Троянский конь цивилизации

Глава 4. Чтобы воду имели и наши внуки

В мире все чаще можно услышать голоса о том, что человечеству угрожает недостаток воды. В подтверждение приводятся данные об уменьшении ее запасов и о возрастающей потребности в ней.

Баланс воды — анализируемый с чисто количественной точки зрения — не так плох. Человечество имеет сегодня в своем распоряжении около 30 млн. куб. км пресной воды. Большая ее часть закована в ледниках, течет в реках, серебрится в озерах. Под землей спрятан приблизительно 1 млн. куб. км. Уже сейчас проводятся успешные опыты по опреснению морской воды, источник которой практически неисчерпаем. Ведь моря содержат 98 % всех водных запасов нашей планеты! Со временем для растущих потребностей человека будут использоваться и ледниковые воды. Существует даже с точки зрения сегодняшнего дня и утопический, но в принципе в будущем вполне осуществимый проект подогнать к Африке часть полярных льдов, чтобы использовать их воду для орошения пустынь.

Однако потребление воды неуклонно растет. Ее недостаток заставляет сокращать производство, мешает строительству новых промышленных предприятий и населенных пунктов, угрожает гигиене, здоровью, а порой и жизни человека. В средние века на долю одного человека приходилось около 10–15 л воды в день. Сегодня личное потребление воды колеблется между 150–500 л. Вместе с потреблением воды в промышленности и сельском хозяйстве в день на душу населения во Франции приходится 1200 л, а в США — 6500 л воды! Для производства 1 кг пластмасс требуется более 1000 л чистой пресной воды, для производства. 1 т алюминия — 1500 л, для обработки 5 л нефти — 900 л и для производства 1 кг бумаги — около 200 л воды. Среднее потребление воды на один гектар искусственно орошаемой земли — 2000 куб. м. Для производства тонны зерна нужно 100 тыс. л, а для производства тонны риса — 400 тыс. л воды!

Большинству европейских стран — где проблема воды уже сегодня стоит довольно остро — дожди ежегодно добавляют на каждого жителя по 3 тыс. куб. м воды. В Скандинавских странах положение еще лучше. На их территорию дожди приносят около 10 тыс. куб. м воды на человека (исключение составляет только Дания). Правда, это усредненные показатели, и основным источником воды остаются реки. Так, в Венгрии 95 % потребляемой воды берется из Дуная и Тиссы. В Голландию 65 % пресной воды приносит Рейн.

Запасы пресной воды содержатся и под землей. В Европе они составляют 150 тыс. куб. км. Многие страны «улучшают» свой водный баланс именно за их счет. Активностью в этом направлении (ее следует развивать весьма осторожно, так как запасы подземных вод накапливались миллионы лет и возобновить их практически нельзя) отличаются Чехословакия, Австрия и Румыния. В таких странах, как Финляндия и Голландия, из подземных запасов пока черпают немного.

Богатые озерами страны (Финляндия, Швеция и Швейцария) свою потребность в воде в значительной степени покрывают за счет этих источников.

Даже если ориентироваться на наиболее высокие цифры, то промышленно развитая Европа не должна была бы беспокоиться за свой водный баланс, если бы… Но именно это «если бы» очень важно. Если бы Рейн на своем пути не вбирал уже упомянутую массу солей и нечистот; если бы азот- и фосфорсодержащие соединения не превратили постепенно воды Боденского озера в грязную зеленую жижу; если бы по Женевскому озеру не плавали масляные пятна, оставляемые пароходами и моторными лодками; если бы Восточно-Словацкий металлургический завод в Кошицах не загрязнил подземный бассейн, снабжавший питьевой водой город; если бы громадным запасам подземных вод на Житном острове не угрожали нефть и химические удобрения. И таких «если бы» можно привести еще множество. Хотя человек в достаточной мере научился управлять природой, он еще не совсем научился управлять собой. И поэтому из-за неумелого хозяйствования на Земле пропадает большое количество чистой воды. В своей экономической активности человек очень часто недооценивает роль собственного влияния на водные источники и загрязняет их до такой степени, что даже после очистки вода остается непригодной к употреблению.

Так, например, регулярное загрязнение поверхностных вод отходами промышленных предприятий повышает концентрацию вредных веществ не только в реках, но и в подземных бассейнах. Загрязненные реки уже нельзя использовать, как прежде. В них даже нельзя купаться, а это в теплое и сухое время повышает спрос на чистую воду в жилищах. Загрязнение подземных вод делает их непригодными для обеспечения населенных пунктов питьевой водой. Присутствие органических веществ снижает их вкусовые качества, а наличие токсичных веществ, особенно металлов, вообще исключает применение. Приходится искать новые источники, которых, однако, становится все меньше. Если учесть, что мировая химическая промышленность в год выпускает до 500 новых соединений и все они, за редким исключением, «встречаются» в наших реках и озерах, то не так трудно представить, как развивающаяся цивилизация нарушает очень простой, но вместе с тем очень хрупкий водный цикл.

