Природные ресурсы. Водные ресурсы суши

Статья содержит информацию о водных ресурсах планеты. Приводятся статистические данные по содержанию воды на планете. Уточняются пути по предотвращению глобальной катастрофы.

Что такое водные ресурсы Земли?

Водные ресурсы — совокупность вод гидросферы, в том числе и Мирового океана, а также наземных и скрытых вод континентов.

Вода представляет собой самое многочисленное вещество на планете. Наибольшей важностью обладает вода пригодная для питья - без нее человеческое существование не представляется возможным. Главные особенности ресурса состоят в том, что он не имеет аналогов и альтернативы. Человечество всегда использовало воду в разных областях своей деятельности: бытовое и сельское хозяйство, промышленность.

Определить какое число запасов воды содержит в себе Земля непросто. Это объясняется тем, что вода пребывает в постоянном движении и способна изменять свое состояние на:

• жидкое;
• твердое;
• газообразное.

Общее количество водных ресурсов Земли определяется как свободная вода, которая присутствует во всех известных состояниях и атмосфере.

ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой

Рис. 1. Ледники Антарктики.

На планете содержится около 1,386 млрд. км. куб. воды. Но значительная часть от общего объема (97,5%) это соленая вода и только 2,5% — пресная. Основная доля пресной воды (68,7%) находится во льдах Антарктики, Арктики, и горных районов.

Некогда внутренние воды и водные ресурсы в целом относились к числу возобновляемых ресурсов благодаря круговороту воды и способности ее к очищению. Эти специфические черты живительной влаги породили распространенный миф о неизменности и неисчерпаемости ресурса.

Однако сейчас положение сильно изменилась. В большинстве частей света были выявлены последствия длительного и некорректного воздействия человека на самый ценный ресурс. За минувшие три десятка лет наблюдается массовое изменение по вине человека в круговороте воды, которое негативно сказывается на ее качестве и потенциале как природного ресурса.

Объем водных ресурсов, их география и временное распределение, зависят не только от естественных климатических колебаний.

Рис. 2. Загрязнение воды человеком.

Из-за положительного и отрицательного влияния человека на планету многие части мировых водных ресурсов попросту истощаются и сильно загрязняются. Это обстоятельство сейчас является основным фактором, который существенно тормозит экономическое развитие, а вместе с тем и рост численности населения. Поэтому тема и вопрос, касающийся иррационального использования водных ресурсов, сегодня актуален как никогда.

Охрана водных ресурсов

Водные ресурсы предусматривают рациональное использование от каждого жителя Земли, предприятия и государства.

Рис. 3. Очистка поверхности океана от нефтяного пятна.

Для предупреждения необратимых последствий на планете необходимо приобщать все слои населения к проблеме и создать законодательную основу, которая будет способствовать проявлению заботы о водных ресурсах как со стороны частных лиц, так и предприятий.

Выброс мусора в моря и океаны сейчас вызывает глобальные проблемы, т. к. это негативно сказывается на живых сущзествах, которые населяют морские глубины.Средняя оценка: 4.5 . Всего получено оценок: 125.

Общий объем гидросферы Земли огромен и составляет почти 1,4 млрд. км Однако ресурсы пресной воды, необходимой человечеству, животным и растениям, составляют всего 2-2,5% этого объема. Мировое водопотребление в 1985 году составляло 4 тыс. км3, по прогнозам специалистов в 2000 году оно должно увеличиться до 6 тыс. км3. К тому же примерно половина всей используемой пресной воды (63%) расходуется безвозвратно, особенно в сельском хозяйстве. На водопотребление промышленное идет 27% от общего объема, на коммунально-бытовое - 6%, а на создание - всего 4%. Такое положение создает реальную угрозу возникновения дефицита пресной воды в глобальном .

Запасы пресной воды невелики, да и то большая часть ее находится в твердом состоянии в виде , и в горах. Эта часть пока еще практически недоступна для использования. Если этот лед равномерно распределить по Земле, он покроет ее слоем в 53 см, а если растопить, уровень поднимется на 64 метра.

Ценным источником пресной воды являются и озера, но распределены они по поверхности Земли неравномерно. В и в северной части пресная вода имеется в избытке, и на душу населения приходится 25 тыс. м в год. В поясах планеты, которые охватывают 1/3 суши, очень остро ощущается дефицит воды. Здесь на душу населения приходится менее 5 тыс. м в год, а сельское возможно только в условиях . Эти контрасты объясняются прежде всего климатическим своеобразием областей и характером их поверхности.

Пресная вода уже стала товаром мировой торговли: ее в танкерах, по дальним водопроводам. Например, импортируют такую воду из , - с , — из . Существуют проекты перекачки воды по водопроводам из и Антарктиды в , из в . Разрабатываются установки, где тепло атомных реакторов будет использоваться одновременно для опреснения воды и производства электроэнергии. Стоимость одного литра будет невысока, так как производительность установок очень значительна. Эта опресненная вода будет использоваться для полива.

— основа первичного сектора экономики, ведущего сбор промышленного и сельскохозяйственного сырья и первичную его переработку для последующего потребления.

