и эксплуатационными затратами определяет себестоимость единицы продукции холодильную систему, водосборник, воздуховод и вентиляционную систему, введена в качестве конденсатора высокоэффективная система конденсирующих панелей специальной конструкции, а в качестве источника холода используются поверхностные слои земли на некоторой глубине. Эффект достигается за счёт того, что используется в качестве конденсатора высокоэффективная система конденсирующих плоских тонкостенных панелей, а в качестве источника холода используются естественные источники холода — поверхностные слои земли на некоторой глубине.

Она содержит корпус 1, теплообменные панели 2, охладительные ёмкости 3, насосную станцию 4, теплообменную колонну 5, ёмкость для воды 6, аккумуляторную станцию 7, плоские солнечные коллектора 8, солнечные батареи 9 и систему автоматического управления 10. Теплообменные панели 2 представляют собой установленные вертикально плоские теплообменники, сваренные из двух тонкостенных (толщиной 0,1-0,5 мм) листов с внутренними каналами по которым проходит охлаждающая жидкость (вода), поступающая из холодильника. Холодильник выполнен в виде нескольких охладительных ёмкостей 3, представляющих из себя резервуары большой ёмкости (более 20-60 тыс. л), заполненные водой и зарытые в землю на глубину 5-10 м. Теплообменная колонна 5 — это установленная вертикально цилиндрическая ёмкость объёмом до 2000 л, заполненная водой, которая нагревается в дневное время плоскими солнечными коллекторами (СК) 8 (устройства, преобразующие солнечную энергию в тепловую энергию теплоносителя).

Работа установки происходит следующим образом. В дневное время происходит накопление тепловой энергии в теплообменной колонне за счёт работы плоских солнечных коллекторов (СК) и электрической энергии в аккумуляторах аккумуляторной станции за счёт работы солнечных батарей (СБ). Ночью температура поверхности земли и воздуха начинает уменьшаться вследствие радиационного излучения. За счёт теплообменной колонны, заполненной горячей водой, которая нагревается в дневное время плоскими солнечными коллекторами (СК), в вытяжной трубе корпуса установки создаётся поток тёплого воздуха.

В результате разности давлений атмосферный воздух поступает через открытую нижнюю часть внутрь корпуса и вступает в контакт сначала с нижним ярусом, а затем и с верхними ярусами теплообменных панелей, и через вытяжную трубу уходит в атмосферу.

Если относительная влажность воздуха близка к 100 %, то находящийся в нем водяной пар конденсируется на поверхностях теплообменных панелей, а полученная вода стекает в резервуар. Если относительная влажность воздуха меньше 100 %, но больше 50 %, то сначала воздух охлаждается у поверхности теплообменных панелей до температуры, когда пар становится насыщенным, а затем происходит конденсация. Процесс конденсации будет продолжаться также и днём, только сначала тёплый атмосферный воздух будет охлаждаться поверхностями теплообменных панелей, так как внутри теплообменных панелей протекает холодная вода, которая подаётся насосами из резервуаров большой ёмкости, заполненных водой и зарытых в землю на глубину более 5 м, до температуры, пока находящийся в нём пар не станет насыщенным. При нагреве воды в резервуаре холодильника выше установленной температуры система автоматического управления подключает к работе другой резервуар, а в отключённом резервуаре происходит охлаждение воды путём естественного теплообмена с холодным грунтом земли. Затем процесс повторяется в той же последовательности. При условии работы установки в течении 10 часов в сутки, суточная норма получения воды для установки с внешним диаметром 15 м с поверхностью конденсации около 2500 м 2 должна составить от 15 до 25 тонн.

С целью подтверждения возможности получении пресной воды на автономной установке для получения воды из атмосферного воздуха были проведены экспериментальные исследования. Экспериментальные исследования проводились на территории опытного производства Центрального аэрогидродинамического института имени Н.Е. Жуковского (город Жуковский Московской области) в июле 2005 года с 17:30 до 18:30 часов в условиях переменной облачности при средней температуре окружающего воздуха 25 °С и относительной влажности около 70 % . В качестве конденсирующей поверхности была использована плоская теплообменная панель из коррозионно-стойкой стали толщиной 0,3 мм с суммарной площадью поверхности 0,5 м 2 . Панель при помощи гибких шлангов и патрубка подсоединялась к водопроводной сети, а из другого патрубка панели вода сливалась в канализацию. Для проведения эксперимента использовалась вода из системы водоснабжения, температура которой на входе в панель не превышала 12-13 °C. Скорость подачи воды в панель составляла 5-6 л/мин. Для создания воздушного потока использовали бытовой вентилятор, которым была организована обдувка панели со скоростью 2-3 м/с. Эксперимент продолжался в течении одного часа. Полученную в результате конденсации воду собирали губкой (ввиду малого времени эксперимента) с поверхности в мерную ёмкость. В результате было получено за один час 0,28 л воды. То есть производительность установки для условий Москвы (очень неблагоприятных с точки зрения получения максимальной производительности) составляет примерно 0,56 л/ч. Таким образом, с одного квадратного метра за 10 часов можно получить 10-12 л пресной воды, а производительность промышленной установки с площадью конденсации 2500-3000 м 2 может достигать 32 тонн воды в сутки. Для работы данной установки не требуется никакой энергии, кроме солнечной, функционирует она в автоматическом режиме и является при этом абсолютно экологически безопасной.

