О наших потребностях

«Четыре закона экологии» гласят:

всё связано со всем;
всё должно куда-нибудь деваться;
природа знает лучше;
за все надо платить.

Шутливая форма, но глубокий смысл.

Первый «закон» отражает, несомненно, существующее единство и взаимосвязь всех явлений в природе и обществе. Второй — предостерегает от наивного, но достаточно распространённого мнения о том, будто загрязнения могут бесследно исчезнуть. На самом деле это заблуждение: со всяким отходом нужно что-то делать, и это самая трудная из всех природоохранных задач. Третий «закон», на первый взгляд, представляется сомнительным: как это так, ведь человек — венец природы. Однако, увы, «нам не дано предугадать, как наше слово отзовётся...» Вспомните, что Аральское море существовало тысячи веков, а человек погубил его за полвека.

Особенно интересен, с точки зрения экологии, четвёртый «закон» — «за все надо платить». Посмотрим, например, кто и сколько платит — и деньгами, и экологическими издержками — за самые элементарные городские удобства: водоснабжение и канализацию.

Город, где живёт треть миллиона жителей (например, Смоленск), ежесуточно потребляет, в среднем, 150 000 м3 воды. Каждый из этих кубометров из источника — реки, водохранилища, подземного артезианского бассейна — необходимо доставить к крану. Воду приходится поднимать на высоту примерно 50 метров. Для этого надо произвести работу, эквивалентную 20 000 кВт.ч. Но КПД насосов составляет 60 %, а электростанций — 30 %, поэтому химической энергии топлива придётся затратить в пять с лишним раз больше, а именно 113 000 кВт.ч. (не считая затрат энергии и материалов, необходимых для фильтрования, хлорирования и т.д.).

Те же 150 000 м3 воды ежесуточно превращаются в сточные воды, которые нужно очищать перед сбросом в водоём, на что требуется затратить гораздо больше энергии, чем на подачу воды. Однако, чтобы не входить в подробности, для упрощения будем считать, что на это уходит столько же энергии. Тогда общий расход химической энергии топлива на подачу воды и очистку стоков составит около 225 000 кВт.ч.

Россиянин, в среднем, «потребляет» воды втрое больше жителя Западной Европы (в Москве и Санкт-Петербурге потребление в шесть раз больше). Итак, в Смоленске только одна разновидность «бездарного» расхода энергии составляет не менее 150 000 кВт.ч. в сутки или 55 000 000 кВт.ч. в год. Стоят эти «излишки» около тридцати миллионов рублей.

Теплоэнергетика в целом, включая электроэнергетику, на 90 % использует углеродное топливо со средним содержанием серы более 2 %. Необходимые нам 225 000 кВт.ч. химической энергии высвобождаются, например, при сгорании 26 тонн каменного угля. При этом в атмосферу выбрасываются 1 050 кг диоксида серы и около 300 кг оксида азота, образующихся в процессе горения. И это — каждые сутки.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) диоксида серы и оксида азота в воздухе — соответственно 0,05 и 0,085 мг/м3. Это значит, что водоснабжение и канализация Смоленска обходятся природе ежесуточно в 21 кубический километр воздуха, загрязняемого до предельно допустимой концентрации.

Конечно, воздух постоянно самоочищается: тот же диоксид серы, растворяясь в атмосферной влаге, выпадает на землю в виде «кислых дождей». Но это не спасение: нетрудно подсчитать, что ежесуточная тонна диоксида серы превращаются в полторы тонны серной кислоты, а триста килограммов оксида азота — в полтонны азотной. Другими словами, школьники только одного класса вместе с их папами и мамами, щедро «разбрызгивая» воду в своих ванных и кухнях, ежегодно разбрызгивают над родным краем несколько бочек концентрированной кислоты. «Все должно куда-нибудь деваться...».

Из представленных упрощённых расчётов (а на самом деле затраты энергии гораздо больше полученных нами значений) можно сделать только один вывод: столь щедрые нормы расхода воды разорительны не только для экономики, но и для природы. Растущие потребности — это не всегда то, к чему надо стремиться. В отличие от других наук, экология ставит задачу не расширять, а сокращать потребности человечества во всех материальных сферах.

Итак, следует экономнее расходовать воду. В “бедной” России, в расчёте на “душу населения”, её тратят значительно больше, чем в “богатой” Западной Европе.

На Западе стимулируют экономию воды с помощью проектов “общественной озабоченности”, направленных на обеспечение возрастающих потребностей в воде без привлечения её новых источников. Средства “разумной экономии” включают: принятие менее длительного душа; выключение кранов во время чистки зубов; совершенствование унитазов, посудомоечных и стиральных машин; насадки для душа с мелкими отверстиями. В саду высаживаются засухоустойчивые виды растений (меньше воды на полив), почва мульчируется (покрывается торфом, соломой, листьями, опилками, хвоей и т.д.) для уменьшения испарения. В некоторых районах применяется так называемая “серая вода”. Это слабозагрязнённая вода из раковин, душей, ванн, собираемая в баки и используемая для споласкивания унитазов, мытья машин и полива газонов.

