Чтобы вы могли представить, сколько и какой воды имеется на нашей планете, предлагаю вашему вниманию табл. 2.1. Воды у нас столь много, что измерять ее литрами, кубометрами или тоннами крайне неудобно, и мы будем использовать меру поистине титаническую – кубический километр (км?). Всего воды на Земле около полутора миллиардов, или 1500 млн. км? воды.

Таблица 2.1. Распределение вод на земном шаре (единица измерения – миллион кубических километров)

Примечание . Данные в таблице приведены по минимуму и максимуму, с учетом разных оценок.

Итак, мы видим, что пресные воды, то есть воды на суше и в атмосфере, составляют порядка 10 % полного планетарного ресурса. Большая их часть – и это может вызвать удивление – находится не в открытых водоемах, а в земной коре: 110–190 млн. км?! Эти воды принято делить на два типа в соответствии с глубиной их залегания. Подземные воды глубокого залегания расположены в десятках-сотнях метров от поверхности земли, они пропитывают пористые горные породы, а также образуют гигантские подземные бассейны, окруженные водонепроницаемыми слоями. Нередко вода в этих подземных полостях находится под давлением, и, если пробиться к ним с помощью буровой установки, вода брызнет вверх фонтаном. Такие фонтаны-гейзеры и родники природного происхождения хорошо известны.

Другой тип подземных вод – те, которые расположены в почве и верхних слоях земной поверхности на глубине нескольких метров. По сравнению с водами глубокого залегания у них есть один недостаток и одно преимущество. Недостаток : эти воды гораздо активнее контактируют с поверхностью земли и всем, что на нее сливают, выбрасывают или в нее закапывают; они гораздо слабее защищены от загрязнений, чем воды глубокого залегания. Преимущество : эти воды нам гораздо доступнее, они выступают в любой яме или канаве, и мы можем черпать их из колодцев.

Следующий по величине массив пресных вод (20–30 млн. км?) сосредоточен в ледниках Антарктиды, Гренландии и островов Северного Ледовитого океана. Пресную воду из атмосферы (всего 13 тыс. км?) мы получаем в виде осадков – дождя и снега. Основной запас пресной воды, употребляемой человеком, сосредоточен в озерах и реках, причем надо учитывать, что, хотя реки протяженнее озер, их объем намного меньше. В живых организмах, то есть в растениях и животных (которые, напомню, на две трети состоят из воды), содержится 6 тыс. км? воды – величина, вполне сравнимая с объемом рек. Последнее не должно удивлять: одномоментный объем рек – это статика, а если рассматривать динамику, то лишь реки России переносят за год в океан 4 тыс. км? воды.

Так распределены водные ресурсы на нашей планете. Проанализировав данные таблицы, можно сделать вывод, что для питья, бытовых и промышленных нужд более доступными являются прежде всего воды озер и рек, снабжающие нас пресной водой не время от времени, а постоянно и с гарантией. К тому же эти запасы мы можем легко оценить и сопоставить с нашими сегодняшними и перспективными потребностями.

Доступны также и подземные воды обоих типов. Однако для крупных городов подземных вод недостаточно. В принципе, можно разведывать большие бассейны глубокого залегания и бурить скважины, но это дорого. К тому же кто гарантирует, что такой бассейн обнаружится вблизи населенного промышленного города? Будет ли вода в нем подходящей для питья, и не случится ли геологической катастрофы, если мы начнем изымать эту воду в больших количествах?

Осадки, то есть дождь и снег, также являются источниками пресной воды. Но это непостоянный, капризный источник, удовлетворяющий в основном потребности сельского хозяйства.

Значит, все-таки остаются реки и озера, и при этом реки для нас удобнее озер: воды в них меньше, но, как я уже упоминал, они гораздо протяженнее. Собственно, большая часть нашей цивилизации сосредоточена в речных долинах – обстоятельство, оставшееся неизменным со времен Древнего Египта, Аккада и Шумера.

Виды пресной воды

Перед тем как перейти к рассмотрению видов пресной воды, остановимся на их главном назначении: они – источник утоления жажды. Когда она настигает нас, мы не можем думать ни о чем, кроме воды. Тогда любая пресная вода – хоть из грязной речки, хоть из лужи – становится для нас питьевой. Если мы не можем удовлетворить жажду в течение нескольких дней, нас ожидает гибель. Число дней определяется погодой и климатом: жарким, сухим или влажным.

Мы, как и любые животные, находимся в состоянии непрерывного водного обмена с окружающей средой: выделяем пот и мочу и восполняем водные потери пресной влагой. Если нет возможности напиться, то вода теряется с потом и с выдыхаемым воздухом, и в результате наступает угроза обезвоживания (дегидратации) организма. На первой стадии учащается пульс, возникает слабость, затем – головокружение и одышка. При обезвоживании, составляющем всего лишь 10 % от массы тела, произойдут нарушение речи, зрения и слуха, затем – бред, галлюцинации и потеря сознания. Гибель наступает от необратимых изменений в нервной и сердечно-сосудистой системах при водопотере 15–25 % от массы тела (в зависимости от температуры окружающей среды).

Такова смерть от жажды, и она тем более трагична, когда происходит в море или в океане, полном воды, – но соленой! Однако многие, наверное, помнят о путешествии Алена Бомбара, французского исследователя, переплывшего Атлантический океан в надувной лодочке и утолявшего жажду морской водой и соком, выдавленным из рыбы. Возможно ли это? Как исключение – да! Но только как исключение, как способ спасти свою жизнь в экстремальной ситуации, ибо длительный срок мы не можем пить соленую воду.

В морской и океанской воде присутствуют сульфат и карбонат кальция, хлорид, сульфат и бромид магния, но в небольших количествах. Почти 85 % морских и океанских солей – это хлорид натрия, обычная поваренная соль. По насыщению солями вода различна в разных морях и океанах. Я ощутил это на собственном опыте, купаясь в Балтийском, Черном и Средиземном морях. Финский залив почти пресноводный: в 1 л его воды 3–4 г солей, в Черном море – 15–18 г/л, в океане – до 35 г/л, а, например, в Красном море – 40 г/л. Плавать удобно, но пить нельзя. Человеку жизненно необходимы соли калия, натрия, магния, кальция и других элементов, но в умеренных дозах. Мы не можем пить воду с содержанием солей больше 2,5 г/л.

Почему? Для сохранения в организме солевого равновесия человеку требуется 15–25 г соли в день – в основном NaCl, которую мы получаем с пищей. При избытке соль выводится с мочой через почки, но для вывода одного лишнего грамма соли надо выпить 100 г воды.

Ну, теперь вы убедились, что без воды, как поется в песне, «не туды и не сюды»? Только надо уточнить – без пресной воды.

В главе 1 я упомянул о том, что пресную воду можно разделить на две группы: обычная и минеральная . Причем в рамках каждой группы вода сильно отличается по составу в связи с геологическими и географическими причинами. Эта классификация справедлива для вод естественного происхождения, но, помимо них, существуют искусственные воды, создаваемые человеком целенаправленно или в качестве отходов хозяйственной деятельности. Целенаправленно мы производим искусственные минеральные воды, опресненную воду (из морской) и дистиллированную воду, а также особые воды, насыщенные тем или иным компонентом, например серебряную . Что же касается жидких отходов, то их именуют сливами, сбросами и сточными водами. Разумеется, сточные воды нельзя отнести ни к пресным, ни к соленым морским, но в рамках этой книги нам необходимо с ними ознакомиться. Итак, если учесть все эти группы вод, то наша первичная классификация будет более или менее полной. Начнем рассмотрение с дистиллированной воды.