Природные ресурсы включают:

• Минеральные
• Земельные
• Лесные
• Водные запасы
• Ресурсы Мирового океана

Ресурсообеспечение выражается соотношением между величиной природных ресурсов и размерами их использования.

Минеральные ресурсы

Минеральные ресурсы — это совокупность специфических форм минеральных веществ в земной коре, являющихся источником энергии, различных материалов, химических соединений и элементов.

Минеральные ресурсы образуют в мировой экономике базу для производства промышленной продукции. зменения в добыче и потреблении сырья в международной торговле влияют не только на экономическую ситуацию в отдельных странах и регионах, но имеют глобальный характер. За последние 25-30 лет сырьевой сектор значительно изменился вследствие политики развитых стран, пытавшихся преодолеть зависимость от поставок сырья из развивающихся стран и сократить производственные затраты. В этот период активизировались геолого-разведочные работы в развитых странах, в том числе осваивались месторождения в отдаленных и труднодоступных районах, в том числе осуществлялись программы экономии минерального сырья (ресурсосберегающие технологии; использование вторичного сырья, снижение материалоемкости продукции и т. д.) и велись разработки в сфере альтернативной замены традиционных видов сырья, прежде всего энергетического и металлического.

Таким образом, происходит переход мировой экономики с экстенсивного пути развития на интенсивный, сокращающий энерго- и материалоемкость мирового хозяйства .

В то же время высокая обеспеченность минеральными ресурсами хозяйства той или иной страны или их дефицит в конечном счете не являются фактором, определяющим уровень социально-экономического развития . Во многих странах наблюдаются существенные разрывы между уровнем развития производительных сил и обеспеченностью материально-сырьевыми ресурсами (например, в Японии и России).

Промышленная значимость ресурсов определяется следующими требованиями:

• Технической возможности и экономической рентабельности добычи, транспортировки и переработки.
• Экологической допускаемости разработки и использования
• Благоприятности политической и экономической международной ситуации

Размещение минеральных ресурсов характеризуется крайней неравномерностью и высокой концентрацией добычи . На 22 вида минеральных ресурсов приходится более 90% стоимости продукции горно-добывающей промышленности. Однако 70% добычи металлов приходится на 200 крупнейших рудников; более 80% запасов и добычи нефти сосредоточено на 250 месторождениях, что составляет лишь 5% общего числа нефтяных разработок.

В мире выделяется семь стран по разнообразию и объему запасов минеральных ресурсов, обладающих ими:

• Россия (газ, нефть, уголь, железная руда, алмазы, никель, платина, медь)
• США (нефть, медь, железная руда, уголь, фосфориты, уран, золото)
• Китай (уголь, железная руда, вольфрам, нефть, золото)
• ЮАР (платина, ванадий, хром, марганец, алмазы, золото, уголь, железная руда)
• Канада (никель, асбест, уран, нефть, уголь, полиметаллы, золото)
• Австралия (железная руда, нефть, уран, титан, марганец, полиметаллы, бокситы, алмазы, золото)
• Бразилия (железная руда, цветные металлы)

На промышленно развитые страны приходится около 36% нетопливных минеральных ресурсов мира и 5% нефти.

На территории развивающихся стран находится до 50% нетопливных минеральных ресурсов, почти 65% запасов нефти и 50% природного газа, 90% запасов фосфатов, 86-88% олова и кобальта, более 50% медной руды и никеля. Существенна дифференциация в обеспеченности и размещении полезных ископаемых: подавляющая их часть сосредоточена примерно в 30 развивающихся странах. Среди них выделяются: страны Персидского залива (около 60% запасов нефти), Бразилия (железные и марганцевые руды, бокситы, олово, титан, золото, нефть, редкие металлы), Мексика (нефть, медь, серебро), Чили (медь, молибден), Заир (кобальт, медь, алмазы), Замбия (медь, кобальт), Индонезия (нефть, газ), Алжир (нефть, газ, железная руда), страны Средней Азии (нефть, газ, золото, бокситы).

Из стран с экономикой переходного периода запасами минерального сырья, имеющими мировое значение, обладает Россия, где сосредоточено около 8% мировых запасов нефти, 33% природного газа, 40% угля, 30% — железной руды, 10% — алмазов и платины.

Добыча основных видов минерального сырья* , 2004 г.
Оценка по содержанию полезного компонента
Источник: Mineral Commodity Summaries 2005.U.S. Geological Survey. Wash., 2005.

Вид сырья	Измерения	Добыча	Страны — ведущие в добыче
Нефть	млн. т	3800	Саудовская Аравия, Россия США, Иран, Китай, Венесуэла
Газ	млрд. куб. м	2700	Россия, Канада, США, Алжир
Уголь	млн. т	5400	Китай, США, Россия
Уран	тыс. т	45	Канада, Китай, США
Железная руда	млн. т	780	Бразилия, Австралия, Китай, Россия, США
Бокситы	млн. т	130	Гвинея, Ямайка, Бразилия
Медная руда	млн. т	14,5	США, Чили, Россия, Казахстан
Золото	т	2500	ЮАР, США, Австралия, Канада
Алмазы	млн. карат	70	Конго, Ботсвана, Россия, Австралия, ЮАР
Фосфатные руды	млн. т	140	США, Марокко, Китай

Земельные ресурсы

Земельные ресурсы, почвенный покров — основа сельскохозяйственного производства. Вместе с тем лишь 1/3 земельного фонда планеты — это сельскохозяйственые угодья (4783 млн.га), то есть земли, используемые для производства продуктов питания и сырья для промышленности.

