Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Физико-географические, климатические и социально-экономические характеристики стран Аравийского полуострова 11
1.1. Физико-географические особенности региона 11
1.2. Демографический рост в странах региона 13
1.4. Режим увлажнения Аравийского полуострова и его многолетнее изменение 19
1.5. Краткие характеристики стран Аравийского полуострова 22
1.5.1. Саудовская Аравия (СА) 22
1.5.2. Йемен 24
1.5.3. Оман 26
1.5.4. Кувейт 28
1.5.5. Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ) 31
1.5.6. Катар 34
1.5.7. Бахрейн 35
1.5.8 Динамика антропогенного воздействия на территории стран Аравийского полуострова 38
1.6. Социально-экономический риск в странах Аравийского полуострова ч 41
1.7. Выводы по главе 1 46
Глава 2. Современное состояние водообеспечения в странах Аравийского полуострова 47
2.1. Общие сведения 47
2.2. Использование подземных вод 52
2.3. Опреснение морских вод 55
2.4. Повторное использование сточных вод 72
2.5. Водохозяйственный баланс 74
2.6. Комплекс проблем водообеспечения в странах Аравийского полуострова 75
2.7. Выводы по главе 2 78
Глава 3. Направления совершенствования водообеспечения в странах Аравийского полуострова 79
3.1. Возможные пути решения проблемы водообеспечения в странах Аравийского полуострова 79
3.2. Гелиотехническое опреснение морских вод 85
3.3. Совершенствование методов орошения 115
3.4. Повторное использование воды (рециклинг) 122
3.5. Получение воды из атмосферного воздуха 128
3.6. Наливные резервуары 135
3.7. Выводы по главе 3 146
Выводы 148
Приложения 150
Список литературы 153
- Физико-географические особенности региона
- Режим увлажнения Аравийского полуострова и его многолетнее изменение
- Использование подземных вод
- Возможные пути решения проблемы водообеспечения в странах Аравийского полуострова
Введение к работе
Согласно данным ЮНЕСКО к 2050 году 7 миллиардов человек в 60 странах (по пессимистическим прогнозам) или 2 миллиарда человек в 48 странах (по оптимистическим прогнозам) столкнутся с проблемой нехватки воды.
И ситуация может только усугубляться, поскольку население планеты в настоящее время увеличивается примерно на 80 миллионов человек в год, а расход воды за последние десятилетия возрастал вдвое быстрее, чем рост населения. Дефицит воды обостряется ростом благосостояния, повышением доли мясных продуктов в рационе питания, а также изменением распределения осадков на земной поверхности.
Статистический среднеевропейский уровень потребления воды составляет 200-300 литров пресной воды на человека для бытовых целей в день, что превышает минимальный расход в 10-15 раз.
С каждым годом природные ресурсы нашей планеты все интенсивнее используются для нужд человечества. Особенно это относится к водным ресурсам, так как ни одна отрасль хозяйства не может развиваться без воды, а интенсификация промышленности растет год от года. Водные ресурсы уже не могут в полной мере удовлетворять все возрастающие потребности, что иногда становится сдерживающим фактором в развитии экономики. С каждым годом проблемы водообеспеченности обостряются, под влиянием хозяйственной деятельности изменяется гидрологический режим естественных водных объектов, качественный состав воды в них. Поэтому по мере возрастания воздействия человека на качественные и количественные характеристики речного стока и процесса его формирования, особую остроту приобретают проблемы рационального использования водных ресурсов, охрана от истощения и загрязнения рек, озер, водохранилищ и внутренних морей. И эти проблемы затрагивают все отрасли народного хозяйства и стороны государственного устройства страны [Орлов, 1988].
Пресная вода стремительно превращается в дефицитный природный ресурс. За XX столетие ее потребление увеличилось в 7 раз, тогда как население планеты выросло втрое. Не случайно ООН объявила 2003 год Международным годом пресной воды.
