1 месяц назад
Нету коментариев

Вода прекраснейшее из сущего.

Пиндар

В мире все чаще можно услышать голоса о том, что человечеству угрожает недостаток воды. В под­тверждение приводятся данные об уменьшении ее за­пасов и о возрастающей потребности в ней.

Баланс воды — анализируемый с чисто количест­венной точки зрения — не так плох. Человечество имеет сегодня в своем распоряжении около 30 млн. куб. км пресной воды. Большая ее часть за­кована в ледниках, течет в реках, серебрится в озерах. Под землей спрятан приблизительно 1 млн. куб. км. Уже сейчас проводятся успешные опыты по опреснению морской воды, источник кото­рой практически неисчерпаем. Ведь моря содержат 98% всех водных запасов нашей планеты! Со време­нем для растущих потребностей человека будут ис­пользоваться и ледниковые воды. Существует даже с точки зрения сегодняшнего дня и утопический, но в принципе в будущем вполне осуществимый проект подогнать к Африке часть полярных льдов, чтобы использовать их воду для орошения пустынь.

Однако потребление воды неуклонно растет. Ее недостаток заставляет сокращать производство, ме­шает строительству новых промышленных предпри­ятий и населенных пунктов, угрожает гигиене, здо­ровью, а порой и жизни человека. В средние века на долю одного человека приходилосьоколо 10—15 л воды в день. Сегодня личное потребление воды ко­леблется между 150—500 л. Вместе с потреблением воды в промышленности и сельском хозяйстве в день на душу населения во Франции приходится 1200 л, а в США — 6500 л воды! Для производства 1 кг пластмасс требуется более 1000 л чистой пресной воды, для производства 1 т алюминия — 1500 л, для об­работки 5 л нефти — 900 л и для производства 1 кг бумаги — около 200 л воды. Среднее потребление во­ды на один гектар искусственно орошаемой земли — 2000 куб. м. Для производства тонны зерна нужно 100 тыс. л, а для производства тонны риса — 400 тыс. л воды!

Большинству европейских стран — где проблема воды уже сегодня стоит довольно остро — дожди ежегодно добавляют на каждого жителя по 3 тыс. куб. м воды. В Скандинавских странах поло­жение еще лучше. На их территорию дожди прино­сят около 10 тыс. куб. м воды на человека (исклю­чение составляет только Дания). Правда, это усред­ненные показатели, и основным источником воды остаются реки. Так, в Венгрии 95% потребляемой воды берется из Дуная и Тиссы. В Голландию 65% пресной воды приносит Рейн.

Запасы пресной воды содержатся и под землей. В Европе они составляют 150 тыс. куб. км. Многие страны «улучшают» свой водный баланс именно за их счет. Активностью в этом направлении (ее сле­дует развивать весьма осторожно, так как запасы подземных вод накапливались миллионы лет и во­зобновить их практически нельзя) отличаются Чехо­словакия, Австрия и Румыния. В таких странах, как Финляндия и Голландия, из подземных запасов пока черпают немного.

Богатые озерами страны (Финляндия, Швеция и Швейцария) свою потребность в воде в значительной степени покрывают за счет этих источников.

Даже если ориентироваться на наиболее высокие цифры, то промышленно развитая Европа не должна была бы беспокоиться за свой водный баланс, если бы… Но именно это «если бы» очень важно. Если бы Рейн на своем пути не вбирал уже упомянутую мас­су солей и нечистот; если бы азот- и фосфорсодер­жащие соединения не превратили постепенно воды Боденского озера в грязную зеленую жижу; если бы по Женевскому озеру не плавали масляные пятна, оставляемые пароходами и моторными лодками; еc­ли бы Восточно-Словацкий металлургический завод в Кошицах не загрязнил подземный бассейн, снаб­жавший питьевой водой город; если бы громадным запасам подземных вод на Житном острове не угро­жали нефть и химические удобрения. И таких «если бы» можно привести еще множество. Хотя человек в достаточной мере научился управлять природой, он еще не совсем научился управлять собой. И поэтому из-за неумелого хозяйствования на Земле пропадает большое количество чистой воды. В своей экономи­ческой активности человек очень часто недооцени­вает роль собственного влияния на водные источники и загрязняет их до такой степени, что даже после очистки вода остается непригодной к употреблению.

Так, например, регулярное загрязнение поверхно­стных вод отходами промышленных предприятий по­вышает концентрацию вредных веществ не только в реках, но и в подземных бассейнах. Загрязненные реки уже нельзя использовать, как прежде. В них даже нельзя купаться, а это в теплое и сухое время повышает спрос на чистую воду в жилищах. Загряз­нение подземных вод делает их непригодными для обеспечения населенных пунктов питьевой водой. Присутствие органических веществ снижает их вку­совые качества, а наличие токсичных веществ, осо­бенно металлов, вообще исключает применение. При­ходится искать новые источники, которых, однако, становится все меньше. Если учесть, что мировая химическая промышленность в год выпускает до 500 новых соединений и все они, за редким исключением, «встречаются» в наших реках и озерах, то не так трудно представить, как развивающаяся цивилизация нарушает очень простой, но вместе с тем очень хруп­кий водный цикл.