Сельскохозяйственные угодья представляют собой пашни, многолетние насаждения (сады), естественные луга и пастбища. В различных странах мира соотношение пашни и пастбищ в сельскохозяйственных угодьях различно.

В настоящее время в мире на пашни приходится около 11% всей площади суши (1350 млн. га) и 24% суши (3335 млн. га) используются в животноводстве. Страны, обладающие наибольшими массивами пахотных земель (млн. га): США — 186, Индия — 166, Россия — 130, Китай — 95, Канада — 45. Различна обеспеченность регионов пашней в расчете на душу населения (га/чел.): Европа — 0,28, Азия — 0,15, Африка — 0,30, Северная Америка — 0,65, Южная Америка — 0,49, Австралия — 1,87, страны СНГ — 0,81.

Если в развитых странах рост урожайности и продуктивности, сельскохозяйственного производства во многом обеспечивается за счет экстенсивного использования земель, то большая часть наиболее доступных и плодородных земель уже заняты под сельскохозяйственным производством, а те, что остались — малоплодородны.

Производство основных видов сельскохозяйственной продукции в мире, в среднем за 2002-2004 гг.
Источник: FAO Production Yearbook, 2004; Rome, 2004. FAO Yearbook of Fishery Statistics. Rome, 2005; FAO Yearbook of Forest Product. Rome, 2005.

Виды продукции	Измерения	Производство, сбор	Страны — основные производители продукции
Зерновые — всего	млн. т	2300	КНР, США, Индия
Картофель и корнеплоды	млн. т	715	КНР, Россия, Нигерия
Овощи	млн. т	880	КНР, Индия, США
Фрукты	млн. т	510	КНР, Индия, США
Сахар сырец	млн. т	1500	Бразилия, КНР, США
Кофе зерно	млн. т	7,7	Бразилия, Колумбия, Мексика, Индонезия, Эфиопия
Какао-бобы	млн. т	3,8	Кот-д`Ивуар, Гана, Бразилия
Хлопчатник, волокно	млн. т	65	КНР, США, Индия
Мясо — всего	млн. т	265	КНР, США, Бразилия
Молоко коровье, свежее	млн. т	560	США, Индия, Россия, Германия, Франция, КНР
Шерсть очищенная — всего	тыс. т	1700	КНР, Россия, Казахстан, Австралия, ЮАР
Улов рыбы — всего	млн. т	100	Китай, Япония, Перу, Россия
Вывоз древесины	млн. куб. м	4000	Россия, США, Бразилия, Канада

Лесные ресурсы

Лесами занято около 4 млрд. га земель (около 30% суши). Четко прослеживается два лесных пояса: северный с преобладанием хвойных пород деревьев и южный (главным образом тропические леса развивающихся стран).

В развитых странах в последние десятилетия в основном из-за кислотных дождей поражены леса на территории около 30 млн. га. Это снижает качество их лесных ресурсов.

Для большинства стран третьего мира также характерно снижение обеспеченности лесными ресурсами (обезлесение территорий). До 11-12 млн. га в год вырубаются под пашни и пастбища, к тому же наиболее ценные породы леса экспортируются в развитые страны. Древесина остается также основным энергоносителем этих стран — 70% всего населения используют древесину как топливо при приготовлении пищи и обогреве жилищ.

Уничтожение лесов имеет катастрофические последствия: сокращается поступление кислорода в атмосферу, усиливается парниковый эффект, меняется климат.

Обеспеченность лесными ресурсами регионов мира характеризуется следующими данными (га/чел.): Европа — 0,3, Азия — 0,2, Африка — 1,3, Северная Америка — 2,5, Латинская Америка — 2,2, Австралия — 6,4, страны СНГ — 3,0. В России сосредоточено около 60% лесов умеренных широт, однако для промышленного использования пригодно 53% всех лесов станы.

Водные ресурсы

Рациональное использование водных ресурсов, в особенности пресноводных, — одна из острых глобальных проблем мирового хозяйства.

Около 60% общей площади суши на Земле приходится на зоны, где нет достаточного количества пресной воды. Четвертая часть человечества ощущает ее недостаток , а еще свыше 500 млн. жителей страдают от недостатка и плохого качества питьевой воды.

Большая часть вод на земном шаре — это воды Мирового океана — 96% (по объему). На подземные воды приходится около 2%, на ледники — тоже около 2% и только 0,02% приходится на поверхностные воды материков (реки, озера, болота). Запасы же пресных вод составляют 0,6% от всего объема вод .

Современное потребление воды в мире — 3500 куб. км в год, т. е. воды на каждого жителя планеты приходится по 650 куб. м в год.

Пресная вода в основном используется в промышленности — 21% и сельском хозяйстве — 67%. Воды Мирового океана не пригодны не только для питья, но и для технологических нужд, несмотря на достижения современной технологии.

