Gėlo vandens kokybės problema. Geriamojo vandens trūkumo problemos santrauka

Gėlo vandens problema Žemėje kasmet tampa vis aktualesnė. Planetoje daugėja gyventojų, auga ir pramoninė gamyba, o po jų gerokai didėja gėlo vandens suvartojimas. Pasaulinė gėlo vandens problema yra ta, kad vandens ištekliai nėra papildomi.

Taigi gėlo vandens atsargos planetoje pamažu mažėja, o jei nebus pakeistas ekstensyvus vandens išteklių švaistymo būdas, daugumoje regionų gali trūkti gėlo vandens, o vėliau – ekologinė katastrofa.

Kokiais būdais galima išspręsti gėlo vandens trūkumą?

Yra daug būdų ir technologijų:

1) Gėlo vandens atsargų išsaugojimas rezervuaruose.

Tai leidžia ne tik apsaugoti vandens išteklius, bet ir turėti vandens atsargas nenumatytų nelaimių atveju.

2) Vandens apdorojimo technologijos.

Buitiniai ir nuotekos turi būti apdorojami ir valomi. Tai leidžia sutaupyti daug gėlo vandens.

3) Sūrio vandens gėlinimas.

Sūrio vandens perdirbimo į gėlą vandenį (gėlinimo) technologijos tampa vis pažangesnės ir reikalauja mažiau materialinių sąnaudų. Sūraus vandens pavertimas gėlu vandeniu yra puikus gėlo vandens problemos sprendimas.

4) Žemės ūkio augalų veisimo būdai.

Pasitelkus šiuolaikines genetinės selekcijos technologijas, atsirado galimybė auginti augalus, atsparius druskingoms dirvoms. Tokius augalus galima laistyti sūriu vandeniu ir taip sutaupoma nemažai gėlo vandens.

Kitas įdomus būdas taupyti gėlą vandenį laistant augalus – lašelinio laistymo technika. Tam žemės ūkio paskirties žemėje tiekiama mažo skersmens šakotų vamzdžių sistema, per kurią vanduo teka tiesiai į augalą arba jo šaknis (jei sistema yra po žeme) ir tai smarkiai sumažina gėlo vandens suvartojimą.

6) Nuotekos.

Kadangi žemės ūkis sunaudoja labai daug vandens išteklių, nuotekos gali būti naudojamos augalams laistyti. Ši praktika taikoma ne visais atvejais, tačiau naudojant ji duoda efektyvių rezultatų.

7) Dirbtinis miškas.

Neįprastas gėlo vandens trūkumo sausose pasaulio vietose problemos sprendimas yra dirbtinių miškų kūrimas dykumose. Praktiškai tokie projektai dar neįgyvendinti, tačiau prie jų vyksta darbas.

8) Šuliniai ir ledynai ir pan.

Ledynuose susitelkusios didžiulės gėlo vandens atsargos. Jei kai kuriuos iš jų techniškai ištirpsite, galite išleisti didelį kiekį vandens. Kitas gėlo vandens išgavimo variantas yra gilių gręžinių gręžimas.

Egzotiškesni variantai yra lietaus debesų įtakos technologija ir vandens kondensato susidarymas iš rūko.

Taigi, naudojant šiuolaikines aplinkosaugos technologijas, artimiausiu metu gėlo vandens naudojimo problemos iš esmės gali būti išspręstos.

Santrauka „Geriamojo vandens trūkumo problema“

Vanduo... Ji yra visur, ir mes jau seniai įpratome ją matyti kiekvieną dieną, nė kiek ja nesistebėdami. Bet būtų verta...

Tūkstančius metų žmonės turėjo mintį gerti vandenį kaip substancija gyvybiškai svarbi, bet niekada neišsenkta, amžina. Tačiau augant mūsų planetos gyventojų skaičiui, vystantis pramonei ir žemės ūkiui, gėlo vandens poreikis smarkiai išaugo, o dabar vandens trūkumas(visa kokybė) jaučiamas daugelyje sričių.

