Блог
На Земле имеется примерно 1,3 зетта-литров воды, но лишь 0,12% можно использовать для потребления, промышленности и сельского хозяйства.
Во вселенной Земля выглядит как огромный голубой гигант – более двух третей её поверхности покрыто водой. Но жажду восьми миллиардов человек можно утолить объёмом меньше одного процента от её общего количества. Некоторым приходится ежедневно бороться за один лишь глоток питьевой воды.
Поверхность Земли
Обычно такую воду можно найти в реках, озерах, снеге, во льду и под землёй. Наконец, лишь 1% воды на самом деле доступен жителям этой планеты.
Однако доля питьевой воды падает ещё ниже, насчитывая лишь 0,007% от общего объема воды на нашей планете.
Страны с самыми большими запасами питьевой воды
По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединённых Наций (ЮНФАО) самые большие в мире запасы питьевой воды находятся в следующих 9 странах:
Источник: FAO.org
Оказывается, что первое место занимает пятая по величине страна в мире – Бразилия, с её 8233 кубическими километрами питьевой воды. В основном благодаря реке Амазонке, её водосборной площади и субтропическому климату с обильными осадками.
Река Амазонка в Южной Америке имеет самый большой суммарный поток по сравнению со всеми реками мира.
Однако парадокс заключается в том, что в последние годы обитатели крупнейшего города Бразилии Сан-Пауло страдают от серьёзного дефицита питьевой воды.
В основном, это более бедная часть населения, обитающая на городских окраинах — на холмах, куда редко поступает вода по трубопроводу.
В частности, это происходит из-за плохого устройства канализации, недостаточной муниципальной очистки сточных вод и сухого лета два года подряд.
Озеро Байкал под угрозой
До 1/5 мировых запасов питьевой воды находится в озере Байкал. Оно находится рядом с крупнейшим сибирским городом Иркутском и считается старейшим и самым глубоким озером на Земле.
Озеро Байкал содержит до 1/5 мировых запасов питьевой воды.
Но уже в 2015 г. учёные сделали предупреждение, поскольку уровень озера упал до своего 30-летнего минимума. В настоящее время ему также угрожают планы монгольских инвесторов, намеревающихся построить два водохранилища на реке Селенге, основной реке, питающей это озеро.
Эксперты предупреждают, что это может повлечь такие же последствия, как и перемещение двух основных притоков Аральского моря в 1960-х гг. Советы отвели русла рек Амударья и Сырдарья в пустыню, где они должны были орошать поля риса, арбузов и хлопка. Вот почему Аральское озеро почти высохло за 40 лет.
Размеры Аральского озера сильно сократились, лишившись своих основных двух притоков. Слева – спутниковый снимок озера, сделанный в 1989 г., фотографии справа датированы 2014 г. Источник: Wikimedia.org
Хранение питьевой воды
По информации Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), примерно 8 миллионов людей в мире не имеют доступа к чистой питьевой воде.
Свыше 3,5 миллионов человек умирает каждый год из-за болезней, вызванных потреблением грязной и нефильтрованной воды.
Девочка пьёт загрязнённую воду. Источник: Allaboutwaterfilters.com
Учитывая явление прямо пропорционального роста населения и стагнирующего уровня мировых водных потоков, по расчетам, к 2025 г. до 1,8 млрд. людей будут жить в зонах, лишенных доступа к безопасной питьевой воде.
Кризис питьевой воды в Кейптауне – они столкнулись с кризисом питьевой воды с начала 2018 г. Источник: QZ.com
Кроме того, две трети населения будет жить в областях, где вода станет драгоценным природным ресурсом из-за её непродуманного использования, избыточного роста сельхозпроизводства и ухудшения климата.
Также ввиду таких оценок ещё важнее, чем в прошлом становится планирование, реализация и использование систем очистки сточных вод. Обратитесь к нам и давайте вместе выберем подходящую систему очистки сточных вод для вас.
Сколько пресной воды на Земле?