Дистиллированная вода

Дистиллированная вода – это чистая H?O, а если говорить точнее, вода с ничтожными, практически неопределимыми химическими и физическими методами примесями инородных веществ. Используется она лишь для медицинских или исследовательских целей, например для того, чтобы вымыть пробирки для проведения тонких химических опытов. Ее производят путем выпаривания обычной пресной воды с последующей конденсацией пара. Точно так же мы можем поступить с морской водой, чтобы избавить ее от солей и минеральных включений. Дистиллированную воду можно вырабатывать в домашних условиях, сделав самодельный дистиллятор либо купив специальную установку. Но я вам не советую этим заниматься – дистиллированная вода для нас совершенно бесполезна: она не поддерживает жизненно важных процессов в организме человека и животного. Как уже не раз упоминалось, необходимая нам питьевая вода вовсе не идеально чистый субстрат, а раствор, содержащий минеральные добавки. В этих добавках – железе, меди, солях натрия, калия, кальция и других элементах – главная суть. Если мы не получим их в нужном количестве через воду, возникнут различные функциональные расстройства: нарушение сердечного ритма, головные боли, мышечные судороги, а также проблемы с зубами и костными тканями. Словом, дистиллированная вода, не содержащая солей, способна разбалансировать работу нашего организма.

Дистиллированную воду пьют, компенсируя отсутствие в ней нужных веществ специальной диетой, сыроедением, овощами, фруктами, препаратами микроэлементов и т. д. Именно такой вариант предложил всемирно известный диетолог Поль Брэгг. Сегодня эта идея стала еще более конструктивной: так, на Западе появились фирмы, поставляющие дистиллированную воду для питья, а к ней – таблетки с полным набором жизненно необходимых минеральных веществ. Выпил водички с таблеткой – и питайся как хочешь, без всяких диет.

Однако не будем экспериментировать, будем подчиняться природе и пить воду рек, озер и родников – ту воду, которую пили наши пращуры. Только сначала очистим ее от всякой дряни.

Обычная пресная вода

Как уже упоминалось, пресные воды рек и озер, нашего основного источника водоснабжения, различны. Эти различия возникли изначально и связаны с климатической зоной и особенностями местности, в которой находится водоем. Вода – универсальный растворитель, а это значит, что ее насыщенность минералами зависит от почвы и залегающих под нею горных пород. Кроме того, вода подвижна, и, следовательно, на ее состав влияют выпадающие осадки, таяние снегов, половодье и притоки, впадающие в более крупную реку или озеро. Взять, например, Неву, основной источник питьевой воды Петербурга: в основном ее питает водой Ладожское озеро, одно из самых пресных озер мира. Ладожская вода содержит мало солей кальция и магния, что делает ее очень мягкой, мало в ней алюминия, марганца и никеля, зато довольно много азота, кислорода, кремния, фосфора. Наконец, микробиологический состав воды зависит от водной флоры и фауны, от лесов и лугов на берегах водоема и еще от множества других причин, не исключая факторы космического свойства. Так, патогенность микробов резко возрастает в годы солнечной активности: прежде почти безвредные становятся опасными, а опасные – просто смертельными.

Я, петербуржец в третьем поколении, пил пресную воду из Днепра и Волги, из Дона и Кубани, пил воду в Москве, Норильске, Иркутске, Владивостоке, Праге, Нью-Йорке, Берлине и во многих других местах, но вся эта вода – за исключением, пожалуй, воды южного побережья Крыма, казалась мне непривычной и невкусной. Случайность ли это? Видимо, нет. Наш организм адаптирован к воде родины, она пропитывает, формирует нас, и нет ее вкусней и слаще, но при том условии, что она чистая.

Понятие чистоты, если вспомнить о многообразии пресных вод, на самом деле очень неоднозначно. (В следующей главе будут приведены российские и зарубежные стандарты на питьевую воду.) Существует несколько важных показателей качества пресной природной воды: кислотность pH (или водородный показатель), жесткость и органолептика .

pH связана с концентрацией ионов водорода в среде, измеряется с помощью простого прибора «пэ-аш-метра» и дает нам понятие о кислотных или щелочных свойствах среды (в данном случае – воды):

pH < 7 – кислая среда;

pH = 7 – нейтральная среда;

pH > 7 – щелочная среда.

Это очень важный показатель, причем не только для обыкновенной или минеральной воды, но и для человеческого организма, кислотный баланс которого должен выдерживаться в очень жестких рамках: допустимые значения pH составляют от 7,38 до 7,42 и не могут отклоняться даже на 10 % от этого диапазона. При pH = 7,05 человек впадает в предкоматозное состояние, при pH = 7,00 наступает кома, а при pH = 6,80 – смерть.

Жесткостью называется свойство воды, обусловленное содержанием в ней ионов кальция Ca 2+ и магния Mg 2+ . Жесткость определяют по специальной методике, описанной в ГОСТах на питьевую воду, а единицы ее измерения – моль на кубический метр (моль/м3) или миллимоль на литр (ммоль/л).

Различаются несколько видов жесткости – общая, карбонатная, некарбонатная, устранимая и неустранимая; в дальнейшем мы будем говорить об общей жесткости , связанной с суммой концентраций ионов кальция и магния.

Под органолептическими характеристиками воды понимаются ее запах, вкус, цвет и мутность. Запах определяют, нюхая воду (землистый, хлорный, запах нефтепродуктов и т. д.) и оценивая интенсивность запаха по пятибалльной шкале (ноль соответствует полному отсутствию запаха):

1 – очень слабый, практически неощутимый запах;

2 – запах слабый, заметный лишь в том случае, если обратить на него внимание;

3 – запах легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв о воде;

4 – запах отчетливый, обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья;

5 – запах настолько силен, что делает воду непригодной к употреблению.

Вкус воды характеризуется определениями соленый, кислый, сладкий, горький, а все остальные вкусовые ощущения называют привкусами. Оценивают вкус по такой же пятибалльной шкале, как и запах, с градациями: очень слабый, слабый, заметный, отчетливый, очень сильный. Цвет воды определяют фотометрически, путем сравнения испытуемой воды с эталонными растворами, имитирующими цвет природной воды. Оценивают цвет по специальной шкале цветности с градациями от нуля до 14. Сходным образом исследуют мутность .

Разумеется, причины, вызывающие дурной запах, плохой вкус и странный цвет воды, изучаются методами химического анализа, чтобы выявить вредоносные примеси и определить их концентрации. Чтобы завершить эту тему, напомню, что на каждую такую примесь имеется свой ПДК – предельно допустимая концентрация, то есть такая, которая не наносит вреда нашему организму. Разумеется, есть вещества, вирусы и бактерии, для которых ПДК равен нулю, то есть их вообще не должно быть в воде. Но это не математический, а «практический» ноль – вредные вещества и микрофлора могут присутствовать, но в столь ничтожной концентрации, что их не определить самыми тонкими и точными методами анализа.

Кроме озер и рек, мы получаем обычную пресную воду из колодцев, артезианских скважин, родников, а также собирая осадки, наполняя ведра и бочки дождевой водой или растапливая лед и снег. Поговорим о трех первых разновидностях воды.

Колодезная вода . Колодцами реально пользуются лишь в сельской местности, так как шурф глубиною 5-10 м не способен обеспечить большого выхода воды – для этого надо бурить скважины в 20-180 м, в зависимости от глубины залегания подземных вод. Колодцы же питаются подпочвенными водами и могут обеспечить водопотребление до 100–150 л/ч (в редких случаях – до 500 л/ч). Они очень уязвимы в смысле загрязнений: все, что попадает в почву – нитраты, нитриты, ПАВ, пестициды и тяжелые металлы, – может оказаться в колодезной воде.

