CC BY
240
УДК 502.58;504.4.054.06:001.8;556.11;574; 614.8
ПРОБЛЕМЫ ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ И ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ ПРИРОДНОГО И ТЕХНОГЕННОГО ХАРАКТЕРА
А.В. Комаров, д-р г.-м.н., проф., акад. РАЕН; В.В. Кашарный, к.т.н., доц.
Одной из важнейших проблем цивилизации глобального масштаба является достаточное обеспечение пресной и высококачественной водой. В статье обсуждаются проблемы минимизации угроз возникновения и развития чрезвычайных ситуаций, связанных с опасным дефицитом водоснабжения населения и объектов экономики.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: пресная вода, экосистемы, загрязнение, заболевания, водосбережение, очистка
PROBLEMS OF WATER-USE IN EMERGENCY SITUATIONS OF NATURAL AND THECHNOGENIC CHARACTER A.V. Komarov, V.V. Kasharny
One of the most important problems for civilizations of the global scale is sufficient provision of fresh and high-quality water. The article suggest the ways how to minimize the threats of emergency situations connected with dangerous deficit of water-supply for the population and objects economy.
Ресурсы пресной воды являются важным компонентом гидросферы Земли и неотъемлемой частью всех земных экосистем. Среда пресноводных водоёмов характеризуется круговоротом воды, включая наводнения и засухи, чрезвычайные последствия которых в ряде регионов стали более серьезными и трагическими. Изменение глобального климата и загрязнение атмосферы также оказывает воздействие на состояние ресурсов пресной воды и их наличие и в результате подъёма уровня моря представляют угрозу для низинных прибрежных районов и экосистем.
Вода необходима во всех сферах жизни. Главная цель заключается в обеспечении адекватного снабжения водой хорошего качества всего населения нашей планеты, при этом сохраняя гидрологические, биологические и химические функции экосистем, корректируя деятельность человека с учётом возможностей природы и борясь со связанными с водой заболеваниями.
Нехватка пресной воды, постепенное уничтожение и усилившееся загрязнение ресурсов пресной воды, получившие широкое распространение во многих регионах мира, наряду с наращиванием объёма нерациональной деятельности требуют обеспечения комплексного планирования и рационального использования водных ресурсов. Такой комплексный подход должен охватывать все виды взаимосвязанных пресноводных водоёмов, включая ресурсы поверхностных и подземных вод, и должным образом учитывать количественные и качественные аспекты, связанные с водой. Необходимо признать многоплановый характер освоения водных ресурсов в рамках социально-экономического развития, а также многоцелевое использование водных ресурсов для целей водоснабжения и санитарии, сельского хозяйства, промышленности, городского развития, выработки гидроэлектроэнергии, внутреннего рыболовства, транспорта, отдыха, рационального использования низинных и равнинных земель и других видов деятельности. Проекты рационального использования воды в целях освоения поверхностных и подземных источников водоснабжения и других потенциальных источников должны быть подкреплены одновременными мерами по охране вод и сведения к минимуму количества отходов [8, 12]. Первоочередное внимание, однако, должно придаваться мерам по предотвращению последствий наводнений и борьбе с ними, а также борьбе с наносами, в случае необходимости.
Нет сомнений в том, что проблема дефицита пресной воды становится весьма существенным фактором мировой политики. Обеспечение международной безопасности потребует самого серьезного отношения к ней, а открывающиеся для носителей передовых технологий экономические перспективы, подогреваемые сопутствующими политическими возможностями, обусловят интерес к ней структур бизнеса. Проблемы пресной воды станут сюжетом глобальных политических и экономических игр. Но уже сейчас существуют политические проблемы, связанные с использованием воды, обусловленные принадлежностью многих водных объектов одновременно разным странам [3,8,12,13,16,17].
В основе комплексной эксплуатации водных ресурсов лежит понятие о воде как о неотъемлемой части экосистемы, одном из видов природных ресурсов и социальном и экономическом благе, характер использования которого определяется его количеством и качеством. В этих целях следует
сохранять водные ресурсы, учитывая при этом функционирование водных экосистем и аспект возобновляемое™ этого ресурса, в целях удовлетворения потребностей человеческой деятельности в воде или приведения этой деятельности в соответствие с имеющимися ресурсами. В ходе освоения и использования водных ресурсов первоочередное внимание уделяется удовлетворению основных потребностей и обеспечению сохранности экосистем [12].
Высокие гидрологические показатели водообеспеченности на душу населения на самом деле не всегда отражают реальную экономическую картину, так как освоение, казалось бы, доступных ресурсов может оказаться экономически нецелесообразным в силу неэффективности или даже практически невозможным в силу каких-либо политических, социальных, экологических, гидрогеологических и иных причин.
Специфическая ситуация возникает с так называемыми международными (трансграничными) водами, когда в бассейне одной и той же реки расположено несколько государств или река протекает по границе между двумя государствами [2]. Страны, расположенные ниже по течению, могут столкнуться с нехваткой воды или даже лишиться её из-за регулирования стока в верхнем течении. Примеров таких рек много. Среди крупных рек мира это, в частности, Нил и Конго в Африке, Колорадо и Ла-Плата в Америке, Ганг и Амур - в Азии, Дунай и Рейн - в Европе. Водосборные бассейны трансграничных и пограничных рек занимают 45,3% территории суши (без Антарктиды) [3].
