Водоснабженние в Сибири

Вода в промышленном производстве используется как сырье, растворитель. Теплоноситель, наконец, как среда, поглощающая и транспортирующая растворенные примеси. Более всего  ее в промышленности используется для  охлаждения: например в теплоэнергетике - 85% от общего расхода; основное количество воды на эти же цели идет и на металлургических заводах.

Несмотря на широкое внедрение  оборотно-повторного водоснабжения - в среднем до 75%, а в некоторых отраслях и больше, промышленность ежегодно забирает из водных объектов около 50 км3 воды, в том числе примерно 4 км3 морской. Свыше 30 км3 воды промышленные предприятия ежегодно сбрасывают в водные объекты, при этом всем видам очистки (механическая, биологическая и физико-химическая) подвергается лишь около половины сбрасываемых вод, примерно 5-7% вод сбрасывается вообще без очистки.

В условиях намечаемого ускорения  развития промышленного производства важное значение приобретает выполнение мероприятий, направленных на совершенствование  использования водных ресурсов. Важнейшее  значение среди этих мероприятий  имеют следующие: нормирование количества и качества воды, расходуемой в  различных отраслях промышленности на единицу продукции; дальнейшее наращивание  мощностей систем оборотно-повторного водоснабжения и замкнутых систем водоснабжения и замкнутых систем водопользования; применение в ряде отраслей промышленности очищенных сточных вод коммунального хозяйства; всемирное сокращение утечки воды; утилизация осадков в стоках промышленных предприятий и их обработка в целях дальнейшего использования в народном хозяйстве.

Следует иметь в виду, что наряду с сокращением удельного  расхода свежей воды в некоторых  отраслях промышленности, например нефтедобывающей  и газовой, в перспективе расход увеличится, так как усложняются  условия разработки и эксплуатации скважин.

Энергетика

Свыше 80% электроэнергии во всем мире, включая Россию, вырабатывается тепловыми электростанциями, которые  являются наиболее крупными промышленными  потребителями воды. Для их работы требуется воды в среднем 35-40 м3/с  на 1 млн. кВт установленной мощности. Крупные тепловые электростанции обычно размещают на берегах больших рек, водохранилищ, озер или же для их работы создают специальные довольно значительные водохранилища, что требует больших капиталовложений.

Воздействие электростанций на гидрологический и биологический  режимы водоемов многообразно и обусловлено  травмированием организмов при прохождении ими агрегатов станции вместе с охлаждающей водой, поступлением вместе со сбрасываемой водой добавочного тепла, повышающего температуру водоемов, и внесением загрязнений со сбросными водами.

При сбрасывании подогретых вод повышается температура воды в водоемах и водотоках, что отражается на фауне и флоре. Повышение ее до 20-25єС и более сказывается положительно, стимулируя рост и размножение организмов, а до 26-30єС и более - подавляет  развитие основных групп гидробионтов. Непрерывный поток подогретой воды усиливает течение, которым сносится планктон. Изменяются условия обитания не только планктона, но и зообентоса из-за размыва этим потоком грунтов, нарушается кислородный режим, вода загрязняется нефтепродуктами. Солями тяжелых металлов, кислотами и  щелочами, а через атмосферные  выбросы - золой, оксидами серы, азота  и т.д. Вместе с тем, если тепловые сбросы поступают в придонные  слои, тепловой режим водоема и  циркуляция водных масс в некоторых  случаях могут быть улучшены. Положительно следует оценивать и отсутствие ледового покрова зимой или более  короткий период его существования, поскольку это улучшает кислородный  режим водоема.

Сказанное свидетельствует  о важности выбора системы водоснабжения  электростанций, необходимости более  рационального размещения их, разработки или совершенствования системы  технологических процессов по утилизации тепловых вод в хозяйстве. В этих целях проводятся научно-исследовательские  и практические работы по использованию  теплых вод для орошения сельскохозяйственных культур, водоснабжению животноводческих ферм, обогреву открытого грунта, выращиванию  на корм рыбам зеленых водорослей и разведению рыб в бассейнах.

2. Обострение водохозяйственных проблем в Сибири

На территории страны имеется  около 3 млн рек, ручьев и временных  водотоков, 2,7 млн озер (26,5 тыс. куб  метров пресных вод), сотни тысяч  болот , большие запасы подземных  вод, около 30 тыс. водохранилищ и прудов (вместимостью 800 куб км).

В РФ сосредоточено около 1/4 мировых запасов пpecных поверхностных и подземных вод. По объему речного стока - 4264 км3/ год (10% мирового речного стока, или 30 тыс. км3/ год на одного жителя) - она занимает второе место в мире после Бразилии.

Однако распределены водные ресурсы по территории страны крайне неравномерно. Свыше 71 % объема речного  стока приходится на районы Сибири и Дальнего Востока.