На нашей планете около 1,5 млрд км3 воды и покрывает она более 70% поверхности Земли. Однако на долю пресной воды приходится всего лишь 3% от общего количества, а именно 91 млн. км3. Основная же часть воды, содержащаяся в океанах, — горько-соленая, и для хозяйственной деятельности без должной подготовки она практически не применима. Основной запас пресной воды — это вода, находящаяся под землей и в ледниках. Т.е. ее добыча затруднена как в первом так и во втором случае. Но если для того, чтобы добыть воду из-под земли, можно осуществить бурение скважины на воду , то добыча воды из ледников практически невозможна и экономически необоснованна. Ученые подсчитали, что природные льды содержат более 24 млн.куб.км пресной воды — это объем стока всех рек Земли за 500 лет. Если попытаться равномерно распределить лед по поверхности Земли, то он покроет ее слоем толщиной в 53 метра. Реки, озера и доступные для использования подземные пресные воды составляют всего 0,3% мировых запасов свободной воды.
Примечательно, что в озере Байкал находится пятая часть всех мировых поверхностных запасов пресной воды.
За последние 40 лет количество пресной воды на одного человека уменьшилось более, чем на 60%. В течение следующих 30 лет прогнозируется дальнейшее уменьшение этого количества еще в 2 раза. Сельское хозяйство — основной потребитель пресной воды. В настоящее время оно потребляет 87% имеющейся воды. Продукция, производимая на орошаемых землях, в 2-5 раз дороже, чем выращиваемая за счет выпадения дождей, т. к. стоимость топлива и гидросооружений постоянно возрастает.
Более 80 стран мира испытывают постоянный недостаток пресной воды, в которых в совокупности живут более 2 млрд. человек.
Недавно австралийские исследователи заявили, что им удалось выявить существование огромных запасов пресной волы, заключённой ниже дна океана. Возможно, именно эти ресурсы смогут поддерживать будущие поколения, когда существующие источники иссякнут. Ведущий автор исследования Винсент Пост из университета Флиндерса сообщил, что, по оценкам его коллег, около 500 тысяч кубических километров воды с низким уровнем солености было обнаружено под морским дном на континентальном шельфе у берегов Австралии, Китая, Северной и Южной Америки. «Объём этого водного ресурса в сотню раз превышает количество извлечённой в прошлом веке из земных недр пресной воды, начиная с 1900 года, — утверждает Пост. — Пресная вода на нашей планете со временем иссякает, так что открытие новых подземных резервуаров у берегов достаточно важно. Это означает, что у нас появился ещё один вариант, который можно рассмотреть для помощи тем, кто страдает от засухи и континентальной нехватки воды».
По словам Поста, его команда пришла к этому неожиданному открытию после изучения морского дна, проведённого в научных целях и во время геологической разведки по обнаружению месторождений нефти и газа. «Объединив всю полученную нами информацию, мы пришли к выводу, что пресная вода, залегающая ниже морского дна — достаточно частый случай, а вовсе не аномалия», — считает австралийский учёный.
Подобные месторождения формируются в течение сотен тысяч лет. Их зарождение началось ещё тогда, когда уровень моря был значительно ниже и те области, что сейчас сокрыты Мировым океаном, подвергались воздействию осадков, впитывающихся в почву. Когда полярные ледниковые покровы начали таять около 200 тысяч лет назад, эти береговые линии были скрыты водой, но их водоносные резервуары остаются нетронутыми, защищёнными слоями глины и других осадочных пород.
По мнению специалистов, добыча пресной воды из такого рода источников будет стоить гораздо дешевле, чем опреснение морской воды. Наиболее дорогостоящим процессом будет бурение, после него необходимо будет приложить немалые усилия, чтобы не произошло загрязнения подземных вод.
Как работает вода
В чистом виде вода не имеет запаха, практически бесцветна и не имеет вкуса. Она находится в вашем теле, в пище, которую вы едите и в напитках, которые вы пьете. Вы используете ее, чтобы помыться, постирать свои вещи, посуду, свою машину и все вокруг вас. Вы можете по ней путешествовать или прыгнуть в нее, чтобы охладиться в жаркий летний день. Многие продукты, которые вы используете каждый день, содержат ее или были произведены при помощи нее. Все формы жизни нуждаются в ней, и если они получают ее в недостаточном количестве, то погибают. Политические диспуты строятся вокруг воды. В некоторых местах, ее высоко ценят и ее очень тяжело добыть. В других ее очень легко добыть и растратить. Какое вещество для нас наиболее необходимо, по сравнению с какими-либо другими? Вода.
В своей простейшей форме вода является молекулой из одного атома кислорода и двух атомов водорода, связанных между собой общими электронами. Это V-образная полярная молекула – то есть она положительно заряжена возле атома водорода и отрицательно заряжена возле атома кислорода. Молекулы воды естественно притягиваются и соединяются друг с другом из-за полярности, образуя водородную связь. Эта водородная связь является причиной многих особенных свойств воды, таких как более высокая плотность, в жидком состоянии по сравнению с твердым состоянием (лед плавает на поверхности воды). В дальнейшем мы более детально рассмотрим эти особые свойства.
