на какую отрасль хозяйства приходится наибольший объем мирового водопотребления
Водопотребление
Выделяют две основные категории водопотребления:
История организованного водопотребления насчитывает несколько тысяч лет – период существования развитых человеческих цивилизаций. Первые сооружения для централизованного водоснабжения и водопотребления населения появились около 3300 до н. э. на территории современного Ирана. Позднее инженерные сети водоснабжения появились в Египте, Иерусалиме, а также в Древнем Риме, где водоснабжением было обеспечено 2 млн жителей и подавалось около 1 млн. м 3 воды/сут, или примерно 500 л/сут на человека. В России первые системы водоснабжения, построенные в XVII в. в Москве и Киеве, снабжали лишь отдельные сооружения – Московский Кремль и Киевскую духовную семинарию. Однако уже в XX в. системы централизованного водоснабжения имелись на территории 215 крупных и больших городов России. Тем не менее, эти инженерные системы не могли обеспечить полноценного водоснабжения, и объём водопотребления в большинстве городов составляла 20–50 л/сут на человека. Лишь в Москве и Санкт-Петербурге этот показатель достигал 100–150 л/сут. Величина удельного суточного водопотребления на душу населения в современном мире колеблется от 30–80 л/чел. в сельской местности до 200–600 л/чел. в городах, в 20–250 раз превосходя первичные физиологические потребности человека, составляющие
С начала XX в., в связи с многократным приростом численности населения и ростом уровня жизни благодаря техническому, экономическому и социальному прогрессу, величина мирового водопотребления стала резко возрастать. В 1900–1950 гг. водопотребление населения планеты возросло в три раза, а с 1950 по 2000 гг. – уже в семь раз. На сегодняшний день динамика роста водопотребления такова, что каждые 8–10 лет мировая потребность в воде возрастает вдвое.
Величина водопотребления населения определяется рядом факторов, в том числе численностью населения, уровнем развития и состоянием жилищно-коммунального хозяйства, культуры водопотребления, климатическими условиями расположения объекта. Величина производственного водопотребления в свою очередь, зависит от структуры и мощности промышленного предприятия, технических особенностей и характеристик используемых технологий.
В целом, водопотребление страны определяется общим уровнем её развития – в развитых странах на долю сельского хозяйства приходится до 50% водопотребления, на долю промышленности – до 40%, на долю коммунально-бытовых нужд – около 10%. Однако в среднем по миру величина водопотребления сельским хозяйством достигает 70–80%, а в развивающихся странах и больше.
2% водных ресурсов страны.
Хозяйственно-питьевое водопотребление
Подразумевает потребление воды на приготовление пищи, мытьё посуды, на питьевые нужды, в гигиенических целях, на стирку и влажную уборку. Основная трата воды в быту приходится на работу туалета (35%) и процедуры личной гигиены (принятие ванны, душа и умывание) – 32%. На стирку уходит 12% воды, на мытьё посуды – 10%, на питьё и приготовление пищи – 3%, а на прочие расходы, включая уход за домашними животными и поливку цветов – 8%. Всемирной организацией здравоохранения установлена норма расхода воды – 450 л/сут на душу населения. Однако среднесуточное водопотребление в странах Евросоюза, благодаря высокому уровню бытовой культуры населения и высокой стоимости услуг водоснабжения, значительно ниже этой нормы. Так, в Великобритании – 140 л, в Германии – 130 л, в США чуть больше – около 200 л/сут на человека.
Анализ данных Евростата свидетельствует о том, что в конце первого десятилетия XXI в. максимальная величина водопотребления из централизованных сетей водоснабжения в странах Евросоюза менялась по странам от 76 до 31 м 3 /чел. в год. Этот расчёт осуществлен исходя из общей численности населения конкретных стран. При оценках на основе городского населения приведённые цифры будут более высокими.
В Российской Федерации объём коммунального водопотребления за последние 20 лет неуклонно снижается. В 2012 г. в целом по всей стране они составляли 47–49 м 3 /год, или 129–134 л/сут. на одного человека, а по городам – 64–66 м 3 /год, или 175–181 л/сут. на одного горожанина.