А теперь попробуем взглянуть на баланс водных запасов и потребностей с качественной точки зрения. Здесь следует констатировать, что запасы чистой и здоровой воды уменьшаются прямо-таки в геометри­ческой прогрессии, а это чревато гибелью челове­чества…

Сегодня во всех европейских странах вопросы, связанные с наличием воды, упираются в проблему ее качества. Так, например, на Кипре и в Португа­лии загрязнение вод еще незначительно, но в ряде других стран, в том числе и в Чехословакии, чистота вод представляет серьезную проблему. Достаточно сказать, что в Болгарии уже в 1964 г. было загряз­нено сверх допустимой меры 87% водных источников. А загрязненность 70% важнейших чехословацких вод­ных артерий общей протяженностью 5 тыс. км при­носит народному хозяйству ежегодный ущерб в мил­лиард крон.

Еще два с половиной тысячелетия назад Фалес Милетский заметил, что вода является единственной субстанцией, естественно проявляющейся в трех со­стояниях — парообразном, жидком и твердом. Он од­ним из первых признал за водой первенство среди всех элементов, создающих мир.

Может быть, именно благодаря этой своей исклю­чительной особенности вода притягивала человека во все времена. Он упорно исследовал и изучал ее, но еще и поныне она полна загадок. Каждое открытие ее новых физических и химических свойств означает прогресс в познании. Морская гладь стала объектом исследований для геодезистов, геофизиков и пред­ставителей других наук. Точка замерзания воды яв­ляется исходной для шкалы измерения температуры по Цельсию. Масса воды легла в основу определения сравнительных масс других жидкостей. Более того, специфические особенности одного из изотопов воды, так называемой тяжелой воды, или дейтерия, позво­лили подойти к промышленному использованию ядер­ной энергии. Открыла ли нам вода на этом свою по­следнюю тайну?

Вероятно, именно потому, что, по преданию, ко­лыбелью человечества был бедный водой Ближний и Средний Восток, у человека сложилось совершен­но особое к ней отношение еще задолго до того, как он узнал состав ее молекул и получил представление о гидрологическом цикле. Покорение сил воды созда­ло славу оросительным системам Месопотамии еще шесть тысяч лет назад и позволило обрабатывать до­лину Нила за три тысячи лет до нашей эры. Гидро­логией, которая стала наукой лишь в XVII в., зани­мались еще греки, а мы можем гордиться тем, что первая в Европе метеорологическая система для из­мерения осадков появилась на территории Чехословакии в 1780 г. Тем более парадоксально, что чело­век испокон веков избавлялся от грязи и отходов, просто-напросто спуская их в реки и моря — в воду, в то самое вещество, которое вызывало у него не только страх, но и восхищение.

Человек скоро познал, что вода не только может нести тяжелые корабли в дальние страны и превра­щать пустыни в цветущие сады, но и способна сама себя очищать. Нечистоты и отходы, которые человек бросал в воду, через какое-то время исчезали. Навер­ное, именно поэтому мы начали использовать реки, озера, а позже и моря как очень удобные сточные ямы, дарованные нам самой природой.

Гораздо позже человек установил, что в воде про­исходит один из самых важных природных циклов. Вот простейшая его схема: рыба питается мелкими водными организмами — планктоном, после смерти рыбы мельчайшие микроорганизмы, бактерии, с по­мощью кислорода, выделяемого водными растениями, разлагают органические остатки на основные пита­тельные минеральные вещества. Эти вещества в свою очередь служат пищей планктону. Рыбы поедают планктон, и весь цикл повторяется сначала.

Живущие в воде микроорганизмы разлагают не только остатки рыб, но и все попадающие в нее орга­нические отходы. Поэтому в воде, где достаточно много кислорода, эти отходы исчезают.

Вода, очищенная таким естественным образом, могла угрожать здоровью людей лишь тем, что в ней концентрировались определенные виды бактерий. «Обогащенная» болезнетворными микроорганизмами вода приносила порой нашим предкам такие страш­ные инфекционные болезни, как тиф и холера.

Схема первоначального загрязнения вод, которое увеличивалось пропорционально росту популяции людей, очень проста, и ее можно найти всюду.

Теми же темпами, какими люди уходили от библейских методов хозяйствования и концентри­ровались в больших промышленных городах, услож­нялась и проблема отбросов. Урбанизация означает прежде всего сосредоточение в городах массы людей и промышленных предприятий. При этом количество отбросов неизмеримо возрастает, а количество воды остается неизменным, как остаются неизменными и ее возможности самоочищаться. Бактерии же не в со­стоянии разложить все попадающие в воду органи­ческие вещества, в том числе и такие устойчивые к биологическому разложению вещества, как пластмас­сы, минералы и металлы. Некоторые из этих отхо­дов, особенна металлы, бывают и токсичными (на­пример, свинец и ртуть). В воде они не только не разлагаются, но накапливаются, а потом, как прави­ло, сквозь пески просачиваются в подземные воды или соседние реки. Одновременно и органические отходы промышленных предприятий (например, суль­фитные и сульфатные отходы целлюлозных заводов) своим растущим объемом осложняют кислородный баланс рек настолько, что разложение других орга­нических отходов практически становится невозмож­ным. Реке уже недостает кислорода для «своих» бак­терий, и живая вода на больших отрезках превраща­ется в мертвые потоки. А чем медленнее течет река мимо городов и промышленных предприятий, тем быстрее настигнет ее такая судьба.

