30.01.2016

Вода. Ресурсы, запасы, рынки.

Введение.

Добыча, национальное использование и экспорт пресной природной высококачественной воды за последние двадцать лет от прогнозов и оценок перешла в тему практических решений. АО «Геолэкспертиза» начинает серию публикаций, посвящённых запасам, ресурсам и рынку природной пресной воды.  

Основой подготовленных и размещаемых материалов являются собственные аналитические и полевые работы нашей организации.

Ресурсы и запасы природной пресной воды.

С каждым годом стоимость водных ресурсов и запасов возрастает и будет возрастать, а платежи за негативное воздействие на водные ресурсы будут увеличиваться. Это абсолютно объективная картина. Вода пресная, годная для хозяйственно-питьевого потребления составляет 0,1% в общем балансе запасов воды планеты [Зуева, Е.Т., Фомин, Г.С. Питьевая и минеральная вода. Требования мировых и европейских стандартов к качеству и безопасности. М.: Протектор, 2003. – 320с.]. 

При этом качество воды в ряде водных бассейнов, например, стран Восточной Европы, стремительно ухудшается. Так средняя минерализация рек Украины составляет 2-3 г/л, при нормативе для питьевой воды - 1 г/л. Аналогичная ситуация в Польской Республике, Венгрии и других Восточно-Европейских странах. [Оценка оценок окружающей среды Европы, том 2 Водные ресурсы и связанные с водой экосистемы. Астана, ЮНЕСКО]

Запасы качественной природной пресной воды уменьшаются высочайшими темпами. Программа по оценке водных ресурсов действующая в рамках мероприятий ООН, в своём докладе, опубликованном в 2001 году фиксирует качественные изменения состава воды, и стремительное увеличение доли пресной воды несоответствующей национальным санитарно-гигиеническим требованиям. Последствия потребления недоброкачественной питьевой воды очевидным образом сказываются здоровья населения [Код документа: WWAP/WWDR/2001/001].

Причиной деградации природных вод, в том числе их активное засоление, связаны в первую очередь со сбросом неочищенных или недостаточно очищенных промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод, перевыпасом скота, экстенсивной распашкой полей, увеличения объёмов высевания монокультур, сведением лесов. 

Механизм деградации ресурсов и запасов пресных вод, при комплексном воздействии всех этих факторов, схематично, можно описать следующим образом: пресная вода в этих условиях не задерживается в почве, почва не увлажняется, не происходит восполнение почвенно-грунтовых вод, не восполняются запасы подземных вод, основной объём воды, провоцируя эрозионные процессы сливается через реки, увеличивая и без того значительный объём солёных вод морей и океанов. 

Таким образом запасы качественной природной пресной воды дефицитны, являются и будут являться объектом постоянно возрастающего спроса. 

Оценка ресурсов и запасов природной пресной воды.

За весь период современной межледниковой эпохи – Голоцена, начавшегося 11,7 тыс. лет назад и продолжающегося по сию пору, запасы пресных природных вод на планете не изменились. Однако потребление воды человеческим сообществом изменилось весьма существенно. По данным Российского государственного гидрометеорологического университета человечество может использовать для своих нужд около 46-47 млн. км³ пресной воды ежегодно, исходя из расчёта общего круговорота воды, в той части, что приходится на речной сток. Необходимо также учесть, что более половины русловых пресных вод стекает в океан и смешивается там с соленой водой, т.е. выпадает из нашего возможного водопотребления. 

Поскольку ресурсы и запасы пресных природных вод и оценка её потребления – ключевая информация для всех дальнейших выводов, остановимся на вопросе подробно. 

Общие доступные для человечества ресурсы воды на Земле оцениваются в 1,4 млрд. км³. Из них только 35 млн. км³ составляет пресная вода, что составляет около 2,5% всех доступных нам источников воды [International Water Management Institute (IWMI), 2015] 

Мировые источники воды. [UNESCO, 2003]

 

Мировые источники пресной воды. [UNESCO, 2003]

Однако, вследствии структуры нахождения ресурсов пресной воды в природе, и это недостижимый идеал. 

 

Снежные и ледниковые покровы. Камчатка.

Структура мировых ресурсов пресной воды, такова: 

• Снежные и ледниковые покровы (Арктика, Антарктика, Гренландия) – 69%;
• Грунтовые и подземные воды доступные для добычи – 30%;
• Реки, озёра, водохранилища – 0,5%

Известно, что вода – это возобновляемый ресурс. Не менее, 65-70% всех выпавших атмосферных осадков возвращается в атмосферу и выпадает вновь. Оценочные цифры по ежегодному восполнению грунтовых и подземных вод доступных для добычи - 2100 – 2500 км³. 