Вода является единственным веществом, которое находится в природе в твердом (лед), жидком и газообразном (водяной пар) состоянии. Она покрывает примерно 70% Земли, общий объем составляет примерно 332,5 миллиона кубических миль (1,386 миллионов кубических километров). Если вам известны строчки: «Вода, вода, одна вода, мы ничего не пьём.» из стихотворения «Поэзия античного моряка», вы поймете, что большая часть этой воды – 97% — непригодна для питья из-за содержания соли в ней. Только 3 процента мирового запаса воды пригодно для питья и 77% этой воды находится в виде льда. Из тех 23% воды, которая не находится в состоянии льда, только пол – процента доступно для того, чтобы удовлетворить потребности в воде каждого растения, животного и человека на Земле для их выживания.
Итак, вода – очень простое вещество, верно? На самом деле, существует много вещей, связанных с водой, которые ученые не до конца понимают. И проблема убедиться в том, что достаточно чистая и пригодная для питья вода доступна для всех и всего, кому она нужна, является очень простой. Мы рассмотрим, что делают с водой растения, животные и люди и узнаем больше о том, что делает воду такой особенной.
Мировой запас воды
В новостях часто обсуждается сокращающийся мировой запас воды, но это не совсем верно. Количество воды не уменьшается, но спрос на нее постоянно увеличивается. Некоторые ученые уверены, что сегодняшнее население планеты, достигающее 6 миллиардов человек, удвоится к 2050 году[источник: Cossi]. Кроме этого, количество воды, которую можно считать чистой и пригодной для питья, постоянно уменьшается из-за загрязнения.
Для многих людей в промышленных странах получить воду также легко как повернуть кран, и это довольно недорого. Но пресная вода в мире неравномерно распределена. Более половины мирового запаса сосредоточено всего лишь в 9 странах: США, Канада, Колумбия, Бразилия, Демократическая Республика Конго, Россия, Индия и Индонезия.
Городам, естественно, необходимо большее количество воды, а не только для питья и санитарии. Но перенаселенность в неразвитых странах означает, что многие люди не получают даже самого необходимого количества воды.
Большая часть пресной воды в мире – примерно 2,4 млн. кубических миль (10 млн. кубических километров) – содержится в подземных водоносных горизонтах. Остальная часть приходится на:
Дожди: (после испарения): 28,500 кубических миль (119,000 кубических километров)
Искусственные водоемы: 1,200 кубических миль (5,000 кубических километров)
Озера: 21,830 кубических миль (91,000 кубических километров)
Реки: 509 кубические мили (2,120 кубических километра)
Распределение воды напрямую связано с политическими границами, экономическим развитием и благосостоянием. В городе Мехико, например, 9% населения используют 75% доступной воды, а из-за разрушающейся инфраструктуры до половины запаса воды утекает через трубопроводы и испарения.
Некоторые страны не имеют достаточно чистой воды для своего быстрорастущего населения, и они не могут себе позволить инфраструктуру, необходимую для ее очистки и транспортировки. Например, большинство людей в китайских городах страдают от недостатка воды, а большая часть грунтовых вод Китая, озера и реки загрязнены. Примерно 700 миллионов китайцев имеют доступ только к питьевой воде, которая не соответствует стандартам, установленным ВОЗ.
Страны Среднего Востока используют наименьшее количество воды на человека из-за того, что там находится очень мало природных источников пресной воды. В то же время, в 2002 году потребление воды в США наиболее высокое и составляет 60,000 кубических футов (1,700 кубических метров) на человека.
Но даже в США есть некоторые штаты и регионы, которые не имеют достаточного количества воды для обеспечения потребностей населения. Прибрежные регионы имеют так много соленой воды, что они должны доставлять по водопроводу пресную воду из удаленных от моря территорий, что привело к политическим дебатам о контроле запаса воды.
Регулирование воды
Во многих регионах поставка воды регулируется и распределяется правительством. В США это регулируется Законом о безопасной питьевой воде (Safe Drinking Water Act). Однако, контроль правительства не всегда полностью соответствует интересам населения. В 1930-х годах, для орошения плантаций хлопка Советский союз создал каналы для того, чтобы отвести реки, которые питали Аральское море (расположенное в Казахстане и Узбекистане).