А теперь попробуем взглянуть на баланс водных запасов и потребностей с качественной точки зрения. Здесь следует констатировать, что запасы чистой и здоровой воды уменьшаются прямо-таки в геометрической прогрессии, а это чревато гибелью человечества…

Сегодня во всех европейских странах вопросы, связанные с наличием воды, упираются в проблему ее качества. Так, например, на Кипре и в Португалии загрязнение вод еще незначительно, но в ряде других стран, в том числе и в Чехословакии, чистота вод представляет серьезную проблему. Достаточно сказать, что в Болгарии уже в 1964 г. было загрязнено сверх допустимой меры 87 % водных источников. А загрязненность 70 % важнейших чехословацких водных артерий общей протяженностью 5 тыс. км приносит народному хозяйству ежегодный ущерб в миллиард крон.

Еще два с половиной тысячелетия назад Фалес Милетский заметил, что вода является единственной субстанцией, естественно проявляющейся в трех состояниях — парообразном, жидком и твердом. Он одним из первых признал за водой первенство среди всех элементов, создающих мир.

Может быть, именно благодаря этой своей исключительной особенности вода притягивала человека во все времена. Он упорно исследовал и изучил ее, но еще и поныне она полна загадок. Каждое открытие ее новых физических и химических свойств означает прогресс в познании. Морская гладь стала объектом исследований для геодезистов, геофизиков и представителей других наук. Точка замерзания воды является исходной для шкалы измерения температуры по Цельсию. Масса воды легла в основу определения сравнительных масс других жидкостей. Более того, специфические особенности одного из изотопов воды, так называемой тяжелой воды, или дейтерия, позволили подойти к промышленному использованию ядер-ной энергии. Открыла ли нам вода на этом свою последнюю тайну?

Вероятно, именно потому, что, по преданию, колыбелью человечества был бедный водой Ближний и Средний Восток, у человека сложилось совершенно особое к ней отношение еще задолго до того, как он узнал состав ее молекул и получил представление о гидрологическом цикле. Покорение сил воды создало славу оросительным системам Месопотамии еще шесть тысяч лет назад и позволило обрабатывать долину Нила за три тысячи лет до нашей эры. Гидрологией, которая стала наукой лишь в XVII в., занимались еще греки, а мы можем гордиться тем, что первая в Европе метеорологическая система для измерения осадков появилась на территории Чехословакии в 1780 г. Тем более парадоксально, что человек испокон веков избавлялся от грязи и отходов, просто-напросто спуская их в реки и моря — в воду, в то самое вещество, которое вызывало у него не только страх, но и восхищение.

Человек скоро познал, что вода не только может нести тяжелые корабли в дальние страны и превращать пустыни в цветущие сады, но и способна сама себя очищать. Нечистоты и отходы, которые человек бросал в воду, через какое-то время исчезали. Наверное, именно поэтому мы начали использовать реки, озера, а позже и моря как очень удобные сточные ямы, дарованные нам самой природой.

Гораздо позже человек установил, что в воде происходит один из самых важных природных циклов. Вот простейшая его схема: рыба питается мелкими водными организмами — планктоном, после смерти рыбы мельчайшие микроорганизмы, бактерии, с помощью кислорода, выделяемого водными растениями, разлагают органические остатки на основные питательные минеральные вещества. Эти вещества в свою очередь служат пищей планктону. Рыбы поедают планктон, и весь цикл повторяется сначала.

Живущие в воде микроорганизмы разлагают не только остатки рыб, но и все попадающие в нее органические отходы. Поэтому в воде, где достаточно много кислорода, эти отходы исчезают.

Вода, очищенная таким естественным образом, могла угрожать здоровью людей лишь тем, что в ней концентрировались определенные виды бактерий. «Обогащенная» болезнетворными микроорганизмами вода приносила порой нашим предкам такие страшные инфекционные болезни, как тиф и холера.

Схема первоначального загрязнения вод, которое увеличивалось пропорционально росту популяции людей, очень проста, и ее можно найти всюду.

Теми же темпами, какими люди уходили от библейских методов хозяйствования и концентрировались в больших промышленных городах, усложнялась и проблема отбросов. Урбанизация означает прежде всего сосредоточение в городах массы людей и промышленных предприятий. При этом количество отбросов неизмеримо возрастает, а количество воды остается неизменным, как остаются неизменными и ее возможности самоочищаться. Бактерии же не в состоянии разложить все попадающие в воду органические вещества, в том числе и такие устойчивые к биологическому разложению вещества, как пластмассы, минералы и металлы. Некоторые из этих отходов, особенна металлы, бывают и токсичными (например, свинец и ртуть). В воде они не только не разлагаются, но накапливаются, а потом, как правило, сквозь пески просачиваются в подземные воды или соседние реки. — Одновременно и органические отходы промышленных предприятий (например, сульфитные и сульфатные отходы целлюлозных заводов) своим растущим объемом осложняют кислородный баланс рек настолько, что разложение других органических отходов практически становится невозможным. Реке уже недостает кислорода для «своих» бактерий, и живая вода на больших отрезках превращается в мертвые потоки. А чем медленнее течет река мимо городов и промышленных предприятий, тем быстрее настигнет ее такая судьба.

