Причина недостатка пресной воды

1. Причина недостатка пресной  воды.
1. Введение.

       Дефицит пресной воды – явление, знакомое человечеству с древнейших времен. Не раз он становился причиной кризисов и социальных катастроф. В традиционном обществе дефицит воды случался в  локальных масштабах, и обусловленные  им кризисы тоже оставались локальными. Но по мере развития человечества увеличивались  масштабы и вододефицита, и кризисов. Именно водный кризис, обусловленный  последствиями грандиозных работ  по гидромелиорации (а именно – вторичным  засолением почвы), стал причиной гибели цивилизации Древнего Двуречья. Аналогичные  проявления неумелого водопользования  привели к экономическому ослаблению Карфагена, последовавшему затем его  поражению в войнах с Римом  и фактическому исчезновению с карты  Древнего Средиземноморья. В наши дни  водный кризис приобретает глобальные масштабы.

       По  данным ООН, уже сейчас более 1,2 млрд. людей живут в условиях постоянного  дефицита пресной воды, около 2 млрд. страдают от него регулярно (в сухой  сезон и т. п.). По прогнозам ФАО, к середине третьего десятилетия XXI в. численность живущих при перманентной нехватке воды превысит 4 млрд. человек. Подобные прогнозы представляются весьма правдоподобными. Еще в 1997 г. Дж. Родда  экстраполировал, во-первых, растущую кривую глобального водопотребления (при трех возможных сценариях) и  падающую кривую экономически доступных  водных ресурсов. Отметим, что при  экстраполяции учитывались, естественно, только сложившиеся тенденции, уже  действующие факторы негативного  антропогенного воздействия на водные источники (загрязнение, истощение  вследствие недопустимо высокого водозабора, осушение верховых болот с неизбежным иссяканием питаемых ими малых рек, сведение лесов на водосборе и  т. д.), ожидаемые, но еще практически  не проявившиеся факторы (например потепление климата) в прогнозах такого рода не могут быть учтены. Получилось, что  кривые водопотребления и доступных ресурсов пересекаются в 2035–2045 гг. (в зависимости от сценария). Однако за прошедшие 10 лет выяснилось, что потребление растет «круче», чем в самом неблагоприятном сценарии, а объем доступных ресурсов сокращается быстрее, чем в период, взятый за базу при экстраполяции, – при соответствующих корректировках пересечение приходится уже примерно на 2025–2030 гг.

       Конечно, в реальности подобное пересечение  вообще неосуществимо, кривая водопотребления  не может подняться выше уровня предельно  доступных запасов. Продолжение  роста водопотребления с темпами, характерными для второй половины ХХ в., уже невозможно. Смысл экстраполяционного прогноза – предупреждающее знание, оно служит стимулом для постановки проблемы: как кривые, демонстрируемые  экстраполяционным прогнозом, в  ходе реализации процесса трансформируются силами, не принимаемыми во внимание при  экстраполяции, что это за силы, как  они будут действовать? Приближение  глобального водного кризиса  остановит рост водопотребления, это  произойдет с той же непреложностью, с какой выполняются законы природы, но к каким экономическим, социальным и политическим последствиям приведет эта остановка?

       В последние десятилетия все чаще дефицит пресной воды возникает  в регионах, где его раньше не было, и повсеместно усиливается. Очевидная причина этого –  расширение водопотребления увеличивающимся  населением и растущей экономикой. Однако если бы дело ограничивалось только этой причиной, то ухудшались бы лишь относительные  показатели водообеспеченности (не обязательно  реального потребления): объем водных ресурсов в расчете на душу населения  и на единицу производимого продукта. Однако пресной воды удовлетворительного  качества становится меньше не только в относительном, но и в абсолютном измерении. Это обстоятельство часто  недооценивается, подчас и вовсе  остается незамеченным. Тем не менее, именно оно позволяет понять сущность процесса нарастания вододефицита и  определить основные принципы стратегии, которая позволит развивающемуся человечеству решить проблему. Для его анализа необходимо начать с естественнонаучного аспекта, чтобы затем перейти к экономическому и политическому аспектам. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Водные  ресурсы и их воспроизводимость.