Ресурсы мирового океана

Ресурсы Мирового океана играют все возрастающую роль в развитии производительных сил.

Они включают:

• биологические ресурсы (рыба, зоо- и фитопланктон);
• значительные ресурсы минерального сырья;
• энергетический потенциал;
• транспортные коммуникации;
• способности вод океана рассеивать и очищать основную часть поступающих в него отходов химическим, физическим и биологическим воздействием;
• основной источник ценнейшего и все более дефицитного ресурса — пресной воды (получение которой путем опреснения увеличивается с каждым годом).

Освоение ресурсов океана и его охрана, несомненно, одна из глобальных проблем человечества.

Особое значение для мирового хозяйства имеет использование ресурсов морского шельфа. В настоящее время около 30% добываемой нефти — шельфового происхождения. В ЕС море дает до 90% добываемой нефти, в Австралии — до 50%. Подавляющая часть нефти (85%) на шельфе извлекается на глубине до 100 м. Добычу нефти на шельфе ведут около 60 стран.

ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ (а. water resources; н. Wasserschatze, Wassersquellen; ф. ressources d"eau; и. recursos de agua) — пригодные для использования воды рек, озёр, каналов, водохранилищ, морей и океанов, почвенная влага, а также воды (льды) полярных и горных ледников, атмосферные осадки.

В процессе круговорота (непрерывное движение воды в , в жидком, парообразном и твёрдом состояниях) происходит естественное возобновление водных ресурсов (табл. 1). Ресурсы пресных вод составляют менее 2% запасов гидросферы. Ho если исключить полярные ледники, в которых законсервировано около 24 млн. км 3 неиспользуемых вод (льда), то на долю наиболее доступных для использования пресных вод приходится всего лишь 0,3% общего объёма гидросферы. Тем не менее, именно эти воды являются наиболее надёжным источником для использования, т.к. они непрерывно возобновляются в процессе круговорота воды. Интенсивно возобновляемые пресные водные ресурсы состоят из двух неравноценных для использования частей: более или менее устойчивой во времени и неустойчивой. Например, речные водные ресурсы делятся на подземные (устойчивые), в общем виде характеризующие возобновимые ресурсы подземных вод зоны активного водообмена, а также сток, зарегулированный проточными озёрами, и менее устойчивые — поверхностные (паводочные). Сильно минерализованные подземные глубинные воды практически невозобновляемы, т.к. не участвуют в круговороте. Для оценки водных ресурсов материков, стран, речных бассейнов и их отдельных частей разработана шестикомпонентная система уравнений водного баланса, которая позволяет оценить различные источники возобновимых водных ресурсов взаимосвязанно, в соответствии со свойственным природе круговоротом воды (табл. 2).

Теоретически при рациональном использовании водные ресурсы неисчерпаемы. Однако потребности в них настолько быстро растут, что во многих странах ощущается острый недостаток в водных ресурсов. Увеличение доступных для использования водных ресурсов возможно за счёт их расширенного воспроизводства (применения агро- и лесотехнических мероприятий, создания водохранилищ и других мер). Некоторые виды расширенного воспроизводства водных ресурсов достигли глобальных масштабов. Так, мировой объём зарегулированного паводочного стока водохранилищами земного шара — 2000 км 3 в год, в результате чего естественный устойчивый сток рек мира увеличился на 16%.

Интенсивное хозяйственное использование водных ресурсов во многих районах мира приводит к их существенному загрязнению. Образуются сточные воды, которые даже после очистки содержат остаточные загрязнения. Количество таких городских и промышленных , сбрасываемых ныне в реки и водоёмы мира, приблизительно достигает 500 км 3 в год. Для их более или менее полного обезвреживания, считая, что половина из них подвергается тщательной биологической очистке, требуется израсходовать около 6000 км 3 в год чистой воды, что составляет около 17% полного мирового речного стока, а в будущем при условии более полной очистки для этой цели потребуется израсходовать весь мировой речной сток.

Сброс сточных вод в реки и водоёмы даже после очистки, которая бывает неполной из-за сложного состава загрязнений, нарушает опреснительное действие круговорота воды. Для предотвращения этого неблагоприятного явления промышленные загрязнения устраняют до момента сброса в окружающую среду; городские сточные воды, содержащие ценные удобрения (азот, фосфор, калий), после соответствующей подготовки используют для удобрения кормовых культур или лесов, в некоторых случаях применяют повторно после очистки в тех отраслях хозяйства, которые не требуют чистой воды, например, для охлаждения турбогенераторов теплоэлектростанций. Обезвреживание промышленных сточных вод предусматривает перевод очистки на локальную основу, т.е. очистку сточных вод одной производственной линии, содержащих один вид загрязнений. Эта система, а в некоторых случаях и изменение технологии производства позволяют перейти на замкнутое оборотное водоснабжение. Таким путём достигается изоляция промышленного звена круговорота воды от естественного, а также использование ценных отходов производства. В перспективе наиболее рациональной охраной водных ресурсов является полное прекращение сброса сточных вод в реки и водоёмы.

ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, в ó ды в жидком, твердом и газообразном состоянии и их распределение на Земле. Они находятся в естественных водоемах на поверхности (в океанах, реках, озерах и болотах); в недрах (подземные воды); во всех растениях и животных; а также в искусственных водоемах (водохранилищах, каналах и пр.).