Сегодня загрязнение воды происходит по более сложной схеме. Но и в этом случае за примером не нужно далеко ходить. Во всех промышленно развитых странах, в том числе и в Европе, основными загрязнителями рек и озер являются городские стоки и промышленные отходы. Соотношение их везде разное. Но сегодня можно с уверенностью сказать, что всюду в Европе промышленные отходы загрязняют воды значительно больше, чем бытовые. В ФРГ в 1962 г. был зарегистрирован ежедневный сброс 24,8 млн. куб. м сточных промышленных вод, а городских сточных вод — лишь 6,6 млн. куб. м. В Люксембурге промышленные воды составляют 60 %, в ГДР — 88,5 %. В Финляндии бумажная промышленность «производит» 65 куб. м загрязненных вод в минуту. В Чехословакии целлюлозные заводы загрязняют Воду так, как если бы в них спускались сточные- воды города с 7-миллионным населением. Общий же эквивалент загрязнения вод в стране в пересчете на жителей равняется 40 млн. человек при населении около 15 млн. В Словакии целлюлозные заводы загрязняют реки Ваг, Ондаву и Слану.

Промышленные отходы спускаются в Малый Дунай. Химическая промышленность «обогащает» воды Нитры токсичными веществами, в том числе мышьяком, хлором и хлорированными углеводородами. Сточные воды металлургического, рудробогатительного, рафинадного заводов отравляют воды Грона; магнезитовые фабрики превращают в грязную безжизненную жижу воды Ипеля.

Главными источниками промышленного загрязнения вод прежде всего-являются целлюлозные и нефтехимические заводы, затем шахты и металлургические предприятия. Более пахучими, хотя и менее опасными, являются отходы пищевой промышленности, которые загрязняют воды главным образом белковыми веществами.

Современное сельское хозяйство нельзя представить себе без химизации. Излишки фосфорных или азотных удобрений с дождями попадают в реки, где способствуют разрастанию водорослей. Для жизни водорослей необходим солнечный свет, и они буйно разрастаются в верхних слоях воды, закрывая его доступ в нижние. Из-за недостатка света растения в нижних слоях воды отмирают, потребляя в процессе разложения весь кислород. В воде, лишенной кислорода, тут же начинают размножаться микроорганизмы, которые для своего развития в нем не нуждаются. Анаэробные бактерии набрасываются на остатки отходов и освобождают такие газы, как, например, сероводород. Таким образом, в реках и озерах гибнут последние остатки органической жизни; живая и чистая вода на наших глазах превращается в зеленую жижу. Проблема эвтрофикации, как это явление называют специалисты, актуальна сегодня для Швейцарии, Финляндии, СССР, Австрии, ФРГ, ГДР, Чехословакии. В последней в вегетационный период «зацветает» до 80 % водных резервуаров, озер и других важных источников пресной воды.

Многие яды содержат пестициды, неотъемлемый элемент современного сельского хозяйства. Однако очень часто эти яды попадают не к тем адресатам, которым предназначались. Так, входящую иногда в состав пестицидов ртуть водные бактерии превращают в очень ядовитые токсины, которые попадают в тела рыб, а таким образом и на наш стол. Но беда не только в этом. Если пестициды уничтожают планктон и даже рыбу, то из важного цикла производства кислорода в воде выпадают те или иные звенья. Вода, лишенная кислорода и живых организмов, теряет способность самоочищаться. Таким образом, река или озеро не могут очиститься от органического загрязнения, например от бытовых сточных вод города, и умирают так же, как если бы их отравили ядами или синтетическими отходами предприятий.

В Чехословакии в результате интенсивной сельскохозяйственной деятельности загрязняются реки Нитра, Бодрог, Трнавка. Но особенно страдает Морава. В сезон сахароварения она бывает так загрязнена, что ее воды вообще нельзя использовать. На некоторых участках Моравы и Дуная в это время происходит массовая гибель рыбы.

Когда населенных пунктов по берегам рек было мало, сточные воды не составляли проблемы. Бактерии и растворенный в воде кислород разлагали их, то есть практически река очищалась раньше, чем ее воды подходили к следующему поселку. В наше время вместе с ростом урбанизации растет и объем городских сточных вод, а также меняется и их состав. Зачастую сточные воды спускаются в реки без какой-либо предварительной очистки. Правда, свою положительную роль сыграло объединение людей в большие агломерации.

