Проблема чистой воды в мире. В чём причины нехватки пресной воды на Земле? Дефицит пресной воды в странах мира

Присутствие воды в нашей жизни неоспоримо и обыденно. Мы ее пьем, готовим кушать, ходим в душ, стираем и убираем. И даже не задумываемся, какой объем можем использовать за один день. Украинцам повезло – наша страна географически расположена на территории с большим количеством рек и озёр. А они, одни из главных источников пресной воды.

Конечно, всем известно качество той субстанции, которая течет у нас из-под крана. Пить ее без очистки не следует, но для других нужд вполне подойдет. Также у нас широко распространена бутилированная очищенная , по весьма доступной цене, и фирмы по ее доставке. Поэтому с критическим положением ее нехватки мы вряд ли столкнемся в ближайшем будущем. Но в мире ситуация совсем другая. По крайней мере 80 стран находятся в состоянии дефицита питьевой воды. Так давайте посмотрим на эту ситуацию глубже.

Всемирная водная проблема

Вода это жизнь, но не только ее нехватка может убивать. По данным исследователей, 85% инфекционных заболеваний переносится через этот источник и более 2 млн людей на планете ежегодно погибают из-за этого. Поэтому уже в самом начале можно сделать вывод, что важен не только факт наличия питьевой воды, но и то, что она должна быть безопасной, то есть обеззараженной.

Нехватка воды — это всемирная проблема

Всего 9 стран на Земле потребляют водные ресурсы, который успевают возобновляться естественным путем. По данным ООН через десятилетие 2-х из 3-х людей коснется нехватка воды в мире. А уже к середине 21 века ¾ населения окажется в такой же плачевной ситуации. По прогнозам, первыми будут страны Африки, Южной Азии и Ближнего Востока.

Африка и Европа

На Земле уже есть государства с особенно резким дефицитом чистой воды, и люди гибнут в попытке достать ее. К примеру, в африканских странах есть племена, где кроме проблемы чистоты, есть еще и периодическая засуха. Жителям этих территорий приходится часами копать землю в надежде найти живительную влагу. Количество добытой таким путем жидкости не утешает – порядка 2-х литров в день на всё племя. И это после таких тяжелых физических нагрузок. Кроме того, эта «добыча» чаще всего содержит большое количество бактерий, которые провоцируют смертельные инфекции.

В цивилизованных странах вопрос дефицита водных ресурсов не менее актуален. В Голландию и Японию воду привозят из Норвегии, а потом продают. Эти страны хотя бы могут себе позволить ее покупку, чего нельзя сказать про жителей Африки.

Человечество не научилось пользоваться природными ресурсами

Причины водного кризиса

Проблема нехватки водных ресурсов — это не естественный процесс, а результат человеческой деятельности. Причин возникшей ситуации довольно много, но давайте рассмотрим самые весомые.

• Главные источники пресной воды – это реки, озера и болота. Но природное распределение ресурсов, к сожалению, неравномерно по всей территории земного шара. Например, Европа это 20% жителей всей планеты, на которых приходится всего 7% ее запасов.
• Количество людей на Земле растет с каждым днем, а с ними и . То есть, если ежегодный прирост людей составляет 84 млн человек, то необходимый прирост водных ресурсов должен быть, как минимум 60 млн кубометров.
• Неправильное использование природных ресурсов, приводит к их быстротечному расходу (грунтовые воды восстанавливаются очень медленно – 1% в год). Также, немаловажное значение в этом вопросе занимает загрязнение водных источников (промышленные стоки, выбросы, смыв удобрений с полей). К примеру, в Америке 37% рек и озер так загрязнены, что в них даже не возможно купаться.
• Казалось бы, положительный фактор развития сельского хозяйства по всему миру, также вносит свою негативную лепту в эту проблему. Потребности этой отросли в воде составляют 85% от общего объема. Поэтому и цена на продукцию, которую орошают искусственно значительно дороже.
• Одной из глобальных причин является парниковый эффект, ведь в атмосферу выбрасывается всё больше газов. Климат Земли с каждым годом претерпевает изменения. Выпадение снега в странах с жарким климатом, неестественные морозы в таких странах, как Италия и Испания. Это всё следствия перераспределения осадков.
• Общее количество воды на нашей планете составляет 1,5 млрд м3, а пресной из них всего 2,5%. При том, что большая ее часть спрятана в ледниках Гренландии и Антарктиды и под землей. Из-за чего и возникают трудности с ее извлечением.

Способы решения нехватки воды есть

Так что же делать?

Ситуация хоть и серьезная, но вполне решаемая. Главное не пускать все на самотек, а предпринимать необходимый меры. Вот некоторые из них.

• Первое, и самое главное, это сохранение того, что есть. Необходимо оберегать пресные запасы в водохранилищах.
• Нужно повсеместно внедрять технологии по очистки и переработке сточных хозяйственных и бытовых вод.
• Одним из самых актуальных решений является опреснение соленых источников. Тем более, эти технологи становятся технически более совершенными и доступными в материальном плане.
• В хозяйственной отросли действенным методом может стать культивирование культур, устойчивых к соленым почвам.
• Из инновационных методов можно выделить создание искусственных лесов в засушливых районах, растопка ледников и бурение глубинных скважин. А совсем экзотические, но вполне осуществимые в будущем – воздействие на облака и выделение влаги из тумана.