Но с восполнением так же не так всё оптимистично. Из общего количества выпадающих на Землю осадков выпадает:

• океаническая и морская поверхность – 79%;
• поверхность суши – 19%;
• реки, озёра, водохранилища – 0,5%.

Если оценивать регионы планеты по запасам водных ресурсов, исходя из величинмирового водостока [по материалам Доклада ООН о состоянии водных ресурсов мира за 2015 год, «Водные ресурсы для устойчивого мира»]:

• Латинская Америка – 30-32%;
• Азия – 25%;
• Страны Организации экономического сотрудничества и развития (OECD) - 20%
• Страны Африки к югу от Сахары и страны бывшего Советского Союза, по - 10%
• Страны Ближнего Востока и Северной Америки - по 1%.

На 2015 г., по ряду оценок профильных экспертов, используется около 25% доступных возобновляемых ресурсов пресной воды, но с учётом загрязненность источников - доля используемых водных ресурсов достигает 55%. По оценкам ООН, если нынешнее среднедушевое потребление сохранится, то к 2050 г использование мировых запасов пресной воды только за счет роста населения достигнет 70%. 

Однако, данный прогноз ООН явно занижен, поскольку увеличивается не только потребление, исходя из численности населения, но и среднедушевое потребление. По данным Росгидромета за последние 80 лет общее потребление пресной воды возросло в 10 раз, при увеличении населения в 2,5 раза. 

Объем воды на личное потребление зависит и от региона, и уровня жизни. В 2012 – 2015 гг. он составил от 20 до 500 л/сутки на одного человека и неуклонно растёт. Кроме того, значительный объём воды расходуется на обеспечение людей продуктами питания. В расчёте на одного человека, имеющего традиционный для индустриально развитых стран рацион, ежедневно расходуется 2,5–3 тыс. м³ воды [International Water Management Institute, 2008].

Дефицит воды – это «ужас» не только развивающихся стран, но и лидеров мировой экономики. Дефицит воды существует и прогрессирует, например, в США, Италии и Германии. 

 

Типичный водоём Русской равнины

На долю России приходится треть всех мировых запасов пресной воды. Суммарный сток российских рек составляет в среднем 4270 км³/год.В силу географических особенностей и распада промышленности Российская Федерация сохраняет относительное благополучие по запасам качественной пресной питьевой воды. Среднее потребление пресной воды в Российской Федерации составляет около 630 м³ в год на человека.

Структура потребления пресной воды в Российской Федерации на одного человека в 2014 г.:

• 420 м³ - производство продуктов питания, 
• 125 м³ – коммунально-бытовые нужды,
• 85 м³ - производство промышленной продукции.

Очевидно, что это усреднённая картина. Индустриально и агротехнические развитые районы Российской Федерации потребляют пресную питьевую воду на уровне стран Западной Европы. 

Переправа, через реку Опала, одну из русских северных рек. 

Наиболее богатые пресной питьевой водой территории России исключительно мало населены, в силу очевидных физико-географических факторов. В результате наиболее плотно заселённые регионы России испытывают дефицит пресной воды, а население Северо-Восточных, малозаселённых территорий, напротив, страдает от наводнений и паводков. 

 

Осенний массовый сброс воды. Северо-Запад России.

Кроме того, в нашей стране отсутствует объективная система водопотребления, что приводит к существенному занижению показателей водопользования, включая сброс сточных вод. 

 

Распределение водных ресурсов по странам мира, км³/год. [http://chartsbin.com/]

Наиболее обеспечены водными ресурсами [www.fao.org]: 

• Бразилия (8 233 км³), 
• Россия (4 508 км³), 
• США (3 051 км³), 
• Канада (2 902 км³), 
• Индонезия (2 838 км³), 
• Китай (2 830 км³), 
• Колумбия (2 132 км³), 
• Перу (1 913 км³), 
• Индия (1 880 км³), 
• Конго (1 283 км³), 
• Венесуэла (1 233 км³), 
• Бангладеш (1 211 км³), 
• Бирма (1 046 км³).

Как и по другим видам природных ресурсов, для ресурсов пресной воды существенна проблема допустимого использования этих ресурсов, чтобы не нарушить ни естественный, ни сложившийся техногенный балансы, обеспечивающие восполнение. Критическим, по нормативам, рассчитанным UNESCO, считается использование более 10% годовых запасов пресной воды. Сейчас интенсивность используемых водных ресурсов ряда стран невосполнимо перешагнула установленные мировым сообществом пороговые значения. Прежде всего, это: 

• Египет- использует 97%; 
• Израиль – 84%; 
• Германия – 27%; 
• США – 19%.

