Сок Земли

Вслед за истощением легкодоступных месторождений нефти и газа нас, похоже, ждёт новая напасть: эксперты сходятся во мнении, что в течение ближайших 25-30 лет человечество столкнется с глобальной проблемой дефицита питьевой воды. Треть населения планеты к этому времени ощутит существенную нехватку пресной воды, что, скорее всего, приведёт к нарастанию геополитической напряжённости и опережающему росту цен на продукцию водоёмких отраслей (сельское хозяйство, химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, теплоэнергетика, атомная энергетика, металлургия). Вполне вероятно, что пресной водой будут торговать на бирже как сегодня торгуют нефтью и металлами, её будут поставлять по трубопроводам на дальние расстояния.

Как известно, пресная вода занимает лишь 2,5-3% всего объёма воды на Земле и при этом примерно на 75% заключена в ледниках и вечных снегах, малодоступных для использования. На засушливых территориях Земли с недостаточным поверхностным стоком для коммунально-бытового водоснабжения, ирригации и нужд промышленности широко применяют подземные воды. И хотя их общие запасы в мире оцениваются в 60 млн км³, лишь малая часть этого объёма сегодня доступна для добычи.

Чем богаты?

Россия по запасам воды в мире занимает второе место после Бразилии. При этом около 4/5 объёма поверхностных пресных вод страны находятся в уникальном по своей природе озере Байкал (около 23 тыс. км³). В целом по России каждому жителю доступно 31,9 тыс. м³ пресной воды в год. Это огромный объём, однако территориальное распределение вод, и в первую очередь речного стока, крайне неравномерно и не соответствует населённости регионов и размещению промышленных предприятий.

Около 90% общего годового объёма речного стока приходится на бассейны Северного Ледовитого и Тихого океанов. Каспийскому и Азовскому морям, где проживает свыше 80% населения России и сосредоточен её основной промышленный и сельскохозяйственный потенциал, достаётся менее 8%. В этих регионах для водоснабжения чаще всего используют подземные воды. Потенциальные запасы эксплуатационных подземных вод в нашей стране оцениваются в 230 км³ в год. Причём подавляющая их часть (более 95%) - это воды, пригодные для питьевого водоснабжения.

Первоисточники

Как же формируются подземные воды? Во-первых, из атмосферных осадков, выпадающих на земную поверхность и просачивающихся (инфильтрующих) в землю на некоторую глубину, а во-вторых, из водяных паров, конденсирующихся в горных породах (подземных осадков, если можно так выразиться).

Инфильтрационные и конденсационные воды называются вандозными водами (от лат. "vadare" - идти, двигаться). Они участвуют в общем круговороте воды в природе. Но, в отличие, например, от речных бассейнов, где средняя периодичность обновления воды составляет 17-19 дней, подземные воды полностью обновляются за тысячелетия, поскольку движутся в земной коре со скоростью всего несколько метров в год.

Некоторые исследователи отмечают ещё один способ возникновения подземных вод, характерный для районов современной или недавней вулканической активности. Так, австрийский геолог Э. Зюсс ещё в 1902 г. выдвинул теорию ювенильного (от лат. "juvenilis" - девственный) их происхождения. Такие воды, отмечал Зюсс, образуются из водяных паров, выделяющихся из магматических очагов и других горячих зон земной коры, а потому характеризуются повышенной температурой и значительной концентрацией солей и летучих компонентов.

В ходе геологического развития земной коры в её толще могут сохраняться погребённые водные бассейны. Вода, содержащаяся в осадочных толщах этих бассейнов, называется реликтовой.

На общую пользу

По характеру использования подземные воды подразделяются на четыре вида: 1) питьевые и технические, применяемые для хозяйственно-питьевого и производственно-технического водоснабжения, орошения земель и обводнения пастбищ; 2) лечебные минеральные воды; 3) теплоэнергетические (включая пароводяные смеси) - для теплоснабжения промышленных, сельскохозяйственных и гражданских объектов, а в отдельных случаях - и для выработки электроэнергии; 4) промышленные воды - для извлечения из них ценных компонентов.