Запасы пресной воды представляют собой единый ресурс. Рассчитанное на длительную перспективу освоение мировых ресурсов пресной воды требует целостного подхода к использованию этих ресурсов и признания взаимозависимости между элементами, составляющими запасы пресной воды и определяющими её качество. В мире существует мало регионов, не затронутых проблемами потери потенциальных источников снабжения пресной водой, ухудшения качества воды и загрязнения поверхностных и подземных источников. Основные проблемы, отрицательно влияющие на качество воды рек и озер, возникают, в зависимости от обстоятельств, с разной степенью остроты в результате несоответствующей очистки бытовых сточных вод, слабого контроля за сбросом промышленных сточных вод, утраты и разрушения водосборных площадей, нерационального размещения промышленных предприятий, обезлесения, бесконтрольной залежной системы земледелия и нерациональных методов ведения сельского хозяйства. Это приводит к вымыванию питательных веществ и пестицидов. Нарушается естественный баланс водных экосистем, и возникает угроза для живых пресноводных ресурсов. В различных обстоятельствах на водные экосистемы влияют также проекты освоения водных ресурсов в целях развития сельского хозяйства, такие, как плотины, схемы переброски речных стоков, водохозяйственные сооружения и ирригационные проекты. Эрозия, заиление, обезлесение и опустынивание приводят к возрастанию деградации земель, а создание водохранилищ в некоторых случаях отрицательно сказывается на экосистемах [8, 12].
Многие из этих проблем возникают вследствие экологически разрушительных моделей развития и отсутствия понимания проблем общественностью и соответствующих знаний об охране ресурсов поверхностных и подземных вод. Степень воздействия на окружающую среду и здоровье человека поддается измерению, хотя во многих странах методы осуществления такого контроля являются весьма неадекватными или вообще не разработаны. Широко распространено недопонимание взаимосвязей между освоением, управлением, рациональным использованием и очисткой водных ресурсов и водными экосистемами. Там, где это возможно, исключительно важно осуществлять профилактические меры, с тем чтобы избежать впоследствии дорогостоящих мероприятий по восстановлению, очистке и освоению новых водных ресурсов.
Снабжение водой, отвечающей санитарным нормам, и оздоровление окружающей среды имеют жизненно важное значение для охраны окружающей среды, улучшения здоровья населения и борьбы с нищетой. Снабжение питьевой водой имеет также важнейшее значение для многих видов традиционных и культурных мероприятий. Согласно оценкам, около 80 процентов всех заболеваний и свыше одной трети смертных случаев в развивающихся странах вызываются потреблением загрязненной воды, и в среднем почти одна десятая часть полезного времени каждого человека затрачивается на лечение передаваемых через воду заболеваний. Согласованные усилия, предпринимавшиеся в течение 80-х годов, позволили обеспечить водой и санитарно-гигиеническим обслуживанием сотни миллионов людей, принадлежащих к беднейшим слоям населения. Среди этих усилий наиболее ярким примером является провозглашение в 1981 году Международного десятилетия снабжения питьевой водой и санитарии, предусмотренного Планом действий, который был принят в 1977 году на Конференции Организации Объединенных Наций по водным ресурсам в Мар-дель-Плата [8]. Было общепризнано, что «все народы, независимо от уровня развития и социально-экономических условий, имеют право на доступ к питьевой воде, количество и качество которой соответствовало бы их
основным потребностям» [8]. Цель Десятилетия заключалась в обеспечении к 1990 году питьевой водой, отвечающей санитарным нормам, и надлежащими санитарно-гигиеническими условиями населения, проживающего в городских и сельских районах с недостаточным уровнем обслуживания, но даже беспрецедентный прогресс, достигнутый в течение Десятилетия, является недостаточным. До сих пор одна треть населения развивающихся стран проживает в условиях, не удовлетворяющих этим двум основным требованиям, от которых зависит здоровье человека и его достоинство. Общепризнанно также, что важными причинами ухудшения качества воды в развивающихся странах являются канализационные и сточные воды, в связи с чем внедрение имеющихся технологий, включая соответствующие технологии, и строительство очистных сооружений, могут привести к существенному улучшению положения.
Стремительный рост городского населения и индустриализация создают серьезные препятствия на пути реализации возможностей по охране водных ресурсов и окружающей среды во многих городах (табл. 1).
Таблица 1
Вода в городах развивающихся стран: основные проблемы и альтернативы [17]
Вода Альтернативы Проблемы
Ресурсы Поверхностный сток. Подземные воды Загрязнение сельскохозяйственными, коммунальными и индустриальными стоками
Водоснабжение Предприятия по подготовке воды и водопроводная сеть Значительные капитальные и эксплуатационные затраты, потери воды из-за утечек
Водоснабжение из колодцев с некоторой предварительной подготовкой Опасность использования загрязненной воды для питьевого водоснабжения
Канализация Канализационная сеть и базовые очистные станции Значительные капитальные и эксплуатационные затраты
Кооперативная очистка и сброс в поверхностные водные объекты Загрязнение поверхностных источников
Канализационная сеть и подземная закачка без очистки Загрязнение подземных вод
Ливневая канализация Локальные отводы Переполнение локальной сети
Комбинированные отводы Сброс части сточных вод в ливневую канализацию
Отсутствие отвода ливневого стока Утрата контроля за ливневым стоком при росте города
Опасность наводнений Структурные меры Организация освоения поймы при расширении города
Неструктурные меры Законодательство, регулирующее освоение поймы
Особое внимание следует уделить усиливающемуся воздействию урбанизации на спрос на воду и водопользование, а также той важной роли, которую играют местные и муниципальные власти в деле руководства водоснабжением, водопользованием и общей очисткой воды, в частности в развивающихся странах, которые нуждаются в особой поддержке. Скудность пресноводных ресурсов и все возрастающая стоимость освоения новых ресурсов оказывают значительное воздействие на развитие национальной промышленности, сельского хозяйства, населенных пунктов и экономики. Более рациональное использование городских водных ресурсов, включая устранение неустойчивых тенденций потребления, может в значительной мере способствовать борьбе с бедностью и улучшению положения в области охраны здоровья и качества жизни городской и сельской бедноты. Значительная часть крупных городских агломераций расположена в устьях рек и в прибрежных зонах. Это приводит к загрязнению, вызываемому сбросом городских и промышленных отходов, а также чрезмерной эксплуатации имеющихся водных ресурсов и ставит под угрозу морскую среду и водоснабжение.