Сегодня загрязнение воды происходит по более сложной схеме. Но и в этом случае за примером не нужно далеко ходить. Во всех промышленно разви­тых странах, в том числе и в Европе, основными загрязнителями рек и озер являются городские сто­ки и промышленные отходы. Соотношение их везде разное. Но сегодня можно с уверенностью сказать, что всюду в Европе промышленные отходы загряз­няют воды значительно больше, чем бытовые. В ФРГ в 1962 г. был зарегистрирован ежедневный сброс 24,8 млн. куб. м сточных промышленных вод, а го­родских сточных вод — лишь 6,6 млн. куб. м. В Люксембурге промышленные воды составляют 60%, в ГДР — 88,5%. В Финляндии бумажная про­мышленность «производит» 65 куб. м загрязненных вод в минуту. В Чехословакии целлюлозные заводы загрязняют Воду так, как если бы в них спускались сточные воды города с 7-миллионным населением. Общий же эквивалент загрязнения вод в стране в пересчете на жителей равняется 40 млн. человек при населении около 15 млн. В Словакии целлюлозные заводы загрязняют реки Ваг, Ондаву и Слану. Промышленные отходы спускаются в Малый Дунай. Химическая промышленность «обогащает» воды Нит­ры токсичными веществами, в том числе мышьяком, хлором и хлорированными углеводородами. Сточные воды металлургического, рудообогатительного, рафи­надного заводов отравляют воды Грона; магнезито­вые фабрики превращают в грязную безжизненную жижу воды Ипеля.

Главными источниками промышленного загрязне­ния вод прежде всего являются целлюлозные и неф­техимические заводы, затем шахты и металлургиче­ские предприятия. Более пахучими, хотя и менее опасными, являются отходы пищевой промышлен­ности, которые загрязняют воды главным образом белковыми веществами.

Современное сельское хозяйство нельзя предста­вить себе без химизации. Излишки фосфорных или азотных удобрений с дождями попадают в реки, где способствуют разрастанию водорослей. Для жизни водорослей необходим солнечный свет, и они буйно разрастаются в верхних слоях воды, закрывая его доступ в нижние. Из-за недостатка света растения в нижних слоях воды отмирают, потребляя в процес­се разложения весь кислород. В воде, лишенной ки­слорода, тут же начинают размножаться микроорга­низмы, которые для своего развития в нем не нуж­даются. Анаэробные бактерии набрасываются на остатки отходов и освобождают такие газы, как, на­пример, сероводород. Таким образом, в реках и озе­рах гибнут последние остатки органической жизни; живая и чистая вода на наших глазах превращается в зеленую жижу. Проблема эвтрофикации, как это явление называют специалисты, актуальна сегодня для Швейцарии, Финляндии, СССР, Австрии, ФРГ, ГДР,’ Чехословакии. В последней в вегетационный период «зацветает» до 80% водных резервуаров, озер и других важных источников пресной воды.

Многие яды содержат пестициды, неотъемлемый элемент современного сельского хозяйства. Однако очень часто эти яды попадают не к тем адресатам, которым предназначались. Так, входящую иногда в состав пестицидов ртуть водные бактерии превраща­ют в очень ядовитые токсины, которые попадают в тела рыб, а таким образом и на наш стол. Но беда не только в этом. Если пестициды уничтожают планк­тон и даже рыбу, то из важного цикла производст­ва кислорода в воде выпадают те или иные звенья. Вода, лишенная кислорода и живых организмов, те­ряет способность самоочищаться. Таким образом, река или озеро не могут очиститься от органическо­го загрязнения, например от бытовых сточных вод города, и умирают так же, как если бы их отравили ядами или синтетическими отходами предприятий.

В Чехословакии в результате интенсивной сель­скохозяйственной деятельности загрязняются реки Нитра, Бодрог, Трнавка. Но особенно страдает Мо­рава. В сезон сахароварения она бывает так загряз­нена, что ее воды вообще нельзя использовать. На некоторых участках Моравы и Дуная в это время происходит массовая гибель рыбы.

Когда населенных пунктов по берегам рек было мало, сточные воды не составляли проблемы. Бакте­рии и растворенный в воде кислород разлагали их, то есть практически река очищалась раньше, чем ее воды подходили к следующему поселку. В наше вре­мя вместе с ростом урбанизации растет и объем го­родских сточных вод, а также меняется и их состав. Зачастую сточные воды спускаются в реки без какой-либо предварительной очистки. Правда, свою поло­жительную роль сыграло объединение людей в боль­шие агломерации.