Проведённые эксперименты подтвердили не только возможность получения пресной воды на автономной установке для получения пресной воды из атмосферного воздуха, но и её достаточно высокую эффективность, но, к сожалению, сегодня не существует ни одной промышленной установки по конденсации воды из атмосферы, хотя есть несколько бытовых решений для получения 10-100 л воды в сутки.

Основными рынками сбыта подобных промышленных установок будут страны Персидского залива, США (Калифорния и пр.), Австралия, Центральная Азия, Южная Европа, Северная Африка, Индия, Китай.

Вода, конденсируемая из атмосферы, является полностью возобновляемым природным ресурсом, для производства используются источники возобновляемой энергии, стоимость воды будет значительно ниже, чем воды из опреснительных станций, в тоже самое время стоимость опреснённой воды возрастёт в несколько раз до 2030 года.

Инвестиционная привлекательность проекта. Для инвесторов и фондов, принявших решение инвестировать в проект на ранней стадии развития открываются перспективы по получению инвестиционного дохода, сравнимые с инвестициями на ранних стадиях в такие компании, как Facebook, WhatsApp, Skype, Instagram и прочие. В следующее десятилетие на рынок выйдут новые компании с технологиями, которые сегодня находятся на уровне ранних R&D. Это повлечёт за собой создание новой международной индустрии, развитие новых технологий на разных континентах.

Промышленные установки для получения не менее 20 тыс. литров воды в сутки планируется создавать с применением технологий, не имеющих никаких мировых аналогов.

Эти установки будут полностью энергонезависимыми, в качестве источника электроэнергии для работы всех узлов и агрегатов будет использоваться электроэнергия от PV-панелей или ветровых генераторов (это зависит от региональной специфики), часть электроэнергии будет продаваться через традиционные энергетические сети.

Для достижения максимальной энергоэффективности и экономической эффективности мы планируем устанавливать не единичные установки, а монтировать AWG Farms^ которых одновременно будет эксплуатироваться 15-30 установок, это позволит получать от 300 тыс. до 600 тыс. литров воды в сутки, или от 90 тыс. до 200 тыс. тонн воды в год.

Патенты и «ноу-хау». Сегодня готовы материалы и документы для нескольких патентов, для которых нужна международная патентная защита. В процессе создания производства промышленных установок будет создано и подано не менее нескольких сотен патентов для защиты изобретений и «ноу-хау».

Производство. Для создания производства промышленных установок необходимо наличие высокоразвитой инфраструктуры, современное прессовое и сварочное оборудование, последние разработки в области нержавеющих сталей, материаловедения, PV-индустрии, специалисты-материаловеды, конструкторы, инженеры, теплотехники, технологи, логистики, специалисты ВИЭ (возобновляемые источники энергии) и т.п. После завершения работ с MVP мы планируем в течении года создать производство промышленных образцов.

Промышленные установки для получения не менее 20 тыс. литров воды в сутки планируется создавать с применением технологий, не имеющих мировых аналогов. Эти установки будут полностью энергонезависимыми (будет использоваться электроэнергия от PV-панелей или ветровых генераторов).

Маркетинг и продажи. Основными регионами мира, в которых есть огромный интерес к промышленным установкам конденсации воды являются: страны MENA, Центральная Азия, Южная Европа, Индия, Австралия, США, Китай, Северная и Южная Америка.

В качестве заказчиков и партнёров мы рассматриваем следующие типы организаций: частные и государственные компании, отвечающие за водоснабжение и коммунальные услуги; частные и государственные компании, занимающиеся развитием альтернативной энергетики и возобновляемыми природными ресурсами; частные и государственные фонды и агентства; международные организации и фонды; различные благотворительные и прочие социально ориентированные организации.

До 2025 года общие инвестиции всех стран в альтернативные технологии получения воды оцениваются на уровне $ 150-400 млрд.

Инвестиции, потребность в финансировании. Для завершения испытаний и создания MVP необходимо 15-20 млн рублей. Для создания производства промышленных установок необходимо $ 2224 млн.

1. Захаров И.А. Экологическая генетика и проблемы биосферы. - Л.: Знание, 1984.
2. Кузнецова В.Н. Экология России: Хрестоматия. - М.: АОМДС, 1995.
3. Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир. Пер. с англ. - М.: Мир, 1993.
4. Патент РФ. №20564479 «Установка для конденсации пресной воды из атмосферного воздуха».
5. Патент РФ. №2131001 «Установка для получения пресной воды из атмосферного воздуха».
6. United States Patent №6.116.034 System for Fresh Water From Atmospheric. AIR/Sep/2000.
7. Патент РФ №2256036. Автономная установка для конденсации пресной воды из атмосферного воздуха.
8. Semenov I.E. Аutonomous installation for condensation of fresh water from atmospheric air. Das int. Simposium «Okologiche, technologiche und rechtlihe Aspekte der Lebensversorging». «ERO-EGO. Hannover. 2012.
9. Семенов И.Е. Автономная установка для конденсации пресной воды из атмосферного воздуха // ВиСТ, №12/2007.
10. Семенов И.Е. Вода из воздуха // Вода и экология, №4/2014.