Вода из артезианских скважин . Как я уже отмечал, воды глубокого залегания лучше защищены от различных промышленных и бактериальных загрязнений, однако в городе такими водами пользоваться затруднительно: во-первых, нужно их найти, а во-вторых, пробурить скважину. Это дорогое удовольствие: для бурения используются специальные установки, затем в скважину опускают стальные трубы, погружают мощный насос, а уже от него выводится на поверхность трубопровод. В центральных областях России есть два водоносных горизонта: песчаный залегает на глубине 15–40 м и отделен от верхнего слоя почвы глинистыми пластами, которые и защищают его от загрязнений, а на глубине 30-230 м и более находятся известняковые водоносные слои, так называемые артезианские . Вот на столько и надо бурить, а потом, добравшись до воды, проверить, хороша ли она и не требует ли очистки. Известно, что состав артезианских вод зависит от глубины их залегания. Такая вода может иметь повышенную жесткость и содержать бактерии и органические вещества. Кроме того, из-за плохого соединения труб в скважинах в артезианскую воду могут просачиваться загрязнения из более высоких водоносных слоев. Обычно эту воду необходимо фильтровать и очищать, что делается с помощью очистных систем скорее промышленного, чем бытового назначения.

Родниковая и ключевая вода . Под родником, или ключом , в отличие от ручья, речки и реки, понимается небольшой водный поток, бьющий непосредственно из земных недр. Уместно напомнить, что некоторые наши реки порождаются горными снегами и ледниками, а некоторые – именно такими подземными источниками. Однако на изрядном удалении от них речная вода уже не может быть признана родниковой. Родниковая влага берется в том самом месте, откуда она поступает из-под земли. Вода может быть пресной или минерализованной. В первом случае мы, собственно, и говорим о родниках и ключах, а во втором – об источнике минеральных вод.

Природа у родниковой воды такая же, как у колодезной или артезианской, так как она поступает с какого-то подземного водоносного горизонта или бассейна.

На территории России количество родников неисчислимо, они различаются качеством и составом вод. О родниках ходят легенды – и воды многих действительно обладают лечебными свойствами, они свежи и приятны на вкус. Но родники так же, как артезианские скважины и колодцы, подвержены загрязнению. В наше время невозможно гарантировать неизменное качество родниковой воды, так как оно зависит не только от сезонных обстоятельств (ливни, паводки), но и от выбросов близлежащих промышленных предприятий.

Так, например, непригодной для питья признана родниковая вода в пределах городской черты в Нижнем Новгороде, о чем местный санэпиднадзор официально уведомил население. Проведенные исследования показали, что неудачное расположение и неблагоустроенность родников, незащищенность грунтовых вод от поверхностного загрязнения являются причинами низкого качества воды. В родниках, расположенных около Благовещенского и Печерского монастырей, Высоковской церкви, Похвалинского съезда, содержание нитратов превышает допустимые нормы в 1,5–3 раза, а микробиологическое загрязнение значительно превышает ПДК. Естественно, санитарная служба запретила употребление такой воды.

Сходная ситуация и в других городах. В Москве осталось лишь несколько источников, воду из которых можно пить: родник «Сергий Радонежский» в Теплом Стане, «Святой» в Крылатском, «Царевна-лебедь» в Покровском-Стрешневе, «Царицыно» в пойме Царицынского пруда. Некоторые издревле популярные родники были закрыты: в воде родника в Тропаревском парке превышена ПДК по хрому, в Филевском источнике – по алюминию, калию, магнию, в ключе Живоначальной Троицы в Борисове – избыток железа, в родниках в Свиблове (в пойме Яузы) и «Кадочке» (в Коломенском) превышение ПДК по тяжелым металлам, а в «Бекете» в Донском – по кадмию и хрому. Все эти родники были широкоизвестными и популярными, ими пользовались (и, несмотря на запрет, еще продолжают пользоваться) сотни жителей, а потому нашлись инициаторы подобных проверок. Но где-нибудь в глубинке по-прежнему черпают воду из прадедовских источников, которые давно засорены, и лишь медико-экологические исследования могут выявить связь плохого качества воды с ростом числа страдающих мочекаменной болезнью, заболеваниями пищеварительного тракта и сердечно-сосудистой системы.

В настоящее время в городах продают бутилированную воду, как родниковую, так и минеральную. Например, в Петербурге одним из крупнейших поставщиков такой воды является акционерное общество «Полюстрово». Хочется надеяться, что родники и скважины, из которых берется эта вода, лежат вдали от городских подземных коммуникаций, всевозможных свалок и других источников заражения и что состав воды регулярно контролирует санитарная служба. Хочется также надеяться на добросовестность поставщиков родниковой и минеральной воды и быть уверенными, что нам не продают воду из-под крана, пропущенную через фильтр «Гейзер» или «Аквафор». Ведь если есть поддельная водка, почему бы не быть поддельной бутилированной воде?

Минеральная вода

Природная вода с повышенным содержанием минеральных компонентов классифицируется на четыре группы.

1. Минеральные лечебные воды с общей минерализацией более 8 г/л. Сюда же относят и менее минерализованную воду, содержащую повышенное количество бора, мышьяка и других элементов. Ее принимают только по назначению врача.

2. Минеральные лечебно-столовые воды с общей минерализацией 2–8 г/л. Они применяются с лечебными целями по назначению врача, но можно использовать их в качестве столового напитка.

3. Минеральные столовые воды с минерализацией 1–2 г/л.

4. Столовые воды с минерализацией менее 1 г/л.

Своим происхождением минеральные воды обязаны, как правило, подземным водоносным слоям или бассейнам, расположенным среди особых горных пород, в течение долгого периода обогащающих воду целебными минералами, которые диссоциируют в растворе на положительно заряженные катионы и отрицательно заряженные анионы.

В названии вод могут фигурировать определения «гидрокарбонатная» и «натриевая», значит, этих веществ более всего, но могут быть воды хлоридно-натриево-кальциевые, хлоридно-сульфатные, натриево-магниевые и др. В зависимости от того, какой у воды показатель pH (то есть какого заряда ионы преобладают), минеральная вода является кислой, нейтральной или щелочной. Действие каждой на желудочно-кишечный тракт и организм в целом будет разное. О лечебных свойствах этих вод, о том, при каких болезнях и как следует их принимать, написано достаточно много, и за этой информацией я отошлю читателей к специальной литературе. Например, к большой статье Г.З. Магазаника «Применение минеральных вод в домашних условиях», опубликованной в сборнике .

Искусственные воды

Под искусственными я понимаю пресные воды, изготовленные с помощью тех или иных технологических ухищрений с целью либо скопировать произведенное природой, либо сотворить нечто такое, чему в природе нет аналога. Опресненную морскую воду, которую в широких масштабах производят Арабские Эмираты, богатые нефтью, но бедные пресной водой, тоже можно считать искусственной, как и тяжелую воду, получаемую для исследований в области ядерной физики, но на этом предмете мы останавливаться не будем. Можно сделать искусственную минеральную воду или подделать ее, но это нас тоже не слишком интересует: мы обратимся к воде с чудодейственными свойствами – талой, шунгитной, серебряной, «живой» и «мертвой». А обратившись, выясним, что в этой области есть правда, полуправда и целые груды фантазий и лжи.

Талая вода . Ее, разумеется, можно получить, растопив в кастрюльке снег или лед, но я не советую этим заниматься, особенно городским жителям. Есть такое соединение – бенз(а)пирен, канцерогенное органическое соединение первого класса опасности (канцерогенное – то есть ведущее к раковым заболеваниям). Главные источники загрязнения окружающей среды бенз(а)пиреном – производство алюминия и транспортные аэрозоли (попросту выхлопные газы автомобилей). Как показали исследования экологов, в пыли и снеге на улице или рядом с загородным шоссе количество бенз(а)пирена в десятки раз превышает ПДК. Вытапливать воду из такого снега – все равно что сыпать в чай цианистый калий вместо сахара. Природные талые воды смоют его в водоемы, и там он разбавится до такой ничтожной концентрации, что с помощью самых тонких анализов его не обнаружишь. А вот снега у дорог лучше не трогать.