Россия на этом фоне выглядит абсолютно благополучной страной, используя 2,7% пресных водных ресурсов, но это сравнение и процентное «слияние» воднодефицитного, например, Краснодарского края или Республики Крым с малозаселённым и водообильным Красноярским или Хабаровскими краями. Тем не менее, как показали расчёты к 2050 г в мире останется лишь 3-4 страны, включая Россию, не испытывающие недостатка воды [Росгидромет, 2014]. 

Другой широко используемый показатель использования ресурсов пресных вод - индекс эксплуатации водных ресурсов (ИЭВР) – отношение общего объема ежегодного забора поверхностных и подземных пресных вод, к общему объему возобновляемых пресноводных ресурсов (в процентах). «Пороговое значение индекса ИЭВР, которое служит основой для проведения различия между регионами с ненапряженным и напряженным водным режимом, составляет около 20%. 

Высокая напряженность отмечается в тех случаях, когда ИЭВР превышает 40%. Значение индекса ИЭВР в целом по России составляет менее 2%.» [Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды в России за 2013 год, стр. 17.]

Спрос на воду. 

Вся экономика современного мира является водозависимой. Но определяют основное водопотребление четыре областимирового хозяйства: 

• сельское хозяйство, 
• энергетика, 
• промышленное производство,
• коммунально-бытовое водопотребление.

Сельское хозяйство. 

Если принять, что все указанные отрасли потребляют 100% водных запасов необходимых человечеству, то 70% из них придётся на сельское хозяйство – это абсолютный лидер в потреблении водных запасов и ресурсов. Таким образом, чем больше производится продуктов питания, особенно с применение высоких технологий сельского хозяйства, например, гидропоническими хозяйствами Израиля, стран Аравийского полуострова, ЮАР, тем выше потребление качественных запасов пресных вод и тем выше их «срабатывание». 

 

Участок поля до и после применения «эффективных» методов выращивания агрокультуры.

Отсюда и укрупнённая оценка объёмов будущего водопотребление – это функция от будущего производства продуктов питания. Имеем рост производства и потребления продуктов сельского хозяйства - имеем соответствующий рост водопотребления. Стоимость воды уже составляет весомую часть в себестоимости сельхозпродукции, но это не предел. 

Страны «Золотого миллиарда» активно внедряют технологии скрытой продажи воды, через сельскохозяйственную продукцию. Странам аридного климата предлагается отказаться от ведения сельского хозяйства, так как оно связано с избыточным потребление пресной воды, а закупать её в составе сельскохозяйственной продукции у стран, обеспеченных водными ресурсами и обладающими интенсивной и современной агромпромышленностью, т.е. у, стран «Золотого миллиарда». В результате на стоимость водных ресурсов, заложенную в продаваемую сельхозпродукцию накладывается дополнительная стоимость виртуально продаваемой воды уже в виде водных ресурсов. Одновременно решается задача полной зависимости стран аридного климата от поставок продуктов из стран «Золотого миллиарда». Т.е. с одной стороны – полный контроль за экономикой и населением стран аридного пояса, с другой стороны – новые ёмкие и стабильные рынки для агроиндустрии стран «Золотого миллиарда». Говоря шахматными терминами – шах и мат любому национальному суверенитету. 

Этот проект получил обоснование через работу британского исследователя профессора Джона Энтони Аллана (John Anthony Allan), Королевского колледж Лондона (King’s College London). В его основе абсолютно корректные вычисления суммарного потребления пресной питьевой воды человеком. Работа, выполненная в 1993 г., показала, что одной чашке потребляемого кофе соответствует 140 литров виртуальной воды. Расчёт строился на суммации потребления пресной воды при выращивании кофе-бобов, сбора урожая, упаковки, обработки, доставки потребителю. Те же расчёты, выполненные на один усреднённый гамбургер, показали потребность в 2400 литров виртуальной воды. В результате в 1993 году средний американец потребил около 6800 литров виртуальной воды в день, а средний китаец – в три раза меньше. Средний житель России – в пять раз. [Allan, JA 1997. 'Virtual water': A Long Term Solution for Water Short Middle Eastern Economies; Allan, J. A. (1998a) 'Virtual water: an essential element in stabilizing the ... vol 36, no 4, pp545–546]. Учитываются все виды воды, включая сточные воды.