Человек стал широко использовать синтетические моющие средства и мыла, производящиеся на основе фосфорорганических соединений. И не только в це­лях личной гигиены, но и для мытья предметов до­машнего обихода, а также различных станков и обо­рудования, автомашин. В воде начала появляться желтая пена, с которой реки в рамках своей способ­ности к самоочистке справиться не могут. Пены ста­новится все больше, и она становится все гуще. Гу­стая пена в конечном счете мешает доступу возду­ха в реки. Результаты — аналогичные тем, которые наблюдались при «обогащении» рек излишками ми­неральных удобрений и пестицидов. В связи с этим в большинстве стран производство моющих средств на основе фосфорорганических* соединений запрещено. Положение улучшилось, но химия и в будущем мо­жет преподнести нам самые неожиданные сюр­призы.

Из истории мы знаем, что люди строили предприя­тия по берегам рек еще задолго до промышленной революции. Это и понятно — реки тогда были для человека единственным удобным и дешевым источ­ником энергии. Но практически ничто не изменилось и по сей день, хотя при постройке промышленных и особенно энергетических предприятий у водных ис­точников наш современник руководствуется иными соображениями.

Тепловой электростанции мощностью 1000 МВт для охлаждения агрегатов требуется около 40 л во­ды в секунду. Расположенный на Сене автомобиль­ный завод «Симка», нуждаясь в чистой воде, постро­ил недавно очистное сооружение, мощности которого хватило бы для города с 20 тыс. жителей. Но все это лишь цветочки. Ядерным электростанциям для ох­лаждения вторичных контуров нужно будет на 50% больше воды, чем простым. А число промышленных и энергетических предприятий по берегам рек и озер будет расти и в будущем.

Однако промышленность не только забирает во­ду из рек, но и возвращает ее. Мы уже говорили о последствиях возврата воды, загрязненной токсичны­ми и другими веществами. Электростанции возвра­щают в реки воду хотя и чистую, но теплую. Правда, зачастую производится охлаждение воды в специаль­ных установках, где, кстати, ее потери составляют до 2%. Но мощность электростанции при вторичном применении охлажденной воды снижается. Поэтому на многих ГЭС строят комбинированные водоохладители.

Способность принимать нагретую воду у каждой реки ограниченна. Если речь идет о еще «живой» воде, ее искусственный подогрев хотя бы на несколь­ко градусов может нарушить размножение рыбы, вы­теснить кислород, а также содействовать увеличе­нию эвтрофикации. Тепловое загрязнение особенно вредит биологической жизни реки с низким уровнем воды. В таких случаях электростанции используют обычно рециклированные охлажденные воды. При высоком уровне воды в реке применяется поточное охлаждение: вода забирается непосредственно из ре­ки и туда же возвращается. Допустимые границы в таком случае должны быть следующими: максимальное повышение температуры водного потока в сравнении с температурой внешней сре­ды 3°С; абсолютная наивысшая допустимая температура водных потоков 28 °С.

Допустимые температуры воды надо сопоставлять с видом потока, характером рельефа местности и эко­номическими функциями реки или озера. Даже при низкой степени подогрева воды необходимо развивать новую технологию охлаждения, которая могла бы обеспечить электростанции стабильность эксплуата­ции и при понижении уровня воды в реке.

В последнее время над водными запасами нависла новая угроза — жидкие топлива. Постоянно растущее число автомашин, самолетов и кораблей требует мас­совой транспортировки нефти и бензина на большие расстояния. Железных и шоссейных дорог для пере­возки цистерн уже не хватает — строятся нефтепро­воды. В настоящее время Европа пронизана нефтя­ными трубами общей протяженностью 6 тыс. км. Пропорционально длине нефтепроводов и интенсив­ности перевозок повышается и опасность аварий, ре­зультатом которых, как правило, становится ката­строфическое загрязнение подземных водных источ­ников. Подсчитано (Зиммерман), что один литр неф­ти может стать причиной полной непригодности к употреблению миллиона литров воды. (Такого коли­чества воды хватило бы семье из четырех человек на двадцать лет!) Эти подсчеты подтверждает авария с бензиновой цистерной объемом 4 куб. м, происшед­шая под Мюнхеном. Разлившийся бензин стал при­чиной того, что в течение двух с половиной лет были непригодны для использования подземные воды на площади шириной 600—700 м и длиной 2—3 км.

В последнее время такими же темпами, какими котельные переходят с угля на мазут, строят при домах и кварталах подземные цистерны для жидкого топлива. Лишь в Дании за год их устанавливают до 25 тыс. Авария или небрежность при заполнении большой цистерны могут иметь для водного хозяйст­ва района пагубные последствия.

Не случайно в транспортном комитете Европей­ской экономической комиссии ООН обсуждается, с одной стороны, вопрос безопасности транспортировки нефти по трубам, а с другой — введение нового до­рожного знака. Знак этот должен называться так: «Запрет проезда по определенным дорогам машин с грузом продуктов, которые могут стать причиной серьезного загрязнения вод».

Перечисление бед, связанных с загрязнением во­ды, было бы неполным без упоминания еще одного очень динамичного и быстро развивающегося источ­ника — строительства.

