CC BY
86
УДК544.6.076
ИННОВАЦИОННЫЕ СПОСОБЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАСЕЛЕНИЯ ЧИСТОЙ
ПИТЬЕВОЙ ВОДОЙ
В.А. Камбуров1, В.Л. Трушевский2, Т.М. Потапова3
1ООО «Институт Комплексного использования и охраны водных ресурсов» (КИОВР), 196158, Санкт-Петербург, Звёздная улица, 4 литер а, помещение 5-н;
2'3Санкт-Петербургский государственный университет (СПбГУ), 199034, Санкт-Петербург, Университетская набережная 7-9.
Проведено комплексное исследование проблемных вопросов обеспечения населения РФ чистой питьевой водой. Разработан проект «Чистый водозабор», который предусматривает забор чистой воды, осуществляемого в верховьях рек с последующей транспортировкой ее танкерами-водовозами в специальные терминалы водопотребителей. Предложена последовательность работ при реализации новой технологии водоснабжения питьевой водой из поверхностных водоёмов.
Ключевые слова: вода, структура воды, источники чистой воды, водозабор, транспортировка воды, Северо-Западный регион, Ладожское озеро.
INNOVATIVE WAYS OF PROVIDING THE POPULATION WITH CLEAN DRINKING WATER
V.A. Камбуров, V.L. Трушевский, T.M. Потапова
OOO "Institute of Complex use and protection of water resources ", 196158, St.-Petersburg, Pionerskaya street, 4 liter a, room 5-n;
Saint Petersburg state University, 199034, St. Petersburg, Universitetskaya Naberezhnaya 7-9.
A comprehensive study of the problematic issues of providing the population of the Russian Federation with clean drinking water. The project "Clean water intake" was developed, which provides for the intake of clean water, carried out in the upper reaches of rivers, followed by transportation of tankers-water carriers in the specialized terminals of water consumers. The proposed sequence of operations when implementing new technologies of water supply drinking water from surface water.
Key words: water, water structure, sources of clean water, water intake, water transportation, Northwest region, Ladoga lake.
Введение. Вопросы, связанные с водоснабжением населения, с каждым годом становятся все острее. Главной проблемой является обеспечение людей качественной питьевой водой.
Рассмотрим, есть ли в воде нечто такое, что мы не знаем, что может вызвать острый интерес, породить цепь каких-то новых и пока непредсказуемых событий? Для начала, обратимся к «Энциклопедическому словарю»: «ВОДА, Н2О, жидкость без запаха, вкуса, цвета (в толстых слоях голубоватая); плотность 1,000 г/см3 (3,8°С). При температуре 0°С вода превращается в лед, при 100°С - в пар. Самое распространенное вещество в природе (гидросфера занимает 71% поверхности Земли). Воде принадлежит важнейшая роль в геологической истории планеты и возникновении жизни. Без воды невозможно существование живых организмов (около 65% человеческого тела составляет вода). Вода лежит
в основе главного биологического процесса -фотосинтеза. Вода обязательный компонент практически всех технологических процессов как промышленного, так и с.-х. производства. Вода особой чистоты необходима в производстве продуктов питания и медицине, новейших отраслях промышленности (производство полупроводников, люминофоров, ядерная техника), в хим. анализе. Стремительный рост потребления воды и возросшие требования к воде определяют важность задач водоочистки, водоподготовки, борьбы с загрязнением и истощением водоемов».
Проблема строения воды и водных растворов различных неорганических и органических веществ, которыми и являются природные воды, служит предметом тщательного изучения многих исследований и принадлежит к разряду дискуссионных (Вернадский, 1936, Никаноров, 2003) [1, 2].
1 Камбуров Владимир Антонович - директор ООО «Институт КИОВР, официальный представитель Союза водопользователей России в Санкт-Петербурге и Ленинградской области, тел.: +7 921 973 0397, e-mai: vkamburov@yandex.гы; kiovr@mail.гы
2Трушевский Виктор Леонидович - кандидат технических наук, доцент факультета географии и геоэкологии Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ).
3Потапова Татьяна Михайловна - кандидат химических наук, доцент факультета географии и геоэкологии Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ).
Особенности структуры воды. В последние годы в научных кругах возникло понятие «памяти» воды [3], связанное со способностью воды «запоминать» воздействие их веществ, определяющейся сохранением влияния загрязняющих веществ на структуру воды даже после их полного удаления. Эта способность связана со структурными особенностями воды, которая представляет из себя не одиночные молекулы, а связанные «водородной связью» «ассо-циаты» из нескольких молекул, представляющих в пространстве тетраэдры, постоянно обменивающиеся друг с другом молекулами воды (рис.1)
Рисунок 1 - Строение молекулы воды: геометрическая схема (а), плоская модель (б) и пространственная тетраэдрическая структура строения воды
Американскими учеными (Фрэком и Уэном) еще в1957 г. была предложена модель строения воды в виде «мерцающих кластеров», состоящих из связанных водородной связью образований, с высокой скоростью обменивающихся друг с другом молекулами воды (рис.2).