Человек стал широко использовать синтетические моющие средства и мыла, производящиеся на основе фосфорорганических соединений. И не только в целях личной гигиены, но и для мытья предметов домашнего обихода, а также различных станков и оборудования, автомашин. В воде начала появляться желтая пена, с которой реки в рамках своей способности к самоочистке справиться не могут. Пены становится все больше, и она становится все гуще. Густая пена в конечном счете мешает доступу воздуха в реки. Результаты — аналогичные тем, которые наблюдались при «обогащении» рек излишками минеральных удобрений и пестицидов. В связи с этим в большинстве стран производство моющих средств на основе фосфорорганических соединений запрещено.

Положение улучшилось, но химия и в будущем может преподнести нам самые неожиданные сюрпризы.

Из истории мы знаем, что люди строили предприятия по берегам рек еще задолго до промышленной революции. Это и понятно — реки тогда были для человека единственным удобным и дешевым источником энергии. Но практически ничто не изменилось и по сей день, хотя при постройке промышленных и особенно энергетических предприятий у водных источников наш современник руководствуется иными соображениями.

Тепловой электростанции мощностью 1000 МВт для охлаждения агрегатов требуется около 40 л воды в секунду. Расположенный на Сене автомобильный завод «Симка», нуждаясь в чистой воде, построил недавно очистное сооружение, мощности которого хватило бы для города с 20 тыс. жителей. Но все это лишь цветочки. Ядерным электростанциям для охлаждения вторичных контуров нужно будет на 50 % больше воды, чем простым. А число промышленных и энергетических предприятий по берегам рек и озер будет расти и в будущем.

Однако промышленность не только забирает воду из рек, но и возвращает ее. Мы уже говорили о последствиях возврата воды, загрязненной токсичными и другими веществами. Электростанции возвращают в реки воду хотя и чистую, но теплую. Правда, зачастую производится охлаждение воды в специальных установках, где, кстати, ее потери составляют до 2 %. Но мощность электростанции при вторичном применении охлажденной воды снижается. Поэтому на многих ГЭС строят комбинированные водоохладители.

Способность принимать нагретую воду у каждой реки ограниченна. Если речь идет о еще «живой» воде, ее искусственный подогрев хотя бы на несколько градусов может нарушить размножение рыбы, вытеснить кислород, а также содействовать увеличению эвтрофикации. Тепловое загрязнение особенно вредит биологической жизни реки с низким уровнем воды. В таких случаях электростанции используют обычно рециклированные охлажденные воды. При высоком уровне воды в реке применяется поточное охлаждение: вода забирается непосредственно из реки и туда же возвращается. Допустимые границы в таком случае должны быть следующими:

максимальное повышение температуры водного потока в сравнении с температурой внешней среды 3 °C;

абсолютная наивысшая допустимая температура водных потоков 28 °C.

Допустимые температуры воды надо сопоставлять с видом потока, характером рельефа местности и экономическими функциями реки или озера. Даже при низкой степени подогрева воды необходимо развивать новую технологию охлаждения, которая могла бы обеспечить электростанции стабильность эксплуатации и при понижении уровня воды в реке.

В последнее время над водными запасами нависла новая угроза — жидкие топлива. Постоянно растущее число автомашин, самолетов и кораблей требует массовой транспортировки нефти и бензина на большие расстояния. Железных и шоссейных дорог для перевозки цистерн уже не хватает — строятся нефтепроводы. В настоящее время Европа пронизана нефтяными трубами общей протяженностью 6 тыс. км., Пропорционально длине нефтепроводов и интенсивности перевозок повышается и опасность аварий, результатом которых, как правило, становится катастрофическое загрязнение подземных водных источников. Подсчитано (Зиммерман), что один литр нефти может стать причиной полной непригодности к употреблению миллиона литров воды. (Такого количества воды хватило бы семье из четырех человек на двадцать лет!) Эти подсчеты подтверждает авария с бензиновой цистерной объемом 4 куб. м, происшедшая под Мюнхеном. Разлившийся бензин стал причиной того, что в течение двух с половиной лет были непригодны для использования подземные воды на площади шириной 600–700 м и длиной 2–3 км.

В последнее время такими же темпами, какими котельные переходят с угля на мазут, строят при домах и кварталах подземные цистерны для жидкого топлива. Лишь в Дании за год их устанавливают до 25 тыс. Авария или небрежность при заполнении большой цистерны могут иметь для водного хозяйства района пагубные последствия.

Не случайно в транспортном комитете Европейской экономической комиссии ООН обсуждается, с одной стороны, вопрос безопасности транспортировки нефти по трубам, а с другой — введение нового дорожного знака. Знак этот должен называться так: «Запрет проезда по определенным дорогам машин с грузом продуктов, которые могут стать причиной серьезного загрязнения вод».

Перечисление бед, связанных с загрязнением воды, было бы неполным без упоминания еще одного очень динамичного и быстро развивающегося источника — строительства.