Когда австралийского пигмея, жившего в условиях каменного века, доставили в большой город и показали ему все достижения технической цивилизации, его больше всего поразили не небоскрёбы, а тот простой факт, что, отвернув кран, мы можем получать воду. Инстинкт безошибочно подсказал аборигену, что завидовать надо не огромным домам или дорогам, построенным цивилизованным человечеством, а воде, которую можно иметь в любом количестве, в любое время суток, в любом месте.

Все живущее на Земле зависит от наличия пресной (менее одного процента мировых запасов) воды, причём человечество самоубийственно растрачивает и загрязняет это бесценное богатство.

О круговороте воды в природе все мы наслышаны. На него «тратится» четверть всей энергии Солнца, попадающей на Землю.

Распределение энергии солнечного излучения:
— Отражение — 30 %
— Превращение в тепло — 46 %
— Испарение, осадки — 23 %
— Ветер, волны, течения — 0,2 %
— Фотосинтез — 0,8 %

Падающая на землю в виде дождя или снега вода либо впитывается в почву (инфильтрация), либо стекает по ней (поверхностный сток). Впитавшаяся вода частично просачивается по порам и трещинам в земле, достигает непроницаемого слоя горной породы или плотной глины и накапливается над ним (грунтовые воды), заполняя все поры и пустоты. Подземные слои часто залегают наклонно, в связи с чем, грунтовые воды медленно текут по “водоносным горизонтам”, пока не выйдут на поверхность, образуя родники. Если уровень грунтовых вод понижается, родник может “пересохнуть”.

Итак, грунтовые воды — это система подземных “водохранилищ”. Их суммарный объем превышает объем “поверхностных” вод в десятки раз. К сожалению, сегодня потребление грунтовых вод превышает по скорости пополнение их запасов. Падение уровня грунтовых вод влияет на состояние рек, озёр и других поверхностных водоёмов.

Веками грунтовые воды вымывали в недрах земли полости. Если, в связи с падением уровня грунтовых вод, из полостей уходит вода, может произойти опускание поверхности суши, называемое просадкой грунта. (Кстати, огромнейшие площади в Западной Сибири “просели” из-за выкачивания нефти.) Иногда своды подземных пустот, оставшись без поддерживающих их грунтовых вод, резко обрушиваются. Образуются карстовые воронки, достигающие сотен метров в поперечнике и десятков метров в глубину. Земля “поглощает” здания, скот, отрезки дорог.

Если на земле растут леса и луга со сбалансированным пахотным слоем почвы, большая часть осадков впитывается землёй (инфильтруется) и пополняет огромные ёмкости грунтовых вод, которые просачиваются наружу через родники. Вода вытекает примерно с одинаковой скоростью, мало зависящей от колебаний её подземных запасов. Ручей, протекающий по “естественному ландшафту”, не разливается во время ливня (так как вода уходит в грунт), и не пересыхает во время засух, продолжая питаться родниками. При этом для окружающей ручей “живой природы”, зависящей от наличия питьевой воды, созданы наилучшие условия.

Вламываясь в природную “идиллию”, человек резко уменьшает инфильтрацию и увеличивает поверхностный сток воды, чем наносит среде своего обитания неисчислимый вред. Поверхностный сток увеличивается из-за создания человеком водонепроницаемых поверхностей типа асфальтовых дорог, тротуаров, автомобильных стоянок, широченных крыш различных строений. Техника утрамбовывает почву на полях и городских газонах, также увеличивая поверхностный сток. “Свёл” леса и луга, обнажил землю-матушку на карьерах и стройплощадках, “перепас” скотину — получи поверхностный сток.

Если поглощение воды почвой затруднено, ливень за считанные минуты превращает тихие ручьи в бушующие потоки. Из берегов вымываются почва и камни, деревья подмываются и падают, преграждая путь воде и направляя её в новые русла. Ручьи превращаются в широкие промоины, засыпанные упавшими стволами, песком и гравием. Воды увеличившегося поверхностного стока, в отличие от высококачественной родниковой воды, несут в ручьи и реки огромное количество загрязняющих материалов. Это биогены, входящие в состав удобрений, инсектициды и гербициды, помет домашних и сельскохозяйственных животных, соли и другие химические вещества с дорожного покрытия, сажу и ядовитые вещества из выхлопных газов, бензин и машинное масло, мусор и растительный опад. В настоящее время поверхностный сток признан основным источником загрязнения многих рек.