В результате этого поверхность моря сократилась на более, чем 50% за последние 50 лет.
Его соленость повысилась, и оно было загрязнено стоками пестицидов, удобрений и промышленных отходов. Сокращение моря означало снижение рыбной промышленности, что способствовало обеднению района. Загрязнители из осушенного морского дня были найдены в крови Антарктических пингвинов.
Некоторые регионы приватизировали свое распределение воды, что часто приводило к конфликту. В конце 1980-х годов Великобритания продала свои водные компании (государственные организации по обеспечению водой) частным компаниям, что улучшило инфраструктуру. Многие люди были возмущены, что компании могут воспользоваться этим ресурсом первой необходимости, особенно когда по отношению к людям, которые не могли оплачивать свои счета, применялись суровые штрафы. Позже проблема была устранена при помощи законодательства.
В 2000 и 2005 годах демонстраторы вышли на улицы Боливии в знак протеста приватизации водных запасов. Когда иностранные компании взялись за водную систему Боливии, стоимость воды стала слишком дорогой для бедной части населения. В городе Эль-Альто (El Alto) «цена за подключение водопровода превышала сумму, равную доходу от выплаты минимальной заработной платы в течение полугода».
Мятеж 2000 года, названный «Боливийские водные войны», привел к военному положению и 100 раненым. После обоих инцидентов правительство Боливии отменило контракты частных компаний.
На сегодняшний день более миллиарда людей, то есть примерно 17 процентов населения земли, не имеют доступа к чистой воде.
Существует несколько правительственных и неправительственных организаций, включая ЮНЕСКО и Water Aid, которые работают для того, чтобы помочь бедным людям в Азии и Африке получить постоянный доступ к питьевой воде и иметь санитарные условия. Нехватка воды наблюдается и в США. Многие штаты проводят программы по оказанию помощи неимущим в получении достаточного количества воды и в оплате их счетов на воду и канализацию.
Очевидно, нехватка воды является большой проблемой. Но именно из-за чего это происходит? В следующей части мы рассмотрим, какую роль играет вода в организме человека.
Потребление воды человеком
Наше тело примерно на 60% состоит из воды. Вода регулирует температуру тела, переносит питательные вещества к нашим клеткам, поддерживает влагу мембран в слизистых оболочках и выводит отходы из нашего организма. Наши легкие на 90% состоят из воды, а кровь на 80% состоит из воды. Проще говоря, мы не можем существовать без нее. У большинства людей испаряется примерно 2 чашки воды в день (0,5 л). Каждый день мы также теряем чуть больше одной чашки воды (237 мл), когда выдыхаем, а также выводим из организма примерно 6 чашек (1,4 л) воды. Мы также теряем электролиты – такие минералы как натрий и калий, которые регулируют жидкости в организме.
Как же мы замещаем воду?
Примерно 20% воды мы можем возместить за счет еды. Некоторые блюда, как например арбуз, почти на 100% состоят из воды. Несмотря на то, что количество воды, которое нам необходимо каждый день, не является постоянным, оно составляет примерно восемь чашек (2 л). Но вместо того, чтобы волноваться о том, как выпить эти восемь чашек, вы должны пить воду только когда чувствуете жажду. Вы можете восполнить воду за счет других напитков, но некоторые напитки, как например алкоголь, могут поглотить воду из вашего организма.
Если у мочи темно-желтый цвет, то, возможно, вы не выпиваете достаточного количества воды. Конечно, вам необходимо больше воды, когда вы занимаетесь спортом, больны диареей, испытываете тошноту или болеете лихорадкой либо находитесь в жарком месте длительное время. Большинство людей могут выжить только несколько дней без воды, хотя это зависит от многих факторов, включая состояние здоровья и окружающую среду. Некоторым людям удается не пить две недели. Последователи медитирующего буддийского мальчика в Непале утверждают, что он не пил и не ел в течение двух лет, но врачи не смогли подтвердить это.
Когда вы не получаете достаточно воды или теряете ее слишком много, ваш организм обезвоживается. Признаки слабого обезвоживания – это сухость во рту, сильная жажда, головокружение, дурнота и слабость. Если человек на этом этапе не получит жидкость, то может последовать сильное обезвоживание, способное привести к конвульсиям, учащенному дыханию, слабый пульс, дряблая кожа и запавшие глаза.