Особым регионом является Ближний Восток, или Западная Азия, где
сосредоточены все характерные для континента водные проблемы - в силу
природных условий здесь существует водный голод (таблица 1), который
усугубляется быстрым ростом населения и ростом экономики. Индекс
напряженности водных ресурсов в Западной Азии (выраженное в процентах
отношение потребляемой воды к доступным водным ресурсам) составляет более
100 процентов в пяти из семи стран Аравийского полуострова, критический1
уровень отмечается в двух странах. В странах, где возобновляемые водные
ресурсы уже истощены, используются невозобновляемые запасы.
Обеспеченность водными ресурсами на душу населения в девяти из 12 стран
Западной Азии ниже 1000 куб. м/год, а в 7 странах - ниже 500 куб. м/год. Общее
значение индекса напряженности водных ресурсов в странах Западной Азии
более 100 процентов.
Таблица 1 - Индекс напряженности водных ресурсов в Западной Азии [Глобальная экологическая, 2002]
Примечание. Современный Арабский Восток (Машрик) включает 13 арабских стран.
Таким образом, обеспечение народного хозяйства и бытовых нужд населения водой является одной из острейших проблем в странах Аравийского полуострова.
7 В настоящее время запасы воды (обновляемый объем на душу населения) составляют 388 м /год в Омане, 223 м /год - в Йемене, 181м /год - в Бахрейне, 118 м3/год - в Саудовской Аравии, 94 м3/год - в Катаре, 58 м3/год - в Объединенных Арабских Эмиратах и всего 10 м /год - в Кувейте [AQUASTAT, 2002]. Это создает серьезную угрозу водоснабжению во многих регионах, прежде всего в наиболее крупных городах [Аль Мурейш Х.А.С.А, Фрумин, 2006].
Возобновляемые водные ресурсы на Аравийском полуострове намного
ниже критической величины в 10 м , которая используется как индикатор хронического дефицита воды [ГЭП-2000 «Глобальная экологическая перспектива»].
Проблемы обеспечения населения стран Аравийского полуострова
качественной водой осложняются быстрым и не контролируемым стихийным
разрастанием городов, обусловленным интенсивным притоком в них сельского
населения. В большом количестве дома строятся на пригородных землях, где
отсутствуют водопроводная и канализационная сети. , .
Примерно три четверти неочищенных вод приморских городов сбрасывается непосредственно в море, что губительно действует на ихтиофауну, вызывает заболевание кожи и обусловливает другие болезни у населения. Это весьма серьезная экологическая проблема.
Основными причинами водного кризиса в странах Аравийского
полуострова является постоянно возрастающий спрос на воду в результате роста
населения, расширения площадей сельскохозяйственных угодий, требующих
искусственного орошения, отсутствие со стороны государственных служб
контроля за процессами извлечения и потребления подземных вод. і
Сложность решения проблемы водообеспечения в странах Аравийского полуострова обусловлена следующими причинами:
Практическим отсутствием поверхностных вод суши (озер, рек).
Крайне неравномерным распределением осадков по территории Аравийского полуострова и не увязкой их с районами максимального водопотребления.
3. Большой численностью населения (49098000 человек в 2000 г.).
4. Высоким показателем среднегодового прироста населения (от 4,1% в
Республике Йемен до 1,5% в Катаре за период 2000-2005 гг.).
5. Невысоким процентом городского населения в Республике Йемен (25,3% в
2000 г.) и значительной долей «рассеянного населения». В других странах
процент городского населения варьирует от 76,6% в Омане до 96,3% в Кувейте.
6. Невысоким уровнем экономического развития (валовой национальный
продукт в 2000г. составлял 10100 млн. US $ в Бахрейне и 54000 млн. US $ в
Объединенных Арабских Эмиратах). Для сравнения - в США 9963000 млн. US
$, в Китае - 4500000 млн. US $, в Швеции - 197000 млн. US $).
7. Невысоким производством электроэнергии (от минимального количества в
Республике Йемен - ЗОЮ млн. кВт-ч до максимального количества в
Саудовской Аравии - 122400 млн. кВт-ч). Для сравнения - в США - 3719000
млн. кВт-ч, в Китае - 1420000 млн. кВт-ч, в России - 915000 млн. кВт-ч,).