Увеличивается вероятность паводков, просадки грунта (воды под землёй мало). В сухие периоды ручьи пересыхают. Живой природе, “не привыкшей” за миллионы лет к резкому чередованию паводков и засухи, наносится невосполнимый вред.

Как известно, леса играют большую водоохранную роль и регулируют сток в реки. Вырубка же лесов влечёт за собой увеличение вероятности наводнений. Осадки беспрепятственно поступают в реки, обрушиваясь в речные долины, опустошая их. Наблюдениями установлено, что половодье в бассейне, где преобладает лес, продолжается в среднем 40 суток, а на залежи — 9 суток. Все это приводит к тому, что поверхностный сток в лесу составляет лишь 6% от стока в поле, то есть в 15 раз меньше. При правильной эксплуатации лесных водоохранных полос пики паводков могут быть снижены на 60-70%. Нещадная эксплуатация лесов в Европе привела к тому, что к началу 20 века сохранилось: в Великобритании около 5%, в Италии, Греции, Испании, Франции, Голландии и Бельгии — 8-20%, в Германии — 28%, в Финляндии и Швеции — соответственно 50 и 65% лесных площадей. В нашей стране также в результате быстрого роста и развития промышленного производства, особенно в Европейской части страны, площадь лесов сократилась более чем в два раза, что привело к резкому увеличению уровня и разрушительной силы речных наводнений.

Следует ограничивать “освоение” болот, так как во время паводков они принимают избыточную воду, “обогащённую илом и биогенами и медленно её “процеживают”.

Борьба за чистоту городских улиц одновременно является и борьбой за чистоту водоёмов. Загрязняя улицы родного города, мы тем самым создаём дополнительные проблемы системе ливневой канализации:

— инородные тела вроде старых башмаков, резиновых покрышек, ветвей и палой листвы быстро забивают приёмные решётки канализационных колодцев, и системы просто выходят из строя;

— органические загрязнения типа фекалий любимых собачек и кошечек ухудшают микробиологические показатели ливневых стоков;

— пятна и лужи бензина, солярки и других горюче-смазочных материалов окрашивают радужной плёнкой речные воды в зоне водовыпуска.

Бурить в дачном посёлке артезианскую скважину очень дорого, но экологически целесообразно. Поверхностный слой земли в районах, входящих в состав крупных мегаполисов, загрязнён всей той гадостью, которую выбрасывает транспорт и промышленные предприятия. Тяжёлые металлы, органика, кислоты и щёлочи просачиваются в землю и удерживаются в верхних её слоях. Чем глубже уходит вода в землю, тем больше очищается, проходя через систему природных фильтров — пластов различных пород.

Проанализировали воду из скважины глубиной около ста метров и колодца глубиной 5 метров в ста километрах от Москвы. В первом случае все 12 определяемых параметров оказались практически идеальными. Во втором — содержание тяжёлых металлов, в основном, свинца, превышало ПДК (предельно допустимые концентрации) в десятки раз, бактериальное загрязнение тоже многократно перевалило за норму.

По мнению специалистов, самая большая опасность поверхностного загрязнения океана нефтепродуктами — препятствие испарению. В акватории портов испарение уменьшается на 25-40 %. С водным циклом (круговоротом) связан круговорот азота в природе — процесс, дающий жизнь растениям, животным, человеку. Нефть имеет свойство растекаться по поверхности воды тончайшим слоем. Одна тонна нефти может покрыть площадь моря в 1 200 гектаров, растёкшись слоем в тысячу раз тоньше бритвенного лезвия. В принципе страшна плёнка нефти толщиной всего в одну молекулу.

Про кипение. Микробы погибают даже в недокипяченой (пастеризованной) воде. Однако смысл в длительном кипячении есть. Анализы питьевой воды показывают, что иной раз содержание в ней нефтепродуктов в 5 010 раз превышает ПДК. При длительном кипячении воды в открытой посуде содержание органики уменьшается в 10-20 раз.

Проделайте опыт: в два заварочных чайника засыпьте одинаковое количество «ширпотребного» чая и залейте одинаковым количеством кипятка: только что вскипевшего и кипевшего полчаса. Заварка во втором чайнике будет явно «жиже». И немудрено, чем дольше кипятишь воду, тем меньше в ней кислорода, а кислород влияет на заварку чая.

Так что выбирайте, либо крепко заваренный чай, либо вода, очищенная от нефтяной грязи и кислорода длительным кипячением.

Кстати, водопроводная вода обычно жёсткая. Растворенные в ней соединения кальция и магния высушивают кожу, она трескается, и через трещины легко попадает инфекция. Если у вас чувствительная кожа, умывайтесь только мягкой водой. Сделать её несложно: добавьте одну чайную ложку буры или половину чайной ложки питьевой соды на литр водопроводной воды.

Другие статьи: