Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кризис мирового водного ресурса и проблемы научно-технического прогресса

Игорь Б. Арефьев

Аннотация

Статья содержит анализ состояния мировой водной системы и посвящена кризису водных ресурсов современной цивилизации в условиях научно-технического прогресса.

Ключевые слова: кризис, водный ресурс, прогресс, экология, энергия, система.

Введение

В конце XX века в дополнение к уже возникшим мировым экологическому и энергетическому кризисам начал катастрофически приближаться кризис наличия пресной воды [3]. Первые два кризиса назревали последовательно в течение 40-30 последних лет, в зависимости от темпов развития разных стран и регионов Земли, и достаточно изучен, получили соответствующие методологии их преодоления на уровне государств и ООН. Водный кризис резко меняет весь стратегический баланс сил и средств мировой геополитики, последовательно включая в себя кризисы продовольствия, развития территорий, научно-технического прогресса. Автор статьи предлагает анализ сложившегося явления и возможные пути решения поставленной проблемы.

1. Эколого-энергетический кризис

Совокупность экологического, энергетического и водного кризисов представляет собой системную проблему. Рассмотрение каждого из них в отрыве от других только затрудняет поиск решений и заводит возможные, даже вполне приемлемые решения, в тупик. Так было в середине 20 века, когда два направления научно-технического прогресса - экологического и энергетического, шли своими путями и оказались взаимно исключающимися:

1.Необходимость резкого роста потребления энергии на всём пространстве мировой цивилизации в среднем на 6% в год за последние 20 лет в связи с бурным ростом промышленности и бытовыми нуждами привёл к катастрофическому выбросу в атмосферу углекислого газа [1]. Общество было совершенно не готово к такому положению. Наука и техника только приступили к опытным проектам создания источников энергии, базирующихся на альтернативных принципах, отличных от традиционного сжигания углеводородов (дерево, нефть, газ, уголь). Сегодня только атомная энергетика может в пределах 15-20 % обеспечить потребности цивилизации, да и то только в ограниченном числе наиболее развитых научно-технических регионах (Европа, США и Канада). Другие источники или не получили ещё достаточного развития, или оказались не адекватными потребностям территорий по мощности (солнечная, волновая, ветровая, приливная и др.).

Такое положение только усугубило экологический кризис, связанный не только с выбросом в атмосферу углекислого газа, но и обвальным засорением окружающей среды отходами жизнедеятельности человека, варварским уничтожением водных ресурсов и растительности для различных целей промышленности и сельского хозяйства [2]. Отсутствие системных научно-технических решений привело к тому, появление мусоросжигательных заводов дополнительно дало выбросы в атмосферу не только углекислого, но и ядовитых газов. Отмечены случаи остановки таких заводов по причине их абсолютной экологической опасности.

Уже к концу 20 века сложилась мировая проблема системного противоречия научно-технического прогресса, состоящая из двух задач:

- необходимости перспективного роста энергетики во всех регионах мирового пространства, имеющих сколь-нибудь значительное население (при плотности 0,5 - 0,7 человека на квадратный километр и выше),

- защиты окружающей среды во всех её формах в интересах того же человека.

Поставленную проблему пытаются решать на различных уровнях, от движения «зелёных», Green pease, охраны животных до Правительств государств и ООН. Их действия, как мне кажется, мало эффективны. В первую очередь потому, что сами члены этих обществ и организаций вполне пользуются благами современной цивилизации и не собираются от них отказываться. Следует учитывать и активное лоббирование интересов, как местных, так и транснациональных компаний на всех уровнях, которые совершенно не заинтересованы в снижении уровня производства, потери прибылей и темпов собственного развития.

Наука и промышленность оказались совершенно не готовы к масштабному внедрению экологически чистых технологий и экологичного производства материалов. Разумеется, идёт активная работа, исследования, технические решения в этом направлении, но затраты на них велики, что ставят новую проблему: развитие производств, сельского и лесного хозяйств, их доходность блокируется затратами на экологические мероприятия [3]. Без поддержки государств, территориальных объединений и мирового содружества в целом настоящая проблема оказывается неразрешимой.