В связи с изложенным всесторонний анализ проблемы водообеспечения в странах Аравийского полуострова представляет собой актуальную задачу, так как при успешном ее решении оказывается возможным выявить основные причины дефицита пресной воды, провести необходимые природоохранные мероприятия и разработать систему рационального управления водными ресурсами.
Цель диссертационного исследования состояла в обосновании основных принципов рациональной (устойчивой) водной политики в странах Аравийского полуострова.
Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:
- собрать, обобщить и проанализировать данные литературы о
современном состоянии водообеспечения в странах Аравийского полуострова;
- оценить динамику антропогенного воздействия на территории стран
Аравийского полуострова;
- проанализировать традиционные и нетрадиционные методы опреснения
морских вод;
- разработать рекомендации о путях совершенствования водной политики.
Научная новизна работы.
Для оценки дефицита пресной воды в странах Аравийского полуострова предложен индикатор напряженности водных ресурсов (ИНВР), рассчитываемый как отношение объема ежегодно возобновляемых подземных вод к количеству населения. Установлено, что значения индикаторов напряженности водных ресурсов во всех странах Аравийского полуострова с 1950г. по 2000г. уменьшаются по экспоненциальному закону, что обусловлено экспоненциальным ростом народонаселения.
Впервые проведен комплексный анализ возможных путей решения
проблемы водообеспечения в странах Аравийского полуострова. Предложены и обоснованы экологически безопасные технологии водообеспечения, включающие повторное использование воды (очистка промышленных и бытовых сточных вод), переход на современные методы орошения (капельное орошение), экологически безопасное опреснение морских вод методом гелиоопреснения, получение пресной воды из атмосферного воздуха и утилизация дождевых осадков с помощью подземных наливных резервуаров, устанавливаемых вдоль вади (высохших русел рек).
3. Выявлены математические зависимости для расчета удельных
производительностей гелиоопреснителей, учитывающие интенсивность солнечной радиации, температуру и теплоемкость морской воды, а также широту местности.
4. Установлено, что для получения максимальной экономической
эффективности выбор метода (методов) получения пресной воды следует проводить, исходя из местных условий с учетом свойств исходной воды (морская или атмосферная вода), источников энергии и
инфраструктуры.
Практическая значимость. Результаты работы позволили выработать рекомендации по рациональному водообеспечению в странах Аравийского полуострова и природоохранным мероприятиям, направленным на управление водными ресурсами.
На защиту выносятся следующие научные положения:
Результаты комплексного анализа водообеспечения в странах Аравийского полуострова.
Математические зависимости для расчета удельных производительностей гелиоопреснителей, учитывающие интенсивность солнечной радиации, температуру и теплоемкость воды.
Основные принципы рациональной водной политики в странах Аравийского полуострова.
Достоверность научных положений и выводов обусловлена критическим анализом большого количества литературных источников и применением современных методов математико-статистической обработки данных.
Личный вклад автора заключается в постановке проблемы, методическом обеспечении ее решения и анализе полученных результатов.
Апробация работы. Результаты исследования докладывались и обсуждались: на Международной научной конференции «Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон» (Санкт-Петербург, 25-27 октября 2006г.), на Всероссийской научно-практической конференции, посвященной памяти академика РАО А.В. Даринского (Санкт-Петербург, 2007г.), на межвузовской конференции факультета географии РГПУ им. А.И. Герцена (26-27 апреля, 2007г.), на сессии Ученого совета РГГМУ (январь, 2007г.), на юбилейной международной научной конференции, посвященной 210-летию Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена (Санкт-Петербург, 2007г.). Материалы изложены в 9 публикациях, в том числе в двух статьях в журнале «Современные проблемы науки и образования», рекомендованном ВАК.
Физико-географические особенности региона
Аравийский полуостров находится на юго-западе Азии, занимает площадь около 3,1 млн.км . Омывается на западе Красным морем, на юге - Аденским заливом и Аравийским морем, на востоке - Оманским и Персидским заливами Индийского океана (рисунок 1.1).