На 2012 г. 67,7% населения Российской Федерации были обеспечены централизованным водоснабжением, остальные 32,3% – нецентрализованным водоснабжением или привозной водой. Водопотребление из централизованных систем водоснабжения имеет тенденцию к ежегодному снижению на 4–6%. Доля подземных вод в общем балансе хозяйственно-питьевого водоснабжения составляет
45%, что намного ниже, чем в большинстве европейских стран, хотя подземные воды, вследствие лучшей защищённости подземных источников от загрязнения, можно с большей эффективностью использовать для коммунального водоснабжения. Более 60% городов и посёлков городского типа удовлетворяют потребности в питьевой воде, используя подземные воды, около 20% из них имеют смешанные источники водоснабжения. В сельской местности доля подземных вод в хозяйственно-питьевом водоснабжении достигает 80%.
Техническое водопотребление
В России, как и в большинстве европейских стран, самым водоёмким сектором экономики является промышленность, на долю которой приходится более половины общего объёма суммарного забора воды из природных источников. В совокупности современные промышленные предприятия и тепловые электростанции России расходуют такое количество воды, которое сопоставимо с суммарным годовым стоком Енисея и Лены.
Удельная величина водопотребления на производственные нужды во всех отраслях экономики РФ снизилась с 71 % в 1970 г. до 53 % в середине 1990-х гг. Однако по мере восстановления промышленного комплекса этот показатель стал расти, достигнув 60,2 % к 2012 г.
Стабилизация водопотребления промышленностью связана с активным введением в эксплуатацию мощностей оборотного и повторно-последовательного водоснабжения, а также общей мировой тенденцией к внедрению водосберегающих технологий. При оборотном потреблении, когда отработанная вода после очистки снова используется в производстве, расход воды резко сокращается, например, тепловая станция при прямоточном водопотреблении расходует 1,5 км 3 /год, при оборотном – 0,12 км 3 /год, т. е. в 13 раз меньше. Тем не менее, использование воды в системах оборотного водоснабжения недостаточно: в России вода осуществляет 3–4 оборота, в то время как в США – 7–8 оборотов.
Сельское хозяйство
С семидесятых годов прошлого века значительно изменилась величина водопотребления на нужды орошения и обводнения в России. В начале 1970-х гг. доля использования воды на эти нужды составляла 15% суммарного водопотребления, в начале 1980-х гг. – 23%. В дальнейшем с внедрением водосберегающих технологий, а позднее из-за резкого снижения площади поливаемых (с 4,8 до 2,5 млн. га) и орошаемых (с 6,2 до 4,3 млн. га) земель этот показатель снизился к 2012 г. до 13,2%
В развитых странах происходит переход на водосберегающие технологии и в сельском хозяйстве, так называемому капельному орошению.
Потребление воды в мире
В продолжение темы о водных ресурсах мира поговорим о потреблении воды в мире.
Потребление воды на душу населения (м 3 /год)
Карта иллюстрирует годовой забор воды для сельскохозяйственных, промышленных и коммунальных нужд из природных водоёмов на душу населения по странам мира.
Лидерами водопотребления в мире являются Туркменистан (5 319 м 3 /год), Ирак (2 525 м 3 /год), Казахстан (2 345 м 3 /год), Узбекистан (2 295 м 3 /год), Гайана (2,161 м 3 /год), Кыргызстан (1 989 м 3 /год), Таджикистан (1 895 м 3 /год), Канада (1 468 м 3 /год), Азербайджан (1 415 м 3 /год), Суринам (1 393 м 3 /год), Эквадор (1 345 м 3 /год), Таиланд (1 366 м 3 /год), Эквадор (1 345 м 3 /год), Иран (1 288 м 3 /год), Австралия (1 218 м 3 /год), Болгария (1 099 м 3 /год), Пакистан (1 092 м 3 /год), Афганистан (1 061 м 3 /год), Португалия (1 088 м 3 /год), Судан (1 025 м 3 /год), США (972,10 м 3 /год).
В СНГ не малый объём воды изымается из природных водоёмов и на Украине (781,4 м 3 /год).
Относительно низкое водопотребление на душу населения отмечается в Африке, а также Европе, включая Россию (455,50 м 3 /год) и Белоруссию (289,20 м 3 /год).
В среднем на Земле каждый год на душу населения изымается из природной среды 499 м 3 воды.
Процент потребляемой воды от общих запасов возобновляемых водных ресурсов страны
Карта иллюстрирует использование воды поверхностных и подземных источников в отношении от общих водных запасов каждой страны (%). У некоторых стран процент потребляемой воды от собственных запасов водных ресурсов превышает 100%. Это означает, что вода в страну импортируется или поступает трансгранично.
Самое высокое потребление воды в сравнении с собственными возобновляемыми запасами водных ресурсов характерно для Кувейта (2075%), Объединённых Арабских Эмиратов (1867%), Ливии (711,3%), Катара (381%), Саудовской Аравии (236,2%), Йемена (161,1%), Египта (94,69%).