При возникновении чрезвычайной ситуации вследствие применения оружия массового поражения (ядерного, химического, бактериологического) к многочисленным и разнообразным источникам загрязнения водной среды в мирное время (например: кислотные дожди, сточные воды промышленных предприятий, хозяйственно-бытовые стоки) может присоединиться массированное заражение её радионуклидами, отравляющими веществами, возбудителями опасных инфекционных заболеваний. В этих условиях приобретают исключительную актуальность мероприятия, направленные на своевременное обнаружение в воде перечисленных вредных факторов, их идентификацию, установление количественного содержания, а также на максимально возможное снижение их воздействия на людей [11].
Чрезвычайная ситуация - это процесс возникновения в течение короткого периода времени экстремальных условий для человека, преодоление которых требует высокого персонального порога (уровня) физической, физиологической, психической, моральной адаптированности.
В данном определении установлена следующая связь: в чрезвычайных ситуациях возникают экстремальные условия для человека. Далее рассмотрим связь экстремальных условий с безопасностью личности.
Чрезвычайные ситуации можно сгруппировать на виды следующим образом:
- чрезвычайные ситуации природного происхождения;
- чрезвычайные ситуации техногенного характера;
- чрезвычайные ситуации социального происхождения;
- чрезвычайные ситуации экологического характера.
Иными словами, понятие «чрезвычайная ситуация (ЧС)» - это обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь или повлекли за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей. При этом одной из наиболее уязвимых биосферных составляющих является водная среда.
Источниками загрязнения водных ресурсов могут быть неочищенные сточные воды, сбросы химических веществ, утечки и разливы нефти и нефтепродуктов, отходы, размещенные в старых шахтах и выемках, а также химикаты, применяемые в сельском хозяйстве, которые вымываются с полей с поверхностным или грунтовым стоком.
Рассмотрим ряд факторов прямо или косвенно воздействующих на качество водных ресурсов необходимых для водопользования человеком. Наиболее важными являются природные процессы и явления и техногенные аварии и катастрофы.
Так, аварии, пожары и взрывы на химически опасных объектах, сопровождающиеся залповым (аварийным) выбросом в окружающую природную среду сильнодействующих ядовитых веществ и выходом поражающих факторов за пределы санитарно-защитной зоны со значительным превышением предельно допустимых концентраций (ПДК), могут повлечь массовое поражение людей, животных и растений и водных объектов, пригодных для водопользования.
Следующие крайне важные с точки зрения безопасности окружающей среды это аварии, связанные с использованием или хранением радиоактивных и других опасных и экологически вредных веществ. Сюда можно отнести аварии на объектах, использующих в технологическом процессе радиоактивные вещества и повлекшие их выброс за пределы санитарно-защитной зоны, в результате чего возникшая повышенная радиоактивность может вызвать угрозу получения людьми сверхдопустимых доз облучения; аварии при перевозках радиоактивных материалов; аварии (прорыв) на накопителях радиоактивных отходов, хвостохранилищах, шламонакопителях и ядомогильниках, представляющие угрозу для окружающей среды и здоровья людей; утрата радиоизотопных изделий; ситуации, связанные с утечкой биологических средств в окружающую среду или их утратой в научно-исследовательских и других учреждениях, осуществляющих изготовление, хранение и транспортировку биологических средств и препаратов из них.
К техногенным можно отнести гидротехнические катастрофы и аварии, характеризующиеся катастрофическими затоплениями, возникшие в результате разрушения гидротехнических сооружений на водохранилищах, реках и каналах, прорыва высокогорных озер и повлекшие за собой человеческие жертвы, нарушение функционирования промышленных и сельскохозяйственных объектов, жизнедеятельности населения в зонах затоплений и требующие проведения экстренных эвакомеро-приятий.
Среди природных чрезвычайных ситуаций отмечаются гидрометеорологические опасные явления, такие как, наводнения, паводки и сели, повлекшие за собой гибель людей, затопление насе-
ленных пунктов, отдельных промышленных и сельскохозяйственных объектов, разрушение инфраструктуры и транспортных коммуникаций, нарушение производства и жизнедеятельности людей и требующие проведения экстренных эвакомероприятий; снежные лавины, сильные (штормовые) ветры, ливневые дожди и другие опасные гидрометеорологические явления, которые могут повлечь травмы и гибель жителей населенных пунктов, отдыхающих в санаториях, домах отдыха, оздоровительных лагерях, туристов и спортсменов.