До сих пор мы говорили об урбанизации прежде всего с точки зрения загрязнения вод так называемыми городскими отходами, связанными со стремлением человека к гигиене и бытовому комфорту. Однако урбанизация влечет за собою еще и нарушение стока дождевой воды. Чтобы легче было это понять, рассмотрим влияние строительства на состояние реки Швиппе у городов Бёблинген и Зинген (ФРГ). В кадастре упомянутых городов тридцать лет назад значились застроенными лишь 4 кв. км. Сегодня жилищная застройка занимает 12 кв. км. Предполагается, что к 1985 г. эта цифра возрастет до 20. Для незастроенной территории показатель стока дождевых вод составляет 0,15, что в переводе на общедоступный язык означает, что 15 % от общего количества осадков не впитывается в почву, а стекает в реку по поверхности земли. При густой застройке этот показатель повышается на 0,6, иными словами, при сильном дожде с 1 кв. км застроенной площади в реку стечет не 1,5–2 куб. м воды, как это было до строительства, а 6–8 куб. м.

Следовательно, рост застроек, с одной стороны, препятствует проникновению воды в почву, что пагубно отражается на ее плодородии и изменяет климатические особенности района, а с другой — порождает частые наводнения. Одним словом, вода «утекает» в море быстрее, чем это нужно, чтобы она выполнила свои очистные функции.

Человек, будучи существом разумным, загрязняет свои водные запасы неумышленно. Но и такое неумышленное загрязнение, чем дальше, тем больше и изощреннее угрожает его здоровью и благосостоянию. Можно ли, однако, измерить весь риск, которому подвергается человек при использовании загрязненной воды?

Системы, созданные промышленно развитыми странами для защиты от инфекционных болезней, передаваемых с водой, кажутся вполне удовлетворительными. Хотя продолжающаяся урбанизация все больше концентрирует населенные пункты и промышленные комплексы, переворота в микробиологии, совершенного в XIX в. Пастером, оказалось достаточно, чтобы удовлетворить и сегодняшние повышенные требования к чистоте воды. И если даже где-то и возникают небольшие очаги инфекционных желудочно-кишечных заболеваний, то со всей ответственностью можно утверждать, что эпидемии холеры и тифа более не угрожают развитым странам. Это свидетельствует о том, что люди достаточно эффективно используют для охраны поверхностных вод современную технику. Так, в Англии и ФРГ питьевую воду «вырабатывают» из рек, загрязненных до такой степени, что их можно смело назвать сточными канавами. Именно из такой «сточной канавы» Европы — Рейна черпают питьевую воду в ФРГ!

Другое дело, что порой ничего иного и не остается. Если в ФРГ еще 20 лет назад на душу населения приходилось «лишь» 85 л питьевой воды в день, то сейчас эта цифра возросла до 125 л. При этом во многие большие города воду приходится доставлять по трубопроводам, так как подземных источников уже не хватает. Вена получает воду с гор, находящихся в 150 км от города; Париж — из Луары, Штутгарт — из Боденского озера в 200 км от города. Два 500-километровых трубопровода снабжают водой Сан-Франциско. Все это не только дорого, но и сопряжено с опасностями для здоровья (в длинных трубопроводах могут происходить различные реакции, в результате которых вода становится химически агрессивной), поэтому человек вновь обращается к реке. При этом он уже не надеется на то, что она будет такой же, как во времена Юлия Цезаря, который писал о Сене, что эта река очень чистая и его воины с удовольствием пьют из нее воду.

При очистке поверхностных вод — а во многих случаях и подземных — техника используется главным образом для устранения нерастворимых или коллоидных веществ, а также некоторых растворимых в воде соединений. Создаются специальные системы фильтров. Иногда для устранения растворимых в воде соединений дополнительно прибегают к окислению и абсорбции. Микроорганизмы, как правило, уничтожаются путем хлорирования или озонирования воды.

Всех этих способов очистки воды очень скоро станет недостаточно. Человек загрязняет воду все новыми веществами. Наличие, например, в источниках воды органических веществ требует от специалистов поиска новой технологии очистки. Это относится не только к очистной технике, но и к методике анализа воды. Медленно, но непрерывно повышается содержание в питьевой воде органических и неорганических веществ, что отражается не только на ее вкусовых качествах, но и повышает в ней содержание тяжелых металлов. Наличие в питьевой воде некоторых анионов (например, нитратов) может серьезно повредить здоровью человека, содействовать размножению вредных бактерий. Но давайте разберем качественные аспекты проблемы на примере рек США.

Для измерения степени загрязненности вод в реках во всем мире принят очень характерный показатель — количество растворенного в воде кислорода, необходимого для разложения отходов. Он обозначается буквами БПК, что значит «биологическая потребность в кислороде». Так, в США этот показатель для промышленных отходов втрое больше, чем для городских. Кроме того, приблизительно 40 % сточных вод, обработанных в американских очистных сооружениях для городских стоков, принадлежат промышленным предприятиям. Более четверти миллиона предприятий производят отходы, очистка которых в городских очистных сооружениях вовсе не предполагалась! Если к этим сточным водам прибавить 430 млрд. т подогретой воды, выпускаемой ежегодно в реки и озера США, а также сточные воды от промышленного производства кормов для массового откорма крупного рогатого скота, свиней и птицы, то становится очевидным, что главным загрязнителем водных источников в США, как и в Европе, является промышленность. Бытовые отходы городов выступают здесь лишь в роли «помощников».