В итоге, можно сказать, что всё в руках человека. Природа дает нам практически неиссякаемые источники жизни, от нас всех, и от каждого в отдельности, требуется только одно – сохранить.

ТМ «Наяда» уже много лет занимает лидирующие позиции на рынке водоочистки и привносит свою лепту в вопрос качества питьевой воды. Заказать и попробовать нашу воду Вы всегда сможете с бесплатной .

Вода является важнейшим ресурсом для поддержания жизни и источником всего живого на Земле, но её неравномерное распределение на континентах не раз становилось причиной кризисов и социальных катастроф. Дефицит пресной питьевой воды в мире знаком человечеству с древнейших времён, и с последнего десятилетия двадцатого века он постоянно рассматривается как одна из глобальных проблем современности. При этом, по мере роста населения нашей планеты, значительно увеличивались масштабы водопотребления, и, соответственно, вододефицита, что впоследствии стало приводить к ухудшающимся условиям жизни и замедлило экономическое развитие стран, испытывающих дефицит.

Сегодня население планеты растёт стремительными темпами, и потребность в пресной питьевой воде только возрастает. По данным счётчика www.countrymeters.com, население Земли на 25 апреля 2015 года достигло приблизительно 7 миллиардов 289 миллионов человек, а ежегодный прирост составляет примерно 83 миллионов человек. Данные указывают на ежегодный прирост потребности в пресной воде в объёме 64 млн кубометров. Следует заметить, что за период времени, когда население планеты выросло в три раза, использование пресной воды возросло в 17 раз. Причём, по некоторым прогнозам, через 20 лет оно может увеличиться ещё втрое.

В сложившихся условиях установлено, что уже каждый шестой человек на планете испытывает нехватку пресной питьевой воды. И ситуация по мере развития урбанизации, роста населения, увеличения промышленных потребностей в воде и ускорения глобальных изменений климата, ведущих к опустыниванию и снижению водообеспеченности, будет только усугубляться. Недостаток воды вскоре может привести к развитию и усугублению уже существующих глобальных проблем. А когда дефицит перейдёт определённый рубеж и человечество наконец поймёт всю ценность пресных ресурсов, можно ожидать политической нестабильности, вооружённых конфликтов и дальнейшего возрастания количества проблем в развитии экономик стран мира.

Общая картина водообеспечености в мире

Словом, очень важно реально представлять себе общую картину обеспеченности пресной водой в мире. Количественное соотношение солёной воды к пресной по своим объёмам нагляднее всего показывает всю сложность сложившейся ситуации. По статистике, на мировой океан приходится 96,5% водной массы, а объём пресных вод значительно меньше – 3,5% от общих запасов воды. Ранее отмечалось, что распределение пресной питьевой воды по континентам и по странам мира крайне неравномерно. Данный факт изначально поставил страны мира в различные условия не только с точки зрения обеспеченности не возобновляемым ресурсом, но и с точки зрения качества жизни и способности к выживанию. С учётом этого и своего экономического обеспечения каждая страна справляется с проблемой по-своему, но пресная вода является принципиально важным для жизни человека ресурсом, и, поэтому перед дефицитом воды в определённой мере равны и бедные малонаселенные страны, и богатые развитые экономики.

Последствия нехватки пресной воды

По статистике, практически пятая часть населения мира живёт в районах, в которых наблюдается острая нехватка питьевой воды. Помимо этого, одна четверть населения живёт в развивающихся странах, которые испытывают нехватку в связи с отсутствием инфраструктуры, необходимой для забора воды из водоносных пластов и рек. Нехватка воды по этим же причинам наблюдается даже в тех районах, в которых выпадают обильные атмосферные осадки и имеются большие запасы пресной воды.

Наличие воды в достаточном количестве для удовлетворения потребностей домашнего хозяйства, сельского хозяйства, промышленности и окружающей среды, зависит от того, как вода сохраняется, распределяется и используется, а также от качества имеющейся воды.

Одной из главных проблем является проблема загрязнения пресной воды, существенно снижающая существующие запасы. Этому способствуют загрязнению промышленные выбросы и стоки, смыв удобрений с полей, а также проникновение солёной воды в прибрежных зонах в водоносные слои из-за откачивания грунтовых вод.

Говоря о последствиях нехватки пресной воды, стоит заметить, что они могут быть самых разных планов: от ухудшения условий жизни и развития заболеваний вплоть до обезвоживания и смерти. Недостаток чистой воды вынуждает людей использовать для питья воду из небезопасных источников, которая зачастую просто опасна для здоровья. Кроме того, из-за нехватки воды существует негативная практика хранения воды людьми в своих жилищах, что существенно может повысить риск загрязнения и создания благоприятных условий для размножения вредных бактерий. Вдобавок, одной из острых проблем становится проблема гигиены. Люди не могут надлежащим образом мыться, стирать свою одежду и содержать в чистоте свои дома.