Ситуации регионального и глобального масштабов, связанные с изменением состояния гидросферы, проявляющиеся в экстремально высоком загрязнении поверхностных и подземных вод сбросами промышленного и сельскохозяйственного производства: нефтепродуктами, отходами, содержащими тяжелые металлы, различные ядохимикаты и другие вредные вещества, которые могут повлечь поражение людей; повышение уровня грунтовых вод, что может повлечь разрушение зданий, инженерных коммуникаций и жилых домов; резкая нехватка питьевой воды вследствие загрязнения вредными веществами водоисточников и водозаборов.
Роль воды как социально-экономического фактора непрерывно возрастает. Мировая потребность в воде уже превышает половину среднегодового стока рек, а подавляющее большинство рек загрязнено. 18 из 21 городов мира с населением 10 млн. человек и более удовлетворяет свои потребности в воде за счет водоисточников, расположенных на большом расстоянии, или за счет откачки подземных вод. В последнем случае наблюдается оседание земной поверхности. Так, в городе Мехико оседание составило почти 10 м. Такое явление наблюдается в Джакарте, Бангкоке, Хьюстоне, Шанхае. На огромных пространствах Запада Соединенных Штатов идет понижение уровня подземных вод, интенсивно используемых для орошения, то же наблюдается на востоке Китая, где также срабатываются вековые запасы подземных вод. Продолжение такой откачки подземных вод может привести к подрыву производства продовольствия со всеми вытекающими отсюда социальными последствиями [2, 3, 9, 16].
Преодоление дефицита воды - это проблема интенсификации водопользования, водосбере-жения и охраны вод. Ключевые факторы, которые при этом необходимо принимать во внимание, имеют долгосрочный и сверхдолгосрочный характер. Тем не менее, переход к стратегии интенсификации водопользования во всем мире должен произойти достаточно быстро, поскольку промедление неизбежно вызовет тяжелейшие локальные и региональные кризисы, угрожающие перерасти в глобальный. Для решения этой проблемы механизм рыночного регулирования недостаточен: рынок эффективно использует то, что обеспечено денежной оценкой, участвующей в формировании рыночных цен, и настолько эффективно с позиций общества, насколько правильно отражает эта оценка общественные интересы. Но долгосрочные и сверхдолгосрочные факторы, связанные с безопасностью, экологией, социальными проблемами, непосредственно не оцениваются в денежном выражении, не отражаются в целях, преследуемых субъектами рыночных взаимодействий.
Применительно к проблеме дефицита воды объектами торговли на мировом и межрегиональных рынках должны быть водосберегающие, водоэффективные, водоохранные технологии и водоёмкие продукты, но не сама вода. При этом локальные и региональные рынки воды не только возможны, но и необходимы - до тех пор, пока осуществляются забор воды из естественных источников, её транспортировка, подготовка, обработка и потребление. Неоправданность переброски воды в огромных количествах и на огромные расстояния вытекает, в частности, и из рыночного подхода и ни в какой степени не служит аргументом против развития рыночных отношений там, где вода является объектом экономических взаимодействий, между теми субъектами хозяйственной деятельности, которые становятся участниками процесса обмена водой. Отмеченные свойства воды и её потребления определяют ограничения на географические масштабы обмена, но вовсе не на глубину развития рыночных отношений по поводу обмена водой и услугами в сфере водопользования.
В условиях технического прогресса, появления новых технологий в области производства электрической и тепловой энергии, строительных материалов, удобрений для сельскохозяйственных культур происходит локальное перераспределение естественных источников радиации, что может повысить уровень облучения, Так, например, при сжигании угля, нефти и газа содержащиеся в них естественные радионуклиды, рассеиваясь в атмосфере вместе с золой, становятся дополнительным источником облучения населения, проживающего в районе расположения тепловых электростанций, теплоцентралей и котельных. Наряду с этим, выпадающие на поверхность земли естественные радионуклиды поступают в организм человека с вдыхаемым воздухом, продуктами питания и питьевой водой.
Известно, что залежи фосфоритов содержат продукты распада урана-238 в сравнительно высоких концентрациях. Получаемые в процессе переработки фосфоритов основные, побочные продукты и отходы также содержат радионуклиды в повышенной концентрации. Использование этих про-
дуктов и отходов в производстве фосфорных удобрений для сельского хозяйства и строительных материалов (фосфогипса) создает условия для повышения радиационной нагрузки людей, потребляющих продукты сельскохозяйственного производства и проживающих в домах, возведенных из вышеназванных материалов.
Выделяются чрезвычайные ситуации, связанные с изменением состояния гидросферы (водной среды) и проявляющиеся в недостатке питьевой воды вследствие истощения водных источников или их загрязнения; истощении водных ресурсов, необходимых для организации хозяйственно-бытового водоснабжения и обеспечения технологических процессов; нарушении хозяйственной деятельности и экологического равновесия вследствие загрязнения зон внутренних морей и мирового океана.
Каждая чрезвычайная ситуация характеризуется своеобразием последствий, причиняемых здоровью людей и народному хозяйству [1, 13]. Наиболее тяжкие последствия приносят природные катастрофы и стихийные бедствия. Анализ показывает, что 90% из них приходится на четыре вида: наводнения - 40%, тайфуны - 20%, землетрясения и засуха - по 15%.