Аргументируем выше изложенное, некоторыми примерами. Уже упоминалось, что потребный рост энергии на освоенных территориях Земли ежегодно за последние 20 лет определяется в среднем как 4-6%. Создание жизненно необходимых для современной цивилизации материалов связано с наступлением на природу и по потребностям в сырье, и по характеру производства. В атмосферу и в стоки на производствах разного технического уровня и технологий выбрасывается вредных для живой природы веществ[6]:

- при выплавке 1 тонны стали - до 300 кг.

- при производстве 1 тонны химического волокна - до 270 кг.

- при получении 1 тонны бумаги - до 400 кг.

- при обработке 1 тонны древесины - до 450 кг.

К этому следует добавить катастрофическую для экологии всеобщую концепцию перемещения крупногабаритных грузов автомобилями, дающих выброс в окружающую среду до 40% всех вредных веществ в мегаполисах и промышленно развитых регионах, а так же реальный рост пассажирских авиаперевозок.

Современная цивилизация ещё не сумела найти выход из этой проблемы, как на рубеже 20-21 веков со всей очевидностью возник новый кризис - водный.

2. Водный кризис

Одним из парадоксов исторического освоения человеком жизненного пространства на Земле является тот, что 2/3 поверхности Земли занимает вода, но из них только 7% пресной воды могут обеспечить ему условия существования. Вторым парадоксом является тот, что научно-технический прогресс во всех сферах производства требует именно пресной воды: поливное земледелие, животноводство, переработка сырья, промышленность, собственные нужды. И теперь к уже существующим и не разрешённым мировым кризисам добавляется третий - кризис наличия пресной воды.

На причины возникновения этого кризиса существуют различные точки зрения специалистов. Подробный анализ этой проблемы изложен в [1,3,6,7]. В настоящей работе только постулируется это новое явление и рассматривается его в связи с общесистемным кризисом научно-технического прогресса Земной цивилизации 20-21 веков.

В условиях резкого потепления климата, не прогнозированного таяния ледников, повсеместного сокращения запасов пресной воды с одной стороны и роста производства и населения - с другой стороны, можно с уверенностью констатировать появление новой глобальной мировой проблемы - водный кризис.

Он заключается в том, что в обозримом будущем, если не будет найден системный выход, человечество ждёт биологическая катастрофа вплоть до вымирания и запустения целых регионов, в том числе и в Европе. Уже сегодня более 2,5 миллиарда людей нуждаются в питьевой воде. Различные прогнозы сходятся в одном: через 20-30 лет 1 литр питьевой воды будет стоить дороже барреля нефти. Эти цифры вычислены и представлены в литературе. Лидерами по запасам пресной воды являются Бразилия, Россия, Канада и Австралия. Восполнимые гидроресурсы России оценены в 97 тысяч кубических километров в год, что в ценах 2008 г. составляет 800 миллиардов $ США ежегодно [5,9]. Эта тенденция хорошо иллюстрируется примером (Рис.1).

Значительная часть населения Земли уже сейчас не может обеспечить себя пищей, а эффективное поливное земледелие также снижает свой потенциал из-за отсутствия пресной воды. По данным ООН при современных темпах роста населения для сохранения продовольственного баланса необходимо вводить в оборот 3-5% поливных угодий ежегодно, что совершенно не реально по геофизическому состоянию Земли [8]. Например, трёх тысячелетняя житница Средиземноморья Египет с 2000 года ввозит более половины необходимого ему продовольствия по условиям усыхания сельскохозяйственных угодий. К 2010 году критическое положение с водоснабжением и продовольствием ждёт 22 мегаполиса Земли с населением более миллиарда человек.[10].

В середине прошлого века бытовало мнение, что прогнозируемая продовольственная программа мировой цивилизации претерпит трансформацию: в своей основе она перейдёт на использование биологических ресурсов Мирового

океана. Теперь стало ясно, что научно-технический прогресс не обеспечил этой задачи. Современные орудия лова, технологии и методы, производство морепродуктов, водное хозяйство и подводные фермы пищевой биомассы не соответствуют современным потребностям ни по техническим, ни по количественным показателям.