На постсоветском пространстве ситуация складывается следующим образом: Узбекистан (115,7%), Туркменистан (99,59%), Таджикистан (74,84%), Кыргызстан (42,37%), Армения (36,39%), Азербайджан (34,75%), Казахстан (30,47%), Украина (26,88%), Молдавия (19,83%), Беларусь (4,81%), Грузия (2,56%), Россия (1,46%), Эстония (1,23%), Литва (1,07%), Латвия (0,81%).
Согласно докладу ООН за последнее столетие потребление воды более чем в два раза превысило темпы роста населения.
— Уже сейчас 2,8 миллиарда человек (40% населения Земли) в той или иной мере испытывают нехватку воды.
— Более 1,2 миллиарда человек живёт в условиях физической нехватки воды, когда для различных нужд изымается 75% стока рек (прежде всего это Северная Африка, Ближний Восток, а также некоторые регионы Китая и Индии).
§ 6. Водные ресурсы
Каковы запасы пресной воды на земле? чем обусловлены высокие темпы роста мирового водопотребления в XX в.? Как преодолеть водным голод на планете? Каковы гидроэнергетические ресурсы планеты?
Как распределена вода на Земле
Огромная масса гидросферы создает иллюзию неисчерпаемости водных ресурсов. Однако обратимся к рисунку 9. Как вы видите, основную часть гидросферы составляют воды Мирового океана. Но это воды сильноминерализованные, непригодные для питья, для технологических нужд. Население, промышленность и сельское хозяйство нуждаются в пресной воде, ресурсы которой составляют менее 3% общего объема гидросферы. Основными источниками пресной воды служат озера и водохранилища, реки и частично подземные воды. Воды ледников, снежных покровов, подземных льдов многолетнемерзлых пород — потенциальные водные ресурсы, поскольку пока остаются труднодоступными для эксплуатации. А ведь именно ледники планеты содержат до 85% запасов пресных вод.
Казалось бы, человечеству не грозит дефицит пресных вод, однако их ресурсы рассредоточены по планете крайне неравномерно. К тому же поверхностный сток подвержен сезонным колебаниям, что в ряде засушливых регионов порождает проблемы водообеспечения населения и хозяйства.
Наиболее крупными ресурсами пресных вод на единицу площади располагает Южная Америка, за которой следуют Европа, Азия, Северная Америка, Африка, Австралия. Первое место по запасам воды занимает Азия. Однако если исходить из душевого потребления, то каждый ее житель обеспечен пресной водой значительно хуже, чем «среднестатистический землянин» (соответственно 3,37 тыс. м 3 и 7,7 тыс. м 3 ). За средними показателями по регионам скрывается колоссальный во- додефицит по отдельным государствам, расположенным в засушливых зонах.
Во многих традиционно вододефицитных засушливых регионах мира (Сахара, Австралия, Центральная Азия и др.) в последние десятилетия обнаружены громадные запасы подземных вод, что открывает перед некоторыми странами новые перспективы развития. Согласно оценке количество подземных вод в 5 раз больше объема воды во всех реках. Однако круговорот их крайне медленный, и подземные воды более глубоких горизонтов минерализованы и, как правило, непригодны для питья и орошения.
Различия в обеспеченности стран и регионов пресной водой объясняются: неравномерностью распределения запасов пресных вод по материкам и регионам; подверженностью речного стока резким сезонным колебаниям; различиями в плотности населения (при прочих равных условиях более высокая плотность населения автоматически ухудшает степень водообеспеченности);
большой амплитудой колебаний потребности в воде населения в зависимости от местных климатических условий;
специализацией местной экономики и связанной с этим водоемкостыо имеющихся отраслей.
РЕСУРСЫ ПРЕСНОЙ ВОДЫ, ДОСТУПНОЙ ЧЕЛОВЕКУ НА СОВРЕМЕННОМ УРОВНЕ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ СИЛ, НЕВЕЛИКИ.
Мировое водопотребление
В начале XXI в. для различных хозяйственных нужд использовалось более 4 млн м 3 воды ежегодно. При этом потребности в пресной воде растут из года в год (рис. 10), в то время как ее доступные запасы истощаются не столько из-за их фактического расхода, сколько из-за резкого ухудшения их качества. По данным ВОЗ (Всемирной организации здравоохранения), сегодня в мире более 1 млрд человек регулярно пьют воду, не отвечающую санитарным нормам, что является непосредственной причиной болезней и смертей многих миллионов людей в Тропической Африке, Центральной и Южной Азии, Латинской Америке (рис. 11).
