6.4.1. Составляющие водного баланса суши и потребление воды человечеством

Без воды жить невозможно. С глубокой древности люди старались селиться по берегам рек и озёр. Только потом, когда научились рыть колодцы и пользоваться грунтовой водой, стали расселяться вдали от открытых водоёмов.

Помимо бытовых нужд, вода расходуется в сельском хозяйстве (полив, содержание скота, орошение) и в промышленности. Практически любое производство нуждается в воде; иногда технологические процессы связаны с очень большим расходом воды. Некоторым производствам годится не всякая, а только чистая вода. Потребление воды непрерывно растёт, и во многих местах её стало не хватать.

Для того, чтобы разобраться с этим вопросом, надо рассмотреть потребление воды человечеством (табл. 6.2) и сопоставить его с общим балансом воды над поверхностью суши (рис. 6.1).

  Таблица 6.2. Потребление воды человечеством. По данным [63 и др.]  
Годовое
Расход в %
Расход в %
Вид расхода потребление,
от годового
от годового
тонн
потребления
количества осадков
Питьевая вода 2,7 109 0,05 0,002
Затраты на сельское
4 1012
80
,
66
3
,
33
хозяйство
Промышленные
2,15 1011
4
,
34
0
,
18
затраты
Энергетика 2,4 1011 4,85 0,2
Бытовые нужды 5 1011 10,1 0,42
Общий расход 4,96 1012 100 4,13

PIC

  Рис. 6.1. Потребление воды человечеством на фоне водного баланса Земли  
Примечания.
  1. Оценка запаса грунтовых вод зависит от расчётной глубины. Поэтому у разных авторов оценки различаются: от 8,4 1015 т [17] до 6,6 1016 т [69].
  2. Испарение по линии (2) принято равным расходу воды на полив и искусственное орошение сельскохозяйственных культур.

Табл. 6.2 и рис. 6.1 нуждаются в комментариях.

Ежегодно над сушей в виде осадков выпадает 1,1 1014 тонн пресной воды (110 тысяч кубических километров). Эта вода частично поступает в океан путём речного стока и просачивания грунтовых вод вдоль побережья (3,6 1013 т/год), а частично возвращается в атмосферу. Этот возврат идёт двумя путями: во-первых, прямым испарением с рек, озёр, болот и с мокрых (после дождя) поверхностей (2 1013 т/год) и, во-вторых, за счёт транспирации через растения (5 1013 т/год). Как видно, на транспирацию уходит в 2,5 раза больше, чем на прямое испарение.

На рис. 6.1 внутри соответствующих прямоугольников указано содержание воды в океане, атмосфере и на суше.

В океане количество воды огромно — 2,4 1018 т (2,4 миллиарда кубических километров).

В атмосфере почти вся вода находится в виде пара — 1,2 1013 т (12 тысяч км3). Доля воды в капельно-жидкой и кристаллической фазах, находящейся в облаках, невелика. Обращает на себя внимание, что количество осадков — 4,7 1014 т/год в 40 раз больше, чем содержание её в атмосфере. Таким образом, атмосферная влага быстро и многократно обновляется в цикле испарение — осадки.

Вода на суше находится в ледниках (2,9 1016 т), в виде подземных грунтовых вод (6 1016 т), и в наиболее доступной для человечества форме — в реках и озёрах (только 2,5 1013 т). Величину запаса в грунтовых водах 6 1016 тонн (60 миллионов км3), указанную на рис. 6.1, следует считать условной. Оценка этой величины зависит от расчётной глубины залегания и у разных авторов [17; 63; 69; 83] она различается примерно в два раза. Второе место из сухопутных «резервуаров» занимают ледники — 2,9 1016 т. В основном это ледники Антарктиды, Гренландии, северного полярного бассейна. В реках и озёрах воды гораздо меньше — 2,5 1013 т. Здесь также обращает на себя внимание, что ежегодный речной сток примерно в 1,5 раза превышает запас воды в реках и озёрах. Эта вода также непрерывно обновляется в процессе кругооборота, хотя и не так быстро, как в атмосфере. Распределение воды, поступающей с суши в океан, между речным стоком и грунтовыми водами не совсем ясно. По-видимому, основная роль принадлежит речному стоку.

Из табл. 6.2 видно, что человечество ежегодно потребляет 5 1012 тонн (5000 км3) воды. По абсолютной величине это — огромное количество, но по отношению ко всей массе осадков это совсем немного, меньше 5%. Правда, потребление быстро растёт: его прирост составляет 10–12% в год. Отчасти эта вода забирается из рек и озёр, отчасти же добывается из грунтовых вод, которые часто оказываются лучше и чище речной и озёрной воды. Потребление человечеством речной (озёрной) и грунтовой воды можно считать примерно равным. На самом деле оно сильно зависит от места; например, в США доля грунтовых вод составляет 70% [17].

Табл. 6.2 показывает, как распределяется эта вода: основную часть (80%) потребляет сельское хозяйство, на бытовые нужды расходуется 5%, на промышленность и энергетику по 2–2,5% и только 0,05% человечество действительно выпивает в буквальном смысле этого слова.

Возникает вопрос: раз на все свои нужды человечество потребляет всего лишь 5% сухопутного кругооборота воды, то почему же её не хватает? Здесь действует несколько причин:

Остановимся на дополнительных водных ресурсах, которые сосредоточены в грунтовых водах и ледниках и в принципе могли бы использоваться без нарушения общего кругооборота воды.

Пополнение грунтовых вод происходит за счёт осадков, а расход — путём медленного стока в реки и океан. Для использования в хозяйственных целях воду необходимо поднять на поверхность, часто с большой глубины (десятки, сотни метров); это связано с затратами энергии. Кроме того, грунтовую воду уже нельзя считать легко возобновляемым ресурсом, таким, например, как речной сток. Если откачивать её слишком интенсивно, то уровень грунтовой воды понижается (совершенно так, как в деревенском колодце, из которого черпают все). В конце концов наступает критический момент, когда воды уже нет и для её восстановления необходимо прекратить откачку и подождать… несколько десятков, а то и пару сотен лет.

Для полноты картины упомянем ещё два источника пресной воды. Первый из них — опреснение солёной морской воды — требует значительной затраты энергии, и потому такая вода стоит намного дороже грунтовой и, тем более, речной. Тем не менее, промышленные опреснительные установки созданы и действуют во многих местах, питая жизнь и промышленность там, где осадков очень мало. Второй источник, пока ещё не используемый — это ледники. Существуют проекты транспортировки этой воды в виде айсбергов из Антарктиды в засушливые районы, но пока они ещё далеки от реализации. Вопрос этот, пожалуй, чисто экономический, ибо технических трудностей нет никаких.

Мы переходим к вопросу о том, как промышленность, которая пропускает через себя всего лишь 4% от воды, потребляемой человечеством, и 0,2% от кругооборота воды на суше, смогла стать главным (хотя и не единственным) загрязнителем. Но можно наперёд сказать, что ничего особенно удивительного в этом нет: ведь ложкой дёгтя можно испортить бочку мёда.