Выделяются регионы со средней водообеспеченностью - юг Западной Сибири, Восточная Сибирь, и низкой - Ставропольский край, Барабинская низменность в Западной Сибири, Забайкалье, Центральная Якутия.

В последние годы на нужды  социально-экономического развития из водных объектов забирается около 2%, имеющихся  ресурсов. Из 67 кмЗ используемой свежей воды примерно 60% потребляет промышленность, более 20% - жилищно-коммунальный сектор и менее 20% - сельское хозяйство.

В бассейнах ряда рек ( Обь, Иртыш, Лена, Енисей, Амур) наблюдается сложная ситуация. Ресурсные возможности этих рек не удовлетворяют требованиям гидроэнергетики, водного транспорта и рыбного хозяйства. Дефицит водных ресурсов (усиливающийся в маловодные годы) усугубляется неудовлетворительным качеством вод.

Практически все поверхностные  и большая часть подземных  водных объектов в регионах размещения крупных промышленных и сельскохозяйственых комплексов испытывают значительное антропогенное воздействие. Вода перестала быть ресурсом, в полной мере возобновляемым, по причине разрушения человеком природных систем, ее воспроизводящих. Осушение болот, хозяйственное освоение водосборных территорий, территориальное перераспределение стока, хозяйственное освоение водосборных территорий и др. - все это изменило характер формирования стока и водный режим многих водных объектов.

В Сибири сложилась напряженная (предкризисная) водохозяйственная  обстановка. Она характеризуется  обострением социально-экономических  и экологических проблем, таких  как антропогенное загрязнение, расточительное водопользование, повышение опасности возникновения стихийных бедствий.

3. Водопользование Западной Сибири

Водные ресурсы Западной Сибири находятся в бассейне р. Оби. Южная граница бассейна проходит по истокам рек Тобола и Ишима, горным хребтам Монгольского Алатау и Кузнецкого Алатау. Восточной границей служит водораздел между притоками  Оби и Енисея. На севере Сибирские  Увалы разделяют истоки правобережных  притоков Оби и рек, непосредственно  впадающих в Карское море. Западная граница проходит по водораздельным хребтам Урала.

Бассейн Оби делится на равнинную часть, совпадающую с  Западно-Сибирской низменностью, здесь  расположены Омская, Новосибирская, Кемеровская, Томская, Тюменская области, Ханты-Мансийский и Ямало-Ненецкий автономные округа и Алтайскую горную область, включающую Республику Алтай и часть Алтайского края.

В Западной Сибири значительную часть территории занимают болота и  заболоченные участки. Основные болотные массивы сосредоточены на севере региона, площади болот колеблются в весьма значительных пределах: от нескольких гектаров до десятков квадратных километров. Болота играют важную экологическую  и водохозяйственную роль в формировании гидрологического режима рек и водоемов, регулируют паводки и половодья, способствуют естественному самоочищению водных ресурсов от техногенных загрязнений. В то же время, из-за преобладания болотного  питания рек, болота являются источниками  природного загрязнения поверхностных  вод органическими веществами и  железом.

Существенными аккумуляторами пресной воды в Западной Сибири являются ледники, наледи и снежники. На территории России основная масса ледников сосредоточена  на арктических островах и в горных районах, которые оказывают влияние  на водный баланс Западно-Сибирской  низменности. Наибольшая площадь ледников в горах Алтая - около 900 км2. Испарение  является главной расходной статьей  водного баланса в регионе, его  величина зависит от увлажнения и  теплообеспеченности территории.

Объем безвозвратного водопотребления  не превышает предельно допустимые объемы (10-20 % от среднего многолетнего значения естественного стока) и  составляет не более 1 % (таблица 1).

Большая часть общего потребления  воды осуществляется из поверхностных  источников (80 %). В Томской области количество свежей воды, используемой для поддержания пластового давления, уменьшилось на 1,73 млн. м3 и составило в 2006 году 18,88 млн. м3, что произошло за счет уменьшения добычи нефти ОАО «Томскнефть».

Экосистемы значительного  количества бассейнов рек Западной Сибири испытывают длительное техногенное  воздействие.

В поверхностные водные объекты  Западной Сибири ежегодно сбрасывается около 5 млрд. м3 сточных вод. Почти  половина из них сбрасывается в Кемеровской  области (рисунок 3). С 1990 г. по настоящее  время тенденции по изменению  объема сброса сточных вод не наблюдается (±1 %).

Общий объем загрязненных сточных вод в Западной Сибири с 1990 г. по 2006 г. уменьшился на 24 %, что объясняется сокращением объема производства. С 2000 г. показатель практически не изменяется и составляет 1280,9 млн. м3. Тем не менее, в Омской области, Алтайском крае и Ямало-Ненецком автономном округе отмечается стабильная тенденция к увеличению сброса загрязненных сточных вод на 4-8 млн. м3 в год.

