[ { "id": 1, "label": "100%×150_Branding_desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet" ], "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "cndo", "p2": "ezfl" } } }, { "id": 2, "label": "1200х400", "provider": "adfox", "adaptive": [ "phone" ], "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "cndo", "p2": "ezfn" } } }, { "id": 3, "label": "240х200 _ТГБ_desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "i", "ps": "cndo", "p2": "fizc" } } }, { "id": 4, "label": "240х200_mobile", "provider": "adfox", "adaptive": [ "phone" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "i", "ps": "cndo", "p2": "flbq" } } }, { "id": 5, "label": "300x500_desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "cndo", "p2": "ezfk" } } }, { "id": 6, "disable": true, "label": "1180х250_Interpool_баннер над комментариями_Desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "h", "ps": "clmf", "p2": "ffyh" } } }, { "id": 7, "label": "Article Footer 100%_desktop_mobile", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet", "phone" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "p1": "byswn", "p2": "fjxb" } } }, { "id": 8, "label": "Fullscreen Desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet" ], "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "cndo", "p2": "fjoh" } } }, { "id": 9, "label": "Fullscreen Mobile", "provider": "adfox", "adaptive": [ "phone" ], "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "cndo", "p2": "fjog" } } }, { "id": 10, "disable": true, "label": "Native Partner Desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "clmf", "p2": "fmyb" } } }, { "id": 11, "disable": true, "label": "Native Partner Mobile", "provider": "adfox", "adaptive": [ "phone" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "clmf", "p2": "fmyc" } } }, { "id": 12, "label": "Кнопка в шапке", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "cndo", "p2": "fdhx" } } }, { "id": 13, "label": "DM InPage Video PartnerCode", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet", "phone" ], "adfox_method": "create", "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "h", "ps": "cndo", "p2": "flvn" } } }, { "id": 14, "label": "Yandex context video banner", "provider": "yandex", "yandex": { "block_id": "VI-223677-0", "render_to": "inpage_VI-223677-0-101273134", "adfox_url": "//ads.adfox.ru/228129/getCode?p1=byaeu&p2=fpjw&puid1=&puid2=&puid3=&puid4=&puid8=&puid9=&puid11=&puid12=&puid13=&puid14=&puid21=&puid22=&puid31=&fmt=1&pr=" } } ]
{ "author_name": "TJ ", "author_type": "self", "tags": ["\u0440\u0430\u0437\u0431\u043e\u0440_\u043f\u043e\u043b\u0451\u0442\u043e\u0432","\u043a\u0440\u0438\u0437\u0438\u0441","\u0433\u043b\u043e\u0431\u0430\u043b\u044c\u043d\u043e\u0435_\u043f\u043e\u0442\u0435\u043f\u043b\u0435\u043d\u0438\u0435","\u0438\u0437\u043c\u0435\u043d\u0435\u043d\u0438\u0435_\u043a\u043b\u0438\u043c\u0430\u0442\u0430","\u0434\u043e\u0436\u0434\u0435\u0432\u0430\u044f_\u0432\u043e\u0434\u0430","\u0432\u043e\u0434\u0430","\u0432\u043e\u0434\u043e\u0441\u043d\u0430\u0431\u0436\u0435\u043d\u0438\u0435"], "comments": 74, "likes": 0, "favorites": 40, "is_advertisement": false, "section_name": "default", "id": "56138" }
TJ
15 660

Безводный мир

Чем грозит назревающий кризис водоснабжения и что предпринимается для его решения

Поделиться

В избранное

В избранном

Автор: Ник К

Пресная вода является одним из самых важных ресурсов как для человеческой деятельности, так и для жизни на нашей планете в целом. Её доступность больше прочих факторов сказывалась при формировании очагов цивилизации, а первые культуры (индская, египетская, месопотамская и китайская) и строились вокруг рек. Возможности развития любого государства до XIX столетия прямо зависели от способности обеспечить своих жителей водой, и это правило снова обретает свою актуальность в связи с тем, как стремительно меняется климат.