До сих пор мы говорили об урбанизации прежде всего с точки зрения загрязнения вод так называе­мыми городскими отходами, связанными со стремле­нием человека к гигиене и бытовому комфорту. Одна­ко урбанизация влечет за собою еще и нарушение стока дождевой воды. Чтобы легче было это понять, рассмотрим влияние строительства на состояние реки Швиппе у городов Бёблинген и Зинген (ФРГ). В ка­дастре упомянутых городов тридцать лет назад зна­чились застроенными лишь 4 кв. км. Сегодня жилищ­ная застройка занимает 12 кв. км. Предполагается, что к 1985 г. эта цифра возрастет до 20. Для незастро­енной территории показатель стока дождевых вод составляет 0,15, что в переводе на общедоступный язык означает, что 15% от общего количества осад­ков не впитывается в почву, а стекает в реку по по­верхности земли. При густой застройке этот показа­тель повышается на 0,6, иными словами, при сильном дожде с 1 кв. км застроенной площади в реку стечет не 1,5—2 куб. м воды, как это было до строительства, а 6—8 куб. м.

Следовательно, рост застроек, с одной стороны, препятствует проникновению воды в почву, что па­губно отражается на ее плодородии и изменяет кли­матические особенности района, а с другой — поро­ждает частые наводнения. Одним словом, вода «уте­кает» в море быстрее, чем это нужно, чтобы она вы­полнила свои очистные функции.

Человек, будучи существом разумным, загряз­няет свои водные запасы неумышленно. Но и такое неумышленное загрязнение, чем дальше, тем больше и изощреннее угрожает его здоровью и благососто­янию. Можно ли, однако, измерить весь риск, кото­рому подвергается человек при использовании загряз­ненной воды?

Системы, созданные промышленно развитыми странами для защиты от инфекционных болезней, передаваемых с водой, кажутся вполне удовлетво­рительными. Хотя продолжающаяся урбанизация все больше концентрирует населенные пункты и про­мышленные комплексы, переворота в микробиологии, совершенного в XIX в. Пастером, оказалось достаточ­но, чтобы удовлетворить и сегодняшние повышенные требования к чистоте воды. И если даже где-то и воз­никают небольшие очаги инфекционных желудочно-кишечных заболеваний, то со всей ответственностью можно утверждать, что эпидемии холеры и тифа более не угрожают развитым странам. Это свидетельствует о том, что люди достаточно эффективно используют для охраны поверхностных вод современную технику. Так, в Англии и ФРГ питьевую воду «вырабатывают» из рек, загрязненных до такой степени, что их мож­но смело назвать сточными канавами. Именно из та­кой «сточной канавы» Европы — Рейна черпают питье­вую воду в ФРГ!

Другое дело, что порой ничего иного и не остает­ся. Если в ФРГ еще 20 лет назад на душу населения приходилось «лишь» 85 л питьевой воды в день, то сейчас эта цифра возросла до 125 л. При этом во многие большие города воду приходится доставлять по трубопроводам, так как подземных источников уже не хватает. Вена получает воду с гор, нахо­дящихся в 150 км от города; Париж — из Луары, Штутгарт — из Боденского озера в 200 км от города. Два 500-километровых трубопровода снабжают водой Сан-Франциско. Все это не только дорого, но и со­пряжено с опасностями для здоровья (в длинных трубопроводах могут происходить различные реакции, в результате которых вода становится химически аг­рессивной), поэтому человек вновь обращается к реке. При этом он уже не надеется на то, что она будет такой же, как во времена Юлия Цезаря, кото­рый писал о Сене, что эта река очень чистая и его воины с удовольствием пьют из нее воду.

При очистке поверхностных вод — а во многих случаях и подземных — техника используется глав­ным образом для устранения нерастворимых или кол­лоидных веществ, а также некоторых растворимых в воде соединений. Создаются специальные системы фильтров. Иногда для устранения растворимых в во­де соединений дополнительно прибегают к окислению и абсорбции. Микроорганизмы, как правило, уничто­жаются путем хлорирования или озонирования воды.

Всех этих способов очистки воды очень скоро ста­нет недостаточно. Человек загрязняет воду все но­выми веществами. Наличие, например, в источниках воды органических веществ требует от специалистов поиска новой технологии очистки. Это относится не только к очистной технике, но и к методике анализа воды. Медленно, но непрерывно повышается содер­жание в питьевой воде органических и неорганиче­ских веществ, что отражается не только на ее вкусо­вых качествах, но и повышает в ней содержание тяжелых металлов. Наличие в питьевой воде некото­рых анионов (например, нитратов) может серьезно повредить здоровью человека, содействовать размно­жению вредных бактерий. Но давайте разберем ка­чественные аспекты проблемы на примере рек США.

Для измерения степени загрязненности вод в ре­ках во всем мире принят очень характерный пока­затель — количество растворенного в воде кислорода, необходимого для разложения отходов. Он обозна­чается буквами БПК, что значит «биологическая по­требность в кислороде». Так, в США этот показатель для промышленных отходов втрое больше, чем для городских. Кроме того, приблизительно 40% сточных вод, обработанных в американских очистных соору­жениях для городских стоков, принадлежат промыш­ленным предприятиям. Более четверти миллиона предприятий производят отходы, очистка которых в городских очистных сооружениях вовсе не предпола­галась! Если к этим сточным водам прибавить 430 млрд. т подогретой воды, выпускаемой ежегодно в реки и озера США, а также сточные воды от промышленного производства кормов для массового от­корма крупного рогатого скота, свиней и птицы, то становится очевидным, что главным загрязнителем водных источников в США, как и в Европе, является промышленность. Бытовые отходы городов выступают здесь лишь в роли «помощников».