Опираясь на современные представления о воде [4] как высоко структурированной жидкости, становится понятным и термин о «памяти» воды как способности сохранять «память» о воздействии на нее различных загрязняющих веществ, растворение которых сопровождается разрывом водородных связей и нарушением ее структуры. Поэтому при загрязнении воды такими соединениями, как нефтепродукты. фенолы, полиароматические углеводороды даже после их полного удаления вода долгое время не может восстановить свои первоначальные свойства вследствие нарушения ее структуры.
Н ) Водородн ая
Рисунок 2 - Модель «мерцающих кластеров» жидкой воды. Энергия водородной связи ~ 0,17 эВ. Среднее время жизни воды в кластере ~10-10 с
Представления о структуре воды с позиций теории водородной связи объясняют и аномалии физико-химических свойств воды (теплоемкости, теплопроводности, плотности, поверхностного натяжения), которые определяют основные климатические и биологические процессы нашей планеты [5]. К наиболее значимым аномалиям воды относится ее высокая растворяющая способность - она растворяет большинство химических веществ, обеспечивая поступление питательных веществ в растения и живые организмы. Важнейшим условием существования жизни на Земле является способность воды за счет капиллярных сил благодаря высокому поверхностному натяжению подниматься по узким почвенным каналам и сосудам растений. Наиболее высокое из всех жидкостей поверхностное натяжение воды важно для физиологии клетки, т.к. обеспечивает процесс передвижения крови по кровеносным сосудам и капиллярного поднятия влаги из нижних слоев почвы в верхние, создавая возможность существования растений в аридной зоне пустынь и полупустынь.
Аномально высокая в сравнении с другими жидкостями теплоемкость воды уменьшает пределы колебаний температуры, обусловливает перенос тепла водными течениями, а также способствует сохранению постоянной температуры тела.
Высокие значения теплоты плавления и испарения определяют термостатирующий эффект воды, благодаря которому Мировой океан поддерживает среднегодовую температуру Земли в пределах 15°С. В противном случае климатические и сезонные перепады температур были бы гораздо резче и приводили бы к бурным ураганам. Достаточно температурному режиму океана дать сбой, как по всей Земле неминуемо прокатываются катаклизмы. Знаменитое явление Эль-Ниньо связано с появлением в тропической зоне Тихого океана теплого течения, которое, медленно продвигаясь от Индонезии к берегам Перу и Чили, вносит коварные поправки в климатические условия. Как правило, этот феномен возникает, когда в силу естественных колебательных процессов перераспределения энергии в океане слабеет сила пассатов, дующих вдоль экватора с востока на запад. В результате, течение устремляется через океан от Индонезии к Перу, и температура воды у побережья Перу поднимается на 3 - 5 °С. Затянувшееся с 1990 по 1995 г. Эль-Ниньо привело к тому, что начиная с 1996 г. по планете периодически прокатываются климатические катастрофы - наводнения там, где их никогда не бывало, великая засуха во влажных областях.
Чрезвычайно важной для биологических процессов является и аномалия плотности воды. которая состоит в том, что она имеет максимум плотности при 4°С, т.е. расширяется при замерзании. Благодаря этому в земных водоемах даже
под сплошным ледяным панцирем температура воды у дна не опускается ниже 4°С, а потому жизнь обитателей водоемов в зимнее время не прекращается. В настоящее время эта аномалия также объясняется с позиций структурных представлений (Самойлов. 1954, Никаноров, 2003) [3, 5]. При замерзании и образовании льда в воде происходит перестройка структуры с переходом из более плотной тетраэдрической в менее плотную «ажурную» гексагональную с образованием ассоциатов из шести молекул (рис.3).
Таким образом, при фазовом переходе из твердой воды в жидкую в узком интервале температур (0° - 4 °С) идет перестройка с частичным присутствием обеих структур, что, очевидно обуславливает особые «живительные» свойства талой воды, оказывающей благоприятное воздействие на растения, животных и человека. Общеизвестен и эффект очищения воды от примесей в процессе вымораживания, который определяется более низкими температурами замерзания солей по сравнению с чистой водой. При замерзании воды в ходе кристаллизации все "лишнее" вытесняется и не входит в структуру льда. Поэтому лед химически чист, даже если образуется из взвеси или раствора (вспомним чистые, прозрачные льдинки в грязной луже), свежевыпавший снег всегда сверкает белизной, а талая вода пленяет исключительной чистотой.
