Анализ суммарных объемов потребления воды в народном хозяйстве с учетом роста численности населения и развития некоторых отраслей промышленности свидетельствует, что за последние 25 лет возросли вдвое.
Проблема обеспечения человечества чистой водой из-за недостатка водных ресурсов в большинстве регионов стала актуальной для почти всех стран мира.
Для рационального использования водных ресурсов нужно определить необходимое количество воды для удовлетворения всех ее потребителей не только на сегодняшний день, но и на перспективу. Все отрасли хозяйства в отношении водных ресурсов делятся на две категории: водопотребители и водопользователи.
Первые забирают воду из источников, используют для изготовления промышленной и сельскохозяйственной продукции или бытовых нужд населения, а потом вода возвращается, но уже в другом месте, в меньшем количестве и низшего качества.
Вторые не забирают воду непосредственно из источника, а используют ее как среду (водный транспорт, рыбная ловля, спорт и др.). Но и они могут ухудшать качество воды (например, водный транспорт).
При современном комплексном использовании водных ресурсов граница между водопотребителями и водопользователями стирается. Например, образование больших водохранилищ для работы ГЭС и производства электроэнергии в корне меняет не только гидрологический режим и качество воды, но и увеличивает затраты воды на испарение, то есть водохранилище становится водопотребителем.
Таким образом, рассматривая влияние различных видов хозяйственной деятельности на количественные и качественные показатели водных ресурсов, целесообразно использовать термин «водопотребитель».
Использование воды в зависимости от цели можно разделить на:
1) хозяйственно-питьевую;
2) коммунальную;
3) сельскохозяйственную;
4) промышленную;
5) транспортную и др.
Для обеспечения потребителей водой необходим специальный комплекс гидротехнических сооружений — система водообеспечения.
Характерной чертой нашего времени является растущее водопотребление во всех странах мира.
Водообеспечение населения предусматривает пользование водой для питья и коммунально-бытовых нужд. К последним относится система централизованного водоснабжения для обеспечения нормальной работы предприятий бытового обслуживания, полива улиц, декоративных зеленых насаждений, противопожарных мероприятий и т. д. Суммарный объем воды для нужд населения определяется как произведение удельного веса водопотребления на численность населения. Первый рассчитывается как суточный объем воды в литрах на одного жителя. Удельный вес водопотребления составляет от 100-200 л/сут на одного человека в сельской местности до 200-600 л/сут на одного человека в городах. При отсутствии водопровода он снижается до 30-50 л/сут на одного человека. Потребление воды в городах зависит от степени оборудования (присутствия водопровода, канализации, центрального горячего водоснабжения и др.) в соответствии с действующими нормативами.
В больших хорошо оборудованных городах земного шара в данное время водопотребление составляет: Москва и Нью-Йорк — 600 л/сут, Киев — 515 л/сут, Париж и Луганск — 500 л/сут, Винница и Ужгород — 305 л/сут, Лондон — 263 л/сут на одного жителя.
Постоянный рост водопотребления связан как с увеличением численности населения Земли, так и с ростом оборудования населенных пунктов. Так, если с 1900 г. по 1950 г. водопотребление увеличилось втрое, то до 2000 г. оно возросло более, чем в семь раз. Суммарное потребление в целом по земному шару превышает 120 км³ воды.
Общие затраты воды (л/сут) для обеспечения хозяйственно-питьевых нужд населения можно определить по формуле:
Q = N сн Кч Ксут / 86, 4 10³,
где N — численность населения в перспективе;
сн — суточная норма водопотребления в л;
Кч — коэффициент часовой неравномерности;
Ксут — коэффициент суточной неравномерности.
Для количественной характеристики использования водных ресурсов важно знать не только суммарный объем забора воды, но и бесповоротного водопотребления. Последнее рассчитывается в процентах от объема взятой воды и зависит от вида водопотребления, объема водоподачи и местных физико-географических условий. Большая часть использованной населением воды возвращается в гидрографическую сеть в виде сточных вод, а остальная тратится на испарение (бесповоротные затраты).
В нашей стране требования к качеству воды в разных отраслях народного хозяйства разные и определяются нормативными документами. Наиболее качественной должна быть вода для потребления. Существующие государственные нормы очень жестко регламентируют наличие токсических веществ. Ограничивается также содержание веществ, которые придают воде нежелательный вкус, цвет или запах.
Требования промышленного производства к качеству воды определяются продукцией, которая изготавливается, а также местом в производственном процессе. Если она входит в состав продукции (пищевая промышленность, некоторые виды химического производства), то качество ее не должно быть ниже качества питьевой воды, а в некоторых случаях и превышать ее.
Качество природных вод в реках и озерах, а также пресных подземных вод в осносном соответствует стандартам. В то же время, вследствие использования больших объемов природных вод как растворителей, теплоносителей и др. в водоемы сбрасывается значительное количество загрязнителей.