А какую роль в загрязнении американских вод иг­рает сельское хозяйство? Токсичность некоторых его продуктов бесспорна. Так, алдрин, один из широко используемых пестицидов, считают виновником ги­бели в водах реки Миссисипи в 1960—1963 гг. 15 млн. рыб. Отходы животноводческих и птицеводческих ферм вызывают явления, подобные тем, которые при­писываются азотным удобрениям. Более того, эти отходы вызывают не только эвтрофикацию, но и про­цессы, при которых в питьевой воде нитраты превра­щаются в нитриты. Эти ядовитые вещества соединя­ются в крови с гемоглобином подобно углекислому газу.

Простого, естественного процесса самоочистки рек уже недостаточно. И творческий ум человека должен идти здесь другим, нетрадиционным путем.

Мы видели, что при первичной очистке воды че­ловек прежде всего использует фильтр. Но фильтры задерживают только мусор и песок, а другие загряз­нения требуется устранять иначе. Это делается в от­стойных камерах, где частички тяжелее воды оседа­ют на дно, образуя осадок. Но и после этого в воде остается не менее 50% веществ, которые продолжают забирать у нее кислород; кроме того, при такой очистке в воде все еще остается большое количество осадков. Уничтожение твердых отходов — немалая проблема. Идти по пути сжигания высушенного осад­ка — значит открыть «зеленую улицу» загрязнению воздуха; идти по пути складирования — значит не только занимать значительные площади, но и загряз­нять почву и подземные воды. В последнем случае частички металлов, окисляясь, будут проникать в нижние почвенные горизонты и в подземные бассейны уже как ядовитые вещества. Воистину материя не исчезает!

Но человек не сдается. Недостатки первичной очистки воды заставили его придумать вторичную. Механические грабли, уловители песка и т. п. допол­няют биологическими фильтрами. Принцип их дей­ствия основан на том, что задержанные загрязнения постепенно покрываются пленкой из микроорганизмов, которые их разлагают. Подобным образом активизи­руется и осадок. Он перемешивается с илом, содер­жащим микроорганизмы, которые потом «поедают» органические вещества отходов в осадке. При такой очистке вода более последовательно избавляется от органических загрязнений, что уменьшает размноже­ние водорослей и вредных бактерий в профильтро­ванной воде.

Однако и вторичная очистка не решает проблемы осадка. А проблема эта не из легких. Лишь в Чи­каго очистные станции дают 100 т осадка в день! А обработка одной тонны стоит 60 долларов. Опреде­ленная часть осадка высушивается и отправляется во Флориду, где фермеры, выращивающие цитрусо­вые, еще платят по 12 долларов за его тонну. Но такое решение, естественно, нельзя считать окончательным. Ведь когда-нибудь и этот рынок насытится. Поэтому уже теперь думают о том, чтобы осадок транспорти­ровать по трубопроводам в те районы, где почва требует особого удобрения.

Вторичная очистка не избавляет воду и от ядо­витых веществ — нитратов и фосфатов. Напротив, создается впечатление, будто эти вещества лишь уве­личивают после нее свои силы и возможности. Они тут же включаются в работу: стимулируют рост во­дорослей и микроорганизмов. Результаты удруча­ющие. В США за последние пять лет в строитель­ство вторичных очистных сооружений вложено 13 млрд. долларов. Сегодня биологическими фильтра­ми и активным илом очищается 90% всех городских отходов, но рост водорослей и размножение вредных бактерий не остановлены. Более того, содержание кислорода в водоемах США продолжает падать!

Нежелательные результаты и громадные нерацио­нальные расходы заставили людей снова задуматься. Решение нашли в прогрессивной, или третичной, очист­ке воды.

Мы уже говорили, что недостатком первичной и вторичной очистки воды является то, что в реку вы­пускается вода, содержащая растворенные и суспен­зионные вещества, которые потребляют кислород. Соединения азота и фосфора способствуют эвтрофи­кации. Неблагоприятно воздействие и упомянутых биологически неразлагаемых веществ и неорганиче­ских солей.

Третичная очистка призвана задерживать основ­ную часть этих веществ и очищать сточные воды до такой степени, чтобы их можно было снова ис­пользовать. Под третичной очисткой сточной воды по­нимаются лишь те процессы или их совокупность, которые включаются в цикл очистки уже после био­логического фильтра.

