2.1. Промышленное использование водных ресурсов
Одним из ведущих направлений использования водных ресурсов является промышленное водоснабжение. Эта система полностью обеспечивает функционирование производственных процессов и состоит из гидротехнических устройств по забору воды, ее доставке и подготовке к различным видам производства. Особенности систем водоснабжения зависят от отрасли промышленных предприятий.
Вода на предприятиях может быть необходима непосредственно для производственных целей: очистка оборудования, охлаждение продукции, резки металла и т.д. Также вода используется в хозяйственно-питьевых целях, для отопления рабочего помещения, иногда для орошения прилегающих территорий (не характерно для России). В некоторых южных странах государство таким образом решает проблемы засухи и отсутствия зеленых территорий в прилежащих к предприятиям зонам.
Проблема промышленного использования водных ресурсов заключается в том, что предприятия тяжелой промышленности загрязняют водоемы, сбрасывая огромное количество сточных вод, большинство из которых недостаточно очищены, не все предприятия в России на сегодняшний день имеют все необходимые очистные сооружения.
По характеру использования воды системы производственного водоснабжения разделяются на прямоточные, оборотные и последовательные. (Табл. 2) Также бывают и комбинированные системы.
Таблица 2.
Типы систем производственного водоснабжения.
Системы производственного водоснабжения
|
Прямоточные
|
Последовательные
|
Оборотные
|
Вода используется один раз, после чего очищается и сбрасывается в водоемы
|
Вода используется один раз в одном технологическом процессе, после чего направляется в другой для вторичного использования
|
После использования вода охлаждается/очищается и многократно используется на этом же объекте
|
Наиболее эффективными являются системы оборотного водоснабжения, при которых сточные воды не сбрасываются в водоемы. Эта система является обязательной для промышленных предприятий в России. При оборотном водоснабжении в значительно меньшей степени потребляются природные запасы водных ресурсов, а также сокращается негативное антропогенное воздействие на водоисточники.
Как правило, в замкнутой оборотной системе водоснабжения в последующих циклах используются охлажденные или очищенные сточные воды. Забор свежей воды происходит только для восполнения потерь (испарения1) на производстве.
Итак, создание подобных замкнутых систем водоснабжения снижает потребление природной воды и, соответственно, снижает расходы на ее потребление. Это наиболее выгодное устройство водного хозяйствования с экономической точки зрения, хотя технологически не для всех видов промышленного производства эта схема осуществима. Иногда повторное использование сброшенной воды (даже очищенной) может привести к коррозии оборудования, или эта вода может стать нефункциональной с точки зрения производства, так как в ней может содержаться ряд химических элементов, препятствующих дальнейшему производственному процессу.
2.2. Эффективность использования водных ресурсов
Разобравшись в том, как используют воду на предприятиях, перейдем непосредственно к исследованию эффективности использования водных ресурсов в России.
Итак, эффективность – это достижение максимального результата в условиях существующих ограничений. В нашем случае эффективность оценивается в зависимости от поставленных целей (экономия водных ресурсов, качество сбрасываемой воды – чистота сточных вод, минимизация водоемкости национального дохода, максимизация полученного результата от фиксированного объема используемой воды).
Для проведения исследования эффективности использования воды в России введем два основных оценочных индекса, утвержденных в «Методиках расчета использования водных ресурсов». (Приказ Минприроды России от 30 ноября 2007 года №314)
Первый из низ рассчитывается как отношение сбросов загрязненной воды к забору воды на территории Российской Федерации. Это коэффициент эффективности использования водных ресурсов, оценивающий уровень загрязненности. Он рассчитывается как отношение сбросов загрязненной воды к забору воды. Чем коэффициент ближе к нулю, тем эффективней было использование воды. Посмотрим на графике динамику изменения данного коэффициента по бассейнам всех водных ресурсов Российской Федерации с 1993 по 2011 года.
Рис. 8. Отношение объема сбросов загрязненной воды к объему забора воды в России с 1993 по 2011 гг.
Из графика видно, что отношение объема сброса к объему забора воды с большими темпами уменьшается, начиная с 2004 года, когда со стороны государства было введено множество экологических программ по очистке сточных вод и контролю за предприятиями. Наибольшее значение коэффициента наблюдается в кризисный 1998 год, когда государственный бюджет очистительных программ был сведен к минимуму из-за экономических проблем.
Средний темп прироста этого коэффициента с 1993 по 2011 года составил -1,95%, что говорит о тенденции к уменьшению коэффициента, следовательно, к повышению эффективности водных ресурсов с точки зрения качества.