Существуют различные способы решения данной проблемы и в данном аспекте для стран, имеющих большие запасы, представляются огромные возможности по части извлечения выгоды из своего положения. Однако, в настоящий момент вся ценность пресной воды ещё не привела к работе глобальных экономических механизмов, и в основном наиболее действенно работают в данном направлении страны с дефицитом пресной воды. Считаем нужным осветить наиболее интересные проекты и их результаты.

Так, например, в Египте воплощается в жизнь самый грандиозный из всех национальных проектов – “Тошка” или “Новая Долина”. Строительство продолжается уже на протяжении 5 лет и к 2017 году планируется завершение. Работы очень затратны для экономики страны, но перспективы представляются воистину глобальными. 10% воды из Нила будет перенаправлено строящейся станцией в западные регионы страны, и площадь пригодной для жилья земли в Египте увеличится на целых 25%. Более того, будут созданы 2,8 миллиона новых рабочих мест и более 16 миллионов человек будут переселены в новые проектируемые города. В случае удачи этого амбициозного проекта станет возможным повторный расцвет Египта как развитой державы с быстрорастущим населением.

Есть и другой пример активно развивающейся водной инфраструктуры при отсутствии собственных ресурсов. Различные пути борьбы с водным кризисом среди стран Персидского залива стали возможны с середины XX века благодаря нефтяному буму. Стали сооружаться дорогостоящие заводы по опреснению воды, и в результате на данный момент Саудовская Аравия и ОАЭ отличаются самыми солидными объёмами опреснения воды не только в регионе, но и в мире. По данным Arab News, Саудовская Аравия ежедневно использует 1,5 млн баррелей нефти на своих опреснительных установках, которые обеспечивают 50–70% пресной воды в стране. В апреле 2014 г. в Саудовской Аравии открылся крупнейший в мире завод, производящий 1 млн куб. м воды и 2,6 тыс. МВт электроэнергии в сутки. Помимо этого, все страны Залива имеют развитые очистительные системы для утилизации и повторного использования загрязнённых вод. В среднем процент сбора сточных вод варьируется от 15% до 70% в зависимости от региона; самые высокие показатели (100%) демонстрирует Бахрейн. Что касается использования очищенных сточных вод, то в этом лидируют Оман (100% собранной воды используется повторно) и ОАЭ (89%).

В ближайшие пять лет страны Залива планируют инвестировать в дальнейшее обеспечение своего населения пресными ресурсами около 100 млрд долл. Так, Катар объявил о выделении 900 млн долл. на строительство к 2017 г. резервуаров для хранения семидневного запаса воды. Более того, страны ССАГПЗ договорились о строительстве трубопровода стоимостью 10,5 млрд долл. протяжённостью почти 2000 км, соединяющего страны Залива. В проект также включено строительство в Омане двух опреснительных заводов по производству 500 млн куб. м воды, которой будут снабжаться по трубопроводу районы ССАГПЗ, испытывающие потребность в опреснённой воде. Как мы видим, усилия, направляемые на борьбу с проблемой у стран с сильным дефицитом пресной воды огромны.

Среди стран-лидеров на данный момент предпринимается не так много усилий в этой области. Как это часто бывает, пока проблемы нет, кажется, что и не нужно уделять внимание факторам, могущим привести к её образованию. Так, в Российской Федерации, в то время как она занимает второе место в мире по количеству водных ресурсов, до сих пор наблюдается нехватка воды во многих регионах в силу её неравномерного распределения. Мы предположили несколько мер, способствующих улучшению внутренней ситуации у стран-лидеров и дальнейшему экономическому обогащению.

В первую очередь необходимо обеспечить стабильную финансовую поддержку водного сектора в стране. Для этого необходимо формировать экономический механизм водопользования на национальных и межгосударственном уровнях. Финансирование водного сектора за счёт различных источников должно покрывать его расходы с учётом перспектив дальнейшего развития.

При этом должна быть обеспечена адресная социальная защищённость населения. Широкое привлечение соответствующими стимулами частного предпринимательства в решение проблем водного сектора имеет большое значение. Прогрессу в водном финансировании будет способствовать государственная поддержка производителей соответствующих материальных ресурсов и собственников систем водоснабжения и санитарии путем дотаций, субвенций, льготных кредитов, таможенных и налоговых льгот.

Также следует уделить внимание обучению персонала современным инновационным технологиям по увеличению привлекательности водных и экологических проектов для международных доноров и принятию мер по обеспечению доступности кредитов – всё это тоже будет способствовать прогрессу.

Помимо этого, необходимо усиление внешней финансовой помощи нуждающимся регионам мира, для чего целесообразно сделать оценку финансовой потребности каждой страны с раскладом по источникам финансирования и по направлениям (водоснабжение, санитария, орошение, гидроэнергетика, селезащита, рекреация и т.д.).