А какую роль в загрязнении американских вод играет сельское хозяйство? Токсичность некоторых его продуктов бесспорна. Так, алдрин, один из широко используемых пестицидов, считают виновником гибели в водах реки Миссисипи в 1960–1963 гг. 15 млн. рыб. Отходы животноводческих и птицеводческих ферм вызывают явления, подобные тем, которые приписываются азотным удобрениям. Более того, эти отходы вызывают не только эвтрофикацию, но и процессы, при которых в питьевой воде нитраты превращаются в нитриты. Эти ядовитые вещества соединяются в крови с гемоглобином подобно углекислому газу.

Простого, естественного процесса самоочистки рек уже недостаточно. И творческий ум человека должен идти здесь другим, нетрадиционным путем.

Мы видели, что при первичной очистке воды человек прежде всего использует фильтр. Но фильтры задерживают только мусор и песок, а другие загрязнения требуется устранять иначе. Это делается в отстойных камерах, где частички тяжелее воды оседают на дно, образуя осадок. Но и после этого в воде остается не менее 50 % веществ, которые продолжают забирать у нее кислород; кроме того, при такой очистке в воде все еще остается большое количество осадков. Уничтожение твердых отходов — немалая проблема. Идти по пути сжигания высушенного осадка — значит открыть «зеленую улицу» загрязнению воздуха; идти по пути складирования — значит не только занимать значительные площади, но и загрязнять почву и подземные воды. В последнем случае частички металлов, окисляясь, будут проникать в нижние почвенные горизонты и в подземные бассейны уже как ядовитые вещества. Воистину материя не исчезает!

Но человек не сдается. Недостатки первичной очистки воды заставили его придумать вторичную.

Механические грабли, уловители песка и т. п. дополняют биологическими фильтрами. Принцип их действия основан на том, что задержанные загрязнения постепенно покрываются пленкой из микроорганизмов, которые их разлагают. Подобным образом активизируется и осадок. Он перемешивается с илом, содержащим микроорганизмы, которые потом «поедают» органические вещества отходов в осадке. При такой очистке вода более последовательно избавляется от органических загрязнений, что уменьшает размножение водорослей и вредных бактерий в профильтрованной воде.

Однако и вторичная очистка не решает проблемы осадка. А проблема эта не из легких. Лишь в Чикаго очистные станции дают 100 т осадка в день! А обработка одной тонны стоит 60 долларов. Определенная часть осадка высушивается и отправляется во Флориду, где фермеры, выращивающие цитрусовые, еще платят по 12 долларов за его тонну. Но такое решение, естественно, нельзя считать окончательным. Ведь когда-нибудь и этот рынок насытится. Поэтому уже теперь думают о том, чтобы осадок транспортировать по трубопроводам в те районы, где почва требует особого удобрения.

Вторичная очистка не избавляет воду и от ядовитых веществ — нитратов и фосфатов. Напротив, создается впечатление, будто эти вещества лишь увеличивают после нее свои силы и возможности. Они тут же включаются в работу: стимулируют рост водорослей и микроорганизмов. Результаты удручающие. В США за последние пять лет[4] в строительство вторичных очистных сооружений вложено 13 млрд. долларов. Сегодня биологическими фильтрами и активным илом очищается 90 % всех городских отходов, но рост водорослей и размножение вредных бактерий не остановлены. Более того, содержание кислорода в водоемах США продолжает падать!

Нежелательные результаты и громадные нерациональные расходы заставили людей снова задуматься. Решение нашли в прогрессивной, или третичной, очистке воды.

Мы уже говорили, что недостатком первичной и вторичной очистки воды является то, что в реку выпускается вода, содержащая растворенные и суспензионные вещества, которые потребляют кислород. Соединения азота и фосфора способствуют эвтрофикации. Неблагоприятно воздействие и упомянутых биологически неразлагаемых веществ и неорганических солей.

Третичная очистка призвана задерживать основную часть этих веществ и очищать сточные воды до такой степени, чтобы их можно было снова использовать. Под третичной очисткой сточной воды понимаются лишь те процессы или их совокупность, которые включаются в цикл очистки уже после биологического фильтра.