Домашний способ приготовления талой, или замороженной-размороженной, воды описан в приложении 1. Ознакомившись с ним, вы увидите, что эта технология помогает очистить питьевую воду от некоторых вредных примесей и, возможно, сообщает ей полезные свойства. Вопрос, однако, в том, что вместе с тяжелыми металлами могут уйти полезные макро– и микроэлементы.

Шунгитнаявода . Шунгит – горная порода, обширные залежи которой имеются в районе Онежского озера, и в этих залежах циркулируют и просачиваются на поверхность воды, насыщенные целебной шунгитной эманацией. Еще Петр I выстроил в этих местах первую в России водолечебницу, и она существует до сих пор – курорт «Марциальные воды» под Петрозаводском. Там находится санаторий, где лечатся водой, очень сильно насыщенной железом.

А вот насколько эффективна искусственная шунгитная вода, которую готовят с помощью бытовых шунгитных фильтров? Фильтр по размерам невелик, вода находится в кратковременном контакте с минеральным веществом. К тому же это – контакт отнюдь не того свойства, который реализуется в природе. Успевает ли вода – и может ли в принципе – сделаться целебной? Большой вопрос! Что касается ее очистки от вредных примесей, тут вопросов еще больше.

В книге О.А. Рысьева «Шунгит – камень здоровья» сообщается, что петербургские предприятия, производящие шунгитные фильтры, изготовляют заодно магические пирамидки из шунгита, так называемые «стержни фараона», начиненные шунгитом мешочки, которые нужно класть под кровать, чтобы уберечься от вредного влияния геопатогенных зон. Карта зон прилагается, и, если судить по ней, жить петербуржцам осталось недолго – разумеется, если их не спасет шунгит. Такие байки вызывают недоверие и к искусственной шунгитной воде, и к шунгитным фильтрам. Но если вы любите диковины и чудеса, то прочитайте книгу Рысьева, а также другую – Ю. Дорониной «Шунгит – камень-спаситель» . Но фильтр все же лучше приобрести «аквафоровский», «гейзерный» или «барьерный». Фирмам с узкой специализацией, которые производят только фильтры, без всяких магических стержней и пирамид, доверия больше.

Серебряная вода . О ее свойствах можно прочитать в ряде книг и публикаций (см., например, ). В нашем списке искусственных вод она вызывает наибольшее доверие, так как бактерицидные свойства серебра известны с глубокой древности. Еще в Древней Индии с помощью этого металла обеззараживали воду, а персидский царь Кир хранил воду в серебряных сосудах. Бактерицидные свойства серебра подтверждены и современной наукой.

Пионером исследований в данной области считают французского врача Бенье Креде, который в конце XIX века сообщил об успехах в лечении сепсиса ионами серебра. Продолжая исследования, он выяснил, что серебро в течение трех дней убивает дифтерийную палочку, в течение двух – стафилококки, а возбудитель тифа – за сутки. В те времена результаты Креде произвели сенсацию в научном мире и привлекли внимание к этому методу исцеления недугов.

В 1942 году англичанину Р. Бентону удалось остановить эпидемию холеры и дизентерии, свирепствовавшую на строительстве дороги Бирма – Ассам. Бентон наладил снабжение рабочих (а их было 30 тыс. человек) чистой питьевой водой, обеззараженной с помощью электролитического растворения серебра (концентрация 0,01 мг/л). Разумеется, для этого использовались и другие средства, но считается, что решающую роль сыграло применение серебряной воды.

Когда бактерицидные свойства серебра были изучены, оказалось, что решающую роль здесь играют не атомы, а положительно заряженные ионы Ag + . (Напомню читателям, что ионизация, рассмотренная в главе 1, повышает активность веществ в водных растворах.) Катионы серебра подавляют деятельность фермента, обеспечивающего кислородный обмен у простейших микроорганизмов, иными словами, «душат» болезнетворные бактерии, вирусы, грибки (в этом «смертельном» списке порядка 700 видов патогенной «флоры» и «фауны»). Скорость уничтожения зависит от концентрации ионов серебра в растворе: так, кишечная палочка погибает через 3 мин при концентрации 1 мг/л, через 20 мин – при 0,5 мг/л, через 50 мин – при 0,2 мг/л, через 2 ч – при 0,05 мг/л. Было установлено, что обеззараживающая способность серебра выше, чем у карболовой кислоты, сулемы и даже таких сильных окислителей, как хлор, хлорная известь, гипохлорид натрия. Возникает закономерный вопрос: почему же на станциях водоочистки используют хлорирование, фторирование и более современный метод – озонирование, а не электролитическое насыщение воды ионами серебра? На этот вопрос следует столь же закономерный ответ: дорого. Все же серебро – металл драгоценный… Кроме того, не будем забывать, что серебро – тяжелый металл, и его насыщенные растворы отнюдь не полезны человеку: предельно допустимая концентрация – 0,05 мг/л.

При приеме 2 г солей серебра возникают токсические явления, а при дозе в 10 г вероятен летальный исход. Кроме того, если превышать разумную дозировку в течение нескольких месяцев, возможно постепенное накапливание металла в организме.

Серебро – важный для нас микроэлемент, необходимый для нормального функционирования желез внутренней секреции, мозга и печени. Но повторю еще раз: этот факт – не основание, чтобы увлекаться питьем серебряной воды с большой концентрацией ионов.

А что касается серебряной воды с указанной выше концентрацией ионов, то ее можно пить регулярно и постоянно (например, ее пьют космонавты в период дежурства на космической станции). Приготовить серебряную воду в домашних условиях весьма непросто. Если настаивать воду в серебряном сосуде, эффект будет незначительным. Серебряную воду производят в специальных электрических ионаторах и продают в магазинах (хотя тут возможны сомнения – в самом ли деле она серебряная). Ее также можно получить с помощью установок «Пингвин» и «Дельфин», которые будут описаны в пятой главе.

«Живая» и «мертвая» вода . Под этими терминами можно понимать не только живительную и губительную воду из русских народных сказок, но и нечто более конкретное.

«Живую» и «мертвую» воду впервые получил изобретатель Кратов (см. публикации ), исцелившийся с их помощью от аденомы и радикулита. Эти жидкости производят с помощью электролиза обычной воды, причем кислую воду , которая собирается у положительно заряженного анода, называют «мертвой», а щелочную (она концентрируется около отрицательного катода) – «живой». Судя по описаниям в литературе, «живая» вода – мягкая, светлая, с щелочным привкусом, иногда – с белым осадком; ее pH = 10–11 ед. «Мертвая» вода – коричневатая, кисловатая, с характерным запахом и pH = 4–5 ед. Промышленностью уже выпускаются установки для проведения электролиза в домашних условиях («СТЭЛ», производительность до 60 л/ч, и менее производительные, но удобные «Эсперо-1»). Кроме того, «живую» и «мертвую» воду стали продавать в аптеках и магазинах в бутилированном виде.

Считается, что эти воды помогают при различных болезнях. Есть множество чудесных и занимательных историй об исцелениях с помощью «живой» и «мертвой» воды. Но о них сообщается в очень сомнительных книжках и еще более сомнительных статьях. Я же привык придерживаться твердо установленных фактов.

Я не выношу приговор активированной воде, однако хочу предупредить: будьте осторожны с целебными водами, которые еще недостаточно апробированы на практике. Принимайте их только по рекомендации врача, а не знахарей, колдунов и авторов сомнительных книжек. Помните, что даже такая безобидная вода, как дождевая, может нанести вред: она мягкая, в ней можно мыть волосы, но пить не стоит – в ней мало необходимых нам солей. Зато не исключается, что после кислотного дождика в дождевой воде могут присутствовать компоненты, нежелательные для нашего организма.

Сточные воды

Эту главу я хочу закончить разговором о сточных водах. Они не относятся ни к пресным, ни к соленым. Их можно разделить на два вида: первые поступают из городских квартир, из городской канализации, вторые – с промышленных предприятий. В водах первого типа присутствуют фекалии, моча, бумага, мыло, остатки пищи. Все это оседает в водоотстойниках, перегнивает на специальных площадках и не наносит вреда ни нам, ни природе. Кроме этого, в сточных водах имеются элементы, с которыми естественным процессам очистки не совладать: поверхностно-активные вещества; микробы и вирусы; лекарства.

Мы принимаем массу лекарств, но далеко не все из них полностью усваиваются организмом. Остатки выводятся через желудочно-кишечный тракт и почки и попадают в результате в сточные воды. Антибиотики и анальгетики, противозачаточные средства, средства от ожирения, стероидные гормоны – и т. д. и т. п. Пока трудно предсказать последствия этого вида загрязнения. Возможно, сейчас он еще не особенно опасен для человека. Но что может случиться через какое-то время, например, при контакте антибиотиков с болезнетворными бактериями? То ли антибиотики окажутся сильнее, то ли возникнут штаммы, устойчивые к антибиотикам. Последнее сулит нам большие неприятности…

Не будем, однако, гадать и поговорим о сточных водах предприятий. Разумеется, мы не можем отказаться от химических и целлюлозно-бумажных комбинатов, гальванических цехов, металлургических и машиностроительных заводов, атомных электростанций и всего остального, что насыщает воды тяжелыми металлами, вредной химией и даже радиоактивными изотопами. Но кое о чем мы должны иметь понятия, чтобы, с одной стороны, не предаваться панике, а с другой – соблюдать необходимую осторожность. Перечислю эти сведения по пунктам.

1. В настоящий момент человечеству известны десятки тысяч химических соединений. Попадая в воду, эти вещества претерпевают различные изменения: разлагаются, вступают в реакции друг с другом, с хлором или озоном, которыми обеззараживают воду, и в результате могут получиться новые модификации, ранее неизвестные науке. Сравнительно немногие из этого огромного количества соединений исследованы столь досконально, что можно сделать вывод об их нейтральности или, наоборот, о вредном влиянии на организм человека и животных; для этих веществ нет ПДК. Правда, самые опасные все же исследованы, и о них мы поговорим в главе 3.

2. Не надо думать, что нам в водопровод подают сточные воды. Очистка сточных вод и приготовление воды, поступающей в наши квартиры, – два разных процесса, осуществляемых государственными унитарными предприятиями «Водоканал», которые есть в любом городе. Сточные воды очищают на особых станциях аэрации , где они фильтруются, отстаиваются, насыщаются кислородом и лишь затем поступают в природные водоемы, а отстой (сухое вещество) утилизируется. Есть разные способы утилизации: зарыть в землю, сбросить в океан, переправить на территорию другого государства или переработать на специальной фабрике. Очищенные от сухого остатка сточные воды не хлорируют, во всяком случае у нас. Причина проста: да, в этой воде много болезнетворных бактерий и вирусов, но если убить их хлором, то хлор в чудовищном количестве поступит в водоемы, а это много хуже, чем бактерии. С ними природа уживается, а с хлором и его соединениями – нет. Отравляется рыба, животные и человек.

Очищенные сточные воды, конечно, содержат вредные вещества, но после попадания в обширные природные водоемы концентрация этих веществ нередко разбавляется до ничтожных величин, которые нельзя обнаружить точнейшими методами анализа. Сразу добавлю, что так происходит не везде и не всегда: например, в Ладожском озере и Неве ситуация сравнительно благополучна, а вот Рейн или Волга – совсем иной разговор.

Из природных водоемов вода берется для бытового потребления (самое важное – для питья и приготовления пищи). Это совсем другая операция, не связанная с очисткой сточных вод. Этим занимаются станции водозабора и водоподготовки «Водоканала». Вода проходит необходимые стадии очистки, хлорируется или фторируется, а затем поступает в водопроводную сеть. Возможны опасности: некачественная очистка, ржавые водопроводные трубы, залповый несанкционированный сброс каким-нибудь предприятием промышленных отходов.

3. Однако человек вынослив. Наш организм способен справиться с ядовитыми веществами, если они не поступают в слишком больших дозах или в малых, но постоянно. Если в реке, откуда осуществляют водозабор, водится рыба, то ситуация еще не смертельная, а если в водоеме появились бобры, очень чувствительные к качеству воды, дела вообще обстоят прекрасно. Ну а если осетры поплыли кверху брюхом, это уже криминал. Спасет ли бытовой фильтр? Сильно сомневаюсь.

4. Реки и озера обладают свойством самоочищаться. Это исключительно мощный природный механизм. Однако успокаиваться нельзя. Следите за вашей питьевой водой и, если что не так – бейте тревогу!

После двух мировых войн на дне Балтийского моря затоплена масса немецкого оружия, бомбы, взрывчатые вещества, баллоны с боевым ОВ – ипритом. Что происходит с этими «дарами» прошлого сейчас, спустя десятилетия? В журнале «Экологическая химия» я ознакомился со статьями специалистов, регулярно исследующих район захоронений. Корпуса контейнеров и бомб ржавеют, образовавшиеся в результате этого вредные химические соединения просачиваются в придонные воды, а главное – иприт! Но, оказывается, есть микроорганизмы, которые «кушают» иприт и переводят его в безопасные для живых организмов соединения. Вот если все бомбы и контейнеры рассыплются разом и произойдет залповый выброс отравы, тогда эти бактерии могут погибнуть.

Впрочем, никто не знает, что тогда случится. Мы можем быть уверены лишь в одном: жернова природы вращаются медленно, но верно, и, если ее не напрягать, она нас простит и спасет.

Вода - это жизнь. И если без пищи человек может продержаться некоторое время, то без воды это сделать почти невозможно. Начиная с расцвета машиностроения, индустрии производства вода стала слишком быстро и без особого внимания со стороны человека загрязняться. Тогда и появились первые призывы о важности сохранности водных ресурсов. И если, в целом, воды достаточно, то запасы пресной воды на Земле составляют ничтожно малую долю от этого объема. Давайте вместе будем разбираться с этим вопросом.

Вода: сколько ее, и в каком виде она существует

Вода является важной частью нашей жизни. И именно она составляет большую часть нашей планеты. Человечество использует этот чрезвычайно важный ресурс ежедневно: бытовые нужды, производственные потребности, сельскохозяйственные работы и многое другое.

Мы привыкли думать, что вода имеет одно состояние, но на самом деле она имеет три формы:

• жидкость;
• газ/пар;
• твердое состояние (лед);

В жидком состоянии она находится во всех водных бассейнах на поверхности Земли (реки, озера, моря, океаны) и в недрах почвы (подземные воды). В твердом состоянии мы видим ее в снегах и во льду. В газовой форме она представляется в виде клубов пара, облаков.

По этим причинам посчитать, каков запас пресной воды на Земле - проблематично. Но по предварительным данным, общий объем воды составляет порядка 1,386 миллиардов кубических километров. Причем 97,5 % составляет соленая вода (непригодная для питья) и только 2,5 % - пресная.

Запасы пресной воды на Земле

Наибольшее скопление пресной воды сосредоточено в ледниках и снегах Арктики и Антарктиды (68,7 %). Далее идут грунтовые воды (29,9 %) и лишь невероятно малая часть (0,26 %) сосредоточена в реках и озерах. Именно оттуда человечество черпает необходимые для жизни водные ресурсы.

Глобальный водный цикл регулярно меняется, и от этого числовые значения меняются также. Но в целом, картина выглядит именно так. Основные запасы пресной воды на Земле в ледниках, снегах и грунтовых водах, добыча ее из этих источников весьма проблематична. Возможно, не в далеком будущем человечеству придется обратить свой взор на эти источники пресной воды.