Потребуется большая работа для разработки инновационных финансовых механизмов. К примеру, можно разработать как внутренние, так и международные донорские программы, которые будут вкладывать капитал в развитие человеческого потенциала и оказание помощи нуждающимся в пресной воде, и которые в будущем помогут обеспечить странам-лидерам уверенность в необходимости развития экономических механизмов в сфере обеспечения пресными ресурсами.

Прогнозы экспертов

По прогнозам, запасы пресной питьевой воды далеко не безграничны, и они уже подходят к концу. Согласно исследованиям, к 2025 году больше половины государств планеты либо ощутят серьёзную нехватку воды, либо почувствуют её недостаток, а к середине XXI века уже трём четвертям населения Земли не будет хватать пресной воды. По подсчётам, примерно в 2030 году 47% населения планеты будут существовать под угрозой водного дефицита. При этом к 2050 г., значительно увеличится население развивающихся стран, в которых уже сегодня воды не хватает.

С наибольшей вероятностью первыми останутся без воды Африка, Южная Азия, Ближний Восток и Северный Китай. По прогнозам, только в Африке к 2020 г. из-за изменений климата в данной ситуации окажется от 75 до 250 миллионов человек, а острая нехватка воды в пустынных и полупустынных регионах вызовет стремительную миграцию населения. Ожидается, что это коснётся от 24 до 700 миллионов человек.

Нехватку пресной воды в последнее время ощущают и развитые страны: не так давно сильные засухи в США привели к дефициту воды на больших территориях Юго-Запада и в городах на севере штата Джорджия.

В итоге, на основании всего вышесказанного мы понимаем, что необходимо прилагать как можно больше усилий для сохранения источников пресной воды, а также для поисков возможных экономически менее затратных путей для решения проблемы нехватки пресной воды во многих странах мира, как в настоящем, так и в будущем.

Проблема дефицита воды

Вода – необыкновенная жидкость, способная находится в трех физических состояниях: в жидком, твердом и газообразным.

Одной из важных особенностей воды является её способность растворять большинство компонентов: «благодаря малой величине молекулы воды могут легко включать в себя другие атомы и иметь как положительный, так и отрицательный заряды, помогающие процессу растворения».

Благодаря этому свойству в воде и оказывается свободный кислород, необходимый для жизни всем водным существам.

Дефицит воды

Запасы воды

Проблема дефицита воды возникает не из-за её физической нехватки, а из-за неравномерности её распределения на планете Земля.

Как уже было сказано ранее, основная часть пресной воды либо недоступна человеку для использования (подземная вода, ледники), либо малопригодна для использования (соленая вода).

Таблица 1 — Распределение мировых запасов воды

Согласно таблице запасы воды на Земле распределяются следующим образом:

· 96 % водных запасов приходится на морскую воду;

· основная часть запасов пресной воды сосредоточена в ледниках (26 млн куб. км):

1. Антарктический ледовый покров – около 23 млн куб. км;

2. Гренландские льды – 2.5 млн куб.км;

3. Остальные ледники – примерно 0.5 млн.куб.км;

· запасы пресной воды, находящейся в жидком состоянии:

1. Озеро Байкал – 23 тыс. куб.км, 20 % мировых запасов пресной воды (без ледников и подземных вод), но всего 0.1 % от объема антарктических льдов;

2. Великие Озера Северной Америки (Верхнее, Гурон, Мичиган, Эри, Онтарио) – примерно 23 тыс. куб. км

3. остальные пресные озера – 45 тыс.куб. км;

4. водохранилища – 6 тыс. куб.км;

5. вода в реках – около 2 тыс. куб. км;

6. болота – около 11 тыс. куб. км;

· подземные воды: их общий объём в верхней части земной коры до глубины в несколько километров – более 20 млн. куб. км вполне сопоставим с объёмом полярных покровных оледенений;

«В итоге более 96% воды приходится на солёную воду и менее 3% – на пресную;

В то же время более 70% всей пресной воды приходится на «законсервированную» воду ледников;

В свою очередь почти 99% остальной пресной воды приходится на подземные воды, большая часть которых для нас труднодоступна.

В итоге человечество непосредственно использует примерно 0,01% имеющихся на Земле водных ресурсов».

Основным доступным ресурсом пресной воды является речной сток, который распределён крайне неравномерно.

«Например, на Россию приходится 4,3 тыс. куб. км стока в год, или около 10% общемировой величины (при территории, составляющей 12% мировой площади суши)».

К тому же 90% речного стока приходится на районы страны к востоку от Урала, где живёт всего 20% населения России.

Причины возникновения дефицита воды

· потребление воды промышленностью, сельским хозяйством и людьми;

· косвенные потери воды в результате вырубки лесов, осушения водоемов и болот (с неизбежным иссяканием питаемых ими малых рек);

· загрязнение воды, причем загрязнение воды по результату равнозначно потере запасов пресной воды; загрязнение воды по объёмам может существенно превосходить объём воды, непосредственно используемой в производстве и быту.

Дефицит водных ресурсов

Это более опасный и менее контролируемый процесс, чем прямое использование воды.

· резкое изменение климата на планете;

· резкое увеличение численности людей;

· рост экономики;

· неравномерность распределения пресной воды на Земле, например, на азиатские страны, где проживает 60 % населения планеты, приходится лишь 30 % всех запасов пресной воды, которую можно использовать для питья;

· стремление многих людей к улучшению качества жизни;

Можно назвать три основных потребителя пресной воды:

· сельское хозяйство;

· промышленность;

· домашние хозяйства, использующие воду для бытовых нужд.

«Доля России в мировом потреблении воды сравнительно невелика – менее 2%. При этом отличается структура водопотребления – заметно меньше уходит на сельское хозяйство и больше – на остальное.

Бытовые потребители занимают сравнительно скромное место на фоне промышленности и сельского хозяйства.

Можно примерно оценить потребности в питьевой воде – если одному человеку в среднем требуется около 3 литров в сутки, или порядка 1 куб. м. в год, то всем людям на Земле –7 млрд куб. м. Это всего 0,1% от общего объёма водопотребления.

Соответственно, в России потребность в питьевой воде – порядка 150 млн куб. м. ежегодно, или 0,15% всего потребления воды.»

Масштабы и последствия дефицита воды

В основном от нехватки пресной воды страдают засушливые регионы Африки и Азии.

Согласно данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ):

· в настоящий момент трудности с питьевой водой испытывают 2 млрд. человек, то есть почти каждый третий человек; РГО

· примерно 800 млн. отрезано от чистых пресных источников, им приходится употреблять грязную воду;

· 80% всех заболеваний вызваны отсутствием питьевой воды; ВС

По прогнозам ЮНЕСКО 47% населения Земли (каждый второй человек) будет страдать от недостатка чистой питьевой воды;

Пути решения проблемы

Перед человеком стоит нелегкий выбор между экстенсивным либо интенсивным путем решения проблемы дефицита воды.

Экстенсивный путь подразумевает следующее:

· увеличение забора воды из естественных источников, что приведет к еще большему ухудшению ситуации, к попаданию в замкнутый круг, откуда нет выхода: дефицит воды приводит к увеличению потребления воды, «из-за этого превышается допустимая нагрузка на водные источники, а это превышение инициирует деградационные процессы в гидро- и экосистемах, в результате которых происходит истощение водных источников и ухудшение качества воды в них, так что в результате дефицит растет, и т. д.»

· отсутствие изменения технологии обработки, очистки воды, методов её расходования;

Интенсивный путь основан, в первую очередь, на изменении самого отношения человека к воде:

· «нормализация антропогенного воздействия на окружающую среду»,

· «экологизация производства и потребления»,

· «сохранение и восстановление необходимого для экологического баланса количества неугнетенных экосистем»;

· экономия воды при производстве; установка новых очистных сооружений;

· использование альтернативных источников воды:

1. опресненная морская вода;

2. создание подземных хранилищ для дождевой и талой вод;

3. айсберги;

Борьба с дефицитом воды требует решения целого ряда вопросов, к которым относятся охрана окружающей среды, глобальное потепление, а также справедливая политика ценообразования в сфере водоснабжения и равноправное распределение воды для ирригации, промышленных и бытовых нужд.

Дефицит пресной воды в странах мира.

Общий объем воды на Земле составляет примерно 1400 млн куб. км, из которых лишь 2,5 %, то есть около 35 млн куб. км, приходится на пресную воду. Большая часть запасов пресной воды сосредоточена в многолетних льдах и снегах Антарктиды и Гренландии, а также в глубоких водоносных горизонтах. Главными источниками воды, потребляемой человеком, являются озера, реки, почвенная влага и сравнительно неглубоко залегающие резервуары подземных вод. Эксплуатационная часть этих ресурсов составляет лишь около 200 тысяч куб. км - менее 1 % всех запасов пресной воды и лишь 0,01 % всей воды на Земле, - и значительная их доля размещена вдали от населенных территорий, что еще более обостряет проблемы водопотребления.

Возобновление запасов пресной водызависит от испарения с поверхности океанов. Ежегодно океаны испаряют около 505 тысяч куб. км воды, что соответствует слою толщиной 1,4 м. Еще 72 тысячи куб. км воды испаряется с поверхности суши.

В водном цикле из общего количества выпадающих на Землю осадков 79 % приходится на океан, 2 % - на озера и только 19 % - на поверхность суши. Только 2,200 куб. км воды проникает за год в подземные резервуары.

В глобальном масштабе около двух третей 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%).

Около трети территории суши занимают аридные (засушливые) пояса. В засушливом поясе Земли дефицит воды ощущается остро. Здесь расположены самые маловодные страны, где на душу населения приходится менее 5 тысяч куб. м воды.
Наиболее крупными потребителями воды (по объемам) являются Индия, Китай, США, Пакистан, Япония, Таиланд, Индонезия, Бангладеш, Мексика и Российская Федерация.

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

99 % из 4 тысяч куб. км/год воды, используемой для ирригации, бытового и промышленного потребления, производства энергии,поступает из подземных и поверхностных возобновляемых источников. Остальные - из не возобновляемых (ископаемых) водоносных слоев, это относится, главным образом, к Саудовской Аравии, Ливии и Алжиру.

По данным Организации Объединенных Наций (ООН), рост потребления пресной воды, вызванный, в частности, демографическим ростом и мобильностью населения, новыми потребностями и возросшими энергетическими запросами, в сочетании с ощутимыми последствиями изменений климата, ведут к растущей нехватке водных ресурсов.

Каждые три года Всемирная программа ООН по оценке водных ресурсов (WWAP) публикует Всемирный доклад ООН, представляющий самую полную оценку состояния пресноводных ресурсов в мире.

Последний, третий доклад, который был обнародован на Пятом Всемирном водном форуме, проходившем в Стамбуле (Турция) в марте 2009 г., является результатом совместной работы 26 различных подразделений ООН, объединенных в рамках Десятилетия ООН "Вода для жизни" (2005 - 2015 гг.).

В докладе подчеркивается, что многие страны уже достигли предельных возможностей водопользования. Положение ухудшается и вследствие климатических изменений. На горизонте уже намечаются контуры конкурентной борьбы за воду - и между странами, и между городом и деревней, и между разными отраслями. Все это в скором будущем превратит проблему нехватки водных ресурсов в проблему политическую.

Авторы доклада делают важный вывод о том, что в обширных регионах развивающегося мира по-прежнему сохраняется неравный доступ к основным услугам, связанным с водой, то есть обеспечению безопасной питьевой водой, очистке воды для производства пищевых продуктов, переработке сточных вод. Если ничего не предпринимать, то без удовлетворительной очистки воды к 2030 г. будут оставаться почти 5 млрд человек, около 67 % населения планеты.

В Африка южнее Сахары почти 340 млн человек лишены доступа к безопасной питьевой воде. Полмиллиарда людей в Африке не имеют адекватных очистных сооружений, далеко отставая в этом от других регионов мира.

Почти 80 % заболеваний в развивающихся странах, от которых каждый год умирает почти 3 млн человек, связаны с качеством воды. Так, от диареи каждый день умирает 5 тысяч детей, то есть каждые 17 секунд умирает по ребенку. В целом же почти 10 % болезней в мире можно избежать с помощью улучшения водоснабжения, очистки воды, гигиены и эффективного управления водными ресурсами.

Потребление пресной воды за последние полвека утроилось, а орошаемые площади за этот период увеличились вдвое, это связано в первую очередь с демографическим ростом. По подсчетам, население планеты сегодня составляет 6,6 млрд человек, ежегодный прирост - 80 млн. Это означает ежегодный рост потребности в пресной воде в объеме 64 млн кубометров.

Водный мир

При этом 90 % из трех миллиардов жителей планеты, которые будут рождены к 2050 г., увеличат население развивающихся стран, где уже сегодня воды не хватает.

В 2030 г. 47 % мирового населения будут жить под угрозой водного дефицита. Только в Африке к 2020 г. из-за изменений климата в этой ситуации окажется от 75 до 250 млн человек. Нехватка воды в пустынных и полупустынных регионах вызовет интенсивную миграцию населения. Ожидается, что это коснется от 24 до 700 млн человек.

Согласно данным ООН, если в 2000 г. дефицит воды в мире, включая сельскохозяйственные и промышленные нужды, оценивался в 230 млрд куб. м/год, то к 2025 г. дефицит пресной воды на планетеувеличится до 1,3-2,0 трлн куб. м/год.

По общему объему ресурсов пресной воды Россия занимает лидирующее положение среди стран Европы. По данным ООН к 2025 г. Россия вместе со Скандинавией, Южной Америкой и Канадой останутся регионами наиболее обеспеченным пресной водой, более 20 тысяч куб. м/год в расчете на душу населения.

По оценке Института мировых ресурсов за последний год, самыми необеспеченными водой странами мира были 13 государств, среди которых 4 республики бывшего СССР - Туркмения, Молдова, Узбекистан и Азербайджан.

Страны, имеющие до 1 тысячи куб. м пресной воды в среднем на душу населения:Египет - 30 куб. м на человека; Израиль - 150; Туркмения - 206; Молдова - 236; Пакистан - 350; Алжир - 440; Венгрия - 594; Узбекистан - 625; Нидерланды - 676; Бангладеш - 761; Марокко - 963; Азербайджан - 972; ЮАР - 982.

Наличие пресной чистой воды – необходимое условие существования всех живых организмов на планете.

На долю пресной воды, пригодной к употреблению, приходится всего 3 % от общего ее количества.

Несмотря на это, человек в процессе своей деятельности нещадно загрязняет ее.

Таким образом, очень большой объем пресных вод сейчас стал совершенно непригодным. Резкое ухудшение качества пресной воды произошло в результате загрязнения ее химическими и радиоактивными веществами, ядохимикатами, синтетическими удобрениями и канализационными стоками и это уже .