Около 71% поверхности Земли покрыто водой, но только 2,5% из них пригодны для потребления. При этом доступными сейчас являются лишь 40% запасов пресной воды: около 69% приходится на ледники, 30% — грунтовые воды и только 0,3% — на реки и озера.

На данный момент на Земле проживают свыше 7 миллиардов человек, из которых более миллиарда испытывает постоянный дефицит пресной воды. К 2025 году минимум 14% людей будут находиться в зоне абсолютного недостатка воды, а к 2030 больше половины человечества будет проживать в зонах высокого стресса (с возможностью снабжения от 1000 до 1700 кубометров воды в год на человека), обусловленного как перебоями в водоснабжении, так и повсеместным снижением качества воды.

На каждого человека хватает 5–6 тысяч кубометров воды в год, в то время как необходимый минимум составляет около 1700 кубометров. Это означает, что сложившийся кризис во многом является следствием неравномерного распределения как пресной воды, так и населения.

Эта неравномерность всё сильнее проявляется в разных частях света. Так, за последние три года в Европе возрос недостаток воды, американский штат Калифорния столкнулся с сильнейшей за сотни лет засухой, а три месяца назад в бразильском Сан-Паулу засуха вынудила местных жителей бурить скважины в подвалах и подземных парковках в надежде добраться до грунтовых вод.

Помимо неравномерного использования ресурсов, плотности заселения и несовершенных систем доставки воды, всё более значимым фактором становится и повышение температуры. В свое время ведущими климатологами была определена «точка невозвращения», после преодоления которой серьезные изменения климата становились бы необратимыми. Большинство специалистов поддерживают доктора Джеймса Хансена, обозначившего в качестве такой «точки» уровень концентрации углекислого газа в атмосфере, превышающий 350 частей на миллион. За последний год этот показатель составил от 395 до 405 частей на миллион.

Специалисты из World Resource Institute опубликовали в конце августа этого года исследование, дающее представление о том, насколько серьёзным водный кризис станет к 2040 году.

В состоянии полноценного водного кризиса окажутся более тридцати государств, включая многие развитые страны. Значительно уменьшится соотношение пресной воды: повышение температуры ведет к ускоренному таянию ледников, реки и озера иссыхают и загрязняются, а запас грунтовых вод уменьшается (по данным NASA, 13 из 37 крупнейших водоносных слоев последние десять лет восполняются с меньшей скоростью, нежели вода из них расходуется, и тенденция далее будет только усиливаться).

При этом, общая численность людей на планете продолжит расти, преодолев по прогнозам отметку в 9 миллиардов человек уже через 30 лет.

Опыт прошлого

Для понимания того, как можно решать усугубляющуюся проблему доступности пресной воды, следует вкратце ознакомиться с историей водоснабжения, которую можно свести к трем основным «революциям».

Первая из них произошла в Древнем Риме. Вечный город быстро развивался, и в какой-то момент водных ресурсов в черте города стало не хватать для поддержания этого роста. Тогда инженерная мысль привела к появлению первой системы водоснабжения, которая проработала почти два тысячелетия, позволяя городам вмещать миллионы людей.

Сохранившийся римский акведук в испанском городе Сеговия

Второй прорыв связан с появлением парового двигателя, который позволил доставлять воду в города при помощи давления. Новые возможности почти сразу вызывают в больших городах проблемы с канализацией: продукты жизнедеятельности одного города загрязняли воду для жителей расположенных ниже по течению реки населенных пунктов, что быстро стало приводить к вспышкам заболеваний вроде холеры или брюшного тифа, не говоря о зловонии, царившем в наиболее крупных городах XIX столетия.