Рисунок 3 - Гексагональная «ажурная» структура льда (а) и тетраэдрическая структура жидкой воды
(б)
Роль талой воды чрезвычайно велика в северных широтах, где большинство рек и озер питаются водами атмосферного происхождения. Так, в работах (Воронкова ,1963) [6] было показано, что доля талых поверхностных вод в северо-западном регионе составляет не менее 40% от общего поступления воды в реки, что определяет низкое содержание растворенных солей в воде.
Качество природных вод. Так как природные воды являются по составу сложными растворами солей, газов и органических веществ (гуминовых кислот) естественного происхождения, то в разных физико-географических услови-
ях формируются воды различной солености, кислотности и жесткости, что и определяет качество природных вод.
При оценке качества вод необходимо иметь в виду принципиальное отличие подземных высокоминерализованных вод и поверхностных вод малой и средней минерализации. В соответствии с современными представлениями в нижних частях осадочного чехла Земли распространены весьма насыщенные солями и микроэлементами воды, в которых содержание «нормально структурированной» воды резко снижается, что и определяет принципиальное различие подземных и поверхностных вод (Ни-каноров, 1983, Блох, 1969) [7].
Влияние солености на биологические свойства воды носит двойственный характер. С одной стороны, чем ниже минерализация вод, характерная для поверхностных вод северных регионов нашей страны, тем в большей степени она приближается по структуре к дистиллированной воде с прочными водородными связями, что оказывает благотворное влияние на качество питьевой воды. С другой стороны, низкое содержание в такой воде необходимых живым организмам солей кальция, калия, фосфора требует обогащения питьевой воды Крайнего Севера этими элементами.
В аридной зоне сухих степей, наоборот, формируются воды повышенной минерализации, приближающиеся к границе пресных вод (1г/л), которые имеют измененную структуру водородных связей и содержат соли сульфатов и хлоридов в концентрациях, превышающих санитарно-гигиенические нормативы, что требует их специальной очистки. Так, по данным УГМС и экспедиции географического факультета СПбГУ в водах рек Северский Донец и Айдар Белгородской области фоновые (естественные) и современные содержания сульфатов и хлоридов значительно превышают санитарно-гигиенические и рыбохо-зяйственные нормативы, что не позволяет использовать эти воды для питьевого водопотреб-ления без предварительной обработки.
Очистка природной воды. Сложной проблемой является и прямое питьевое водопо-требление подземных вод, что связано не только с их повышенной минерализацией и структурными особенностями, но и с анаэробными условиями, формирующимися в условиях отсутствия контакта с атмосферой и способствующих появлению сапробной (болезнетворной) микрофлоры и увеличением содержания восстановительных газов (аммиака, сероводорода, метана).
Необходимо иметь в виду, что все методы очистки воды с целью уменьшения солености и концентраций взвешенных и органических веществ, связанные с пропусканием через ионообменные колонки, адсорбцией и озонированием приводят к получению воды с нарушенными водородными связями, которая отличаются от пер-
воначальной структуры, что, очевидно сказывается на биологических свойствах воды. Эти вопросы требуют специального комплексного междисциплинарного изучения силами гидрогеохимиков, гидрологов, микробиологов и биологов.
В связи с этим выясняется, что «самого распространенного вещества в природе» в наше время человечеству начинает не хватать, что способно привести к крупнейшим изменениям в мировой экономике и политике.
Водный рынок. О том, что мировое сообщество испытывает с каждым годом все больший дефицит пресной воды, известно давно. Об этом свидетельствуют многочисленные исследования, международные конференции, которые проводились и проводятся под эгидой ООН. Не-
хватка воды приводит к голоду, смерти, болезни, невозможности достойного существования и осуществления любых экономических программ.
Генеральная Ассамблея ООН провозгласила 2003 год Международным годом пресной воды, чему послужили серьезнейшие проблемы, связанные с острой нехваткой на планете чистой воды.
Около 1.1 миллиарда человек не имеют достаточного доступа к безопасной питьевой воде. Свыше 2.2 миллиона человек, большинство из них дети из развивающихся стран, каждый год умирают от болезней, связанных с дефицитом безопасной питьевой воды (рис. 4). Во многих регионах России и мира увеличивается дефицит качественной питьевой воды.
Рисунок 4 - Карта уровня потребления воды различными странами
В последние годы все чаще вода рассматривается как источник продовольственной безопасности планеты. Всемирный день защиты окружающей среды уже давно проходит под лозунгом: «Вода - за нее страдают два миллиарда людей!». Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (ФАО) подсчитала, что через 30 лет воды потребуется еще на 60 процентов больше.
А между тем в ряде регионов мира - на юге Африки, в странах Африканского Рога, на Ближнем и Среднем Востоке - ситуация становится просто катастрофической. Поэтому даже не энергетика, а именно чистая вода стала главной проблемой мира XXI века.