Виды загрязнений

Понятно, что все виды загрязнений, которые существуют, присутствуют и в водной среде.

Это достаточно обширный список.

Во многом решение проблемы загрязнения будет .

Тяжелыми металлами

В процессе деятельности крупных заводов в пресную воду сбрасываются промышленные стоки, состав которых изобилует различного рода тяжелыми металлами. Многие из них, попадая в организм человека, оказывают на него пагубное воздействие, приводящее к сильному отравлению, смерти. Такие вещества называют ксенобиотиками, то есть элементами, которые чужды живому организму. К классу ксенобиотиков относят такие элементы, как кадмий, никель, свинец, ртуть и многие другие.

Известны источники загрязнений воды данными веществами. Это прежде всего металлургические предприятия, автомобильные заводы.

Естественные процессы на планете тоже могут способствовать загрязнению. Например, вредные соединения в большом количестве содержатся в продуктах вулканической активности, которые время от времени попадают в озера, загрязняя их.

Но, безусловно, антропогенный фактор здесь имеет решающее значение.

Радиоактивными веществами

Развитие ядерной промышленности нанесло существенный вред всему живому на планете, в том числе и водоемам с пресной водой. В процессе деятельности ядерных предприятий образуются радиоактивные изотопы, в результате распада которых выделяются частицы с разной проникающей способностью (альфа-, бета- и гамма-частицы). Все они способны нанести живым существам непоправимый вред, так как при попадании в организм данные элементы повреждают его клетки и способствуют развитию онкологических заболеваний.

Источниками загрязнений могут служить:

• атмосферные осадки, выпадающие в районах, где проводятся ядерные испытания;
• сточные воды, сбрасываемые в водоем предприятиями ядерной промышленности.
• суда, работающие с использованием ядерных реакторов (при аварии).

Неорганические загрязнения

Основными неорганическими элементами, ухудшающими качество воды в водоемах, считаются соединения токсичных химических элементов. К ним относятся ядовитые соединения металлов, щелочи, соли. В результате попадания данных веществ в воду состав ее меняется, для употребления живыми организмами.

Основным источником загрязнения являются сточные воды крупных предприятий, заводов, шахт. Некоторые неорганические загрязнители усиливают свои негативные свойства, находясь в кислой среде. Так, кислые сточные воды, поступающие из угольной шахты, несут в себе алюминий, медь, цинк в концентрациях, весьма опасных для живых организмов.

Ежедневно в водоемы поступает огромное количество воды из канализационных стоков.

В такой воде содержится масса загрязняющих веществ. Это и частицы моющих средств, мелкие остатки пищи и бытовых отходов, фекалий. Эти вещества в процессе своего разложения дают жизнь многочисленным патогенным микроорганизмам.

Попадание их в организм человека может спровоцировать ряд серьезных заболеваний, таких как дизентерия, брюшной тиф.

Из больших городов такие стоки попадают в реки, и океан.

Синтетическими удобрениями

В синтетических удобрениях, используемых человеком, содержится много вредных веществ, таких как нитраты и фосфаты. Попадание их в водоем провоцирует чрезмерный рост специфической сине-зеленой водоросли. Разрастаясь до огромных размеров, она препятствует развитию других растений в водоеме, при этом сама водоросль не может служить пищей для живых организмов, обитающих в воде. Все это приводит к исчезновению жизни в водоеме и его заболачиванию.

Как разрешить проблему загрязнения воды

Безусловно, пути решения этой проблемы есть.

Известно, что большая часть загрязняющих элементов поступает в водоемы вместе со сточными водами крупных предприятий. Очистка воды – один из путей решения проблемы загрязнения воды. Владельцы предприятий должны озаботиться установкой качественных очистных сооружений. Наличие таких устройств, конечно, не способно полностью прекратить выброс отравляющих веществ, но значительно снизить их концентрацию вполне им под силу.

Также с загрязнениями питьевой воды помогут бороться бытовые фильтры, которые очистят ее в доме.

Заботиться о чистоте пресной воды должен и сам человек. Соблюдение нескольких простых правил поможет в значительной степени снизить уровень загрязнения воды:

• Необходимо экономно использовать водопроводную воду.
• Избегайте попадания бытовых отходов в канализационную систему.
• По возможности очищайте от мусора близлежащие водоемы и пляжи.
• Не используйте синтетические удобрения. Лучше всего в качестве удобрений подойдут органические бытовые отходы, скошенная трава, опавшие листья либо компост.
• Утилизируйте выбрасываемый мусор.

Несмотря на то что проблема загрязнения воды в настоящее время достигает угрожающих масштабов, решить ее вполне возможно. Для этого каждый человек должен приложить некоторые усилия, бережнее относиться к природе.