Данный метод оценки эффективности имеет ряд недостатков. Например, при увеличении заборов воды и фиксированном объеме сброса загрязненных вод коэффициент уменьшится. Не учитывается также забор воды на хозяйственно-питьевые нужды и безвозвратные потери, представляющие собой невозвращение воды в водоемы после нахождения на предприятии (орошение прилегающих территорий, технологические процессы, потребление, испарение и т.д.)
Чтобы учитывать в анализе безвозвратные потери, необходимо использовать так называемый коэффициент экономичности производственных процессов. При наличии необходимых данных он рассчитывается как отношение потерь воды на предприятии к объему забранной воды. Чем ближе этот показатель к нулю, тем экономичней и эффективней считается производство.
Следующий коэффициент необходим для оценки производительности водных ресурсов. В качестве результата производительности будет взят валовый региональный продукт всех субъектов Российской Федерации. Коэффициент рассчитывается как отношение валового регионального продукта к забору воды. Единицу измерения данного коэффициента производительности можно принимать как рубль/кубический метр воды. Чем больше этот коэффициент, тем эффективней использование водных ресурсов с точки зрения производительности.
На рисунке 9 изображена динамика изменений отношения валового регионального продукта к забору воды в России с 1998 по 2011 года.
Рис. 9. Отношение суммарного ВРП к объему забора воды в России с 1998 по 2011 гг, руб./куб. км.
На графике четко наблюдается рост коэффициента. Он вырос в 22,36 раз за 13 лет. Это говорит о значительном повышении эффективности использования водных ресурсов на производстве, технологическом совершенствовании водоемких процессов производства. Средний темп прироста показателя за исследуемый период составил 27%, и лишь в 2009 году отмечен самый низкий темп прироста (2,9%), что связано с торможением развития производства в послекризисный период (значительным уменьшением ВРП в 2009 году).
Стоит также отметить недостатки оценки данным методом. Он не учитывает экономичность использования водных ресурсов, а также не учитывает сбросы и качество воды. Данным методом было бы рациональней рассчитывать эффективность водоемкого производства на микро уровне, в конкретном предприятии.
2.3. Зависимость заболеваемости от сбросов сточных вод
Экспертами министерства здравоохранения установлено, что 80% всех болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно-гигиенических норм водоснабжения.
В целом от болезней, связанных с водой, страдает половина человечества (около 2 млрд человек). Особенно напряженная обстановка складывается в сельской местности, где только треть жителей имеют доступ к безопасным системам водоснабжения и лишь 13% обеспечены канализацией. В самой благоприятной по водоснабжению стране мира — США с 1971 по 1978 г. зарегистрировано 202 эпидемии, охватившие 50 млн человек.
В первую очередь, через воду передаются кишечные инфекции бактериального рода, такие как холера, дизентерия, брюшной тиф, В России эпидемии брюшного тифа в разные годы также охватывали значительную часть населения. Печальное первенство в этом отношении принадлежало Санкт-Петербургу, где при использовании загрязненной воды из-за нарушений водопроводной сети еще в начале XX века ежегодно умирало около 1000 человек.
В данной работе для исследования зависимости статистики заболеваний от сбросов сточных вод в реки был проведен корреляционный анализ, в который были включены несколько разновидностей заболеваний, распространение которых связано с водоемами и водоснабжением. Данные по заболеваниям были взяты из отчета Федеральной службы государственной статистики и представляют собой число зафиксированных диагнозов на территории Российской Федерации за каждый год в период с 1993 по 2011 года.
Корреляционный анализ с помощью коэффициентов Спирмена на уровне 0,1 выявил сильную взаимосвязь с двумя представителями данных заболеваний: «туберкулез» (0,664) и «грибковые, кожные заболевания» (0,724). Результаты анализа представлены в приложении 3.
Посмотрим на динамику этих заболеваний на душу населения по различным бассейнам рек Российской Федерации. От каждого бассейна взят характерный регион, в котором социально-экономические показатели непосредственно связаны с использованием воды из реки.
Рис. 6. Динамика заболеваний туберкулеза на душу населения в некоторых регионах РФ с 2005 по 2011 гг.
Рис. 7. Динамика кожных заболеваний на душу населения в некоторых регионах РФ с 2005 по 2011 гг.