Поясним это на примере. В штате Калифорния есть озеро Тахо. Оно приобрело печальную извест­ность тем, что оказалось под угрозой катастрофиче­ского загрязнения сточными водами из близлежащего промышленного центра. Правительство, наученное горьким опытом с озером Эри, решило спасти воды озера Тахо. На нем была построена образцовая до­рогостоящая очистная станция, которая ежедневно обрабатывает 7,5 млн. кубометров воды. После пер­вичной очистки воды следует вторичная с примене­нием активного ила. Но для уничтожения в воде фосфатов и нитратов этого недостаточно. Поэтому биологически очищенную воду пропускают через спе­циальную башню, где она проходит через фильтры, освобождающие ее от фосфора. Процесс очистки за­канчивается прогонкой воды через активированный уголь, который очищает’ ее от последних примесей. Осадок высушивается и сжигается в специальном оборудовании. Сточная вода после третичной очистки приобретает качества питьевой. Но, как вы уже, на­верное, догадались, расходы на последнюю очистку весьма велики. Как правило, они на 30% превышают расходы на вторичную очистку. Однако именно здесь уместно задать вопрос: сколько сможет и сколько пожелает общество платить за чистую воду, которую оно загрязнило, или какое количество этой воды об­щество захочет очистить?

Не все мы нуждаемся в одинаково чистой воде. Хирург, моющий руки перед операцией, естественно, хочет, чтобы эта вода с антисептической точки зре­ния была чище питьевой. От дирекции плавательного бассейна мы не требуем, чтобы она предоставила нам такую же чистую воду, как водопроводная. А руководителям тепловой электростанции, уж конеч­но, нелепо желать, чтобы вода для охлаждения оборудования была безупречна с санитарной точки зрения. Рыбам нужна не чистая, а «живая» вода, а охотникам за дикими утками не мешает и загряз­ненная.

С некоторым удивлением приходится констатиро­вать, что у тех, кто использует и загрязненную воду, критерии оценки ее чистоты различны. Однако име­ются и общие для всех требования, которые должны выполняться неукоснительно.

Никто не имеет права спускать в воду яды. Это категорическое требование. Достаточно примера со ртутью, которая под воздействием бактерий и ве­ществ, участвующих в процессе разложения органи­ческих остатков, превращается в воде в ртутный ме­тил. Ртутный метил способен накапливаться в живых клетках. С каждым циклом его концентрация в планктоне, в низших формах водных организмов, а также в телах рыб увеличивается. И в конечном счете в высоких концентрациях он попадает на стол к человеку.

В 1953 г. в Японии был зарегистрирован такой случай. Рыбаки из прибрежных поселков залива Минамата стали ощущать симптомы какого-то стран­ного психического заболевания. Они испытывали чувство страха, неуверенности, появились галлюци­нации. В ряде случаев тяжелое состояние приводило к смерти. По своим симптомам заболевание было сходно с болезнью, которой страдали средневековые ремесленники, занимавшиеся изготовлением войлоч­ных шляп. (Отсюда и название болезни — «безумие шляпника»). Лишь позднее обнаружили причину не­счастья. Оказалось, что в заливе моллюски, которы­ми питались рыбаки, были отравлены ртутным мети­лом. Люди получали концентрированную дозу яда, который осаждался в тканях мозга, (В свое время шляпники обрабатывали войлок веществами, содер­жащими ртуть.)

Люди извлекли из этого случая урок. Во всех промышленное развитых странах запрещено законом спускать в воду кислоты, окислы металлов и вещест­ва, содержащие свинец или ртуть. Однако правомерен вопрос: достаточно ли запретить спуск в воду лишь токсичных веществ как таковых? Ведь многие совре­менные синтетические моющие средства содержат вещества, действие которых в воде почти аналогично действию ядов. Вспомните наш пример со Швецией. А таких примеров можно привести множество из практики других стран. Многим ли лучше ядов непрерывное загрязнение подземных вод нитратами, которые вызывают тяжелые заболевания грудных детей?

Часто административные власти бывают беском­промиссны в своих требованиях к промышленным предприятиям. Однако нельзя запретить в один день предметы широкого потребления или мановением па­лочки изменить технологию их производства, сделав ее совершенно безвредной.

Вопрос, хочет ли общество ценой больших расхо­дов очищать все сточные воды, не так прост, как ка­жется на первый взгляд. В ряде высокоразвитых стран были попытки решить эту проблему введением раздельного водного хозяйства. Так, в Японии воды, предназначенные для хозяйственных нужд, будут подвергать лишь первичной обработке, а воду для питья очищать последовательно прогрессивными ме­тодами, вводя в основном третичную очистку.

Однако трудно примириться с тем, что, чем даль­ше, тем больше живописных прежде озер и рек ста­новятся непригодными для спорта и отдыха. А ведь утомленному современным темпом жизни человеку необходим отдых именно у чистых озер, в незатоптанных лесах, на свежем воздухе в горах. Мы уже упоминали о чрезвычайной загрязненности водохра­нилища Делавэр. Американцы в поисках путей, как вернуть его людям для отдыха, подсчитали, что, если повысить плату за плаванье на лодке по озеру на 2,5 доллара в день, полученные в течение тридцати лет деньги покроют расходы по искусственному повышению содержания кислорода в озерной воде. Бо­лее того, эта мера оказала бы весьма благотворное влияние и на окрестности.