Поясним это на примере. В штате Калифорния есть озеро Тахо. Оно приобрело печальную известность тем, что оказалось под угрозой катастрофического загрязнения сточными водами из близлежащего промышленного центра. Правительство, наученное горьким опытом с озером Эри, решило спасти воды озера Тахо. На нем была построена образцовая дорогостоящая очистная станция, которая ежедневно обрабатывает 7,5 млн. кубометров воды. После первичной очистки воды следует вторичная с применением активного ила. Но для уничтожения в воде фосфатов и нитратов этого недостаточно. Поэтому биологически очищенную воду пропускают через специальную башню, где она проходит через фильтры, освобождающие ее от фосфора. Процесс очистки заканчивается прогонкой воды через активированный уголь, который очищает ее от последних примесей. Осадок высушивается и сжигается в специальном оборудовании. Сточная вода после третичной очистки приобретает качества питьевой. Но, как вы уже, наверное, догадались, расходы на последнюю очистку весьма велики. Как правило, они на 30 % превышают расходы на вторичную очистку. Однако именно здесь уместно задать вопрос: сколько сможет и сколько пожелает общество платить за чистую воду, которую оно загрязнило, или какое количество этой воды общество захочет очистить?

Не все мы нуждаемся в одинаково чистой воде. Хирург, моющий руки перед операцией, естественно, хочет, чтобы эта вода с антисептической точки зрения была чище питьевой. От дирекции плавательного бассейна мы не требуем, чтобы она предоставила нам такую же чистую воду, как водопроводная. А руководителям тепловой электростанции, уж конечно, нелепо желать, чтобы вода для охлаждения оборудования была безупречна с санитарной точки зрения. Рыбам нужна не чистая, а «живая» вода, а охотникам за дикими утками не мешает и загрязненная.

С некоторым удивлением приходится констатировать, что у тех, кто использует и загрязненную воду, критерии оценки ее чистоты различны. Однако имеются и общие для всех требования, которые должны выполняться неукоснительно.

Никто не имеет права спускать в воду яды. Это категорическое требование. Достаточно примера со ртутью, которая под воздействием бактерий и веществ, участвующих в процессе разложения органических остатков, превращается в воде в ртутный метил. Ртутный метил способен накапливаться в живых клетках. С каждым циклом его концентрация в планктоне, в низших формах водных организмов, а также в телах рыб увеличивается. И в конечном счете в высоких концентрациях он попадает на стол к человеку.

В 1953 г. в Японии был зарегистрирован такой случай. Рыбаки из прибрежных поселков залива Минамата стали ощущать симптомы какого-то странного психического заболевания. Они испытывали чувство страха, неуверенности, появились галлюцинации. В ряде случаев тяжелое состояние приводило к смерти. По своим симптомам заболевание было сходно с болезнью, которой страдали средневековые ремесленники, занимавшиеся изготовлением войлочных шляп. (Отсюда и название болезни — «безумие шляпника»). Лишь позднее обнаружили причину несчастья. Оказалось, что в заливе моллюски, которыми питались рыбаки, были отравлены ртутным метилом. Люди получали концентрированную дозу яда, который осаждался в тканях мозга, (В свое время шляпники обрабатывали войлок веществами, содержащими ртуть.)

Люди извлекли из этого случая урок. Во всех промышленно развитых странах запрещено законом спускать в воду кислоты, окислы металлов и вещества, содержащие свинец или ртуть. Однако правомерен вопрос: достаточно ли запретить спуск в воду лишь токсичных веществ как таковых? Ведь многие современные синтетические моющие средства содержат вещества, действие которых в воде почти аналогично действию ядов. Вспомните наш пример со Швецией. А таких примеров можно привести множество из практики других стран. Многим ли лучше ядов непрерывное загрязнение подземных вод нитратами, которые вызывают тяжелые заболевания грудных детей?

Часто административные власти бывают бескомпромиссны в своих требованиях к промышленным предприятиям. Однако нельзя запретить в один день предметы широкого потребления или мановением палочки изменить технологию их производства, сделав ее совершенно безвредной.

Вопрос, хочет ли общество ценой больших расходов очищать все сточные воды, не так прост, как кажется на первый взгляд. В ряде высокоразвитых стран были попытки решить эту проблему введением раздельного водного хозяйства. Так, в Японии воды, предназначенные для хозяйственных нужд, будут подвергать лишь первичной обработке, а воду для питья очищать последовательно прогрессивными методами, вводя в основном третичную очистку.

Однако трудно примириться с тем, что, чем дальше, тем больше живописных прежде озер и рек становятся непригодными для спорта и отдыха. А ведь утомленному современным темпом жизни человеку необходим отдых именно у чистых озер, в незатоптанных лесах, на свежем воздухе в горах. Мы уже упоминали о чрезвычайной загрязненности водохранилища Делавэр. Американцы в поисках путей, как вернуть его людям для отдыха, подсчитали, что, если повысить плату за плаванье на лодке по озеру на 2,5 доллара в день, полученные в течение тридцати лет деньги покроют расходы по искусственному повышению содержания кислорода в озерной воде. Более того, эта мера оказала бы весьма благотворное влияние и на окрестности.