2,5 ($ США) -------------------------------------------------------------------

2.0-------------------------------------------------------------------------------------

1,5------------------------------------------------------------------------------------

1,0--------------------------------------------------------------------------------------

0,5-------------------------------------------------------------------------------------

0-------------------------------------------------------------------------------------

США Герамния Венгрия Россия

190 куб.м. 130 куб. м. 300 куб.м. 430 куб.м.

Рис. 1. Суточное потребление пресной воды и её стоимость за 1 кубический метр (в $ США)

В связи с этим идёт активный передел территорий лова, попытки захвата наиболее перспективных районов Мирового океана, наблюдаются межгосударственные конфликты. Проблема стала переходить в разряд геополитических. К тому же специалисты замечают тенденцию техногенного загрязнения и потери качества не только морепродуктов, но и озёрно-речного хозяйства в наиболее населённых промышленных зонах, в том числе и в Европе [11].

За последние 100 лет потребление пресной воды выросло в 6 раз, а к 2050 году - удвоится [7]. При этом даже Европейские государства начали страдать от периодических засух. В Испании отмечены зоны, близкие к пустыням, в Балканских странах стал заметно сокращается прирост продуктов питания, направляемых на экспорт (2005-2007 гг), в Европе и Средиземноморье наблюдается рост цен на продукты питания первой необходимости.

Экспертиза ООН показала, что на современном уровне развития сельского хозяйства для жизнеобеспечения необходимо наличие 0,3 гектара земли на одного человека. Но в по данным 2006 г. в Средне-Азиатском регионе в наличии только 0,17 гектара, в Африке - 0,2 гектара, на Дальнем Востоке - 0,28. Активно идёт их дальнейшее сокращение при снижении стока речных вод, особенно в Евразии [3,5].

В разделе (1) приводились данные по загрязнению окружающей среды, в том числе и водных ресурсов. Теперь обратимся к техногенным потребностям в пресной воде на некоторых примерах энергетики, промышленности, сельского хозяйства, средних биологических потребностях человека и человека техногенной цивилизации (европейца) [6]:

- ТЭС мощностью в 1 миллион квт. - 1,0 куб км. в год

- АЭС мощностью в 1 миллион квт. - 1,6 куб. км. в год

- Выплавка 1 тонны стали - 20 куб. метров

- Производство 1 тонны бумаги - 200 куб. метров

- Получение 1 тонны хим. волокна - 4000 куб. метров

- Выращивание 1 кг. риса - 2000-5000 литров

- Суточная биологическая потребность на 1 человека - 2 литра

- Средняя потребность европейца

- на 1 человека - до 200 литров

3. Общесистемный кризис техногенной цивилизации XXI века

Не трудно видеть, что на современном этапе развития цивилизации и мировой интеграции, тенденция расширения принципов потребления необходимо приводят к тенденции роста производства товаров всех категорий. Сохранение этой тенденции заставляет производителей осваивать новые источники сырья, рынки сбыта и трудовых ресурсов.

На таком пути промышленно-развитые регионы Земли находятся у предела своих возможностей. Движение в этом направлении даёт всё больше негативных примеров. С одной стороны, эти регионы заинтересованы в потребителях товара, рабочей силе и наращивании производства. С другой - перенаселённость малого числа развитых анклавов и мегаполисов, концентрация производства, потребность в привозном сырье, дефицит водных и энергетических ресурсов, загрязнение окружающей среды, ставит их будущее в критическое положение. Данное направление, названое в конце 20 века «глобализация» практически оказалось бесперспективным.

Вместе с тем, наблюдающийся процесс де глобализации и переход к многополярному миру повторяет те же ошибки глобализации. Это и отражает общесистемный кризис техногенной цивилизации 21 века. Повсеместно продолжается аналогичный процесс, но в меньших масштабах. Попытка США сделать промышленный скачок в последней трети 20 века привела к резкому притоку мигрантов и нелегалов, снижению жизненного уровня основного населения, падению курса доллара, увеличению потребности в энергии и очередному витку милитаризации. Ускоренное построение Единой Европы создало условия для конфликтов на Балтийском шельфе (сокращение квот промыслового лова рыбы ряду стран), ограничении в производстве продовольствия, резкому росту миграционных нерегулируемых потоков, снижению уровня экологической безопасности. Те же тенденции наблюдаются в мегаполисах России, Китая, Ближнего Востока.