Из вышеприведенных графиков видно, что Тюменская область, представляющую бассейн реки Обь, хоть и имеет наибольшие значения болезней туберкулезом на душу населения, показал положительную динамику кожных заболеваний. Процент людей с зафиксированными кожными заболеваниями здесь уменьшился в 2 раза в 2011 году по сравнению с 2005.
На Оби, в том числе и в Тюменской области расположено множество промышленных предприятий, а также предприятий-нефтедобытчиков. Там государство борется с проблемой на законодательном уровне. С постановления правительства от 15 июня 2005 года значительно увеличились санкции и налогооблагаемые базы для промышленных предприятий, осуществляющих сброс сточных вод и загрязняющих веществ выше установленной нормы на территории нескольких субъектов, через которые проходит река.
Наилучшим с точки зрения заболеваемости оказался и Санкт-Петербург, представляющий Неву. В северной столице, судя по рисунку 5, наименьшее число, болеющих туберкулезом на душу населения, а показатель кожных болезней тоже уменьшился почти в 2 раза за период с 2005 по 2011 года.
Объяснить это можно тем, что качество сточных вод улучшилось. Действительно, правительство Ленинградской области и Санкт-Петербурга в последние 10 лет уделяют особенное внимание экологической проблеме реки. До сих пор действуют и развиваются несколько программ по очистке сточных вод, контролем за оборотом воды.
Высокие показатели заболеваний туберкулезам также относятся и к Самарской области – представителю Волги. Здесь диагноз туберкулез зафиксирован в среднем у 8 человек из 10000. На 2010-2011 год в Самарской области зафиксировано около 12 человек с кожными заболеваниями на 10000. В Тюменской области и Санкт-Петербурге этот показатель меньше почти в 2 раза. Волга демонстрирует довольно опасную экологическую ситуацию.
Скорее всего, это говорит об ухудшении качества сточных вод в Волге. Экологическая политика в этих регионах несовершенна. Бассейн реки Волги проходит через 23 региона Российской Федерации, и на государственном уровне довольно сложно осуществлять должный контроль за сбросами в реку. Развитие промышленных предприятий вдоль берега Волги, строительство водохранилищ и нерациональное хозяйствование изменили естественный режим Волги. Особенно актуальна эта проблема в последние 20 лет.
Глава 3. Исследование водных ресурсов Свердловской области
Эта глава полностью посвящена анализу влияния антропогенной нагрузки на качество водных ресурсов. Работа была проделана на примере водопользования на участке реки Исеть Свердловской области и предприятий, расположенных вдоль реки.
Исеть протекает через промышленную зону и подвергается мощной антропологической нагрузке. Разумеется, в реку попадает большое количество стоков. Да и наличие прудов не способствует поддержанию чистоты воды, минерализация которой может порой достигать 300 мг/дм3. Флора и фауна Исети испытывает серьёзное негативное воздействие промышленных предприятий и объектов ЖКХ. Так, в 2008 году произошёл массовый замор рыбы из-за нехватки кислорода. Химическое и бактериальное загрязнение регулярно отмечается в екатеринбургских прудах.
Рис. 10. Гидрографическая карта реки Исеть.
На рис. 10 изображена гидрографическая карта реки Исеть с отмеченными шестью гидрохимическими створами, которые будут анализироваться в этой работе. На ней отмечены два крупных промышленных центра: Екатеринбург и Каменск-Уральский – третий по численности населения город в Свердловской области. Деревня Палкино является также дачным поселком. Колюткино – сельскохозяйственный район.
3.1. Анализ предприятий Свердловской области
Объектом исследования были выбраны предприятия черной и цветной металлургии Свердловской области, расположенные на бассейне Нижней Оби. Именно Свердловская область наименее обеспечена водными ресурсами по сравнению с другими областями. В маловодные годы северные и северо-западные регионы области испытывают недостаток в свежей пресной воде. Не смотря на это, в Свердловской области расположены одни из крупнейших в мире металлургических предприятий, характеризующихся особенно водоемкими процессами производства. Поэтому данный регион более 80 лет называют «промышленной базой» России. Но главной проблемой вод Свердловской области является не дефицит воды, а ее излишняя загрязненность. Водные ресурсы данного региона по праву считаются одними из самых загрязненных. Таблица демонстрирует случаи загрязнение и техногенных катастроф по разным бассейнам рек.
Таблица 3.
Случаи загрязнения и техногенных катастроф в реках РФ.
Бассейн
|
Случаи загрязнения и техногенных катастроф
|
Обь
|
543
|
Волга
|
375
|
Амур
|
290
| | | |