Где больше всего пресной воды

Рассмотрим более подробно источники пресной воды, и узнаем, на какой части планеты ее больше всего:

• Снег и лед на Северном полюсе - это 1/10 часть от общего объема резерва пресной воды.
• Подземные воды на сегодняшний день также служат одним из основных источников по добыче воды.
• Озера и реки с пресной водой, как правило, расположены на высоких возвышенностях. В этом водном бассейне сосредоточены основные запасы пресной воды на Земле. В озерах Канады сосредоточено 50 % от общего объема пресноводных озер мира.
• Речные системы охватывают около 45 % суши нашей планеты. Их число составляет 263 единицы водного бассейна, пригодных для питья.

Из вышеперечисленного становится очевидно, что распределение резервов пресной воды неравномерное. Где-то его больше всего, а где-то ничтожно мало. Существует еще один уголок планеты (кроме Канады), где наибольший запасы пресной воды на Земле. Это страны Латинской Америки, здесь расположена 1/3 общего мирового объема.

Самое крупное пресноводное озеро - Байкал. Оно расположено в нашей стране и охраняется государством, занесено в Красную книгу.

Дефицит годной к использованию воды

Если идти от обратного, то материк, который больше всего нуждается в живительной влаге - это Африка. Здесь сосредоточено немало стран, и у всех одна и та же проблема с водным ресурсом. В некоторых районах ее чрезвычайно мало, а где-то ее просто нет. Где текут реки, качество воды оставляет желать лучшего, оно находится на очень низком уровне.

По этим причинам свыше полумиллиона человек недополучают воду требуемого качества, и, как следствие, страдают от множества инфекционных недугов. По статистике 80 % случаев заболеваний связаны с качеством потребляемой жидкости.

Источники загрязнения водных ресурсов

Меры по сохранности воды являются стратегически важной составляющей нашей жизни. Запас пресной воды не относится к неисчерпаемым ресурсам. И, более того, его значение мало относительно общего объема всех вод. Рассмотрим источники загрязнения, чтобы знать, как можно уменьшить или свести к минимуму эти факторы:

• Сточные воды. Многочисленные реки и озера были погублены сточными водами с различных промышленных производств, с домов и квартир (бытовой шлак), с агропромышленных комплексов и многого другого.
• Захоронения бытовых отходов и предметов техники в морях и океанах. Очень часто практикуется подобный вид захоронения ракет и других космических приборов, отслуживших свой срок. Стоит учесть, что в водоемах живут живые организмы, на здоровье которых и на качестве воды это сильно сказывается.
• Промышленность занимает первое место среди причин загрязнения воды и экосистемы всей в целом.
• Радиоактивные вещества, распространяясь по водоемам, заражают флору и фауну, делают воду не пригодной для питья, а также жизни организмов.
• Утечка нефтесодержащих продуктов. Со временем металлические контейнеры, в которых хранится или транспортируется нефть, подлежат коррозии, соответственно, загрязнение воды - результат этого. Атмосферные осадки с содержанием кислот способны повлиять на состояние водоема.

Источников куда больше, здесь описаны самые распространенные из них. Для того чтобы запасы пресной воды на Земле оставались как можно дольше пригодными для потребления, о них необходимо заботиться уже сейчас.

Водный резерв в недрах планеты

Мы уже выяснили, что наибольший резерв питьевой воды в ледниках, снегах и в почве нашей планеты. В недрах запасы пресной воды на Земле составляют 1,3 миллиарда кубических километра. Но, помимо сложностей в ее добывании, мы сталкиваемся с проблемами, которые связаны с ее химическими свойствами. Вода не всегда бывает пресной, иногда соленость ее достигает 250 грамм на 1 литр. Чаще всего встречаются воды с преобладанием хлора и натрия в своем составе, реже - с натрием и кальцием или натрием и магнием. Пресные грунтовые воды располагаются ближе к поверхности, а на глубине до 2 километров чаще всего находятся соленые воды.

На что мы тратим этот ценнейший ресурс?

Почти 70 % мы растрачиваем воду на поддержание сельскохозяйственной отрасли. В каждом регионе это значение колеблется в разных диапазонах. Около 22 % мы тратим на все мировое производство. И только 8 % из оставшегося уходит на нужды бытового потребления.

Снижение водного резерва питьевой воды грозит более 80 странам. Оно оказывает существенное влияние не только на общественное, но и экономическое благополучие. Необходимо искать решение этого вопроса уже сейчас. Так, сниженное потребление питьевой воды не является решением, а лишь усугубляет проблему. С каждым годом запас пресной воды уменьшается до значения 0.3 %, при этом, не все источники пресной воды для нас доступны.

Основным источником пресной воды являются атмосферные осадки, но для потребительских нужд могут также использоваться и два других источника: подземные и поверхностные воды.

Подземные источники . Примерно 37,5 млн. км3, или 98% всей пресной воды в жидком состоянии приходится на подземные воды, причем ок. 50% из них залегает на глубинах не более 800 м. Однако объем доступных подземных вод определяется свойствами водоносных горизонтов и мощностью откачивающих воду насосов.

Запасы подземных вод в Сахаре оцениваются примерно в 625 тыс. км3. В современных условиях они не пополняются за счет поверхностных пресных вод, а при откачке истощаются. Некоторые наиболее глубоко залегающие подземные воды вообще никогда не включаются в общий круговорот воды, и только в районах активного вулканизма такие воды извергаются в форме пара.
Однако значительная масса подземных вод все же проникает на земную поверхность: под действием силы тяжести эти воды, двигаясь вдоль водонепроницаемых наклоннозалегающих пластов горных пород, выходят у подножий склонов в виде источников и ручьев.
Кроме того, они откачиваются насосами, а также извлекаются корнями растений и затем в процессе транспирации поступают в атмосферу.

Зеркало грунтовых вод представляет собой верхний предел доступных подземных вод. При наличии уклонов зеркало грунтовых вод пересекается с земной поверхностью, и образуется источник. Если подземные воды находятся под большим гидростатическим давлением, то в местах их выхода на поверхность формируются артезианские источники.
С появлением мощных насосов и развитием современной буровой техники извлечение подземных вод облегчилось.
Для обеспечения подачи воды в мелкие колодцы, установленные на водоносных горизонтах, применяются насосы. Однако в скважинах, пробуренных на бóльшую глубину, до уровня напорных артезианских вод, последние поднимаются и насыщают вышележащие грунтовые воды, а иногда выходят на поверхность.
Подземные воды перемещаются медленно, со скоростью нескольких метров за сутки или даже за год.
Ими обычно насыщены пористые галечные или песчаные горизонты или относительно водонепроницаемые пласты глинистых сланцев, и лишь изредка они сосредоточены в подземных полостях или в подземных потоках.
Для правильного выбора места бурения колодца обычно требуются сведения о геологическом строении территории.

В некоторых частях земного шара растущее потребление подземных вод имеет серьезные последствия. Откачка большого объема подземных вод, несопоставимо превышающего их естественное пополнение, приводит к нехватке влаги, а понижение уровня этих вод требует бóльших затрат на дорогостоящую электроэнергию, используемую для их извлечения.
В местах истощения водоносного горизонта земная поверхность начинает проседать, и там осложняется восстановление водных ресурсов естественным путем.

В прибрежных районах чрезмерный забор подземных вод приводит к замещению пресной воды в водоносном горизонте морской, соленой, и таким образом происходит деградация местных источников пресной воды.

Постепенное ухудшение качества подземных вод в результате накопления солей может иметь еще более опасные последствия. Источники солей бывают как природными (например, растворение и вынос минералов из грунтов), так и антропогенными (внесение удобрений или чрезмерный полив водой с высоким содержанием солей).
Реки, питающиеся от горных ледников, обычно содержат менее 1 г/л растворенных солей, но минерализация воды в иных реках достигает 9 г/л вследствие того, что они на большом протяжении дренируют территории, сложенные соленосными породами.