Аварии на водных коммуникациях, сопровождающиеся значительными человеческими жертвами и загрязнением акваторий портов и прибрежных территорий нефтепродуктами и сильнодействующими ядовитыми веществами. Аварии на промышленных объектах возможны без загрязнения окружающей природной среды вне санитарно-защитной зоны, но при этом зачастую загрязняются и разрушаются производственные помещения и другие сооружения, находящиеся на территории предприятия.
Достаточно часты случаи водохозяйственных катастроф. Имеется в виду затопления, образующиеся в результате разрушения гидротехнических сооружений из-за изношенности. К авариям на системах жизнеобеспечения населения относятся аварии на трубопроводах, при которых транспортируемые вещества выбрасываются в окружающую среду, аварии на энергосетях, а также на прочих инженерных сооружениях. Все они, так или иначе, нарушают нормальную жизнедеятельность населения и наносят вред водным ресурсам.
Поступающие в открытый водоём радионуклиды распределяются между его основными компонентами: водой, грунтом дна и биомассой. В частности, найдено, что средние доли полной радионук-лидной активности в воде, песчаном грунте и биомассе искусственных (модельных) водоёмов составляют 27,45 и 28% соответственно. Несмотря на минимальную сорбционную способность песка, основная доля средней активности находится именно в нем. Максимальной же сорбцией обладают грунты, которые состоят из мелкодисперсных илистых или глинистых частиц. Суммарная поверхность последних в 1м3 суглинка превышает 1,6106 кв. м. Равновесные значения коэффициента накопления для стронция-90 в песчаных грунтах, а также в суглинках и илах, определенные в модельных водоёмах, находятся в пределах 20 - 58 и 110 - 125 соответственно. Для глинистого дна этот показатель превышает 180.
Одним из факторов, влияющих на распределение радионуклидов, является солевой состав воды, Экспериментально установлено, что увеличение концентрации кальция в воде модельного водоёма с 30 мг/л до 80 мг/л приводит к возрастанию в ней относительного содержания стронция-90 на 16%, в то время, как содержание этого радионуклида в грунте и биомассе уменьшается на 8% соответственно.
Установлено также, что концентрация радиоактивных загрязнений наиболее велика у водной микрофлоры и фитопланктона, имеющих большую удельную поверхность. Так коэффициент накопления стронция-90 бактериальными клетками достигает 108, а фитопланктоном-104. Высокие значения этого показателя характерны и для водной растительности, которая составляет основной объём биомассы водоёмов. Так, широко распространенные нитчатые водоросли имеют коэффициент накопления биогенных радионуклидов порядка 105. Отмечено также, что искусственные радионуклиды более интенсивно ассимилируются живыми организмами, чем стабильные элементы. В северной части Атлантики накопление зоопланктоном железа-55 в результате глобальных радиоактивных выпадений было в 670 раз выше, чем для стабильных изотопов железа. В целом же для морских организмов значения коэффициента накопления ниже, чем для пресноводных. Например, пресноводная рыба накапливает в 20 раз больше стронция-90, чем морская. Таким образом, рассеиванию радиоактивных веществ в водоёмах противодействует кумуляция, способностью к которой обладают все гидробионты.
В настоящее время накоплено немало фактов, указывающих на высокую степень угрозы для здоровья людей, традиционно употребляющих в пищу рыбу, раков, креветок и другие продукты вод-
ного происхождения. В России наиболее высокая удельная активность по цезию-137 (15 - 21 кБк*/кг) была обнаружена в 1990 - 1992 гг. в рыбе из озера Кажановское, в Брянской области.
При попадании радиоактивных веществ в водоём отмечается их миграция на прибрежную территорию за счет метеорологических, гидрологических и биологических факторов. Важное место в миграции радиоизотопов принадлежит и деятельности человека. Так, загрязнение прилегающей к водоёму территории возможно при разливах в период паводка. При этом почва активно адсорбирует радиоактивные вещества из воды. Перенос источников радиации за пределы загрязненного водоёма может осуществляться насекомыми (комары), земноводными и водоплавающими птицами. К таким же последствиям может приводить непродуманное осушение, строительство запруд, вывоз песка для целей строительства.
Основными факторами, определяющими поведение радиоактивных изотопов, попадающих в подземные воды, являются пути их поступления и физико-химические свойства, а также местные гидрогеологические условия, включающие геологическое строение участка и окружающего района, условия питания, движения и дренирования подземных вод, их химический состав и гидродинамическую обстановку в водоносном горизонте. Сложная совокупность и переплетение указанных факторов обусловливают то многообразие в поведении и миграции радиоактивных веществ, которое может иметь место в реальной обстановке.
В наибольшей степени миграция радиоактивных загрязнений зависит от соотношения скорости движения подземных вод и интенсивности их разбавления. Наиболее благоприятные условия для перемещения радионуклидов могут иметь место на участках, расположенных вблизи речных русел, искусственных водохранилищ, а также в условиях трещиноватых скальных пород (известняки, песчаники, кварциты, граниты), где скорость подземных потоков может достигать нескольких километров в сутки.
Известно, что подземные воды при их движении взаимодействуют с горными породами. Последнее сводится к процессам выщелачивания и растворения пород, а также к процессам сорбции породами ряда веществ, содержащихся в воде. Радионуклиды, подобно прочим макрокомпонентам природной воды, поглощаются горными породами. Сорбционная способность горных пород составляет в среднем десятки миллиграмм-эквивалентов на 100 г природного сорбента. Поэтому поглотительная способность горных пород всегда значительно выше возможного содержания в воде радионуклидов. Кроме того, степень поглощения последних породами зависит от химических свойств изотопов. Так плутоний наиболее интенсивно поглощается породой в трехвалентном состоянии и менее энергично - в четырехвалентной форме. При резком уменьшении удельной активности воды (например, в результате распада короткоживущих изотопов) могут иметь место и процессы десорбции. Легче всего десорбируются изотопы тех элементов, которые сорбируются породой по ионообменному механизму поглощения.