Подземные воды - наиболее ценный, а в некоторых районах - единственный источник питьевого водоснабжения. Благодаря естественной защите от поверхностного загрязнения они стратегически важны для крупных городов и промышленных центров как резервный источник чистой питьевой воды при экологических катастрофах. По закону, питьевое водоснабжение - приоритетная область использования подземных вод в России.

О теплоэнергетических возможностях подземных вод мы планируем написать в отдельной статье. Здесь же отметим, что в термальных водах содержится большое количество солей токсичных металлов (например, бора, свинца, цинка, кадмия, мышьяка) и химических соединений (аммиака, фенолов), что исключает сброс этих вод в природные водные системы, расположенные на поверхности. Отсюда необходимость обратной закачки отработанной воды в подземные водоносные горизонты.

Невидимые пустоши

Несмотря на огромный объём разведанных грунтовых вод, не стоит забывать о том, что они накапливались веками и тысячелетиями. Неразумная их выкачка и загрязнение могут привести к истощению и непригодности для использования. Подобно нефти, железной руде и каменному углю, подземные воды относятся к полезным ископаемым и в России защищены федеральными законами № 2395-1 «О недрах» и № 7 «Об охране окружающей среды», а также Водным кодексом Российской Федерации.

Практически во всех крупных промышленных городах мира, в том числе Москве, Санкт-Петербурге и городах-миллионниках России, где подземные воды долго эксплуатировались мощными водозаборами, возникли значительные депрессионные воронки (участки пониженного пьезометрического уровня воды) с радиусами до 20 км и более. Так, например, в Москве сформировалась огромная депрессия с глубиной до 70-80 м (в отдельных районах города - до 110 м и более) в радиусе более 90 км от центра. Кроме того, истощению водоносных горизонтов способствует неконтролируемый самоизлив артезианских скважин.

Для предупреждения истощения подземных вод в последние годы их всё чаще пополняют искусственным образом путём перевода поверхностного стока в подземный. Но проблема усугубляется не только неконтролируемым забором воды, но и её загрязнением. И хотя подземные воды защищены толщей пород, при инфильтрации вполне возможно проникновение вредных веществ в водоносные горизонты. Тем более что полигоны твёрдых бытовых отходов и свалки традиционно располагаются в оврагах и балках, т. е. близко к водоносному горизонту. Кроме того, вода загрязняется смывами с полей органических веществ, удобрений и средств защиты растений, в глубину просачиваются жидкости из загрязнённых поверхностных водоёмов и полей фильтрации, нефтяных скважин.

В России выявлено более 2,6 тыс. очагов загрязнения подземных вод, из которых 80% приходится на европейскую часть. Особо загрязнены воды центральных областей России - Московской, Орловской, Смоленской, Воронежской и др.

Меры борьбы с загрязнением подземных вод подразделяются на профилактические и специальные. Задача последних - изолировать или ликвидировать очаг загрязнения. Ликвидировать очаг загрязнения, т. е. извлечь из подземных вод и горных пород загрязняющие вещества, весьма сложно, на это могут уйти многие годы. Поэтому в природоохранных мероприятиях главные меры - профилактические. Предотвратить загрязнение подземных вод можно различными путями. Для этого совершенствуют методы очистки сточных вод, внедряют экологически безопасные производства, тщательно экранируют чаши бассейнов с промышленными стоками, снижают опасные газодымовые выбросы на предприятиях, регламентируют использование пестицидов и удобрений на сельскохозяйственных работах и т. д.

* * *

Россия исключительно богата водными ресурсами, но при этом у нас зачастую встречается бесхозяйственное, халатное отношение к ним. Еще лет тридцать назад мало кто мог поверить, что для питья нужно будет покупать специально очищенную бутилированную воду, однако сегодня это - объективная реальность: поверхностные воды во многих регионах настолько загрязнены, что уже непригодны для употребления. Чтобы не оказаться в ситуации, когда воды много, но пить её невозможно, нам следует обратить на защиту подземных вод самое пристальное внимание.