Вода – единственное вещество, которое в природе присутствует в жидком, твердом и газообразном состояниях. Значение жидкой воды существенно меняется в зависимости от местонахождения и возможностей применения. Пресная вода шире используется, чем соленая. Свыше 97% всей воды сосредоточено в океанах и внутренних морях. Еще ок. 2% приходится на долю пресных вод, заключенных в покровных и горных ледниках, и лишь менее 1% – на долю пресных вод озер и рек, подземных и грунтовых.

Вода, самое распространенное соединение на Земле, обладает уникальными химическими и физическими свойствами. Поскольку она легко растворяет минеральные соли, живые организмы вместе с ней поглощают питательные вещества без каких-либо существенных изменений собственного химического состава. Таким образом, вода необходима для нормальной жизнедеятельности всех живых организмов. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Ее молекулярный вес всего 18, а точка кипения достигает 100

° C при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. На б ó льших высотах, где давление ниже, чем на уровне моря, вода закипает при более низких температурах. Когда вода замерзает, ее объем увеличивается более чем на 11%, и расширяющийся лед может разрывать водопроводные трубы и мостовые и разрушать скальные породы, превращая их в рыхлый грунт. По плотности лед уступает жидкой воде, что и объясняет его плавучесть.

Вода также обладает уникальными термическими свойствами. Когда ее температура понижается до

0 ° C и она замерзает, то из каждого грамма воды высвобождается 79 кал. При ночных заморозках фермеры иногда опрыскивают сады водой для защиты бутонов от повреждения морозом. При конденсации водяного пара каждый его грамм отдает 540 кал. Эта теплота может быть использована в отопительных системах. Благодаря высокой теплоемкости вода поглощает большое количество теплоты без изменения температуры.

Молекулы воды сцепляются посредством «водородных (или межмолекулярных) связей», когда кислород одной молекулы воды соединяется с водородом другой молекулы. Вода также притягивается к другим водород- и кислородсодержащим соединениям (т.н. молекулярное притяжение). Уникальные свойства воды определяются прочностью водородных связей. Силы сцепления и молекулярного притяжения позволяют ей преодолевать силу тяжести и вследствие капиллярности подниматься вверх по мелким порам (например, в сухой почве).

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ВОДЫ В ПРИРОДЕ

При изменении температуры воды изменяются и водородные связи между ее молекулами, что в свою очередь приводит к изменению ее состояния – от жидкого до твердого и газообразного. См. также ВОДА, ЛЕД И ПАР.

Поскольку жидкая вода является прекрасным растворителем, она редко бывает абсолютно чистой и содержит минеральные вещества в растворенном или взвешенном состоянии. Лишь 2,8% из 1,36 млрд. км

3 всей имеющейся на Земле воды приходится на долю пресной, причем б ó льшая ее часть (ок. 2,2%) находится в твердом состоянии в горных и покровных ледниках (преимущественно в Антарктиде) и только 0,6% – в жидком. Примерно 98% жидкой пресной воды сосредоточено под землей. Соленые воды океанов и внутренних морей, занимающих более 70% земной поверхности, составляют 97,2% всех вод Земли. См. также ОКЕАН. Круговорот воды в природе. Хотя общие запасы воды в мире неизменны, постоянно происходит ее перераспределение, и, таким образом, она является возобновимым ресурсом. Круговорот воды происходит под влиянием солнечной радиации, которая стимулирует испарение воды. При этом осаждаются растворенные в ней минеральные вещества. Водяной пар поднимается в атмосферу, где конденсируется, и благодаря силе тяжести вода возвращается на землю в виде осадков – дождя или снега (см. также ДОЖДЬ) . Б ó льшая часть осадков выпадает над океаном и лишь менее 25% – над сушей. Около 2/3 этих осадков в результате испарения и транспирации поступает в атмосферу и лишь 1/3 стекает в реки и просачивается в грунт. См. также ГИДРОЛОГИЯ.

Сила тяжести способствует перераспределению жидкой влаги с более высоких участков на более низкие как на земной поверхности, так и под ней. Вода, первоначально приведенная в движение солнечной энергией, в морях и океанах перемещается в виде океанических течений, а в воздухе – в облаках.

Географическое распределение осадков. Объем естественного возобновления водных запасов за счет атмосферных осадков различается в зависимости от географического положения и размеров частей света. Например, Южная Америка ежегодно получает почти втрое больше осадков, чем Австралия, и почти вдвое больше, чем Северная Америка, Африка, Азия и Европа (перечислены в порядке уменьшения годового количества осадков). Часть этой влаги возвращается в атмосферу в результате испарения и транспирации растениями: в Австралии эта величина достигает 87%, а в Европе и Северной Америке – лишь 60%. Остальная часть осадков стекает по земной поверхности и в конце концов с речным стоком достигает океана.