Результаты специальных расчетов показывают, что даже в случаях облегченной фильтрации вод через глинистые породы скорость движения воды, содержащей радиоактивные изотопы, будет достигать всего лишь 0,65 м за 10 лет и 1,3 м за 100 лет. Поэтому основная роль в миграции радиоактивных веществ в подземных водах принадлежит горизонтальному распространению по водоносному горизонту. При постоянном поступлении в водоносные горизонты через поглощающую скважину стронция-90 в зависимости от структуры осадочной породы и расхода поступающих растворов радиус распространения зоны с относительным содержанием этого изотопа до 50% от исходной концентрации через 100 лет может оказаться в пределах от 50 до 550 м и более. В трещиноватых породах этот радиус может достигать десятков километров. Таким образом, приведенные сведения позволяют считать, что в большинстве случаев миграция искусственных радиоактивных веществ в подземных водах по сравнению с водами открытых водоёмов в значительной мере ограничена.
При загрязнении окружающей среды радиоактивными продуктами в результате испытаний ядерного оружия или в процессе поступления в окружающую среду радиоактивных отходов возникают условия дополнительного внешнего и внутреннего облучения населения свыше тех доз, которые обусловлены естественным радиационным фоном. Дополнительное внешнее облучение может иметь место в случае накопления радиоактивных веществ на поверхности земли. Дополнительное внутреннее облучение возможно при попадании радиоактивных веществ в организм при вдыхании загрязненного воздуха и при употреблении загрязненных радиоактивными веществами воды и пищевых продуктов. При этом именно вода является тем компонентом внешней среды, который в наи-
Бк (беккерель) - единица активности радиоактивного вещества по международной системе единиц (СИ): кБк = 1000 Бк._
большей степени является резервуаром накопления радионуклидов и одновременно служит транспортом в процессе их перемещения по пищевым цепочкам, замыкающимся на человеке.
В открытые (поверхностные) водоёмы могут поступать как осадки продуктов ядерных взрывов в атмосфере, так и жидкие отходы АЭС, радиохимических предприятий и лабораторий в результате несанкционированного сброса, либо вследствие их фильтрации через грунт из хвостохранилищ. Подземные воды также могут загрязняться радионуклидами, хотя и в меньшей степени, в результате фильтрации последних с грунтовыми водами из почвы или из ложа наземных водоёмов, хвостохранилищ и других сооружений, предназначенных для временного хранения радиоактивных отходов [19]. Насыщению подземных вод радионуклидами способствует также разработка газовых и нефтяных месторождений, сопровождающаяся изъятием высокорадиоактивных пластовых вод. Анализ материалов исследований по оценке уровней радиоактивных выпадений на территории СССР за период 1957 - 1980 гг. свидетельствует, что радиоактивность воды открытых водоёмов, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения, по сумме осколочных продуктов деления достигала величин порядка 0,37 Бк/л; в частности, по стронцию-90 - 3,7 • 10-3 Бк/л.
Как уже отмечалось выше, в мире освоено 400 крупнейших речных водосборов, в пределах которых проживает основная часть человечества. Время и продолжительность освоения этих водосборов и, следовательно, изменение характеристик водосбора водного режима водных объектов различалось от региона к региону. В пределах Ойкумены освоение водосборов произошло ещё до нашей эры - это Ближний Восток, северная часть Африки, южная часть Средиземноморья, восточная часть Китая, Центральная Азия, долина реки Ганг в Индии. На всей этой территории происходило тотальное уничтожение лесных экосистем с заменой их сельхозугодьями, причем лес использовался для строительства домов и судов и как основной энергоноситель. Поэтому речные системы и другие водные объекты этих районов давно испытывают антропогенное давление со всеми вытекающими отсюда экологическими, экономическими, социальными и политическими последствиями.
Таким образом, только сохранение и восстановление окружающей среды на водосборах рек в необходимом объёме позволит перейти к устойчивому водопользованию, сбалансированности гидрологического цикла, восстановлению естественного водного режима водных объектов, способности в масштабах водосбора поддерживать естественное качество воды [7, 15].
Для решения подобных проблем важным инструментом могут быть индикаторы устойчивого, а правильнее говорить, постоянно поддерживаемого (или неистощительного) водопользования. В первую очередь это должны быть индикаторы, характеризующие состояние водосбора, основные ведущие силы (процессы) в нем, нарушающие постоянно поддерживаемое водопользование, и индикаторы, отражающие последствия действия ведущих сил, включая эколого-экономические и социальные аспекты [2, 14].