Хотя общие ее запасы на земном шаре позволяют человечеству существовать вполне
безбедно. Значит, дело просто в разумном ее накоплении, сбережении и перераспределении.
Сегодня формируется Большой водный рынок, и существуют примеры расчетов передачи водных ресурсов из одной страны в другую. Например, в восьмидесятые годы прошлого века Американские компании затеяли проект по поставке воды арабам из Великих Озер. Он был вполне реален. Но Великие Озера принадлежат как США, так и Канаде. Поэтому проект запутался в межгосударственных претензиях, в спорах фирм двух государств. И возникшие противоречия пока не преодолены. Добавим, что американским танкерам придется преодолевать Атлантический океан, да и воды столь высокого качества, как в России, в США нет. Положение нашей страны в этом смысле гораздо предпочтительнее.
Но какие бы трудности ни стояли на пути создания Большого рынка, он непременно будет сформирован. Учитывая уже сложившуюся ситуацию в мире, это является просто исторической необходимостью. И тот, кто раньше придет на этот рынок, «застолбит» свой участок, тот и получит наибольшие прибыли.
По имеющимся прогнозам, прибыли тут будут значительно выше, чем при продаже нефти и газа. Да еще стоит учесть, что запасы полезных ископаемых исчерпываются, а мы ведем речь о самовозобновляющихся природных источниках. И кто не успел к ним своевременно, тот, как говорится, опоздал. Не случайно в одном из своих выступлений бывший премьер РФ М.М.Касьянов заметил, что Россия могла бы направлять воду в Африку танкерами... Такие обсуждения давно ведутся как в международных, так и в политических и экономических кругах разных стран и СМИ. И Россия может осуществлять такие поставки, поскольку запасы пресной воды в стране огромны и составляют треть от общемировых. Это наше гигантское национальное богатство.
Нет сомнений, что на наших глазах вода становится товаром, но стоимость его окончательно определит только рынок. Пока в основном сформировался лишь рынок, который можно условно назвать Малым.
Малый рынок сегодня обусловлен тем, что в «перестроечные» годы прекратилось развитие и гидроэнергетики и гидромелиорации. Специалисты оказались без заказов, без работы и без зарплаты. Не построено было ничего. А ведь к этому моменту гидротехники вплотную подходили к главному, что обеспечивало благополучие России, - межбассейновому использованию водных ресурсов. Эта идея была загублена на корню. Можно сказать, что этими двумя факторами - общегосударственной бесхозяйственностью и отсутствием прогресса в гидротехнике - и объясняются те трудности в водоснабжении, которые все более начинают испытывать многие российские регионы и города. Хотя, по воле обстоятельств, к прошлому приходится возвращаться. В частности, разрабатывается чрезвычайно выгодный для России проект «Иртыш - Казахстан».
Сейчас в любом магазине или киоске вы можете приобрести бутилированную питьевую воду. Такая торговля в зарубежных странах развилась гораздо раньше. Множество конкурирующих фирм готовы поставлять воду куда угодно. В том числе и в африканские страны. Но она доступна лишь состоятельным людям, и никаких общенациональных проблем решить не может. Обратите внимание на цены: литр питьевой воды стоит гораздо дороже литра нефти.
По данным Всемирной организации здравоохранения, 15 процентов жителей Европы вообще не имеют доступа к воде, которая могла бы считаться питьевой. Ею располагают только Скандинавия и регионы, прилегающие к Альпам.
А в остальной Европе нормальная вода - редкость. Но следует учесть, что тут свои традиции и сложилась даже привычка к плохой воде. Поэтому руководители некоторых европейских государств продолжают утверждать, что с водой у них вроде бы все в порядке. Но мы убеждены, что питьевую воду им все-таки придется закупать. Разумеется, в России.
Однако перспективы тут туманны. В перестроечные и последующие годы мы предлагали многим бизнесменам заняться перевозкой воды в больших объёмах. Все они обладали необходимыми капиталами, но наши предложения вызвали с их стороны только настороженность. Никто не оспаривал наших технологических идей и расчетов. Но отчетливо читалась мысль: «Если все так просто, то почему об этом никто раньше не догадался? Сомнительно, страшновато...». Можно вспомнить, что еще президент Джон Кеннеди неоднократно сетовал на косность бизнесменов, на то, что они не понимают собственной выгоды, а также на то, что когда им предлагают принять участие в решении общенациональных проблем, то они попросту скисают. Остается ждать появления нового поколения российских бизнесменов, которые будут более образованными, понимающими и энергичными. Можно, конечно, надеяться, что и государственные чиновники водного хозяйства проникнутся нашими идеями о целесообразности развития Большого рынка воды. В течение последних 20 лет мы давали свои предложения в различные инстанции государственных водных органов.