Создаётся парадоксальная ситуация: попытка создать условия техногенного развития на принципах общества потребления для мировой цивилизации путём принципов глобализации и много полярности сводится к декомпозиции указанных проблем, но их не решает. Продолжение этой тенденции приведёт со временем к системному кризису во всех центрах многополярного мира. Рано или поздно, в них возникнет дефицит энергии и воды при резком нарушении экологического баланса на ограниченной территории региона.

Тем более странно наблюдать абсолютно не системную попытку разрешить эколого-энергетическое противоречие за счёт производства биотоплива. Современная наука и технологии уже позволяют получать достаточно дорогое биотопливо из отходов жизнедеятельности. Но известные данные показывают, что запас этого ресурса обеспечит, например, в США ничтожные 2,5-3% в общем балансе потребностей. К тому же выработка биотоплива тоже требует собственных затрат на энергию и так же загрязняет среду при производстве. В дополнение необходима и утилизация вновь возникших отходов. Логическое продолжение такого решения означает, что в перспективе под сырьё будут использованы угодия, выделенные для производства питания.

Ряд специалистов в последнее десятилетие высказывает мнение, что системный кризис можно преодолеть, размещая крупные производства на побережьях морей и океанов, используя опреснители по примеру стран Ближнего Востока. Не вдаваясь в подробности анализа такого подхода отметим сразу его бесперспективность на ближайшее время (15-20 лет):

- Прибрежная зона развитых государств уже в полной мере освоена и не вынесет дополнительной экологической и энергетической нагрузки. Размещение таких производств в мало населённых и трудно доступных районах (Север и Восток России, Канады, отдельные районы Африки и Австралии) не реальны из-за совершенно не разумных затрат.

- Области получения исходного сырья и трудового ресурса не совпадают с районами возможных прибрежных предприятий по климатическим и географическим условиям. Именно поэтому данные территории и оказались не освоенными человеком для эффективного современного производства в необходимой мере.

Разрешение мирового техногенного кризиса, как системы отношений и связей его элементов по всем параметрам и показателям, в ближайшее десятилетие вряд ли возможно. Уже было показано, что современная наука и производство оказались не готовы к такому явлению. Но если сейчас не приступить к некоторым, пусть и частичным мероприятиям, то положение будет усугубляться с каждым годом и приведёт к катастрофическим результатам, о чём сказано в приведенном анализе.

Автор предлагает ряд локальных решений, которые могут быть и не бесспорными, но сам факт их широкого обсуждения, на мой взгляд, станет значительным шагом вперёд.

мировой водный ресурс кризис

Выводы и предложения

1.Разработка технологий, методов и технических решений безотходных и мало-отходных производств. Исследование этой проблемы идёт давно, но капитальные вложения на её научно-техническое развитие не может быть решено на уровне отдельных фирм и даже мировых концернов. Это капиталоёмкое мероприятие постоянного действия, требующее объединение финансовых, исследовательских, экспериментальных и инженерных проработок совместного потенциала мирового сообщества. Здесь необходимы не гранты и ничтожные проценты на экологию от ВВП отдельных государств, а региональные (международные) фонды длительного цикла (10-15 лет). Указанное, особенно относится к фундаментальным наукам.

2. Повсеместное создание в промышленно-развитых регионах стратегических запасов пресной воды в виде водохранилищ и водосборников. Для этого потребуются затраты на создание как мало - напорных (на низких территориях) так и высоконапорных плотин в горных и холмистых местностях. Потребуются и значительные затраты на гидротехнические сооружения (защитные и отпорные дамбы) на низких землях.

3. Реализация второго предложения удачно решит и энергетическую проблему путём ввода в действие гидроэлектростанций. Такой опыт накоплен на протяжении 19-20 веков на реках и водоёмах мира практически повсеместно. Его необходимо возродить. К тому же гидроэлектростанции экологически безопасны и не требуют топлива, давая «даровую» энергию. Тот же мировой опыт показал, что срок окупаемости гидроэлектростанции вполне приемлем: 5-7 лет.