В итоге, обезвоживание может привести к сердечной недостаточности и смерти. Обезвоживание, вызванное диареей, является основной причиной смерти в неразвитых странах. Примерно 2 миллиона людей, в основном дети, умирают по этой причине каждый год. Потребление воды, загрязненной биологическими веществами и отсутствие доступа к соответствующим санитарным условиям могут привести к таким болезням, как малярия и холера, а также паразитарным болезням — криптоспоридиозу и шистосоматозу. Также вода может быть загрязнена химикатами, пестицидами и другими веществами окружающей среды.
Сколько воды на Земле?
Вода — ресурс, вода — энергоноситель, вода — транспортная система, вода — основа жизни. Поэтому подсчет запасов воды ведется давно. Разработаны способы определения площади и глубины водных объектов, созданы приборы для измерения скорости течения, других физических и химических характеристик. Все это позволяет оценить запасы воды на нашей планете.
Считается, что 70,8% поверхности земного шара покрыто водой. Поэтому нашу Землю можно назвать Планетой воды, или Планетой Океана. Действительно океан занимает 360 млн. км2 при общем размере поверхности планеты 510 млн. км2. Но на самом деле гидросфера значительно больше. Так, ледники покрывают 16,3 млн. км2, или 11% суши. Озера и водотоки на суше занимают значительно меньшую территорию — 2,3 млн. км2, или 1,7% суши, болота и сильно увлажненные земли — 3 млн. км2, или 2% суши. Поэтому на Земле постоянно покрыты водой не 360, а 380 млн. км2 поверхности, или 75%. Итак, правильнее считать, что 3/4 земного шара постоянно покрыто водой. Однако не надо забывать и про зимний снежный покров. Самую большую площадь на суше занимает зимой снежный покров Северного полушария — 59 млн. км2. В этот период года площадь, занятая гидросферой, составляет 439 млн. км2, или 86% всей поверхности земного шара. Снег засыпает тропинки, дороги, тротуары, и люди вынуждены мириться с капризами и прихотями природы.
Чтобы достаточно точно определить площади, покрытые водой на Земле, необходимо было построить точные карты всей планеты, в особенности океана. Еще в XVIII и начале XIX в. подобных карт не существовало. Поэтому многие ученые считали, что океан занимает только половину поверхности земного шара. Лишь в XX в. научились определять площади водных объектов. Но для оценки объемов воды необходимо иметь карту глубин, а для определения стока рек — уметь измерять скорости течения воды. Еще во времена первых полетов в космос наука о нем знала больше, чем о рельефе дна и глубинах океана. И лишь во второй половине XX в. ученые смогли ответить на многие вопросы, которые вставали перед нами при изучении Мирового океана.Если океан представляет собой единую массу воды, то на суше гидросфера состоит из множества отдельных водных объектов, как на поверхности, так и под землей. Их десятки миллионов. Поэтому наблюдения и измерения ведутся только за достаточно крупными объектами, в результате точность данных об объемах водных объектов суши ниже, чем для океана. За все время существования Земли, по оценкам российского ученого О. Г. Сорохтина, из ее недр было дегазировано 2,17 млрд. км3 воды. Но не вся эта вода поступила в гидросферу. Часть ее пошла на формирование земной коры. А оставшаяся вода образовала гидросферу планеты объемом 1,5 млрд. км3. Основная масса воды находится в Мировом океане. Он содержит 1370 млн. км3 воды. Но эта вода малопригодна для хозяйства, так как каждый ее литр содержит в среднем 35 г солей. В ледниках сосредоточено 28 млн. м3 воды (объем льда пересчитан в объем воды, так как лед легче жидкой воды). В подземных водах примерно 100 млн. км3, но это не точная цифра, так как учесть все подземные воды невозможно. Остальные водные объекты можно назвать малыми по сравнению с океаном. Среди них самые крупные — это озера. Общий объем воды в озерах оценивается по-разному, в зависимости от того, относят ли к озерам Каспийское и Аральское моря. Трудность оценки заключается также в огромном количестве озер на Земле, общий объем воды которых никогда не измерялся. В почве содержится около 10 тыс. км3 воды, в болотах -примерно столько же. В руслах рек в каждое данное мгновение воды содержится всего 2 тыс. км3, а в атмосфере — всего 1,4 тыс. км3. Из суммы всех этих величин и складывается масса воды в гидросфере. Она равна 1500 млн. км3.