В настоящее время с 2009 года реализуется «Водная стратегия РФ до 2020 года», выполняются работы по программе Единой России «Чистая вода». В апреле 2012 года утверждена федеральная целевая программа «Развитие водохозяйственного комплекса РФ в 2012 - 2020 годах». Во многих субъектах РФ реализуются региональные экологические и водохозяйственные программы. Основные средства в этих программах направляются на технологии водоподготов-ки и водоотведения, т.е. на то, чем занимаются водоканалы всегда. Наши попытки «попасть» в какую-либо государственную программу не увенчались успехом.
Перспективы водопользования в Северо-Западном регионе. По нашему убеждению, Петербург и Ленинградская область имеют исключительный шанс стать одним из главных деятелей или, как нынче говорят, игроков на возникающем всемирном Большом рынке воды.
Действительно, наш город на протяжении долгого времени формировался как один из мировых центров гидротехники и гидрологии. ВНИИГ, «Гидропроект», Гидрологический институт, Институт озероведения... - начнешь перечислять, не остановишься. У нас десятки организаций, которые обладают всемирным авторитетом и славой, поскольку по их основаниям и
проектам построены и успешно работают сотни современных гидротехнических сооружений во многих странах мира. Необходимо отметить, что наш город является и крупным центром судостроения. Поэтому создание специального танкерного флота для перевозки воды, с технической точки зрения, не является для него проблемой.
Пусть простят нас коллеги, но перечисление научно-исследовательских и проектных организаций, конструкторских бюро, их работ и заслуг заняло бы больше места, чем сама идея статьи. По той же причине мы не можем в данном случае перечислить имена представителей питерского профессорского корпуса, замечательных специалистов, которые знают о воде, о реках и озерах буквально все. Это не только гидрологи, но и биологи, физики, химики, медики.
Под эгидой Союза водопользователей России в Петербурге при Институте Комплексного использования и охраны водных ресурсов сформировалась инициативная группа, состоящая из гидрологов, проектировщиков, инженеров и других специалистов. Мы предложили программу, которую утвердил Российский союз водопользователей. По ней и работаем, анализируя обстановку с водопользованием в мире и в нашей стране, разрабатывая на общественных началах различные рекомендации и проекты.
Мы живем на берегах уникального и огромного источника пресной воды - Ладожского озера. Надо представлять себе масштабы Ладоги. В ней 900 кубических километров пресной воды, ежегодный сток Невы - около 80 кубических километров. В 1980-е годы десятками научно-исследовательских и проектных институтов Академии наук и Министерства мелиорации и водного хозяйства СССР была обоснована экологическая возможность изъятия 20 процентов стока бассейна Невы и направления их в Волгу. Возможно, это была завышенная оценка. Однако танкерами из Ладожского и Онежского озёр по Волго-Балту можно перевезти не более нескольких сотых процента стока Невы.
В Ладогу впадает немало рек и речушек, которые несут отходы промышленного производства и деятельности человека. Но биологи хорошо знают, что в устьях таких рек образуется биологический барьер, состоящий из колоний микроорганизмов, которые перерабатывают всю органику. Это очень крепкая, надежная биологическая защита. Поэтому в центральной части Ладога вполне здорова, а вода ее, как и прежде, великолепна.
Кроме того, существует малоизвестный факт: в Северной части Ладоги, в ее водяной толще существуют гигантские линзы, состоящие из особо чистой, уникальной по своим характеристикам воды. Природа их изучена не до конца. Высказывается предположение, что их сущест-
вование обусловлено подпиткой озера подземными водами. Но линзы существуют стабильно, иногда несколько изменяясь в объеме, но, практически не смешиваясь с донными и поверхностными слоями воды.
Идея нашего регионального Проекта состоит в том, чтобы обеспечить поставку этой, особо чистой, воды непосредственно на городские предприятия, занимающиеся производством различных алкогольных и безалкогольных напитков, соков и другой водоёмкой пищевой продукции. Ладога давно нуждается в рекламе. Разумеется, самой добросовестной. И вода из «ладожских линз» могла бы стать могучим брендом и для пищевой промышленности Ленинградской области и Санкт-Петербурга.
Проблемах существующей системы водоснабжения. Более 70% водозаборов питьевой воды в России производится из поверхностных водных объектов (в Ленинградской области - 80%). Плохое качество воды в местах поверхностных водозаборов объясняется большим количеством загрязнений, поступающих в водные объекты со стоками, расположенных выше по течению промышленных и сельскохозяйственных предприятий, а также ЖКХ. В последние годы из-за аварийных сбросов и цветения воды на водозаборах из рек возникали чрезвычайные ситуации, ликвидация которых стоила значительных материальных затрат (Хабаровск, Волгодонск, Краснокамск). По мнению Ветерана водного хозяйства РФ, академика РАСХН, Заслуженного деятеля науки и техники РФ Б.С.Маслова «Главной угрозой здоровью граждан России, национальной безопасности страны является критическое, а в ряде случаев прогрессирующее загрязнение водных объектов вредными веществами, а также истощение ресурсов подземных вод, активизированные пороками системы государственного управления водными объектами, противоречиями и изъянами в законодательстве... По данным Союза водопользователей России только 1% объёма воды, забираемой из поверхностных источников, соответствует нормативу класса качества для питьевых водозаборов... Не менее 50% населения страны потребляет некондиционную воду».