Сточные воды, которые образуются во время технологических процессов, после очищения и недоочищения, как правило, выбрасываются в речки и водохранилища, а в приморских районах — в прибрежную зону морей.
В южных областях Украины количество сточных вод практически равно дефициту пресной воды от коорого страдют эти районы. Возвращение сточных вод в систему технического водопотребления предприятий позволило бы ликвидировать дефицит пресной воды. (3)
Санитарно-эпидемиологический контроль воды
Состояние источников водообеспечения и качество питьевой воды всегда были под контролем государственной санитарно-эпидемиологической службы. Ведь качество питьевой воды непосредственно влияет на здоровье населения, и, как выясняется, в большинстве случаев негативно. По данным ВОЗ 25% населения постоянно рискует заболеть болезнями, связанными с потреблением недоброкачественной питьевой воды. Украина по уровню водообеспечения занимает одно из последних мест в Европе. Одновременно, по водоемкости валового общественного продукта наша страна опережает другие. Поэтому ее ресурсы используются, а, следовательно, и загрязняются в несколько раз интенсивнее, чем в других странах.
Главной водной артерией Днепропетровской области является река Днепр. Она обеспечивает питьевой водой до 85% населения области. Мониторинг качества воды, который осуществляется санэпидслужбой, свидетельствует, что, несмотря на спад промышленного производства, и соответственно сброса в водоемы сточных вод, ее состояние существенно не улучшилось.
Состояние рек и водоемов области, как и по Украине, можно признать критическим. Потребительское отношение к рекам в течение десятилетий привело к их катастрофическому истощению. Вода в реках чрезмерно загрязнена. Водоохранные зоны и прибрежные защитные полосы в городах и районах не установлены.
За последние года, вследствие техногенной нагрузки на водотоки на всей территории области наблюдается повышение уровня грунтовых вод, что привело к подтоплению значительных площадей, как сельскохозяйственного использования, так и населенных пунктов.
В связи с широким химическим и бактериальным загрязнением источников воды, обострилась проблема водообеспечения населения в сельской местности. Централизованным водоснабжением обеспечена лишь четвертая часть сел Украины. Остальное сельское население потребляет воду из колодцев и индивидуальных свердловин, большинство из которых находится в неудовлетворительном состоянии. Одновременно возросло нитратное загрязнение грунтовых вод, которые без очищения потребляет большинство сельского населения. Нитраты снижают резистентность организма и способствуют росту общей заболеваемости, в частности, инфекционными и онкологическими заболеваниями.
Особенную тревогу вызывает присутствие в питьевой воде тригалометанов, которые образуются в результате хлорирования воды. Как известно, они обладают выраженной мутагенностью и канцерогенностью.
Станции водоочистки работают с колоссальной нагрузкой, особенно весной, когда идет талая вода, несущая с собой не только все элементы таблицы Менделеева, но и десятки химических соединений.
Основные направления решения водохозяйственных проблем области и объемы финансирования мероприятий осветлены в Региональной программе развития водного хозяйства в Днепропетровской области, утвержденной сессией областной рады от 17. 11. 03 № 243/ П/ XXIV. (4)
Очищение воды
Как известно, организация централизованного водообеспечения городов — важное социально-экономическое мероприятие, от которого зависит состояние общественного здоровья, безопасность заражения гельминтозными заболеваниями и, наконец, комфорт жителей. Следует заметить, что применяемая на станциях водоподготовки Украины технология весьма устарела: сначала вода интенсивно хлорируется с целью борьбы с планктоном и колониями водорослей, затем обрабатывается коагулянтом, отстаивается, фильтруется через песчаные фильтры, снова хлорируется и подается в водопроводную сеть. Но хлорирование природной воды, которая содержит граммы биомассы бактерий, микроводорослей и беспозвоночных животных в 1 м³, приводит к их гибели, разрушению и выходу дополнительного количества органических веществ, в том числе фенолов, до их превращения в хлорированные соединения, которые отличаются высокой токсичностью и мутагенностью для живых существ. Нередко к этому присоединяются еще и неприятные запахи и привкусы, вызванные некоторыми водорослями и микроорганизмами, которые развиваются как в самих водоемах, так и на фильтрах станции водоподготовки. Иногда это явление настолько ухудшает качество воды, что нею нельзя пользоваться. К тому же, следует подчеркнуть, что обработка воды свободным хлором не только не гарантирует полной дезинфекции, но и, как уже говорилось, приводит к образованию разнообразных хлорорганических молекул, биологическая активность которых может превышать активность выходных веществ. Чем меньше в воде содержание растворимых органических веществ, тем больше шансов получить качественную питьевую воду, свободную от биологических примесей.