Карикатура «Тихий разбойник», напечатанная в лондонском Punch, 1858 год

Большинство городов справлялось с этой проблемой выбором другого источника воды, но не у каждого города существовала такая возможность. Решение было предложено в 80-х годах XIX столетия инженерами Массачусетского технологического института: воду попробовали фильтровать через песок, что в итоге остановило распространение вызывающих брюшной тиф бактерий. Этот метод вместе с добавлением хлора решили проблему распространения болезней через воду, а средняя продолжительность жизни людей в городах с водоснабжением второго поколения выросла на 15 лет.

Но главная причина, которая привела ко второй революции, очистившей воду для потребления, никуда не исчезла. Отходы продолжали поступать прямо в водоемы, и к середине XX века над жизнью в озерах и реках нависла серьезная угроза. К 40-м годам уже существовали различные технологии очистки, но многие города всё еще обходились без них — в одних странах на это попросту не хватало средств, а в других, где городские бюджеты формировались не на федеральном уровне, местные власти не рассматривали эту проблему как приоритетную.

Комплекс очистительных сооружений в Антверпене (Бельгия)

Третья революция назрела к 70-м годам XX столетия, когда в передовых странах стали активно внедрять очистительные системы. К примеру, в США с этим прямо связан принятый в 1972 году Закон о чистой воде (Clean Water Act), по которому федеральные власти брали на себя до трех четвертей расходов по внедрению очистительных сооружений. Не отставал от западных стран и СССР, положения о необходимости защиты водных ресурсов которого даже нашли свое отражение в Конституции 1977 года.

Перспективы

К настоящему моменту сложилась необходимость в четвертой революции, которая позволит исправить несовершенство сегодняшней системы за счет внедрения новых технологий. В конце концов, сегодня около четверти подаваемой пресной воды теряется на пути к потребителю.
Отсюда можно выделить первое направление — оптимизацию. В странах Евросоюза об этом задумались еще в 2012 году, когда при содействии крупных конгломератов появился исследовательский проект ICeWater (ICT Solutions for Efficient Water Resources Management). Инженеры проекта придумали систему умной водной сети, собирающую данные в режиме реального времени. Эта информация поступает далее в дата-центр для анализа и нахождения проблемных участков.

Её решили протестировать в наиболее проблемных странах Евросоюза — Италии и Румынии, теряющих в своих сетях более трети подаваемой воды. Свыше 100 датчиков уже установлены в Милане и румынском городе Тимишоара, а система ICeWater стала давать первые результаты, позволяя делать даже точные прогнозы потребления в пределах кварталов.

Другой европейский проект запустился в мае этого года в испанской Алмерии. URBANWATER фокусируется на оптимизации водоснабжения в черте самих городов вплоть до уровня конкретных домохозяйств.

Похожие шаги предпринимаются в США. Так, благодаря коллаборации IBM, фонда озера Джордж и политехнического института Ренсселера был запущен Jefferson Project: в мире появилось первое «умное» озеро.

Директор проекта Рик Рильеа осматривает визуализацию озера вместе с инженером IBM Гэрри Колэром (фото Feauter Photo Service for IBM)

Суть эксперимента достаточно проста — озеро «пичкается» всевозможными сенсорами, данные с которых обрабатываются и далее используются для создания точнейших прогнозов. Это позволило в реальном времени предсказывать то, как на источник воды повлияет определенная погода, различные загрязнения, увеличение популяции какого-либо вида и другие факторы (например, как много соли для дорог смоет в озеро продолжающийся дождь, или как скоро поселившиеся в водоеме водоросли вида Caulerpa taxifolia нанесут непоправимый ущерб экосистеме). В итоге такая модель должна помочь региональным или федеральным властям осуществлять действия по защите источника от нежелательного воздействия в кратчайшие сроки.

Все вышеперечисленные системы могут произвести четвертую революцию для стран Европы и США, однако подобный подход вряд ли поможет существенно смягчить кризис водоснабжения на Ближнем Востоке и в Северной Африке.

Южносуданская девочка набирает грязную воду рядом с высохшим колодцем (фото Hannah McNeish / AFP)

Второй способ — это экономия. Ограничительные меры на употребление воды встречались в прошлом практически постоянно, и даже в развитых странах почти каждый житель старше 40 лет сталкивался с сезонными кампаниями по сохранению воды.