Но счетные машины упустили один момент: через тридцать лет нас на Земле будет вдвое больше, и не только каждое озеро, но и каждый кубометр пресной воды станет настолько ценен, что его чистоту нельзя будет уберечь никаким повышением платы за поль­зование лодкой. Увеличение народонаселения в пря­мом и переносном смысле слова принудит нас очи­щать все воды так, как это сегодня делается в опыт­ной башне на озере Тахо. Лишь третичная очист­ка может удовлетворить растущие требования че­ловека.

В свете таких прогнозов экономист и социолог могут спросить: «А может быть, лучше вообще не загрязнять воду, то есть последовательно избавлять ее от функции «сточной ямы»?». Такая постановка вопроса наводит на мысль, а не лучше ли искать тех­нологию, которая предотвратила бы загрязнение воды, чем думать о том, как очистить уже загрязненную воду?

Здесь существуют два пути. Промышленные пред­приятия нуждаются в воде либо для охлаждения, либо для использования в технологическом процессе. В первом случае оптимальным решением, бесспорно, является многократное использование воды. На та­ких предприятиях нужно создавать системы, принцип действия которых был бы подобен системе охлажде­ния автомобильного двигателя. При этом само пред­приятие будет заинтересовано в чистоте непрерывно используемой им воды, иначе она повредит оборудо­вание и предприятие понесет ущерб.

В тех же случаях, когда вода необходима для непосредственного использования в технологических процессах, может помочь в первую очередь матери­альная заинтересованность предприятия в том, чтобы оно само чистило сточные воды. При очистке пред­приятие может получить новое сырье, которое с лих­вой возместит расходы. Существует много примеров рентабельного использования охлаждающих и техно­логических вод. В Советском Союзе и Японии подо­гретая вода используется для отопления теплиц и в рыбном хозяйстве. Такие рыбы, как угорь, карп, аме­риканский сом, очень любят теплую воду.

В промышленно развитых странах уже сейчас в металлообрабатывающей промышленности из шли­фовальных эмульсий получают серную кислоту. В пи­щевой промышленности из сточных вод уже давно выделяют уксус. Целлюлозные предприятия с заме­ной сульфитных процессов сульфатными получили отход, который можно снова использовать практи­чески на 90%.

Чтобы оценить хоть как-то потери, связанные со спуском в водоемы технических вод, достаточно одного небольшого примера. Лабо (верхнее течение реки Эльбы в Чехословакии. — Ред.) ежегодно уносит около 1000 т хлоридов, 1500 т сульфатов, 10 т алюми­ния, 55 т железа, 1100 т кальция, 180 т калия, 470 т натрия, 220 т магния, 3 т бария и много другого цен­ного сырья. Логично задать вопрос: что можно было бы сделать из всех этих веществ, извлеченных из заг­рязнений одной реки?

Для рециклизации воды, или ее последовательного очищения перед возвращением в водоем, необходимо строительство современных очистных сооружений и проведение широких исследований, требующих боль­ших средств, времени и высокой квалификации сот­рудников.

Очищенные воды могут использоваться неодно­кратно. Так, в США в реке Огайо вода на сравнитель­но коротком участке между Цинциннати и Питтсбур­гом загрязняется, очищается и снова используется до пяти раз. Правда, такое решение требует от каждого потребителя возвращения воды хотя бы в исходном состоянии. Должны быть исключены все неэффектив­ные и вредные методы эксплуатации, чтобы придер­живаться обусловленных «правил игры» и не загряз­нять реку такими ядами, которые не поддаются устра­нению.

Решения по охране вод от загрязнения, принятые правительством СССР, очень четко определяют ос­новные задачи. На старых предприятиях, где строи­тельство очистных сооружений нерентабельно, про­изводство должно быть остановлено, а на новых пред­приятиях следует реализовать технологические меры для уменьшения загрязнения. Нельзя допускать строи­тельство новых заводов, производящих сточные воды, очистка которых не была бы обеспечена. Необ­ходимо широкое строительство очистных сооружений и при складских помещениях, где вредные вещества могут проникать во внешнюю среду. Действенность всех названных мер можно повысить многоразовым использованием воды, то есть ее рециклизацией, пра­вильным сбором сточных вод.

В Чехословакии до 1975 г. построено 456 очист­ных станций, в очистку вод вложено 4,5 млрд. крон. На долю Словакии в этих мероприятиях приходится 150 сооружений общей стоимостью 2,5 млрд. крон.

Отвечая теперь на вопрос, хватит ли воды нашим внукам, можно с уверенностью сказать, что хватит, но лишь в том случае, если мы будем лучше хозяй­ничать. Изготовив первое орудие труда, человек за­думался и о своей судьбе. Сегодня человек произ­водит огромное количество энергии, создает темпера­туры, при которых плавятся самые теплостойкие минералы и металлы, и решает на ЭВМ еще недав­но неразрешимые системы уравнений, и тем более он обязан думать и о собственной судьбе, и о судьбе своих внуков. Запасы воды, считавшиеся до недавне­го времени неисчерпаемыми, отнюдь не бесконечны. Это не должно вселять в нас пессимизм, а должно активизировать нашу деятельность по сохранению и даже приумножению мировых запасов пресной воды, чтобы удовлетворение нужд цивилизации не шло в разрез с законами природы.

comments powered by HyperComments