Основным видом деятельности специалистов «Водоканалов» и обслуживающих их научно-технических учреждений в части питьевого водоснабжения является разработка и внедрение технологий и технических средств очистки грязных вод до состояния, пригодного для питья, однако постоянно увеличивающиеся затраты на водоподготовку из-за ухудшающегося качества воды в водных объектах, к сожалению, не всегда дают ожидаемый результат и во многих населенных пунктах не достигаются показатели качества воды, установленные СанПиН 2.1.4.1074-01 для централизованных систем питьевого водоснабжения.
Отдельные положения Водного Кодекса привели к увеличению антропогенного воздействия на водоохранные зоны водных объектов, что также отрицательно повлияло на качество воды в них. Режимы пользования в зонах санитарной охраны (ЗСО) источников водоснабжения хозяйственно-питьевого назначения на большинстве водозаборов из поверхностных водных объектов не соответствуют требованиям СанПиН 2.1.4.1110-02 [8]. Целью мероприятий, предусмотренных этим документом, является максимальное снижение микробного и химического загрязнения воды источников водоснабжения, позволяющее при современной технологии обработки обеспечивать получение воды питьевого качества. Но, расположенные в зонах санитарной охраны водозаборов водопользователи- загрязнители водного объекта, имеющие конкретные планы мероприятий, согласованные с водоохранными и санитарными органами, к сожалению, не обеспечены финансированием. Во втором поясе ЗСО допускается только рубки ухода и санитарные рубки леса, но это требование часто нарушается. Несмотря на запрет сбросов сточных вод, содержание в которых химических веществ и микроорганизмов превышает установленные санитарными правилами гигиенические нормативы качества воды, водопользователи сбрасывают стоки в соответствии с утверждёнными нормативами, в которых содержание многих веществ превышает ПДК и за это загрязнитель перечисляет в бюджет больше платежей. У многих водопользователей даже нет проектов «Зон санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения».
Резервирование источников питьевого водоснабжения, осуществляемое по Постановлению Правительства РФ № 703 от 20.11.2006 года, предусматривает в качестве альтернативы поверхностным водозаборам только подземные воды, которые зачастую не защищены от загрязнений, а в некоторых месторождениях они не чище поверхностных.
Отсутствует бассейновый принцип комплексного использования и охраны водных ресурсов, основанный на рациональном водопользовании всеми водными объектами, включая сопредельные малоосвоенные территории за пределами границ водосбора.
В условиях кризиса экономики и прогнозируемого снижения уровня жизни населения трудно ожидать увеличения потребления дорогостоящей бутилированной природной воды из уникальных источников и массового распространения качественных индивидуальных водоочистителей.
Вот лишь малый круг проблем существующей системы водоснабжения, обеспечения населения качественной питьевой водой.
Ряд Российских учёных считают, что в ближайшие годы произойдут перемены в водо-
хозяйственной отрасли страны. Оптимизм просматривается в статье координатора федеральной программы Единой России «Чистая вода», директора ОАО «Института микроэкономики» С.Б.Гальперина: «Россия, являясь одной из богатейших стран мира по запасам пресной воды, может и должна в полной мере использовать свой потенциал для гуманитарных задач обеспечения жителей планеты чистой питьевой водой, борьбы с бедностью и нищетой, стать активным участником развития мирового водного рынка. Уже в недалёком будущем России потребуется решать задачи экспорта воды и осваивать этот бизнес».
Президент Союза водопользователей России, Член-корреспондент Международной инженерной академии, лауреат Государственной премии СССР, бывший первый заместитель министра природных ресурсов РФ Н.Н. Михеев, рассуждая о проблемах с питьевым водоснабжением маловодных регионов, написал: « .... Можно было бы эффективно решить эту проблему за счёт воды из Ладоги, где она чистейшая, отстоянная. Были проекты забирать Ладожскую воду танкерами и привозить хоть в Питер, хоть в Калининград, хоть в Эмираты. Но не получилось-танкеров нет, все заняты нефтью». Предложения эти выдвигались во время обсуждения проектов «Переброски стоков», но, ни те, ни другие не были реализованы. «Переброску» «завалили» экологи, а на ТЭО танкерной транспортировки чистой воды не выделили средств.