В результате беспорядочного сброса или захоронения токсичных химических веществ происходит их просачивание в водоносные горизонты, являющиеся источниками питьевой или ирригационной воды.
В ряде случаев достаточно всего нескольких лет или десятилетий, чтобы вредные химические вещества попали в подземные воды и накопились там в ощутимых количествах. Однако, если водоносный горизонт был однажды загрязнен, для его естественного самоочищения потребуется от 200 до 10 000 лет.

Поверхностные источники. Лишь 0,01% от общего объема пресной воды в жидком состоянии сосредоточена в реках и ручьях и 1,47% – в озерах. Для накопления воды и постоянного обеспечения ею потребителей, а также для предотвращения нежелательных паводков и производства электроэнергии на многих реках сооружены плотины.
Наибольшие средние расходы воды, а следовательно, и наибольший энергетический потенциал имеют Амазонка в Южной Америке, Конго (Заир) в Африке, Ганг с Брахмапутрой в южной Азии, Янцзы в Китае, Енисей в России и Миссисипи с Миссури в США.

Естественные пресноводные озера, вмещающие ок. 125 тыс. км3 воды, наряду с реками и искусственными водохранилищами являются важным источником питьевой воды для людей и животных.
Они также используются и для орошения сельскохозяйственных земель, навигации, рекреации, рыболовства и, к сожалению, для сброса бытовых и промышленных стоков. Иногда вследствие постепенного заполнения наносами или засоления озера пересыхают, однако в процессе эволюции гидросферы в некоторых местах образуются новые озера.

Уровень воды даже в «здоровых» озерах может понижаться в течение года в результате стока воды через вытекающие из них реки и ручьи, из-за просачивания воды в грунт и ее испарения.
Восстановление их уровня обычно происходит за счет осадков и притока пресной воды впадающих в них рек и ручьев, а также из родников. Однако в результате испарения накапливаются соли, поступающие с речным стоком.
Поэтому спустя тысячелетия некоторые озера могут стать очень солеными и непригодными для обитания многих живых организмов.

Из 1018 т воды на Земле на пресную воду приходятся всего лишь 3%, из которых 80% недоступны для использования, поскольку представляют собой лед, образующий полярные шапки. Пресная вода оказывается доступной человеку в результате участия в гидрологическом цикле, или круговороте воды в природе, который схематически изображен на рис. 12.3. Ежегодно в круговорот воды, в результате ее испарения и выпадения осадков в виде дождя или снега, вовлекается приблизительно 500000 км3 воды. По теоретическим подсчетам максимальное количество пресной воды, доступное для использования, составляет приблизительно 40 000 км3 в год. Речь идет о той воде, которая стекает с поверхности земли в моря и океаны (так называемый сток).

Круговорот воды в природе известен с ветхозаветных библейских времен:

«Бегут все реки в море, - а море не переполнится,

К месту, куда реки бегут, -

Туда они продолжают бежать».

Книга Экклесиаст, 1:7.

Рис. 12.3. Круговорот воды в природе.

Использование пресной воды принято подразделять на многократное использование и безвозвратное расходование. В соответствии с этим пресную воду также иногда подразделяют на используемую многократно и расходуемую безвозвратно.

Многократное использование воды может быть проиллюстрировано на таких примерах, как навигация, рыбоводство и получение гидроэлектроэнергии.

Безвозвратно расходуемая пресная вода становится уже недоступной для повторного использования. К ней относится пресная вода, которая после употребления оказалась потерянной в результате испарения (в том числе листьями растений); вода, вошедшая в состав продуктов, а также вода стока, достигшая моря (океана) и смешавшаяся с соленой водой. Безвозвратный расход пресной воды во всем мире составляет от 2500 до 3000 км3 в год, причем из этого количества приблизительно 10% расходуется в бытовых целях, 8% в промышленности, а подавляющее большинство -82% идет на ирригацию в сельском хозяйстве.

Расход воды

Расход воды в бытовых целях. В бытовых целях вода расходуется для питья, приготовления пищи, стирки, мытья, смыва нечистот в канализацию и поливки садов и улиц.

В Европе средний расход воды в бытовых целях на душу населения составляет приблизительно 230 л в день. Это приблизительно столько же, как и во времена Римской империи. На бытовые цели расходуется приблизительно 10% всей воды, потребляемой человечеством.

Расход воды в промышленных целях. Свыше 85% воды, используемой в промышленных целях, расходуется в процессах охлаждения. Остальная часть расходуется в процессах мойки, промывки газов, для гидротранспорта и в качестве растворителя. Приблизительно полмиллиона литров воды расходуется на выпуск каждого легкового автомобиля; это количество включает как безвозвратно расходуемую воду, так и воду повторного использования.

В промышленных целях расходуется приблизительно 8% всей используемой в мире воды.

Расход воды и сельском хозяйстве. На сельское хозяйство приходится 82% расхода воды во веем мире. Эта вода используется для ирригации. Для выращивания одной тонны хлопка необходимо 11 000 миллионов литров воды. Для выращивания спелой тыквы требуется 150 л воды.

Расход воды для получения гидроэнергии. Свыше 50% всего притока воды в Великобритании расходуется на электростанциях. Воду используют на гидроэлектростанциях, а также на тепловых электростанциях - для создания пара, вращающего турбины, и в целях охлаждения. Хотя электростанции расходуют огромное количество воды, она используется практически без потерь, в замкнутом цикле.

Согласно имеющимся оценкам, к двадцать первому столетию уровень потребления воды во всем мире должен превысить ее естественное поступление. Чтобы решить эту проблему, разрабатываются различные способы получения пресной воды, которые описаны ниже.

Увеличение притока пресной воды. Большая часть воды, стекающей с поверхности земли в океаны, пропадает бесполезно для нужд человека. Строительство резервуаров и бурение скважин для извлечения грунтовых вод повышает количество воды, используемой человеком до того, как она попадает в океаны.

В жаркую погоду большие количества воды теряются из озер и резервуаров в результате испарения. Этому можно воспрепятствовать, покрывая поверхность воды тонкой пленкой спирта гексадеканола-1.

Использование морской воды и солоноватых вод. Пресную воду можно получать из морской воды обессоливанием в результате вакуумной перегонки в выпарных аппаратах.

Перегонка воды в них осуществляется при пониженном давлении. Однако этот метод требует больших затрат энергии и экономичен только в таких странах, как, например, Кувейт, где энергия доступна по сравнительно невысоким ценам, а дождевой воды крайне мало.

Пресную воду можно получать также с помощью электродиализа (см. разд. 10.3) из солоноватой воды. Такая вода находится в устьях рек; она имеет промежуточную соленость между пресной речной и соленой морской водой.

В настоящее время во всем мире действует свыше 2000 заводов по опреснению воды. Для обессоливания воды используются не только методы вакуумной перегонки и электродиализа, но также методы вымораживания, ионного обмена и обратного осмоса.

питьевая вода гигиенический качество

Пресные водные ресурсы существуют благодаря вечному круговороту воды. В результате испарения образуется гигантский объем воды, достигающий 525 тыс. км3 в год.

86% этого количества приходится на соленые воды Мирового океана и внутренних морей - Каспийского. Аральского и др.; остальное испаряется на суше, причем половина благодаря транспирации влаги растениями. Каждый год испаряется слой воды толщиной примерно 1250 мм. Часть ее вновь выпадает с осадками в океан, а часть переносится ветрами на сушу и здесь питает реки и озера, ледники и подземные воды. Природный дистиллятор питается энергией Солнца и отбирает примерно 20% этой энергии.