В пределах материков количество осадков также в значительной степени варьирует от места к месту. Например, в Африке, на территории Сьерра-Леоне, Гвинеи и Кот д

" Ивуара ежегодно выпадает более 2000 мм осадков, на большей части центральной Африки – от 1000 до 2000 мм, но при этом в некоторых северных районах (пустыня Сахара и Сахель) количество осадков составляет лишь 500–1000 мм, а в южных – Ботсване (включая пустыню Калахари) и Намибии – менее 500 мм.

Восточная Индия, Бирма и часть Юго-Восточной Азии получают более 2000 мм осадков в год, а б

ó льшая часть остальной Индии и Китая – от 1000 до 2000 мм, при этом северный Китай – лишь 500–1000 мм. На территории северо-западной Индии (включая пустыню Тар), Монголии (включая пустыню Гоби), Пакистана, Афганистана и б ó льшей части Среднего Востока ежегодно выпадает менее 500 мм осадков.

В Южной Америке годовое количество осадков в Венесуэле, Гайане и Бразилии превышает 2000 мм, б

ó льшая часть восточных районов этого материка получает 1000–2000 мм, но Перу и некоторые районы Боливии и Аргентины – лишь 500–1000 мм, а Чили – менее 500 мм. В расположенных севернее некоторых областях Центральной Америки выпадает свыше 2000 мм осадков в год, в юго-восточных районах США – от 1000 до 2000 мм, а в ряде районов Мексики, на северо-востоке и Среднем Западе США, в восточной Канаде – 500–1000 мм, тогда как в центральной Канаде и на западе США – менее 500 мм.

На крайнем севере Австралии годовое количество осадков составляет 1000–2000 мм, в некоторых других северных районах оно колеблется от 500 до 1000 мм, но б

ó льшая часть материка и особенно его центральные районы получают менее 500 мм. ó льшей части бывшего СССР также выпадает менее 500 мм осадков в год. Временные циклы доступности воды. В любой точке земного шара речной сток испытывает суточные и сезонные колебания, а также меняется с периодичностью в несколько лет. Эти вариации часто повторяются в определенной последовательности, т.е. являются цикличными. Например, расходы воды в реках, берега которых покрыты густым растительным покровом, обычно выше ночью. Это объясняется тем, что с рассвета до заката растительность использует грунтовые воды для транспирации, вследствие чего происходит постепенное сокращение речного стока, но его объем снова увеличивается ночью, когда транспирация прекращается.

Сезонные циклы водообеспеченности зависят от особенностей распределения осадков в течение года. Например, на Западе США дружное таяние снега происходит весной. В Индии зимой выпадает незначительное количество осадков, а в разгар лета начинаются обильные муссонные дожди. Хотя среднегодовой речной сток почти постоянен на протяжении ряда лет, экстремально высоким или экстремально низким он бывает раз в 11–13 лет. Возможно, это связано с цикличностью солнечной активности. Сведения о цикличности хода осадков и речного стока используются при прогнозе водообеспеченности и повторяемости засух, а также при планировании водоохранной деятельности.

ИСТОЧНИКИ ВОДЫ

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. км 3 , 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. км 3 . 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 б

ó льшую 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 б

ó льших 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. См. также РЕКА. Потребление воды разными культурами. Для получения высоких урожаев требуется много воды: так, например, на выращивание 1 кг вишни расходуется 3000 л воды, риса – 2400 л, кукурузы в початках и пшеницы – 1000 л, зеленых бобов – 800 л, винограда – 590 л, шпината – 510 л, картофеля – 200 л и лука – 130 л. Примерное количество воды, затрачиваемое только на выращивание (а не на переработку или приготовление) пищевых культур, потребляемых ежедневно одним человеком в западных странах, – на завтрак ок. 760 л, на обед (ланч) 5300 л и на ужин – 10 600 л, что в целом за сутки составляет 16 600 л.

В сельском хозяйстве вода идет не только на полив посевов, но также на пополнение запасов подземных вод (чтобы предупредить слишком быстрое опускание уровня грунтовых вод); на вымывание (или выщелачивание) солей, накопившихся в почве, на глубину ниже корнеобитаемой зоны возделываемых культур; для опрыскивания против вредителей и болезней; защиты от заморозков; внесения удобрений; снижения температуры воздуха и почвы летом; для ухода за домашним скотом; эвакуации обработанных сточных вод, используемых для орошения (преимущественно зерновых культур); и переработки собранного урожая.