К примеру, более 10 лет назад в американском штате Аризона появились «водные банки», где собирается вода для фермеров, городов и иных пользователей, которые могут получить её в периоды нехватки водных ресурсов на поверхности. Подобную практику теперь пытаются воплотить и в Калифорнии, где управление грунтовыми водными ресурсами оказалось на достаточно низком уровне.

В апреле 2015 года власти этого штата были вынуждены впервые в истории Калифорнии ввести обязательные ограничения, чтобы сократить уровни употребления воды в городах на 25% к концу года. При этом, в четыре раза больше воды используется в сельском хозяйстве, а фермеры выкачивают грунтовые воды, однако власти решили не распространять ограничения на аграриев как минимум до 2020 года.

Беженцы-рохинджа собирают воду в Мьянме (фото Soe Zeya Tun / Reuters)

Еще один вариант, которым люди занимались с древних времен — сбор дождевой воды. Учитывая, что акцент на дождевой воде может снизить нагрузку на грунтовые источники, это направление активно продвигается местными властями во многих странах. Так, сбор дождевой воды в индийском штате Тамилнад стал вовсе обязательным для каждого здания. За пять лет применения этой политики, в столице штата зафиксировали увеличение запасов воды и улучшение её качества, а практику стали перенимать другие штаты Индии.

Похожий метод закреплен на законодательном уровне Бермудских и Виргинских островов, где системы сбора дождевой воды стали обязательным элементом для всех строящихся жилых домов.

У этого способа есть множество плюсов, главные из которых — это простота и низкие затраты на конструирование подобных систем. С другой стороны, климатические изменения стали серьезно менять устоявшиеся погодные модели, что осложняет выбор наиболее оптимальных мест для сбора дождевой воды. Чаще всего это требует повсеместности внедрения. Но законодательные меры для этого требуются не всегда, что демонстрирует пример Китая и Бразилии, где эта практика стала широко распространяться и без давления властей.

Противоположный подход используется в некоторых американских штатах, где такой сбор по умолчанию является незаконным, обязуя желающих получать разрешение у властей (например, в штате Колорадо).

Десалинационный комплекс в Карлсбаде (Калифорния, США), крупнейший в западном полушарии (фото Gregory Bull / AP)

Физический дефицит воды вынуждает нас искать способы получения пресной воды из новых источников, и одним из самых важных направлений для этого является опреснение (или десалинация). Человечество уже использует на практике несколько разных методов, начиная с вакуумной дистилляции и заканчивая обратным осмосом. Но высокая энергозатратность применяемых сейчас методов и цены на возведение опреснительных комплексов позволяют воспользоваться ими лишь обеспеченным странам, и потому распространение они получили только в некоторых западных странах и на Ближнем Востоке (к примеру, самая большая опреснительная система сейчас работает в Саудовской Аравии).

Лишь менее 1% от всей потребляемой нами воды является продуктом десалинации, в то время как достаточно велико количество регионов с недостатком водоснабжения, вызванным экономическими причинами: если странам экваториальной Африки не хватает средств даже на импорт воды, то доступные сегодня десалинационные установки становятся для них куда менее привлекательным решением.

Но в последние годы учеными уделяется особое внимание новым методам опреснения. Так, в прошлом месяце нидерландскими учеными был представлен проект Fource, целью которого стало частичное опреснение солоноватых вод (то есть вод с содержанием от 0,5 до 30 граммов соли на литр). Такая вода все еще не будет пригодной для питья, но сможет удовлетворить нужды аграрного сектора. О том, насколько экономически выгодной будет представленная основателями Fource технология «емкостной деионизации» (или CapDI) — сказать пока тяжело. Но направление вызывает большой интерес, так как испытания показали возможность десалинации от 80% до 90% обрабатываемой воды, что превышает показатели активно применяемого метода обратного осмоса. А команда американских и немецких ученых пару лет назад представила чип, позволяющий проводить безмембранную десалинацию с использованием слабого тока. Первые опыты позволили сократить содержание соли на 25%, но специалисты надеются, что в будущем им удастся значительно увеличить этот показатель.