Географически Аравийский полуостров расположен между 12 и 30 градусов северной широты, и 35 и 60 градусов восточной долготы. Регион характеризуется многообразными природными условиями и различной геофизической структурой. Преобладают равнины и плато на западе, а на юге и востоке - горы (высота до 3600 м). Большая часть территории занята полупустынями и пустынями (Руб-эль-Хали, Дехна, Нефуд, Тихама и др.), которые составляют около 89 % территории (рисунок 1.2).
Климат южной и средней частей региона - тропический пассатный. Тропические районы являются зоной ничтожного увлажнения. Осадков менее 100 мм в год, на юге - менее 50 мм в год (выпадают преимущественно летом). На западных склонах гор на юго-западе в связи с проникновением муссонов годовое количество осадков увеличивается до 700 - 900 мм, а в горах юго-восточной части до 500 мм. На крайнем севере климат субтропический с зимними циклональными осадками; лето сухое. Количество осадков незначительно (таблица 1.2).
Ресурсы поверхностных вод Аравийского полуострова незначительны и включают лишь неустойчивый сезонный сток по высохшим руслам рек (вади) и малое число источников с водой среднего качества. Ресурсы грунтовых вод включают полунапорные и неглубоко залегающие водоносные пласты, а также глубокие напорные водоносные пласты. Ресурсы грунтовых вод Аравийского полуострова находятся в критическом состоянии, так как объемы забора воды намного превышают темпы естественного пополнения. В результате уровень неглубоко залегающих водоносных горизонтов неуклонно понижается.
Открытие месторождений нефти в начале 30-х годов ознаменовало новый этап в истории региона в плане, как экономического развития, так и состояния окружающей среды. Аравийский полуостров стал одним из основных мировых источников ископаемого топлива (нефти и природного газа). Благодаря этому начался период бурных социально-экономических преобразований, сопровождавшихся невиданной по своим темпам урбанизацией, непродуманной индустриализацией и массовой иммиграцией из соседних стран.
В связи с этим, численность населения стала расти быстрыми темпами (рисунок 1.3 и таблица 1.З.). Кривая динамики численности населения, представленная на рисунке 1.3, описывается следующим уравнением регрессии: ш(население) = -57,5383 + 0,037615-год (1.1) N=11 г = 0,993 г2 = 0,987 aY(X) = 0,076 FP= 665,76 FT=4,96 Как следует из приведенных статистических показателей уравнение (1.1) адекватно (Fp FT) И, кроме того, может быть использовано для прогнозирования, так как FP 4FT [ Дрейпер, Смит, 1973].
В связи с изложенным, нами было проведено прогнозирование численности населения Аравийского полуострова с 2010г. по 2025г. (таблица 1.4). Аналогично были выявлены уравнения регрессии для расчетов численности населения для каждого государства Аравийского полуострова по данным с 1950г. по 2000г. (N = 11)(табл. 1.5). Приложение I Первичные данные для анализа приведены в Приложении 1. Выявленные уравнения статистически значимы и могут быть использованы для прогнозирования численности населения в конкретной стране Аравийского полуострова.
Уравнения, приведенные в таблице 1.5, свидетельствуют о том, что во всех странах Аравийского полуострова с 1950г. по 2000г. рост народонаселения возрастает по экспоненциальному закону.
Рост водопотребления в первую очередь определяется быстрым увеличением численности населения. За последние полвека население стран Аравийского полуострова выросло почти в 6 раз: с 8,3 в 1950 г. до 49,1 млн.чел. в 2000 г. (рисунок 1.4).
Самыми крупными по населению странами на Аравийском полуострове являются Саудовская Аравия и Республика Йемен. По данным экономической и социальной комиссии ООН по Западной Азии, в 2003 г. численность населения Саудовской Аравии составила 24.297 млн.чел., а Республики Йемен 20.029 млн.чел. (рисунок 1.5).