4. Одной из главных причин истощения собственных ресурсов производящих регионов и мегаполисов оказалась постепенная концентрация в них большинства производств от переработки первичного сырья до выпуска конечного продукта. Безусловно, такое решение диктовалось и диктуется снижением уровня затрат, подготовки и использования научных, инженерных производственных трудовых ресурсов, быстрым сроком окупаемости капитальных вложений и т.п. Но одновременно возрастало и давление на природную среду, не прогнозируемые на длительный период потребности в энергии, воде. Последствия уже известны. Продолжать эту форму развития общественного производства совершенно не целесообразно. Необходима новая концепция мирового разделения труда, основанная на использовании наиболее эффективном размещении предприятий.

Они должны быть максимально приближены к основному источнику производства и потребления конечного продукта данного вида деятельности. Одновременно локализуется и источник основного питания для конкретного производственного микро полиса на базе местного сельскохозяйственного комплекса. Здесь же решается задача занятости населения. Речь идёт о малых городах (до 50 тысяч жителей). Основу инфраструктуры для них будут составлять 3-4 базовых предприятия, объединённых общим производственным циклом: от переработки сырья до создания промежуточного (конечного) продукта. Так создавались первые промышленные районы в 16-19 веках. Но не прогнозируемое их развитие и привело к современному катастрофическому положению.

5. Энерговооружённость микро полиса вполне может быть обеспечена как внешними источниками энергии глобального характера (нефте и газопроводы, линии высоковольтных электропередач), так и локальными источниками в зависимости от местоположения и инфраструктуры: местная гидроэлектростанция, ветровая и солнечная энергия, приливная станция и т.п. Они же создадут и энергетический резерв.

6. Экологическая нагрузка на территорию в этом случае окажется минимально возможной.

Реализация изложенных предложений тесно связана с транспортной проблемой. Мировое сообщество должно в качестве первоочередной задачи поставить проблему создания общей транспортной инфраструктуры многоцелевого назначения. Решить такую задачу можно только на уровне политранспортных систем [4]. Весьма любопытны в этом направлении имеющиеся предложения и аванпроекты создания единой политранспортной системы Евразийского континента с выходом на Аляску и Северо-Западный Китай через Монголию и Тибет. Автор далёк от мысли, что это проекты необозримого будущего. Отдельные решения уже внедрены в мировую практику на мультимодальных транспортных коридорах Восток - Запад и Дальний Восток - Европа [10].

Литература

1. Абдусаматов Х. Повышение интегрального потока солнечного излучения. М., Труды АН РФ, Вып. 3,2006.

2. Алексеев А.И.,Вальков М.И., Юзвяк З. Физико-химические основы водных систем и правовые аспекты их использования. С-Петербург, «Химиздат», 2002. 220 с.

3. Арефьев И.Б. Эколого-энергетический кризис ХХ1 века и задачи водного транспорта. Труды Международной конференции Академии геополитики России, Спб, «Военмех», 2004, с. 242- 249.

4. Арефьев И.Б., Чекмарёва Н.А. Анализ транспортной сети Европы в зависимости от естественного географического положения регионов. Труды Международной конференции «Безопасность водного транспорта». Спб, ГУВК, 2003. с. 54-61.

5. «Версия». ж., М., номер 8. 2007. с. 12-15.

6. Данилов-Данильян В. Водные ресурсы планеты«Аргументы и факты», №4, Москва 2008, с. 11.

7. «Секретные материалы». ж. М., номер 2 (139) 2007.

8. Статистический сборник ООН. Вена, 2006.

9. Ariefiew I. Podstawowe zadania їeglugi њrуdlondowej w razwoju sustemu transportowego. ANP, Politechnika Warszawska. Warsawa. “The transport of the 21-st century”, 2004. s. 47-56.

10. Ariefiew I. Problems and proekts for the dewelopment of a transport sistems in multimodal proces”East Europ”. Program UE. Y1 Miendzenarodowa konferencia „Porty morske”. Szczecin, AM, 2006. s. 17-23.

11. Cztrniejwski P., Robakowski P., Wawrzyniak W. Certa(vimba-vimba) - historia wystкmpowania, stan obercny i restytucja gatunku w wodach Odry i rzek przymorza achodniego. PAN, IbiEN, Gorznуw Wlkp., 2007, s. 357-381.

Размещено на Allbest.ru