Пищевая промышленность. Для переработки разных пищевых культур требуется неодинаковое количество воды в зависимости от продукта, технологии изготовления и доступности воды соответствующего качества в достаточном объеме. В США на производство 1 т хлеба расходуется от 2000 до 4000 л воды, а в Европе – лишь 1000 л и всего 600 л в некоторых других странах. Для консервирования фруктов и овощей требуется от 10 000 до 50 000 л воды на 1 т в Канаде, а в Израиле, где вода представляет собой большой дефицит, – только 4000–1500. «Чемпионом» по затратам воды является лимская фасоль, на консервирование 1 т которой в США расходуется 70 000 л воды. На переработку 1 т сахарной свеклы затрачивается 1800 л воды в Израиле, 11 000 л во Франции и 15 000 л в Великобритании. На переработку 1 т молока требуется от 2000 до 5000 л воды, а на производство 1000 л пива в Великобритании – 6000 л, а в Канаде – 20 000 л. Промышленное водопотребление. Целлюлозно-бумажная промышленность – одна из самых водоемких вследствие огромного объема перерабатываемого сырья. На производство каждой тонны целлюлозы и бумаги в среднем затрачивается 150 000 л воды во Франции и 236 000 л в США. В процессе производства газетной бумаги на Тайване и в Канаде расходуется ок. 190 000 л воды на 1 т продукции, производство же тонны высококачественной бумаги в Швеции требует 1 млн. л воды. Топливная промышленность. Для производства 1000 л высококачественного авиационного бензина необходимо 25 000 л воды, а автомобильного бензина – на две трети меньше. Текстильная промышленность требует много воды для замачивания сырья, его очистки и промывки, отбеливания, крашения и отделки тканей и для других технологических процессов. Для производства каждой тонны хлопчатобумажной ткани необходимо от 10 000 до 250 000 л воды, шерстяной – до 400 000 л. Изготовление синтетических тканей требует значительно больше воды – до 2 млн. л на 1 т продукции. Металлургическая промышленность. В ЮАР при добыче 1 т золотой руды расходуется 1000 л воды, в США при добыче 1 т железной руды 4000 л и 1 т бокситов – 12 000 л. Для производства железа и стали в США требуется примерно 86 000 л воды на каждую тонну продукции, но до 4000 л из них составляют безвозвратные потери (главным образом, на испарение), и, следовательно, примерно 82 000 л воды может быть использовано повторно. Водопотребление в черной металлургии значительно варьирует по странам. На производство 1 т чугуна в чушках в Канаде тратится 130 000 л воды, на выплавку 1 т чугуна в доменной печи в США – 103 000 л, стали в электропечах во Франции – 40 000 л, а в Германии – 8000–12 000 л. Электроэнергетика. Для производства электроэнергии на ГЭС используется энергия падающей воды, приводящая в движение гидравлические турбины. В США на ГЭС ежедневно расходуется 10 600 млрд. л воды (см. также ГИДРОЭНЕРГЕТИКА) . Сточные воды. Вода необходима для эвакуации бытовых, промышленных и сельскохозяйственных стоков. Хотя около половины населения, например США, обслуживается канализационными системами, стоки из многих домов все еще просто сбрасываются в отстойники. Но все б ó льшая осведомленность о том, к каким последствиями приводит загрязнение воды через подобные устаревшие канализационные системы, стимулировала прокладку новых систем и сооружение водоочистных станций для предотвращения инфильтрации загрязняющих веществ в подземные воды и поступления неочищенных стоков в реки, озера и моря (см. также ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДЫ) . ДЕФИЦИТ ВОДЫ

Когда водопотребление превышает поступление воды, разница обычно компенсируется ее запасами в водохранилищах, так как обычно и спрос и поступление воды варьируют по сезонам. Отрицательный водный баланс формируется в условиях, когда испарение превышает количество осадков, поэтому умеренное снижение запасов воды – обычное явление. Острый дефицит наступает, когда приток воды оказывается недостаточным из-за продолжительной засухи или когда вследствие неудовлетворительного планирования потребление воды постоянно растет более быстрыми темпами, чем это ожидалось. На протяжении всей своей истории человечество время от времени страдало из-за нехватки воды. Чтобы не испытывать недостатка в воде даже во время засух, во многих городах и районах стараются ее запасать в водохранилищах и подземных коллекторах, но временами необходимы дополнительные водосберегающие мероприятия, а также ее нормированный расход. ПРЕОДОЛЕНИЕ ДЕФИЦИТА ВОДЫ

Перераспределение стока направлено на обеспечение водой тех районов, где ее не хватает, а охрана водных ресурсов – на уменьшение невосполнимых потерь воды и сокращение потребности в ней на местах. Перераспределение стока. Хотя традиционно многие крупные поселения возникали близ постоянных водных источников, в настоящее время некоторые населенные пункты создают также в районах, которые получают воду издалека. Даже в тех случаях, когда источник дополнительного водоснабжения находится в пределах того же штата или страны, что и пункт назначения, возникают технические, экологические или экономические проблемы, но если импортируемая вода пересекает государственные границы, то число потенциальных осложнений возрастает. Например, распыление йодистого серебра в облаках приводит к увеличению количества осадков в одном районе, но это может повлиять на уменьшение осадков в других районах.

Один из масштабных проектов переброски стока, предложенный в Северной Америке, предусматривает отведение 20% избыточной воды из северо-западных районов в аридные области. При этом ежегодно перераспределялось бы до 310 млн.м

3 воды, сквозная система водохранилищ, каналов и рек способствовала бы развитию навигации во внутренних районах, Великие озера ежегодно получали бы дополнительно 50 млн.м 3 воды (что компенсировало бы понижение их уровня), и вырабатывалось бы до 150 млн. кВт электроэнергии. Другой грандиозный план переброски стока связан с сооружением Большого Канадского канала, по которому вода направлялась бы из северо-восточных районов Канады в западные, а оттуда – в США и Мексику.

Большое внимание привлекает проект буксировки айсбергов из Антарктики в аридные районы, например на Аравийский п-ов, что позволит ежегодно обеспечивать пресной водой от 4 до 6 млрд. человек или орошать ок. 80 млн. га земель.