Одним из первых шагов для решения названных проблем в части нормативного и научно-методического обеспечения управлением и охраной водных объектов необходима разработка методологии эколого-социально-экономического обоснования регулирования использования и охраны водных объектов и их водных ресурсов для планирования хозяйственного использования и охраны и/или восстановления качества вод. Для этого необходимо решить следующие задачи [4 - 6]:
1. Интенсификация использования водных ресурсов, отказ от продолжения экстенсивного во-допотребления. Решающую роль в достижении этой цели принадлежит развитию рыночных отношений. Однако этот процесс не должен происходить стихийно, исключительная социальная и экологическая значимость водных ресурсов требует тщательного анализа последствий каждого намечаемого шага в расширении сферы рыночных взаимодействий. Вместе с тем необходимо как можно быстрее изживать рудименты командно-административного подхода к управлению водным хозяйством. Для этого следует:
- обеспечить переход от начисления платы за потребление воды по нормативам к оплате во-допотребления всеми потребителями только по количеству фактически полученной воды;
- разработать и реализовать программу постепенного повышения платы за потребляемую воду до уровня, при котором полностью компенсируются все затраты на обеспечение водопотребления, а также повышения платы за все виды водопользования до уровня, при котором обеспечивается полное финансирование мер для устойчивого воспроизводства качества водных ресурсов и поддержания всех зависящих от них экосистем и абиотической среды с использованием теоретических разработок по рен-тообразованию в водопользовании;
- стимулировать водопотребителей к внедрению водосберегающих технологий не только адекватной платой за водопотребление, но и через налоговые льготы и иные элементы финансового механизма;
- развитие конкурентных форм обеспечения спроса на воду всеми видами водопотребителей.
2. Обеспечение надежного, безопасного и устойчивого питьевого водоснабжения. Для этого в системах питьевого водоснабжения необходимо совместное использование источников как поверхностных, так и подземных вод при строгом соблюдении экологических норм, обеспечивающих их неис-тощительную эксплуатацию, и применение современных технологий водоподготовки [10]. Важную роль в решении этой задачи имеет и экономия воды, поскольку неоправданно высокий объём забираемой и в значительной мере теряемой при доставке потребителю и использовании воды - фактор, повышающий неустойчивость водоснабжения.
3. Разработка системы защиты населения и хозяйственных объектов от вредного воздействия вод, прежде всего наводнений. Это наукоемкое направление требует совершенствования моделей, объясняющих механизмы возникновения и развития наводнений, улучшения методов прогноза наводнений и их последствий, совершенствования системы гидрометеорологического мониторинга, а также капиталоемких мер по реконструкции водохранилищ, защите городов, поселков и хозяйственных объектов, в ряде случаев - вывода населенных пунктов из опасных зон. При принятии решений о выделении территорий под строительство новых объектов различного назначения необходимо учитывать вероятность их затоплений и подтоплений, возможные ущербы от наводнений, необходимость страхования [1].
4. Разработка и реализация системы мер, направленных на восстановление качества воды в водных объектах, испытавших сверхнормативное антропогенное воздействие. Улучшение систем очистки сточных вод не может полностью решить эту проблему. Не менее важно наведение порядка на водосборных территориях, строгое соблюдение установленного законодательством режима хозяйственной деятельности и ограничений природопользования в пределах водоохранных зон и прибрежных защитных полос, проведение специальных реабилитационных мероприятий, ликвидация негативных последствий гидромелиорации, загрязнения проникающими в подземные воды углеводородами [12] и др. Эта деятельность должна проводиться под руководством и при строгом контроле государственных органов управления водным хозяйством и экологического контроля [3 - 10, 13]. Однако в полной мере она осуществима только при активном участии органов местного самоуправления, общественности и бизнеса. Обеспечение заинтересованности бизнеса в таком участии - серьезная и ответственная экономико-политическая задача, при решении которой особенно необходимо использовать зарубежный опыт, поскольку применительно к российским рыночным структурам пока практически не было даже попыток подхода к ней.
Существенное повышение технического уровня осуществляется комплексом водоподготовки, в частности, внедрением систем поддержки принятия оперативных инженерных решений, использованием прогрессивных методов обеззараживания воды, современных химических средств, систем мониторинга качества воды в водопроводных сетях; систем водоочистки в промышленности и коммунальном хозяйстве, так чтобы гарантировать нормативный уровень качества сбрасываемых сточных вод; оросительных систем в сельском хозяйстве.
Проблемы, связанные с потреблением воды и её дефицитом, настолько обострились в последние десятилетия, что стали рассматриваться как одно из самых значимых свидетельств общего кризиса цивилизации. Они являются фактором, сдерживающим развитие многих стран, источником межгосударственных конфликтов и нестабильности. Дефицит воды снижает качество жизни, наряду с бедностью, становится причиной антисанитарии и роста заболеваемости населения. Деградация многих водных объектов - это, может быть, самый яркий индикатор общего экологического неблагополучия на планете.
Многие развивающиеся страны, страдающие от дефицита воды, не имеют актуальных ресурсов для решения этих проблем, а мировой рынок не способствует актуализации их потенциальных ресурсов и не создает условий для преодоления водного дефицита. Поэтому необходимы меры, которые обеспечили бы более адекватное отражение роли водных ресурсов в мировой экономике, более полный учет ценности воды в стоимостных рыночных измерителях. Эти задачи имеют наднациональное содержание, они могут быть решены только на уровне мирового сообщества в целом [3, 14, 16].