Нехватка пресной воды на нашей планете – одна из актуальнейших проблем, с которыми человечество столкнулось в конце ХХ – начале нынешнего века. При этом, с каждым годом ее актуальность только усиливается, как в связи с ростом человеческой популяции (в настоящее время уже более 7,3 млрд. человек по данным ООН), так и в связи с развитием промышленности. Поговорим о причинах и путях решения этой проблемы более подробно.

Запасы пресной воды на Земле

Общий объём воды на нашей планете колоссален – более 1,4 млрд. кубических километров, но при этом пресная вода составляет лишь немногим более 2% от этого, всего лишь 35 млн. кубических километров, из которых лишь около 200 тыс. кубических километров – менее 1% от общих запасов пресной воды могут эффективно использоваться человеком в своей жизнедеятельности, поскольку основной объем пресной воды находится либо глубоко под землей, либо вдали от населенных территорий (большая часть запасов – льды Арктики, Антаркитики и Гренландии).

Основной объем воды на Земле – бескрайние воды Мирового океана, когда-то казавашиеся бесконечными древним, отсюда и название Finisterre (“край земли” на древнегреческом), данное первопроходцами самому западному мысу Европы, расположенному в современной Испании. Вид с него на бескрайние воды Атлантического океана на фото ниже:

Запасы пресной воды, используемые человеком – это реки, озера, почвенные воды и неглубокие подземные – с глубиной залегания до 100-200 метров. Распределены они крайне неравномерно – треть мировых запасов пресной воды находится в Латинской Америке, еще четверть в Азии, тогда как на долю стран Ближнего Востока и Северной Америки приходится лишь по 1% от мировых запасов пресной воды. Ну а в Северной Африке с ее пустыней Сахара – и того меньше. Около трети территории суши, заселенной человеком, приходится на засушливые пояса, гдн дефицит воды ощущается особенно остро.

Но помимо чисто географических особенностей гораздо больше на проблему нехватки пресной воды влияет хозяейственная деятельность человека. Об этом поговорим в следующем разделе.

Причины возникновения нехватки пресной воды на Земле

Нетрудно догадаться, что основной причиной нехватки пресной воды является рост человеческой популяции – больше людей, соответственно им нужно больше воды для употребления в пишу и для гигиенических нужд. Помимо этого, есть огромное количество промышленных производств, которые в огромных количествах потребляют воду и как сырье, и как охлаждающее средство. А что уж говорить про сельское хозяйство – помимо ирригации большое количество воды тратится и на выращивание скота и птицы. Трудно поверить, но для произволства 1 кг говядины необходимо истратить 15 000 литров воды! Свинина менее “водоемка” – для производства 1 кг достаточно 6 000 литров воды.

Естественно, играют свою роль и изменения климата – глобальное потепление, увеличивающее территорию, занятую пустынними и полупыстынными регионами, и ведущее к таянию вечных льдов Арктики и Антарктики, также уменьшает запасы пресной воды в мире. По подсчетам экспертов ООН, каждый год суммарное водопотребление человечества растет более, чем на 64 млн. кубических километров. И если сейчас число людей, лишенных доступа к удовлетворительным образом очищенно пресной воде, составляет полмиллиарда человек (в основном это страны Африки), то к 2030 году, если ничего не изменится, их число уже составит 5 млрд. человек или 2/3 населения Земли к этому времени.

В целом, картина складывается достаточно пессимистичная. Можно ли что-то сделать для предотвращения грядущего дефицита пресной воды на планете?

Пути решения проблемы нехватки воды

Естественно, ученые не только делают прогнозы, но и пытаются предлождить пути решения этой проблемы. По всему миру набирают силы экологические движения, требующие остановить разрушение водных ресурсов нашей планеты. Все больше людей по всему миру ставят свои подписи под петициями к правительствам с требованиям принять меры. Прошедшие в прошлом году во многих городах мира марши с призывом остановить глобальное потепление собрали огромное количество учачтников – в одном Нью-Йорке на эту демострацию вышло более 300 тыс. человек – невиданное количество людей со времен протестов против войны во Вьетнаме. И правительства вынуждены считаться с общественным мнением – в развитых странах принимаются законы, ограничивающие применение пресной воды для промышленных нужд, все больше стран в мире присоединяется к Киотскому протоколу, очередное соглашение по которому запланировано на декабрь нынешнего 2015 года.

Но и на бытовом уровне, в каждой квартире или доме, есть возможность сделать свой маленький вклад в дело сбережения водных ресурсов планеты. Достаточно всего лишь начать бережнее относиться к этому незамениму природному ресурсу – попробовать начать принимать душ вместо ванны, выключать кран во время чистки зубов, следить за отсутствием утечек в водопроводе и т.д. Ну а для несознательных граждан прекрасным стимулирующим средством будет установка водосчетчиков – распространенная в прошлом система оплаты “по среднему” или в расчете на человека, естественно, не стимулировала к . Да, наша страна обладает одними из самых больших запасов пресной воды в мире, но запасы эти не вечны, поэтому, чем раньше мы задумаемся о более бережном отношении к воде, да и ко всей природе, тем больше шансов, что и нашим детям не придется жить в условиях дефицита водных ресурсов.

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.