Режим увлажнения Аравийского полуострова и его многолетнее изменение
Климатические особенности режима увлажнения Аравийского полуострова. Увлажнение воздушных масс является важным фактором формирования облачности и выпадения осадков в соседних с Красным морем регионах, важным, но не единственным. Необходимо, чтобы преобладающий воздушный перенос был направлен с акватории Красного моря на соответствующий регион. И здесь становится важным другой фактор - наличие гор и возвышенностей. Так, например, на территории Йемена орографические препятствия локализованы на западе и юго-западе. Именно в этом регионе выпадают значительные осадки, количество которых имеет ключевые значения для Йемена. Повышенное количество осадков пополняет водные ресурсы страны.
На (рисунке 1.10) представлены основные климатические характеристики режима увлажнения в районе Аравийского полуострова и Северо-Восточной Африки.
Средние годовые значения атмосферных осадков распределены крайне неравномерно, главными факторами являются орографические особенности и направление воздушных переносов. Осадки выпадают главным образом на наветренных склонах гор, где динамически вынужденный подъем воздуха облегчает его охлаждение и образование облачности.
Осадки на большей части Аравийского полуострова и значительной части Йемена очень малы и не превышают 50 мм в год. На западе и юге страны есть районы, где осадки в 10 раз больше, годовые суммы достигают 500 мм (рисунок 1.11).
На рисунке 1.10 приведены графики годового хода атмосферных осадков. К востоку от Красного моря муссонные осадки выпадают летом, на Аравийском полуострове - зимой.
Среднее барическое поле в январе и июле формирует преобладание противоположных воздушных переносов зимой над Йеменом и Севера -Востоком Африки преобладает восточный и северо-восточный перенос. Летом муссон приносит воздух Атлантики, воздушные массы освобождаются от влаги над Африкой.
Наличие относительно более холодной водной поверхности Красного моря благоприятно для нисходящих движений воздуха, что препятствует образованию облачности и осадков. Лишь эпизодически при существенном изменении атмосферной циркуляции над равнинными районами Йемена могут выпасть осадки.
Положительные значения tw - ta 0 характеризуют условия усиления теплопередачи и, что особенно важно, - усиления испарения. Воздушные массы, находящиеся над относительно теплой поверхностью моря повышают свое влагосодержание. В последующем восходящие движения в циклонических вихрях или на наветренных склонах гор приводят к увеличению облачности и атмосферных осадков. Месячные значения tw в странах Аравийского полуострова приведены в работе.
Королевство Саудовская Аравия (араб. Аль-Мамляка аль-Арабия ас-Саудия), государство на Аравийском полуостров в Юго-Западной Азии. На севере граничит с Иорданией, Ираком и Кувейтом; на востоке омывается Персидским заливом и граничит с Катаром и Объединенными Арабскими Эмиратами, на юго-востоке граничит с Оманом, на юге - с Йеменом, на западе омывается Красным морем и заливом Акаба. Общая протяженность границ -4431 км. Площадь - 2149,7 тыс. кв. км (данные приблизительны, т.к. границы на юге и юго-востоке четко не установлены). Население - 24 293 тыс. чел., в т.ч. 5576 тыс. иностранцев (2003). Столица-Эр-Рияд(3627тыс). Административном отношении разделена на 13 провинций (103 округа).
Население. С момента первой переписи, проведенной в 1974г., численность населения возросла в 3 раза. В 1990-1996 среднегодовой прирост населения составлял 3,4%, в 2000-2003 - 3,27%. В 2003 рождаемость была 37,2 в расчете на 1000 человек. По прогнозам ООН, численность населения к 2025 должна возрасти до 39 965 тыс. чел.