Профессор Джон Энтони Аллан, Великобритания [http://www.siwi.org/prizes/stockholmwaterprize/laureates/professor-john-anthony-allan-great-britain/]

После адаптации этой идеи к вопросам ближневосточного урегулирования учёному в 2008 году была присуждена престижная Стокгольмская премия водыза создание концепта "виртуальная вода" и другие работы [http://www.siwi.org/prizes/stockholmwaterprize/laureates/professor-john-anthony-allan-great-britain/.... Тем самым был дан формальный старт целой работ, обосновывающих необходимость скорейшего введения и развития принципиально нового рынка ресурсов «Виртуальной воды». Умышленно не пишу «природного рынка», т.к. к реальным природным ресурсам пресной воды он не имеет отношения – это крайняя стадия политико-экономической борьбы за передел биосферных ресурсов. 

Как результат – предлагается законодательно внедрить требование указывать на всех товарах какое количество литров воды затрачено на их производство. Исходя из этого, с «целью водосбережения» вводятся новые налоги, которые обязаны будут платить изготовители товаров. Затем появляются лимиты, квоты на потребление пресной воды, биржевая торговля квотами и т.д и т.п. 

Энергетика. 

Энергетика без воды невозможна. Даже выработка солнечной энергии требует определённых объёмов воды, как для производства солнечных батарей и прочей технологической оснастки, так и для работы тепловых контуров – накопителей энергии солнечного тепла и переработки их в пар для деятельности турбин. Очевидна колоссальная потребность в воде для работы гидроэлектростанций, в значительной мере ухудшающих качество природных вод. Объём и спецификация сточных вод образуемых энергетической промышленностью весьма значительны. Это сточные воды:

•охлаждения конденсаторов турбин, вызывающие тепловое загрязнение воды;

•регенерационные и промывочные воды от станций водоподготовки и конденсатоочисток;

•воды, загрязненные нефтепродуктами;

•воды от обмывок наружных поверхностей котлов пиковых подогревателей, работающих на сернистом мазуте;

•отработанные растворы после химической очистки оборудования и его консервации;

•воды систем гидрозолоудаления на ТЭС, работающих на твердом топливе.

Добыча минерально-сырьевых энергетических ресурсов требует гигантских объёмов, как подземных, так и поверхностных вод. Одни только шахтные воды, т.е. загрязненные подземные воды, вскрытые и дренированные подземными выработками, сточные воды от гидродобычи, а также сточные воды систем обеспыливания формируют колоссальные потери пригодной к употреблению доступной пресной воды. 

 

Шахтные воды. Урал. Дегтярский район.

[http://alshevskix.livejournal.com/719597.html]; [https://www.google.ru/maps/]

Производство биотоплива – пограничная отрасль между сельским хозяйством и энергетикой - невозможна без потребления и сброса значительных объёмов загрязнённых пресных вод. 

Отсюда вывод – рост производства и потребления энергии прямо связан с увеличением водопотребления, включая сброс сточных вод. 

Промышленное производство.

Большинство производственных и вспомогательных циклов промышленного производства являются активными потребителями запасов качественной природной пресной воды. Наиболее активно потребляют воду: сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищеваяобласти промышленного производства. В нашей, условной, структуре потребления воды, на промышленное производство приходиться до 20% общего баланса, включая сточные воды. 

Детальный анализ воды, используемой для промышленного потребления, объёма и состава сточных вод, образуемых различными отраслями промышленности весьма значителен и находится за рамками проводимого исследования.

Коммунально-бытовое водопотребление

Блок водоподготовки К-6 на Южной водопроводной станции СПб [http://www.vodokanal.spb.ru/]

Коммунально-бытовое водопотребление прямо связано с ростом урбанизации и постоянным ростом городского населения, как минимум, на протяжении двух веков. 

С 2011 года более половины населения мира живет в городах, при этом наиболее заметен рост для агломераций с населением более 10 млн жителей [ЮНЕСКО и Ассоциация ARCEAU Иль-де-Франс. Международная конференция «Вода, мегаполисы и изменение климата», 01-04.12.2015]. Вода расходуется горожанами и для питья и приготовления еды, и для санитарных нужд, и для канализации и уборки домов и городских территорий. В городских агломерациях коммунальные системы давно и стабильно перегружены. 

 

Северная станция аэрации СПб. [http://www.vodokanal.spb.ru/]

 

Загрязнение бытовым мусором внутригородских рек и каналов. СПб, Канал Грибоедова.

Численность городского населения, на состояние 2009 года, экспертами ЮНЕСКО оценивалась в 3,4 млрд. человек, а к 2050 году предполагается достигнуть 6,3 млрд. человек городского населения. При общей перегруженности коммунальных систем городов, уже сейчас 20% городских жителей не имеют доступа к современной и качественной санитарии и водоснабжению. 

В числе таких агломераций Бомбей, Буэнос-Айрес, Чикаго, Стамбул, Лагос, Лондон, Манила, Мехико, Нью-Йорк, Париж, Пекин, Сан-Паулу, Токио и ряд других крупных городов.