       Пресную воду (во всяком случае, из поверхностных  источников) привыкли считать воспроизводимым, возобновляемым ресурсом. Предполагается, что эксплуатация водных объектов не наносит им существенного ущерба, во всяком случае, ущерб не достигает критического уровня, за которым начинается деградация водного объекта – источника пресной воды, а ее воспроизводимость (даже необязательно в полном объеме) становится проблематичной. Часто водные ресурсы противопоставляют минеральным (прежде всего нефти), утверждая, что запасы нефти неизбежно иссякнут (с этим спорить не приходится), а запасы пресной воды – никогда. Для науки наивность подобных представлений очевидна уже много лет, но адекватное понимание проблемы все еще пробивает дорогу к общественному сознанию, хотя теперь каждому известны примеры гибели малых рек, зарастания озер, очень высокого загрязнения водных объектов всех видов и разновидностей.

       Здесь следует разделять два аспекта. Первый касается качества воды в природных водных объектах, то есть ее пригодности для различных целей – прежде всего питьевого водоснабжения (именно здесь обычно применяются наиболее строгие критерии качества), рыбоводства, сельского хозяйства, использования в промышленности; главное здесь – изучение природных процессов воспроизводства качества. Второй аспект исследует физическое количество доступной воды и процессы воспроизводства этого количества. На первый взгляд, во втором аспекте возникают более простые проблемы, однако это не совсем верно. В качественном аспекте задачу (по крайней мере, при современном уровне знаний), как правило, рассматривают в относительно ограниченных, локально определенных рамках. В то же время границы той системы, которую нужно изучать для получения количественных оценок и прогноза их изменения, очертить гораздо труднее, они не только менее четкие, но обычно и гораздо более широкие, а сами процессы отличаются многообразием и высокой неопределенностью.

       Для изучения проблемы в обоих аспектах одним из ключевых является понятие  экосистемы. Это важнейшее для современного естествознания понятие в первом приближении можно определить как открытую воспроизводящуюся, саморегулирующуюся систему, в которую входят абиотические факторы внешней среды и сообщество живых организмов, обитающих в заданных этими факторами условиях. Поверхностные воды суши – совокупность специфических и при этом весьма разнообразных экосистем. Как количество, так и главное – качество пригодной для использования воды, воспроизводимой конкретным водным объектом, в существенной мере зависят от соответствующей экосистемы и ее состояния. Угнетение, деградация, тем более гибель пресноводной экосистемы неизбежно влекут серьезное ухудшение качества, а подчас и ощутимое изменение количества воспроизводимой пресной воды. Нормально функционирующая экосистема находится в состоянии равновесия с окружающей ее средой, потоки вещества из системы и в нее сбалансированы (и значимо меньше, чем обмен внутри экосистемы). Отклонение от равновесия, если оно не превосходит саморегулирующих возможностей экосистемы, достаточно быстро устраняется. Чрезмерное воздействие на экосистему, превосходящее эти возможности, угнетает ее, инициирует деградационные явления.

       Изучение  динамики экосистем, анализ их состояния  – исключительно сложная задача. Главная характеристика, уменьшение которой однозначно свидетельствует  об ухудшении здоровья экосистемы, ее угнетении, а затем и деградации – биоразнообразие. Оценивая биоразнообразие экосистемы, принимают во внимание как количество биологических видов, представители которых составляют соответствующее сообщество организмов, так и показатели внутривидового разнообразия. (В глобальной и региональной экологии обязательно учитывают также разнообразие экосистем.) Вторая характеристика – биопродуктивность экосистемы – показывает количество биомассы, которую она производит за год (имеется несколько способов измерения биомассы, чаще других используется приведение к массе органического углерода). Однако в отличие от биоразнообразия рост биомассы может быть и негативным симптомом, сигнализирующим о неблагополучии экосистемы (в частности, массовое размножение чужеродного вида может привести к нарушению экологического баланса, а в дальнейшем – к угнетению и деградации экосистемы). Чрезмерное эвтрофирование водоема (увеличение массы водорослей вследствие роста концентрации в воде веществ, связанных с оборотом органики, прежде всего соединений азота и фосфора, из-за смыва минеральных удобрений с территории, а также сброса загрязненных органикой стоков) является едва ли не самой распространенной причиной ухудшения качества воды. Чаще всего эта причина – вторичная. Следует отметить, что в настоящее время практически во всех водных объектах России, расположенных в освоенных регионах, наблюдается активное эвтрофирование (это относится также к Каспийскому и Азовскому морям, Финскому заливу, заливу Петра Великого, бухте Золотой рог и другим участкам акватории наших морей).