Водоотведение в Томской  области осуществляется преимущественно  в реки (98,4 %). В поверхностные водные объекты было сброшено в 2006 г. 547,01 млн. м3, что на 9,22 млн. м3 больше, чем в 2005 г. Следует отметить (рисунок 4) небольшие  объемы сточных вод, требующих дополнительной очистки. При этом объем таких  вод уменьшился в 2006г. на 3,01 млн. м3 по сравнению с 2005 г.

В загрязнении поверхностных  вод Западно-Сибирского региона  продуктами хозяйственной деятельности основную массу загрязняющих веществ  составляют нефтепродукты, фенолы, соединения азота, содержание которых в несколько  раз превышает ПДК.

При этом в зоне влияния  населенных пунктов качество воды в  поверхностных водоемах определялось по уровню превышения ПДК основных загрязняющих веществ (нефтепродукты, аммоний, нитриты, фенолы, железо). Особое беспокойство вызывает чрезвычайная загрязненность малых рек, протекающих в зонах  воздействия крупных городов  за счет сброса бытовых и дождевых вод. В период снеготаяния загрязненность поверхностных водоемов нефтепродуктами  в районе населенных пунктов увеличивается, как правило, в два раза.

Анализ показал, что качество воды изменяется от 2 класса (слабо загрязненные воды) в верховьях рек до 4-5 классов (очень грязные) в устьях рек. Из крупных  рек наиболее загрязненной является р. Обь в районе Обской губы. В  верховьях (Алтайский край) р. Обь  и впадающая в нее р. Бия  относятся ко 2 классу качества (чистая). Ухудшение качества воды происходит за счет хозяйственной деятельности городов. В районе г. Новосибирска достигается  уже 4 класс качества (загрязненная) за счет сбросов загрязняющих веществ  машиностроительной промышленности и  энергетического комплекса. Содержание нефтепродуктов составляет 3,0 ПДК; фенолов - 3,0 ПДК; азота нитритного - 4,6 ПДК; азота  аммонийного - 2,2 ПДК; железа - 1,8 ПДК.

Река Томь является одним  из наиболее крупных и загрязненных притоков р. Оби. Протекая по территории Кемеровской и Томской областей, она собирает сточные воды таких  крупнейших промышленных центров, как  Междуреченск, Новокузнецк, Кемерово, Томск. В р. Томь сбрасывается половина стоков Западно-Сибирского региона. Наибольший объем загрязняющих веществ приходится на топливную и металлургическую промышленность Кемеровской области. В районе г. Кемерово речные воды загрязнены нефтепродуктами, фенолами, солями тяжелых  металлов, органическими веществами. Концентрация перечисленных ингредиентов находится на уровне 4-8 ПДК: содержание нефтепродуктов достигает 3,8 ПДК; железа - 3,7 ПДК. Поэтому объемы сточных вод Кемеровской области приближаются к суммарному объему сточных вод всех остальных регионов Западной Сибири при незначительной степени очистки. Вода р. Томи имеет 3 класс качества (умеренно загрязненная).

Приоритетным загрязняющим веществом в водоемах Западно-Сибирского региона, имеющих важное рыбохозяйственное значение, являются нефтепродукты (3 класс опасности). Их среднегодовая концентрация почти во всех водоемах Западной Сибири превышает 10 ПДК и более. Ниже по течению, уже имеющееся загрязнение воды р. Томи усиливается влиянием химической и топливной промышленности Томской области (3 класс качества воды), но содержание нефтепродуктов увеличивается до 7,6 ПДК; фенолов - 1,0 ПДК; железа - 1,7 ПДК; азота нитритного - 1,0 ПДК.

Наибольшую экологическую  опасность для бассейна р. Оби  оказывает деятельность нефтегазового  комплекса: добыча и транспортировка  нефти в Томской области, Ханты-Мансийском и Ямало-Ненецком автономных округах. Содержание нефтепродуктов в воде увеличивается  до 50 ПДК и более (5 класс качества - очень грязная). Качество воды в  р. Оби с 2000 года существенно не изменилось на территории Алтайского края, Новосибирской  области, а также Томской области  до г. Колпашево. Качество воды остается от умеренно загрязненной (3 класс) до загрязненной (4 класс). Ухудшение качества воды произошло  в районе г. Колпашево из-за повышения  содержания нефтепродуктов. Уровень  загрязнения малых рек Новосибирской  области остается по-прежнему высоким. Ухудшения качества воды в притоках р. Оби (р. Бия, р. Алей, р. Барнаулка, р. Иня, р. Бердь, р. Каменка, р. Ельцовка) на территории Алтайского края и Новосибирской области не наблюдалось. Исключение составила р. Катунь, где из-за увеличения среднегодовой концентрации азота аммонийного и нефтепродуктов, качество воды перешло из 2 в 3 класс. Вода р. Тулы соответствует 4 классу качества, вода р. Каменка и Ельцовка - 5 классу.