Мировое сообщество должно разработать и использовать меры по оценке внешних эффектов, прежде всего, экологических, связанных с потреблением воды в мировой экономике, без этого значительная часть стран «третьего мира» не преодолеет стагнации и останется фактором глобальной неустойчивости [14, 17]. Однако попытка разработать достаточно жесткий международный договор (подобный Монреальскому протоколу о веществах, разрушающих озоновый слой, или Киотскому протоколу), который фиксировал бы обязательства стран в сфере водопользования и охраны вод, в настоящее время вряд ли была бы результативной. В качестве первого шага следовало бы подготовить и принять Рамочную конвенцию о водопользовании, наподобие ряда успешно действующих международных экологи-
ческих соглашений, таких как Венская конвенция об охране озонового слоя, Рамочная конвенция об изменениях климата, Конвенция о биологическом разнообразии. Рамочная конвенция о водопользовании должна систематизировать и обобщить продуктивные идеи, выдвинутые гидрологией, экологией и экономикой, сформулированные в многочисленных документах ООН (в частности, решениях Всемирного саммита по устойчивому развитию в Йоханнесбурге, 2002), «Большой восьмерки», различных международных конференций, способствовать распространению и использованию этих идей во всех странах. Глобальный характер проблемы дефицита воды и её уникальная роль в общечеловеческом хозяйстве [16 - 18] обязывают к принятию таких мер.
Литература
1. Авакян А.Б., Истомина М.Н. Масштаб ущербов от наводнений различного генезиса // Безопасность энергетических сооружений. Вып. 11. М., 2003. - С. 415-434.
2. Глазовский Н.Ф. Эффективность использования водных ресурсов и проблема территориального перераспределения стока. В кн. Стокгольм, Рио, Йоханнесбург: вехи кризиса (Чтения памяти ак. А.Л.Яншина, вып. 2). М.: Наука, 2004. - 331 с.
3. Григорьев А.А. Кондратьев К.Я. Глобальные природные ресурсы // Бюллетень Использование и охрана природных ресурсов России. 1999. №5-6. - С. 33-41.
4. Данилов-Данильян В.И., Георгиевский В.Ю., Асарин А.Е., Иванов А.Л. Водные, водохозяйственные и гидроэнергетические проблемы России. В кн. VI Всероссийский гидрологический съезд. Тезисы докладов (пленарное заседание). М.: Росгидромет, 2004.
5. Данилов-Данильян В.И., Залиханов М.Ч., Лосев К.С. Экологическая безопасность, основные принципы и российский аспект. М.: Изд-во МНЭПУ, 2001. - 330 с.
6. Данилов-Данильян В.И., Лосев К.С. Экологический вызов и устойчивое развитие, М.: Прогресс-Традиция, 2000. - 416 с.
7. Джамалов Р.Г. Современное состояние и перспективы использования и охраны водных ресурсов в аспекте устойчивого развития // I международный летний семестр "Экология и устойчивое развитие". Дубна.
2004. - С. 134-142.
8. Доклад Конференции Организации Объединенных Наций по водным ресурсам // Мар-дель-Плата, 14-25 марта 1977. ООН. R.77.II.A.12, Ч. I.
9. Зайцева И.С. Сравнительный анализ антропогенного воздействия на водные ресурсы России и США // Изв РАН. Сер. геогр. 2003. № 4. - С. 77-85.
10. Зекцер И.С. Подземные воды как компонент окружающей среды. М.: Научный мир, 2001. - 328 с.
11. Золкин Г.А. Использование водных ресурсов в условиях чрезвычайных ситуаций // Изд.РГГРУ. М.:
2005. - 42 с.
12. Мирмович Э.Г. О загрязнении геосферы углеводородами / В сб.: Чрезвычайные ситуации: теория, практика, инновации. Матер. Междун. научно-практ. конф. 27-28 мая 2010 г. Ч. 1. - Гомель: ГИИ. - С. 149-150.
13. Повестка дня на XXI век // Конф.ООН по окружающей среде и развитию. Рио-де-Жанейро. 03-14 июня 1992. A/CONF. 151/26/REV. 1 (VOL.I): www.un.org/russian/conferen/rio.
14. Проблема территориального перераспределения водных ресурсов. М.: АН СССР, Институт водных проблем, 1985. - 504 с.
15. Хубларян М.Г. Современные водные проблемы России и пути их решения // Водные проблемы на рубеже веков. М.: Наука, 1999. - 347 с.
16. Эльпинер Л.И. Качество природных вод и состояние здоровья населения в бассейне Волги // Водные ресурсы. 1999. 26. №1. - С. 60-70.
17. Tucci C.E.M. Some Scientific Challenges in the Development of South America's Water Resources // Hy-drological Sciences J. 2001. 46, № 6. - P. 937-946.
18. Shiklomanov I.A., Balonishnikova J.A. World water use and water availability: trends, scenarios, consequences // Water Resources Systems - Hydrological Risk, Management and Development. IAHS Publ., No. 281. 2003. - P. 358-364.
19. Кашарный В.В. Метод поперечной циркуляции для очистки речного стока при загрязнении радионуклидами / В кн.: Матер. НПК-2009. Екатеринбург: УИГПС МЧС России, 2010.
20. Кашарный В.В. Моделирование загрязнения речного стока нефтепродуктами / НПК-2009. М.: «Антистихия».
21. Кашарный В.В. Определение концентрации радионуклидов в воде и донных отложениях водосбора в зоне радиационной (ядерной) аварии / Чрезвычайные ситуации: Теория. Практика. Инновации. Материалы докладов междунар. научно-практической конференции. - Гомель: ГИИ, 2006. - С. 47 с.
22. Кашарный В.В., Комаров В.В. Обеспечение безопасного водопользования в чрезвычайных ситуациях природного и техногенного характера / В кн.: Матер. НПК-2009. Екатеринбург: УИГПС МЧС России, 2010.