Природа. Рельеф местности. Саудовская Аравия занимает почти 80% территории Аравийского полуострова и несколько прибрежных островов в Красном море и Персидском заливе. По устройству поверхности большая часть страны - обширное пустынное плато (высота от 300-600 м на востоке до 1520 м на западе), слабо расчлененное сухими руслами рек (вади). На западе, параллельно побережью Красного моря, протянулись горы Хиджаз {араб. «барьер») и Асир {араб, «трудный») высотой 2500-3000 м (с высшей точкой г. Эн-Наби-Шуайб, 3353 м), переходящие в прибрежную низменность Тихама (шириной от 5 до 70 км). В горах Асира рельеф меняется от горных вершин до крупных долин. Перевалов через горы Хиджаз мало; сообщение между внутренними районами Саудовской Аравии и берегами Красного моря ограничено. На севере, вдоль границ Иордании, протянулась каменистая пустыня Эль-Хамад. В северной и центральной части страны расположены наиболее крупные песчаные пустыни: Большой Нефуд и Малый Нефуд (Дехна), известные своими красными песками; на юге и юго-востоке - Руб-эль-Хали {араб, «пустая четверть») с барханами и грядами в северной части до 200 м. Общая площадь пустынь достигает приблизительно 1 млн. кв. км, в т.ч. Руб-эль-Хали - 777 тыс. кв. км. Вдоль побережья Персидского залива протянулась местами заболоченная или покрытая солончаками низменность Эль-Хаса (шириной до 150 км). Морские берега преимущественно низкие, песчаные, слабо изрезанные.
Климат. На севере - субтропический, на юге - тропический, резко континентальный, сухой. Лето очень жаркое, зима теплая. Средняя температура июля в Эр-Рияде колеблется от 26 С до 42 С, в январе - от 8 С до 21 С, абсолютный максимум 48 С, на юге страны до 54 С. В горах зимой иногда наблюдаются минусовые температуры и снег. Среднегодовая норма осадков около 70-100 мм (в центральных районах максимум весной, на севере - зимой, на юге - летом); в горах до 400 мм в год. В пустыне Руб-эль-Хали и некоторых других районах в отдельные годы дожди не выпадают совсем.
Водные ресурсы. Почти вся Саудовская Аравия не имеет постоянных рек или водных источников, временные потоки образуются только после интенсивных дождей. Особенно обильны они на востоке, в Эль-Хасе, где много родников, орошающих оазисы. Грунтовые воды часто располагаются близко к поверхности и под руслами вади. Проблема водоснабжения осуществляется посредством развития предприятий по опреснению морской воды, созданием глубоких колодцев и артезианских скважин [Энциклопедия Кругосвет /http://www.krugosvet.ru.]
Использование подземных вод
В Саудовской Аравии в 1978 - 1984 годах уровень воды в водоносном горизонте Умм Эр-Радхума упал на 70 м, что сопровождалось увеличением минерализации более чем до 1000 мг/л.
В Объединенных Арабских Эмиратах в результате чрезмерной откачки подземных вод в некоторых районах образовались конусообразные впадины диаметром 50-100 км. В результате произошло падение уровня грунтовых вод, пересохли неглубокие колодцы, начались интрузии соленых вод .
Подсчитано, что в Бахрейне граница раздела соленых морских и пресных грунтовых вод продвигается в глубь материка со скоростью от 75 до 130 м в год.
Правительственные субсидии и стимулирование способствовали крупномасштабному расширению пахотных земель и увеличению водопотребления, которое достигалось за счет забора воды из глубоких водоносных горизонтов. Кроме того, к чрезмерному потреблению воды привели нерегулируемые откачки, минимальные тарифы на воду для орошения или их отсутствие, отсутствие принудительных мер против незаконного бурения скважин, отсталая технология полива и отсутствие обеспокоенности со стороны фермеров.
Если практика чрезмерного водозабора будет продолжаться, то грунтовые воды во многих районах нельзя будет использовать из-за ухудшения их качества. В свою очередь, это приведет к дальнейшему сокращению пахотных земель из-за их засоления.
Предпринимаются усилия по увеличению темпов пополнения запасов грунтовых вод и по сокращению их забора. Для этого более широко используются нетрадиционные источники воды (опресненные воды и очищенные сточные воды), применяются меры по охране и рациональному использованию водных ресурсов, например, проводится модернизация систем орошения, сокращаются субсидии на водоснабжение, принимается новое законодательство, проводятся кампании по повышению информированности населения.
Опреснение воды - способ обработки воды с целью снижения концентрации растворенных солей до степени (обычно до 1 г.л"1), при которой вода становится пригодной для питьевых и хозяйственных целей [Павлов, 1972; Апельцин, Клячко, 1968; Слесаренко, 1973; Spiegler K.S., 1966; Авакян и др., 1987].