Возможно, сегодня ситуация изменилась. Итак, несколько осовремененные предложения тридцатипятилетней давности.
Проект «Чистый водозабор». В России много малоосвоенных территорий, где водные объекты практически незагрязненные и отсутствует хозяйственная деятельность (так называемые депрессивные районы). Это - часть территории Северо-Запада Нечерноземья, Сибири, Дальнего Востока и др. Водные объекты этих регионов, в большинстве своем, связаны водными путями с городами, где качество воды в поверхностных водозаборах плохое.
Предлагается доставлять воду из чистых акваторий водных объектов водопользователям, у которых неудовлетворительное качество воды на водозаборах. В качестве средств транспортировки возможны специальные плавучие водовозы простой конструкции, изготовление которых может освоить любая судостроительная верфь.
При отсутствии судоходства или для межбассейновой доставки можно построить каналы или провести водопроводы до судоходных участков рек.
При дефиците воды на территории расположения чистых водозаборов может быть создана система водохранилищ, аккумулирующих паводковый сток, который по каналам или водопроводам поступит в судоходную часть водного
объекта, откуда водовозами будет транспортироваться водопользователям.
В местах доставки необходимо построить водные терминалы, организовать инфраструктуру распределения и доставки воды потребителям. При терминале целесообразно разместить водоемкие пищевые предприятия. При необходимости доочистка может производиться на водовозе или в водном терминале.
Методом экспертных оценок в 2002 году стоимость транспортировки воды на 100 км составляла 30 рублей за кубометр, с учетом окупаемости капитальных вложений, включая водовозы и терминалы, а также зимние удорожания (без учета затрат на инфраструктуру распределения, строительство каналов, водопроводов и водохранилищ). Также не учитывалась плата за водозабор из-за ее незначительности в то время.
На начальной стадии реализации проекта потребителями могут быть социальные, детские, медицинские и др. учреждения на бюджетном финансировании.
После создания современных водовозов и отработки технологий можно будет приступить к экспорту больших объемов воды из Ладожского озера в страны с дефицитом пресной воды. Эта проблема актуальна для многих стран в настоящее время, а в перспективе ситуация ухудшится и количество их будет расти. В засушливом 2008 году обычными танкерами доставляли воду в Барселону и на Кипр.
Эффект от реализации предлагаемой системы водоснабжения населения чистой питьевой водой:
- положительно скажется на здоровье населения в городах, где существуют серьезные проблемы с водоснабжением;
- расширит возможности резервирования существующих водозаборов;
- повысит занятость населения в депрессивных районах;
- реанимирует гидротехническое строительство и судостроение;
- даст существенные дополнительные поступления в федеральный и территориальные бюджеты за счет экспорта воды.
Использование водных ресурсов Северо-Запада России для обеспечения питьевой водой маловодных регионов.
В озерах Северо-Запада имеются значительные запасы высококачественных вод. Вода из Ладожского и Онежского озер может доставляться потребителям танкерами по Волго-Балтийскому водному пути в Поволжье, Москву, Калининград и далее в отдаленные районы и в зарубежные страны. Кроме того, во многих верховьях бассейна Волги также есть места с чистыми поверхностными водными объектами, которые связаны водными путями с низовьями Волги, где вода грязная. Это наиболее экономически выгодный вариант.
Для реализации проекта необходимо построить специальные танкеры-водовозы или специальные плавучие контейнеры, модернизировать Волго-Балтийский водный путь и соорудить терминалы-водохранилища в местах потребления воды (рис. 5).
Наличие качественной питьевой воды позволит развить в маловодных регионах водоемкие пищевые производства. Воду из терминалов целесообразно использовать для производства кондиционированной питьевой воды; безалкогольных и алкогольных напитков и пива; а также отправлять железнодорожными и автомобильными цистернами для доставки потребителям, отдаленным от терминала, а в Калининграде для экспорта в страны ЕЭС.
В настоящее время годовой оборот Вол-го-Балта равен 15 мл.т. Можно предположить, что при круглогодовой навигации, реконструкции сооружений и фарватеров, объем перевозок будет многократно увеличен.
автодорога
Насосная стшщняи цех
Цех рсюлйва н воды
Водный терминал
(танкер- водовоз Д
(река или море) )
Рисунок 5 - Вариант планировки терминала и водоемких производств
Исходя из очень осторожных оценок, проект экономически целесообразен, т.к. себестоимость чистой воды, доставленной потребителю (с учетом нормативной окупаемости капитальных вложений) не более 1 рубля за литр, а цена реализации свыше 4 рублей.
Косвенным подтверждением этого может служить успешно реализованный проект "Байкальский транзит", динамично развивающийся мировой рынок бутилированной питьевой воды, энергичные попытки канадских компаний транспортировать воду из Великих озер Северной Америки в Азию, а также проекты транспортировки Антарктических айсбергов.