В древности человек потреблял 12—18 л воды в сутки, в XIX в. — 40—60 л, в настоящее время в раавитых странах — 200—300 л, в крупных городах — 400—500 л и более. Житель Нью-Йорка потребляет в сутки около 1000 л воды, Парижа — 500 л, Москвы и Санкт-Петербурга — 600 л, включая расходы промышленности и городского хозяйства. (Это притом что для физического выживания человеку необходимо всего 2 л воды в день.)
Основные водопотребители в мире — сельское хозяйство (прежде всего орошаемое земледелие), промышленность, коммунально-бытовой сектор.
Водопотребление — использование воды на нужды населения, промышленности и сельского хозяйства с изъятием ее из водных объектов.
Сельское хозяйство не только крупнейший, но и наиболее специфический водопотребитель. Не менее 80% потребляемой здесь влаги испаряется с поверхности поливных земель, транспирируется растительностью и дренируется в почву. Обильные стоки в зонах поливного земледелия практически уже невозможно уловить, очистить и вновь использовать: это безвозвратные потери пресных вод. Водопогребление животноводческими фермами составляет в суммарном водопотреблении сельского хозяйства менее 2%, однако образующиеся стоки особенно негативно воздействуют на природные экосистемы.
II.3.2Мировое водопотребление.
По отдельным составляющим водохозяйственный баланс мира в современный период складывается следующим образом.
Согласно данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) в настоящее время в мире более 1,5 млрд. человек не обеспечены чистой, безопасной для здоровья водой, а к 2000 г. их число может достигнуть 2 млрд. человек.
Теплоэнергетика широко применяет оборотные системы водоснабжения, привлекая часть отработанных и очищенных вод других промышленных производств, так как для охлаждения можно употреблять воды относительно низкого качества. Водопотребление в энергетических целях дает 300 км куб. термических стоков, требующих для разбавления 900 км куб. свободных пресных вод.
К началу 80-х годов в мире орошалось 230 млн. га земель. При средней норме орошения 12-14 тыс. м куб./га на полив тратилось от 2500 до 2800 км куб. чистых свободных вод и значительная часть (около 600 км куб.) очищенных и разбавленных стоков бытового сектора и некоторых промышленных производств. По весьма ориентировочным подсчетам примерно 1900 км куб. испарялось с поверхности поливных земель и транспирировалось растительностью, 500 км куб. дренировалось в подземные горизонты. Таким образом, в отличие от промышленного водопотребления использование вод для орошения резко увеличивает безвозвратные потери на непродуктивное испарение с поверхности поливных земель и создает стоки в виде ирригационных или возвратных вод, которые трудно уловить, очистить и вновь использовать. В то же время их объем огромен, они насыщены биофильными (азотом, фосфором) и другими легкорастворимыми соединениями, за счет которых увеличивается минерализация вод. Появление в субаридных или аридных ландшафтах с поливными угодьями значительных объемов минерализованных грунтовых вод создает опасность вторичного засоления почв и их деградации.
Особую проблему представляют стоки животноводческих ферм. Хотя их общий объем в мировом водопотреблении на нужды сельского хозяйства невелик (всего 10 км куб.), они чрезвычайно перегружены органическими соединениями, трудно восстанавливаются и вызывают особенно быстрое загрязнение водоемов.
Резкая напряженность водохозяйственного баланса и кризисные ситуации в водопользовании неизмеримо возрастают в странах с ограниченным водноресурсным потенциалом, где реально отсутствуют свободные водозапасы для разбавления отработанных и очищенных вод. Подобные явления типичны для многих промышленно развитых стран мира, где недопотребление практически поглощает все водные ресурсы. Такова ситуация в странах зарубежной Европы, во многих районах США. Еще более остро встает проблема водоснабжения в развивающихся странах, в которых часто обнаруживается нехватка качественных питьевых вод, а имеющиеся водотоки и поверхностные водоемы служат коллекторами для сбросов совершенно неочищенных промышленных стоков.
По-разному складывается водопотребление и его структура на отдельных материках. Особенности современного водного хозяйства зависят и от природных факторов (прежде всего обеспеченности речным стоком, климатических особенностей, устройства поверхности), и от социально-экономических структур. Наибольшие объемы воды поглощает хозяйство азиатских стран. Почти на 90% этот объем в Азии расходуется на нужды сельского хозяйства (рис. 5). Сходная ситуация характерна и для Южной Америки и Африки, хотя в целом участие этих материков в мировом водопотреблении незначительно. В Северной Америке и в Европе промышленное и сельскохозяйственное расходование воды примерно равны между собой.