Получение пресной воды из соленой известно с древнейших времен. В небольших количествах ее получали выпариванием в перегонных аппаратах. Однако стоимость получения пресной воды таким методом очень высокая. Еще в XVI веке английская королева Елизавета предложила премию в размере 10 тыс. фунтов стерлингов тому, кот найдет наиболее дешевый способ опреснения. Однако и по сей день претендентов на премию не оказалось.
Природа, как бы подсказывая и идя навстречу человеку, сама создала эффективнейшие образцы опреснителей. К примеру, морские млекопитающие -киты, пингвины, тюлени вынуждены довольствоваться водой с концентрацией солей 35 г.л 1. Однако киты не потребляют морскую воду, а вырабатывают так называемую метаболическую обессоленную воду путем обмена веществ при окислении жира. Этим и объясняется тот факт, что в организме морских животных сосредоточены значительные жировые запасы. У морских птиц -буревестников, бакланов, альбатросов и других, которые пьют морскую воду, - в желудке всегда находится пресная вода. Все дело в том, что в голове птиц имеется солевая железа, которая является своего рода биологическим опреснителем, причем весьма совершенным. Излишки воды в виде рассола выводятся из организма через клюв.
Механизм процесса биологического опреснения соленых вод, наблюдающийся у отдельных видов животных, в настоящее время еще недостаточно изучен. По-видимому, принцип этого явления основан на осмотических процессах, суть которых состоит в самопроизвольном перетекании разбавленных растворов в более концентрированные, через разделяющую их мембрану или посредством диффузии водяного пара через полупроницаемую стенку и конденсации его на противоположной поверхности последней. Такие процессы характерны и для пищеварительного тракта человека, когда из пищи в кровь поступают необходимые продукты питания, как из менее концентрированного раствора в более концентрированный через разделяющие стенки кровеносных сосудов.
Другое объяснение механизма биологического опреснения основывается на действии биохимической системы, работающей по принципу натриевого насоса. Следует также упомянуть и о возможности использования водорослей для удаления солей из морской воды. Этот процесс основан на способности некоторых видов водорослей концентрировать в себе соли, без которых их существование невозможно. Процесс может быть ускорен в присутствии небольших количеств углекислоты.
Активные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в области опреснения солоноватых и морских вод начались в разных странах мира в конце пятидесятых - начале шестидесятых годов. Дата подписания президентом США в 1952 г. закона о развертывании работ по созданию установок для получения дешевой пресной воды признана началом становления промышленного опреснения воды в мире.
Возможные пути решения проблемы водообеспечения в странах Аравийского полуострова
Человек, используя для хозяйственных целей в основном лишь пресную очищенную воду, берет ее там, где она «под руками» - из рек и поверхностных источников. Их отсутствие или дефицит приводит к той проблеме, о которой говорилось выше. В то же время на Земле существуют огромные резервы пресной воды, практически не используемые только по причине их относительно далекого расположения или неудобства транспортировки. В связи с этим ряд ученых выдвигает новые интересные проекты, позволяющие решить проблему водного голода. Условно их можно классифицировать следующим образом (рисунок 3.2) [Софер, 1974; В.А. уже воплощаются в действительность или Аль_Майтами и Фрумин, 2008]: проекты, носящие в настоящее время утопический характер; проекты, которые не могут быть реализованы при современном техническом уровне; проекты, не реализуемые по чисто экономическим причинам; проекты, которые будут реализованы в ближайшие годы
Колоссальные ресурсы чистой и пресной воды (около 2 тыс. км) заключены в айсбергах, 93% которых дает материковое оледенение Антарктиды. Важный запас ледяных гор, ежегодно откалывающихся от ледников, плавающих в океане, примерно равен количеству воды, содержащемуся в руслах всех рек мира и в 4 - 5 раз превышающему то, что могут дать все опреснители мира. Стоимость пресной воды, содержащейся в айсбергах, образующихся только за 1 год, оценивается в триллионы долларов.Однако при использовании водных ресурсов айсбергов большие сложности возникают на стадиях разработки и осуществления способов доставки их к засушливым районам побережья. Определенная масса айсбергов должна перевозиться с определенной скоростью, определенным количеством буксиров. Кроме того, на время транспортировки айсберг должен быть защищен от жары пластиковым материалом, что позволяет потерять за время пути не более 1/5 его объема.