Для сравнения: высококачественная вода сегодня дороже нефти, а затраты на добычу и транспортировку воды значительно ниже.
Экологических опасений проект не вызывает, т.к. ограниченная пропускная способность водных путей позволяет перевезти не более 0.4 % от объема годового стока р. Невы.
В случае водозабора, осуществляемого в верховьях рек танкерами-водовозами с последующей транспортировкой в специальные терминалы водопотребителей, последовательность работ при реализации новой технологии водоснабжения питьевой водой из поверхностных водоёмов следующая.
Последовательность работ:
- Разработка ТЭО: Определение зон чистого водозабора с использованием ГИС технологий. Расчёт размеров зон особо охраняемых территорий, зон санитарной охраны чистых водозаборов и водоохранных зон. Разработка планов водоохранных мероприятий, включая восстановление водоохранных лесов.
- Корректировка бассейновых соглашений с учётом охраны территорий чистых водозаборов.
- Определение транспортных характеристик водных объектов в зонах чистых водозаборов с предложениями по увеличению их судоходных возможностей, а также с учётом межбассейновых перебросок воды.
-Изучение качества питьевой воды в проблемных по водопотреблению регионах.
-Изучение рынка питьевой воды РФ и в зарубежных странах. Переговоры с администрациями и коммунальными службами потенциальных водопотребителей.
-Разработка логистических схем транспортировки воды из чистых водозаборов.
-Разработка предложений по межбассейновым переброскам вод с созданием водохранилищ и гидротехнических сооружений.
-Разработка предложений по водным терминалам водопотребителей.
- Разработка технологий: водозабора; конструкций водовозов и технологий транспортировки воды.
- Расчёты экономических эффектов для разных вариантов и разработка бизнес-планов для разных водопотребителей.
- Выбор пилотных объектов и проектирование: разработка конструкций танкеров-водовозов; изготовление опытных образцов; строительство терминалов у водопотребителей; организация инфраструктуры доставки воды потребителям; опытно-производственная проверка технологий. Разработка бассейновых программ водоснабжения питьевой водой.
- Учреждение ОАО «ТРАНСВОД».
- Включение в список национальных проектов.
-Изучение возможности экспорта воды.
Таким образом, наше предложение социально значимо и, кроме того, создаст новые производства в гидротехническом строительстве,
судостроении, пищевой промышленности, торговле, значительно увеличится объем морского и речного судоходства на Северо-Западе.
Первым этапом проекта может быть обеспечение г. Калининграда питьевой водой из Ладожского озера и городов Поволжья из Онежского озера или из чистых судоходных водных объектов в верховьях бассейна Волги. Калининград может стать городом-экспортером питьевой воды и высококачественных напитков в Европу.
Реализация проекта потребует определенных капитальных вложений, т.к. фактически связана с необходимостью создания на "пустом месте" без каких-либо заделов нового сектора экономики. Предстоит решение комплекса технических и технологических проблем. К работе желательно приступить раньше т.к. по прогнозам ученых на Третьем Всемирном форуме по водным ресурсам (16 - 23 марта 2003г., в Киото, Япония) кризис с питьевой водой уже наступил.
Предложение поддержано Союзом Водопользователей России
Литература
1. Вернадский В.И. История природных вод М., ОНТИ 1936- 562с.
2. Никаноров А.М. Гидрохимия.- СПб, Гидрометео-издат, 2003-356с.
3. Никаноров А.М., Тарасов М.Г. Гидрохимия и формирование подземных вод и рассолов. - Л., Гид-рометеоиздат, 1983.-244с.
4. Самарина В.С. Гидрогеохимия- учебное пособие. -Л., Изд-во ЛГУ,1977-380с.
5. Самойлов О.Я. Структура водных растворов электролитов и гидратация ионов М., Изд-во АН СССР, 1957.-182с.
6. Воронков П.П. Формирование химического состава атмосферных вод и влияние его на почвенные растворы и склоновые воды.- Труды ГГИ, 1963 вып.102 с.21-50.
7. Блох А.М. Структура воды и геологические процессы М., Недра, 1969.- 218с.
8. СанПиН 2.1.4.1110-02: Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения.
9. Правила резервирования источников питьевого водоснабжения. Утверждены Постановлением Правительства РФ от 20.11.2006 г. №703.
10. «Ещё раз о воде и водном кодексе» Маслов Б.С. « Природно-ресурсные ведомости» №8(347) 2009 г.
11. «Страница редактора» Гальперин С.Б. журнал «Чистая вода» №1, 2010 г.
12. «Вода - природный ресурс для сотрудничества и для жизни» Михеев Н.Н. журнал «Экология и жизнь» №7, 2010г.