Рисунок 4. Структура водопотребления на материках и регионах.
Расчеты свидетельствуют о том, что напряженность ситуации сохранится в ближайшем будущем. Мировое хозяйство в целом в конце текущего столетия будет поглощать примерно 5,7 тыс. км куб. воды (16%) полного стока), а сточные воды в объеме 1300 км куб. будут загрязнять 8,5 тыс. км куб., что равно 21% полного и 61%) устойчивого стока.
Мировое водопотребление.
По отдельным составляющим водохозяйственный баланс мира в современный период складывается следующим образом.
Согласно данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) в настоящее время в мире более 1,5 млрд. человек не обеспечены чистой, безопасной для здоровья водой, а к 2000 г. их число может достигнуть 2 млрд. человек.
Теплоэнергетика широко применяет оборотные системы водоснабжения, привлекая часть отработанных и очищенных вод других промышленных производств, так как для охлаждения можно употреблять воды относительно низкого качества. Водопотребление в энергетических целях дает 300 км куб. термических стоков, требующих для разбавления 900 км куб. свободных пресных вод.
К началу 80-х годов в мире орошалось 230 млн. га земель. При средней норме орошения 12-14 тыс. м куб./га на полив тратилось от 2500 до 2800 км куб. чистых свободных вод и значительная часть (около 600 км куб.) очищенных и разбавленных стоков бытового сектора и некоторых промышленных производств. По весьма ориентировочным подсчетам примерно 1900 км куб. испарялось с поверхности поливных земель и транспирировалось растительностью, 500 км куб. дренировалось в подземные горизонты. Таким образом, в отличие от промышленного водопотребления использование вод для орошения резко увеличивает безвозвратные потери на непродуктивное испарение с поверхности поливных земель и создает стоки в виде ирригационных или возвратных вод, которые трудно уловить, очистить и вновь использовать. В то же время их объем огромен, они насыщены биофильными (азотом, фосфором) и другими легкорастворимыми соединениями, за счет которых увеличивается минерализация вод. Появление в субаридных или аридных ландшафтах с поливными угодьями значительных объемов минерализованных грунтовых вод создает опасность вторичного засоления почв и их деградации.
Особую проблему представляют стоки животноводческих ферм. Хотя их общий объем в мировом водопотреблении на нужды сельского хозяйства невелик (всего 10 км куб.), они чрезвычайно перегружены органическими соединениями, трудно восстанавливаются и вызывают особенно быстрое загрязнение водоемов.
Резкая напряженность водохозяйственного баланса и кризисные ситуации в водопользовании неизмеримо возрастают в странах с ограниченным водноресурсным потенциалом, где реально отсутствуют свободные водозапасы для разбавления отработанных и очищенных вод. Подобные явления типичны для многих промышленно развитых стран мира, где недопотребление практически поглощает все водные ресурсы. Такова ситуация в странах зарубежной Европы, во многих районах США. Еще более остро встает проблема водоснабжения в развивающихся странах, в которых часто обнаруживается нехватка качественных питьевых вод, а имеющиеся водотоки и поверхностные водоемы служат коллекторами для сбросов совершенно неочищенных промышленных стоков.
По-разному складывается водопотребление и его структура на отдельных материках. Особенности современного водного хозяйства зависят и от природных факторов (прежде всего обеспеченности речным стоком, климатических особенностей, устройства поверхности), и от социально-экономических структур. Наибольшие объемы воды поглощает хозяйство азиатских стран. Почти на 90% этот объем в Азии расходуется на нужды сельского хозяйства (рис. 5). Сходная ситуация характерна и для Южной Америки и Африки, хотя в целом участие этих материков в мировом водопотреблении незначительно. В Северной Америке и в Европе промышленное и сельскохозяйственное расходование воды примерно равны между собой.
Рисунок 4. Структура водопотребления на материках и регионах.
Расчеты свидетельствуют о том, что напряженность ситуации сохранится в ближайшем будущем. Мировое хозяйство в целом в конце текущего столетия будет поглощать примерно 5,7 тыс. км куб. воды (16%) полного стока), а сточные воды в объеме 1300 км куб. будут загрязнять 8,5 тыс. км куб., что равно 21% полного и 61%) устойчивого стока.