Интерес к антарктическому источнику водоснабжения проявляют США, Канада, Франция, Саудовская Аравия, Египет, Австралия и другие страны.
Использование айсбергов, как источников питьевой воды — идея не новая. В 1977 г. капитан Джеймс Кук собрал 15 тонн питьевой воды из антарктических айсбергов для своего корабля «The Resolution», и сейчас айсберги Аляски перерабатываются на кубики льда, которые продаются в Японии для гурманов. Идея переработки айсбергов впервые была озвучена в 1940-х годах. В 1977 г. более 200 ученых и представителей от частных фирм из 18 стран собрались на конференции в г. Эймсе, штат Айова, для обсуждения идеи использования айсбергов Антарктики. Отправной точкой было то, что стоимость воды айсбергов будет в два раза меньше, чем опресненной. Было подсчитано, что наиболее рентабельно будет через спутники подыскивать оптимальные для переработки айсберги размером 1 км х 400 м х 250 м, которые далее оборачиваются в кевларовую «обертку» для уменьшения таяния и буксируются с использованием по максимуму попутных океанских течений до точки назначения. До Саудовской Аравии такой путь занимает до одного года с потерей 20% объема. Разница в температуре «айсберг \ океанская вода» используется для выработки энергии.
На всемирной выставке "Экспо-98" в Португалии Россия представляла проект "Чистый лед" и «Айсберг». Автор проекта доктор наук Калько И.П. убежден, что использование айсбергов позволит человечеству решить проблему нехватки питьевой воды на ближайшие двести лет. По его мнению, айсберги не нужно никуда отбуксировывать. Специальный судовой комплекс прибывает в район скопления айсбергов, который определяют с помощью спутников. А далее к делу приступают особые устройства: они превращают айсберг в ледяную крошку и отправляют ее в четыре грузовые секции судна. Эти секции могут спокойно отстыковываться и автономно следовать в любой пункт назначения.
Более реальным способом покрытия дефицита пресных вод является переброска избытка их по каналам или водоводам из водообильных районов. Примером такого способа снабжения водой населения может служить построенная в 1962 г. третья очередь Каракумского канала длиной 800 км, по которому ежесуточно подается к Ашхабаду свыше 500 тыс. м (6 м7с) амударьинской воды. Другой пример. В Республике Казахстан наименее обеспеченной водой является Мангыстауская область. Здесь практически отсутствуют пресные поверхностные воды. Потребности в ней удовлетворяются в основном за счет подачи волжской воды по магистральному водоводу
Астрахань-Мангышлак, опреснения морской воды на Мангыстауском энергокомбинате, эксплуатации месторождений подземных вод. За последние три года введено в эксплуатацию 145 км водоводов [http://www.greenwomen.freenet.kz/sendlist/21 -03 -2002.txt].
Такой способ частичного покрытия дефицита воды может быть реализован, в частности, в Республике Йемен, поскольку в юго-восточной части республики возобновляемые водные ресурсы весьма значительны (280 млн. куб. м в год). Следует, однако, учитывать, что стоимость подачи пресной воды по водоводам зависит прежде всего от расстояния и от величины водопотребления.
Недостатков транспортировки воды по каналам много. Во-первых, значительная часть воды при этом теряется как за счет испарения, так и в результате просачивания через трещины в гидроизоляции. Во-вторых, изъятие воды не проходит бесследно для тех экосистем, где ее всегда было много. В-третьих, дополнительный расход воды в аридных зонах может приводить к засолению почв. В-четвертых, такой способ тормозит решение проблемы с помощью внедрения ресурсосберегающих технологий и косвенно способствует отставанию региона-потребителя в технологическом отношении от других стран [Марфенин, 2007].