Одним из альтернативных методов водоснабжения является опреснение соленой воды, главным образом океанической, и транспортировка ее к местам потребления, что технически осуществимо благодаря применению электродиализа, вымораживания и различных систем дистилляции. Чем крупнее опреснительная установка, тем дешевле обходится получение пресной воды. Но с увеличением стоимости электроэнергии опреснение становится экономически невыгодным. Его используют лишь в тех случаях, когда энергия легкодоступна и другие способы получения пресной воды нецелесообразны. Коммерческие опреснительные установки действуют на островах Кюрасао и Аруба (в Карибском море), в Кувейте, Бахрейне, Израиле, Гибралтаре, на о.Гернси и в США. В других странах были построены многочисленные демонстрационные установки меньшей мощности.

Охрана водных ресурсов. Существует два широко распространенных способа сбережения водных ресурсов: сохранение существующих запасов пригодной к употреблению воды и приумножение ее запасов путем сооружения боле совершенных коллекторов. Накопление воды в водохранилищах предотвращает ее сток в океан, откуда она может быть вновь извлечена лишь в процессе круговорота воды в природе или путем опреснения. Водохранилища тоже облегчают водопользование в нужное время. Вода может храниться в подземных полостях. При этом не происходит потерь влаги на испарение, и сберегаются ценные земли. Сохранению существующих запасов воды способствуют каналы, не допускающие просачивание воды в грунт и обеспечивающие ее эффективную транспортировку; применение более эффективных методов орошения с использованием сточных вод; сокращение объема воды, стекающей с полей или фильтрующейся ниже корнеобитаемой зоны посевных культур; бережное использование воды на бытовые нужды.

Однако каждый из этих способов сбережения водных ресурсов оказывает то или иное воздействие на окружающую среду. Например, плотины портят естественную красоту незарегулированных рек и препятствуют аккумуляции на поймах плодородных илистых наносов. Предотвращение потерь воды в результате фильтрации в каналах может нарушить водообеспечение болот и тем самым неблагоприятно отразиться на состоянии их экосистем. Это может также препятствовать пополнению запасов грунтовых вод, влияя таким образом на водоснабжение других потребителей. А для уменьшения объема испарения и транспирации сельскохозяйственными культурами необходимо сокращать посевные площади. Последняя мера оправдана в районах, страдающих от нехватки воды, где при этом проводится режим экономии за счет сокращения расходов на ирригацию из-за высокой стоимости энергии, необходимой для подачи воды.

ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Сами источники водоснабжения и водохранилища имеют значение лишь когда вода доставляется в достаточном объеме к потребителям – в жилые дома и учреждения, к пожарным гидрантам (устройствам для отбора воды на пожарные нужды) и другим объектам коммунального хозяйства, на промышленные и сельскохозяйственные объекты.

Современные системы фильтрации, очистки и распределения воды не только удобны, но и способствуют предотвращению распространения таких передающихся через воду болезней, как тиф и дизентерия. Типичная городская система водоснабжения включает забор воды из реки, пропуск ее через грубый фильтр для устранения основной массы загрязнителей, а затем через измерительный пост, где фиксируются ее объем и скорость течения. После этого вода поступает в водонапорную башню, откуда пропускается через аэрационную установку (где происходит окисление примесей), микрофильтр для удаления ила и глины и песчаный фильтр для удаления оставшихся примесей. Хлор, убивающий микроорганизмы, добавляется в воду в магистральной трубе перед поступлением в смеситель. В конечном итоге перед отправкой в распределительную сеть потребителям очищенная вода закачивается в накопительный резервуар.

Трубы на центральной водопроводной станции обычно чугунные, большого диаметра, который постепенно, по мере разветвления распределительной сети, уменьшается. От уличных водопроводных магистралей с трубами диаметром 10–25 см вода подается к отдельным домам по оцинкованным медным или пластиковым трубам.

Орошение в сельском хозяйстве. Поскольку орошение требует огромных расходов воды, системы водоснабжения сельскохозяйственных районов должны иметь большую пропускную способность, особенно в аридных условиях. Вода из водохранилища направляется в облицованный, а чаще необлицованный магистральный канал и затем по ответвлениям в распределительные ирригационные каналы разного порядка на фермы. На поля вода выпускается разливом или по оросительным бороздам. Поскольку многие водохранилища расположены выше орошаемых земель, вода в основном течет под действием силы тяжести. Фермеры, которые сами запасают воду, откачивают ее из скважин прямо в арыки или накопительные водоемы.

Для полива дождеванием или капельного орошения, практикующегося в последнее время, используют насосы небольшой мощности. Кроме того, существуют гигантские центрально-стержневые ирригационные установки, откачивающие воду из скважин прямо посреди поля непосредственно в трубу, снабженную дождевальными приспособлениями и вращающуюся по кругу. Орошаемые таким образом поля с воздуха кажутся гигантскими зелеными кругами, некоторые из них достигают в диаметре 1,5 км. Такие установки обычны для Среднего Запада США. Они также используются в ливийской части Сахары, где из глубокого нубийского водоносного пласта откачивается более 3785 л воды в минуту.