Интерес представляет и концепция пустынных IBTS-теплиц (Integrated Biotectural System). По задумке, в таких теплицах можно будет и жить, и заниматься фермерством, добывать электроэнергию за счет солнечного света или ветра, и, что самое главное, опреснять морскую или же солоноватую грунтовую воду. Дополнительно концепция включает возможность получения воды из атмосферы.

Протагонист Star Wars Люк Скайуокер рос и работал на влагодобывающей ферме

Энергозатраты такой системы должны составить 0,45 киловатт-часов на кубометр воды, что в десятки раз лучше показателей наиболее экономных опреснителей, работающих в настоящее время в Дубае или австралийском Перте. Эту концепцию хочет воплотить в Египте группа компаний LivingDesert.

Встречаются и более радикальные методы, вроде продвигаемого Биллом Гейтсом аппарата под названием Omni Processor. Созданная американской компанией Janicki машина должна напрямую перерабатывать отходы из канализации в пригодную для питья воду, но в плане её получения инженерами Janicki не предлагается ничего нового — выпариваемая из отходов влага фильтруется по принципу обратного осмоса. Концепция вызывает скепсис у многих экспертов, но к её тестированию уже приступили в Сенегале.

Изменения могут затронуть и мировую экономику, прежде всего, в связи с развитием водного рынка. Резкое сокращение объемов доступной воды приведет к тому, что для большинства стран наиболее выгодным экономически решением будет закупать воду, а не внедрять современные системы или строить десалинационные комплексы. Это создаст совсем другой уровень спроса, а водой могут начать торговать также, как сейчас нефтью. Одним из крупнейших экспортеров пресной воды может стать Россия. Некоторые эксперты также называют в числе потенциальных крупных экспортеров и Канаду, но экспорт последней будет, скорее всего, ограничен небольшими поставками в США.

Здесь основная загвоздка заключается в том, что для поставок воды в таких объемах требуется построение огромной инфраструктуры из каналов, резервуаров и прочих элементов. Подобные шаги уже предприняты в ряде стран, включая Китай и Ливию, но как показывает практика — для преодоления логистических сложностей необходима значительная консолидация политической воли.

Имеющиеся и только разрабатываемые технологии расширяют арсенал по борьбе с кризисом водоснабжения и его последствиями, и каждая страна по-своему будет комбинировать эти решения. Но изменения, прежде всего, в отношении к воде, затронут в той или иной степени всех.

P. S. Так как читатели TJ живут в разных городах и странах, предлагаю давайте устроим перекличку: кто сколько тратит на холодную и горячую воду?

Запатентую способ добычи воды из курсовых,
Ник К.,
Специально для TJ

#Разбор_полётов #кризис #глобальное_потепление #изменение_климата #дождевая_вода #вода #водоснабжение

Популярные материалы
Показать еще
{ "is_needs_advanced_access": true }

Лучшие комментарии

Дискуссии по теме
доступны только владельцам клубного аккаунта

Купить за 75₽
Авторизоваться

Преимущества
клубного аккаунта

  • отсутствие рекламы
  • возможность писать комментарии и статьи
  • общение с членами клуба
Подробнее

Преимущества
клубного аккаунта

  • отсутствие рекламы
  • возможность читать и писать комментарии
  • общение с членами клуба
  • возможность создавать записи

Сколько это стоит?

Членство в клубе стоит всего 75₽ в месяц. Или даже дешевле при оплате за год.

Что такое клуб?

Клуб ТЖ это сообщество единомышленников. Мы любим читать новости, любим писать статьи, любим общаться друг с другом.

Вступить в клуб

Комментарии Комм.

Популярные

По порядку

0

Прямой эфир

Вы не против подписаться на важные новости от TJ?

Нет, не против