       Среди первичных процессов, обусловливающих ухудшение качества пресной воды, обычно в центре внимания оказывается антропогенное загрязнение. Естественно, в первую очередь – это сброс неочищенных сточных вод непосредственно в водные объекты. Далее следуют смыв разнообразных загрязняющих веществ (прежде всего минеральных удобрений, пестицидов, гербицидов) паводками и атмосферными осадками с почвы, проникновение поллютантов в поверхностные источники из подземных (чаще других такими поллютантами оказываются нефтепродукты, но свою лепту вносят соли тяжелых металлов, радионуклиды и т. д.). Существенную роль играет и выпадение загрязнителей из атмосферы, прежде всего с осадками: окислы серы и азота вызывают закисление почвы на территории водосбора с весьма серьезными последствиями и для водных экосистем, а восстановленный азот усиливает эвтрофикацию водоемов. Однако в случае природных водных объектов (как и любых иных экосистем) дело не в том, попадают или не попадают антропогенные загрязнители в эти объекты, а в том, как количество таких загрязнителей соотносится с возможностями, потенциалом самоочищения. Соответствующую характеристику обычно называют ассимиляционным потенциалом экосистемы. Предел воздействий на экосистему, превышение которого вызывает в ней необратимые деградационные процессы, называют ее несущей емкостью. В отличие от ассимиляционного потенциала несущая емкость учитывает не только загрязнения, но и все иные виды воздействия на экосистему, например забор воды (в том числе и из подземных источников), сведение леса на водосборе, горные выработки, нарушающие гидрогеологический режим, и многое другое.

       Не  вызывает сомнения, что проблема почти  повсеместного ухудшения качества пресной воды в мире обусловлена  тем, что антропогенное воздействие  на ее источники – водные объекты  – превышает их несущую емкость. Частный случай – антропогенное  загрязнение, уровень которого превышает  ассимиляционный потенциал экосистемы, – обычно принимают за главную причину. Однако другие антропогенные воздействия (примеры указаны выше) имеют не меньшее значение, причем не только в качественном, но и в количественном аспекте. Истощение поверхностных водных источников обусловливается прежде всего косвенными воздействиями на них – через нарушения лесных экосистем, режима воспроизводства подземных вод, механическую обработку почвы в сельском хозяйстве и пр. Важнейшее значение имеет распространение производимых человеком возмущений по «гидрологическим цепочкам», например, осушение верховых болот неизбежно влечет оскудение питаемых ими рек, чрезмерный забор воды из подземных источников может привести к катастрофическим последствиям даже для крупных рек.

       Даже  беглый обзор факторов, влияющих на воспроизводство водных ресурсов, убеждает в том, что важнейшее значение для возникновения водного дефицита имеет общее экологическое неблагополучие, которое сегодня характерно для  большинства стран мира и биосферы в целом. Уничтожение лесных экосистем (а в настоящее время в мире сведено около 40 % лесов, существовавших три тысячи лет тому назад, причем основная часть этих потерь приходится на последние сто лет), опустынивание, с катастрофической скоростью распространяющееся во многих регионах мира, почти полная утрата луговых и степных экосистем  и замена их агроценозами – все  это факторы истощения водных источников, ухудшения качества воды. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Глобальный  водный кризис и перспективы  российской экономики.

        Каковы перспективы  выхода России на рынок водоемкой  продукции? Для промышленности они, несомненно, очень высоки. К весьма водоемким отраслям относятся все  основные подотрасли электроэнергетики, и Россия имеет здесь весьма солидный технологический опыт и научный  задел. Конечно, значительная часть  оборудования на наших теплоэлектростанциях морально устарела и физически изношена, но перспектива экспорта электроэнергии может послужить стимулом для  обновления. Россия имеет колоссальные запасы угля, и весьма вероятно, что  до появления принципиально новых  способов производства электричества  они будут востребованы. Естественно, расширение использования угля требует  перехода к технологиям, обеспечивающим радикальное сокращение негативного  воздействия на окружающую среду. Кстати, нет сомнений в том, что и ожидаемые  новые электропроизводящие технологии будут весьма водоемкими. Вода в  значительных количествах необходима для металлургического производства, а СССР 20 лет назад был мировым  лидером по объемным показателям  выплавки стали и ряда цветных  металлов. Исключительно водоемкими являются нефтеоргсинтез, химия полимеров, и, опять-таки, эта отрасль представлена в России как промышленными предприятиями, так и научными коллективами, способными вывести ее на высокий уровень  эффективности. Существенным обстоятельством  является и то, что продукция данной отрасли используется при производстве технологий интенсивного водопользования (полимерные трубы, фильтры и пр.). Это может стать стартовой  площадкой для прорыва и на рынок высоких технологий этого  профиля. Еще одна водоемкая отрасль  промышленности – целлюлозно-бумажная, традиционная для нашей экономики, прекрасно обеспечена в России не только водой, но и основным для нее  видом сырья – древесиной.