Но счетные машины упустили один момент: через тридцать лет нас на Земле будет вдвое больше, и не только каждое озеро, но и каждый кубометр пресной воды станет настолько ценен, что его чистоту нельзя будет уберечь никаким повышением платы за пользование лодкой. Увеличение народонаселения в прямом и переносном смысле слова принудит нас очищать все воды так, как это сегодня делается в опытной башне на озере Тахо. Лишь третичная очистка может удовлетворить растущие требования человека.

В свете таких прогнозов экономист и социолог могут спросить: «А может быть, лучше вообще не загрязнять воду, то есть последовательно избавлять ее от функции «сточной ямы»?». Такая постановка вопроса наводит на мысль, а не лучше ли искать технологию, которая предотвратила бы загрязнение воды, чем думать о том, как очистить уже загрязненную воду?

Здесь существуют два пути. Промышленные предприятия нуждаются в воде либо для охлаждения, либо для использования в технологическом процессе. В первом случае оптимальным решением, бесспорно, является многократное использование воды. На таких предприятиях нужно создавать системы, принцип действия которых был бы подобен системе охлаждения автомобильного двигателя. При этом само предприятие будет заинтересовано в чистоте непрерывно используемой им воды, иначе она повредит оборудование и предприятие понесет ущерб.

В тех же случаях, когда вода необходима для непосредственного использования в технологических процессах, может помочь в первую очередь материальная заинтересованность предприятия в том, чтобы оно само чистило сточные воды. При очистке предприятие может получить новое сырье, которое с лихвой возместит расходы. Существует много примеров рентабельного использования охлаждающих и технологических вод. В Советском Союзе и Японии подогретая вода используется для отопления теплиц и в рыбном хозяйстве. Такие рыбы, как угорь, карп, американский сом, очень любят теплую воду.

В промышленно развитых странах уже сейчас в металлообрабатывающей промышленности из шлифовальных эмульсий получают серную кислоту. В пищевой промышленности из сточных вод уже давно выделяют уксус. Целлюлозные предприятия с заменой сульфитных процессов сульфатными получили отход, который можно снова использовать практически на 90 %.

Чтобы оценить хоть как-то потери, связанные со спуском в водоемы технических вод, достаточно одного небольшого примера. Лабо (верхнее течение реки Эльбы в Чехословакии. — Ред.) ежегодно уносит около 1000 т хлоридов, 1500 т сульфатов, 10 т алюминия, 55 т железа, 1100 т кальция, 180 т калия, 470 т натрия, 220 т магния, 3 т бария и много другого ценного сырья. Логично задать вопрос: что можно было бы сделать из всех этих веществ, извлеченных из загрязнений одной реки?

Для рециклизации воды, или ее последовательного очищения перед возвращением в водоем, необходимо строительство современных очистных сооружений и проведение широких исследований, требующих больших средств, времени и высокой квалификации сотрудников.

Очищенные воды могут использоваться неоднократно. Так, в США в реке Огайо вода на сравнительно коротком участке между Цинциннати и Питтсбургом загрязняется, очищается и снова используется до пяти раз. Правда, такое решение требует от каждого потребителя возвращения воды хотя бы в исходном состоянии. Должны быть исключены все неэффективные и вредные методы эксплуатации, чтобы придерживаться обусловленных «правил игры» и не загрязнять реку такими ядами, которые не поддаются устранению.

Решения по охране вод от загрязнения, принятые правительством СССР, очень четко определяют основные задачи. На старых предприятиях, где строительство очистных сооружений нерентабельно, производство должно быть остановлено, а на новых предприятиях следует реализовать технологические меры для уменьшения загрязнения. Нельзя допускать строительство новых заводов, производящих сточные воды, очистка которых не была бы обеспечена. Необходимо широкое строительство очистных сооружений и при складских помещениях, где вредные вещества могут проникать во внешнюю среду. Действенность всех названных мер можно повысить многоразовым использованием воды, то есть ее рециклизацией, правильным сбором сточных вод.

В Чехословакии до 1975 г. построено 456 очистных станций, в очистку вод вложено 4,5 млрд. крон. На долю Словакии в этих мероприятиях приходится 150 сооружений общей стоимостью 2,5 млрд. крон.

Отвечая теперь на вопрос, хватит ли воды нашим внукам, можно с уверенностью сказать, что хватит, но лишь в том случае, если мы будем лучше хозяйничать. Изготовив первое орудие труда, человек задумался и о своей судьбе. Сегодня человек производит огромное количество энергии, создает температуры, при которых плавятся самые теплостойкие минералы и металлы, и решает на ЭВМ еще недавно неразрешимые системы уравнений, и тем более он обязан думать и о собственной судьбе, и о судьбе своих внуков. Запасы воды, считавшиеся до недавнего времени неисчерпаемыми, отнюдь не бесконечны. Это не должно вселять в нас пессимизм, а должно активизировать нашу деятельность по сохранению и даже приумножению мировых запасов пресной воды, чтобы удовлетворение нужд цивилизации не шло в разрез с законами природы.