Всего 2% гидросферы приходится на пресные воды, но они постоянно возобновляются. Скорость возобновления и определяет доступные человечеству ресурсы. Большая часть пресных вод - 85% - сосредоточена во льдах полярных зон и ледников. Скорость водообмена здесь меньше, чем в океане, и составляет 8000 лет. Поверхностные воды суши обновляются примерно в 500 раз быстрее, чем в океане. Еще быстрее, примерно за 10 - 12 суток, обновляются воды рек. Наибольшее практическое значение для человечества имеют пресные воды рек.

Реки всегда были источником пресной воды. Но в современную эпоху они стали транспортировать отходы. Отходы на водосборной территории по руслам рек стекают в моря и океаны. Большая часть использованной речной воды возвращается в реки и водоемы в виде сточных вод. До сих пор рост очистных сооружений отставал от роста потребления воды. И на первый взгляд в этом заключается корень зла. На самом деле все обстоит гораздо серьезнее. Даже при самой совершенной очистке, включая биологическую, все растворенные неорганические вещества и до 10% органических загрязняющих веществ остаются в очищенных сточных водах. Такая вода вновь может стать пригодной для потребления только после многократного разбавления чистой природной водой. И здесь для человека важно соотношение абсолютного количества сточных вод, хотя бы и очищенных, и водного стока рек.

Мировой водохозяйственный баланс показал, что на все виды водопользования тратится 2200 км воды в год. На разбавление стоков уходит почти 20% ресурсов пресных вод мира. Расчеты на 2000 г. в предположении, что нормы водопотребления уменьшатся, а очистка охватит все сточные воды, показали, что все равно ежегодно потребуется 30 - 35 тыс. км3 пресной воды на разбавление сточных вод. Это означает, что ресурсы полного мирового речного стока будут близки к исчерпанию, а во многих районах мира они уже исчерпаны. Количество пресной воды не уменьшается, но ее качество резко падает, она становится не пригодной для потребления.

Человечеству придется изменить стратегию водопользования. Необходимость заставляет изолировать антропогенный водный цикл от природного. Практически это означает переход на замкнутое водоснабжение, на маловодную или малоотходную, а затем на "сухую" или безотходную технологию, сопровождающуюся резким уменьшением объемов потребления воды и очищенных сточных вод.

Запасы пресной воды потенциально велики. Однако в любом районе мира они могут истощиться из-за нерационального водопользования или загрязнения. Число таких мест растет, охватывая целые географические районы. Потребность в воде не удовлетворяется у 20% городского и 75% сельского населения мира. Объем потребляемой воды зависят от региона и уровня жизни и составляет от 3 до 700 л в сутки на одного человека. Потребление воды промышленностью также зависит от экономического развития данного района. Например, в Канаде промышленность потребляет 84% всего водозабора, а в Индии - 1%. Наиболее водоемкие отрасли промышленности: сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит почти 70% всей воды, затрачиваемой в промышленности. В среднем в мире на промышленность уходит примерно 20% всей потребляемой воды. Главный же потребитель пресной воды - сельское хозяйство: на его нужды уходит 70-80% всей пресной воды. Орошаемое земледелие занимает лишь 15-17% площади сельскохозяйственных угодий, а дает половину всей продукции. Почти 70% посевов хлопчатника в мире существует благодаря орошению.

Суммарный сток рек СНГ (СССР) за год составляет 4720 км3. Но распределены водные ресурсы крайне неравномерно. В наиболее обжитых регионах, где проживает до 80% промышленной продукции и находится 90% пригодных для сельского хозяйства земель, доля водных ресурсов составляет всего 20%. Многие районы страны недостаточно обеспечены водой. Это юг и юго-восток европейской части СНГ, Прикаспийская низменность, юг Западной Сибири и Казахстана, и некоторые другие районы Средней Азии, юг Забайкалья, Центральная Якутия. Наиболее обеспечены водой северные районы СНГ, Прибалтика, горные районы Кавказа, Средней Азии, Саян и Дальнего Востока.

Сток рек изменяется в зависимости от колебаний климата. Вмешательство человека в естественные процессы затронуло уже и речной сток. В сельском хозяйстве большая часть воды не возвращается в реки, а расходуется на испарение и образование растительной массы, так как при фотосинтезе водород из молекул воды переходит в органические соединения. Для регулирования стока рек, не равномерного в течение года, построено 1500 водохранилищ (они регулируют до 9% всего стока). На сток рек Дальнего Востока, Сибири и Севера европейской части страны хозяйственная деятельность человека пока почти не повлияла. Однако в наиболее обжитых районах он сократился на 8%, а у таких рек, как Терек, Дон, Днестр и Урал - на 11 - 20%. Заметно уменьшился водный сток в Волге, Сырдарье и Амударье. В итоге сократился приток воды к Азовскому морю - на 23%, к Аральскому - на 33%. Уровень Арала упал на 12,5 м.

При получении питьевой воды различают две основные группы по ее происхождению: подземные воды и поверхностные воды. Группа подземных вод подразделяется на:

• 1. Артезианские воды. Речь идет о водах, которые с помощью насосов поднимаются на поверхность из подземного пространства. Они могут залегать под землей в несколько слоев или так называемых ярусов, которые полностью защищены друг от друга. Пористые грунты (особенно пески) оказывают фильтрующее и, следовательно, очищающее действие, в отличие от трещиноватых горных пород. При соответствующем длительном нахождении воды в пористых грунтах артезианская вода достигает средних температур почвы (8-12 градусов) и свободна от микробов. Благодаря этим свойствам (практически постоянная температура, хороший вкус, стерильность) артезианская вода является особо предпочтительной для целей питьевого водоснабжения. Химический состав воды, как правило, остается постоянным.
• 2. Инфильтрационная вода. Эта вода добывается насосами из скважин, глубина которых соответствует отметкам дна ручья, реки или озера. Качество такой воды в значительной мере определяется поверхностной водой в самом водотоке, т. е. вода, добытая при помощи инфильтрационного водозабора, является тем более пригодной для питьевых целей, чем чище вода в ручье, реке или озере. При этом могут иметь место колебания ее температуры, состава и запаха.
• 3. Родниковая вода. Речь идет о подземной воде, самоизливающейся естественным путем на поверхность земли. Будучи подземной водой, она в биологическом отношении безупречна и по своему качеству приравнивается к артезианским водам. Вместе с тем родниковая вода по своему составу испытывает сильные колебания не только в кратковременные периоды времени (дождь, засуха), но и по временам года (например, таяние снега).

Поверхностные воды, в свою очередь, подразделяют таким образом:

• 1. Речная вода. Речная вода сильнее всего подвергается загрязнениям, поэтому в последнюю очередь пригодна для целей питьевого водоснабжения. Она загрязняется продуктами жизнедеятельности людей и животных. В еще большей степени загрязнение речных вод происходит поступающими сточными водами от мастерских и промышленных предприятий. Самоочищающая способность реки может лишь частично справиться с этими загрязнениями. Подготовка речной воды для целей питьевого водоснабжения затрудняется кроме этого из-за сильных колебаний загрязнения речной воды как в количественном отношении, так и по составу.
• 2. Озерная вода. Эта вода, даже добытая из больших глубин, крайне редко является безупречной в биологическом отношении и поэтому должна проходить специальную очистку до питьевых кондиций.
• 3. Вода из водохранилищ. Речь идет о воде из небольших речек и ручьев, которые запружены в верхнем течении, где вода наименее загрязнена. Вода из водохранилищ распределяется по категориям так же, как Озерная вода. Во всех случаях при выборе способа и объема необходимых мероприятий по водоподготовке решающим является то, насколько сильно эта вода загрязнена и насколько высока самоочищающая способность этого «хранилища питьевой воды».
• 4. Морская вода. Морская вода не может без обессоливания подаваться в сеть питьевого водоснабжения. Она добывается и проходит водоподготовку только у морского побережья и на островах, если нет возможности использовать другой источник водоснабжения.