Gėlas vanduo šiandien sudaro apie 3% viso vandens žemėje. Maždaug 75% viso pasaulio gėlo vandens yra vanduo ledkalniuose ir ledynuose, Beveik visas kitas gėlas vanduo yra po žeme. Tik 1% vandens atsargų yra lengvai prieinami žmonėms.

Vandens išteklių struktūra:

Jei gėlo vandens suvartojimas ir toliau bus toks pat, du trečdaliai pasaulio gyventojų patirs didžiulių vandens problemų. Mokslininkai teigia, kad per ateinančius 25–30 metų pasaulio gėlo vandens atsargos sumažės perpus.

Ir tai tik akivaizdžiausios pasekmės. Įsivaizduokite, kas bus nuo džiūstančios upės, tai tiesiog neįmanoma, nes tai panašu į tikrąjį pasaulio pabaiga.

Ką galime pasakyti apie dykumų Afriką, kai bėda slypi labiausiai išsivysčiusioje ir, atrodė, klestinčius regionus. Klestintis Europa turi savo teritorijoje 41 milijonui žmonių trūksta geriamojo vandens. Jei taip yra Europoje, tai ką galime pasakyti apie likusį pasaulį? Pavyzdžiui, vidutiniškai gyventojas JAV vartoja gėlą vandenį keturis kartus daugiau nei europietis.

Šiandien Šiaurės Azija, Artimieji Rytai, didžioji dalis Afrikos, šiaurės rytų Meksika, dauguma vakarinių Amerikos valstijų, Argentina ir Čilė ir beveik visos Australijos žemynas turi nestabilų gėlo vandens tiekimą.

Ypač sunku tokioms valstybėms kaip Egiptas, Kuveitas ir JAE.

Regionai, kuriuose gyvena žmonės, kuriems trūksta švaraus geriamojo vandens (milijonas žmonių):

Afrika į pietus nuo Sacharos (330)

Pietų Azija (222)

Rytų Azija (151)

Pietryčių Azija (83)

Lotynų Amerika ir Karibai (38)

Vakarų Azija (21)

Kiti (39)

Nenuostabu, kad vanduo tapo bene labiausiai pelningas verslas. Ir šis pelnas augs taip sparčiai, kad dar po dvidešimties metų viršys pelną net iš naftos. Net farmacijos verslas liko už borto. Pinigine išraiška metinis grynasis pelnas iš vandens verslo yra 1 trilijonas dolerių per metus. Kasmet parduodama apie 100 mlrd. vandens buteliuose. Situacija tokia radikali, kad vandens įmonės tai padarys vos po 10 metų pelningiausias, o kas bus dar po 10-20 metų, net sunku įsivaizduoti.

Liūdna, bet vandens trūkumo problemą susikuriame patys. Kalti dėl visko neracionalus naudojimas ir nuolat didėjanti vandens paklausa. Juokinga, bet kai kurios mažos šviežios upės visiškai užsikimšusios plastikiniai buteliai iš to vandens, kuris kadaise buvo paimtas iš tų pačių upių. Tai rodo visišką problemos esmės nesupratimą. Ir kadangi planetoje gyvena milijardai žmonių, atsiduriame katastrofiškoje situacijoje.

Kokia gėlo vandens trūkumo priežastis? Kai kuriose srityse tai paaiškinama gamtos ir klimato sąlygos(karštis, sausra, reti krituliai, didelių vandens šaltinių trūkumas), kitose - intensyvus, ir dažnai neracionalus vandens naudojimas pramonės reikmėms ir, ką ypač svarbu pabrėžti, laipsnišką vandens išteklių taršą pramonės ir žemės ūkio gamybos atliekomis.

Mokslininkai maldauja padidinti drėkinimo vandens naudojimo efektyvumą bent 10 proc., kuriai sunaudojama 90% viso gėlo vandens. Faktas yra tas, kad net ir toks nereikšmingas veiksnys beveik padvigubins pasaulio geriamuosius išteklius, o tai išgelbės didelę civilizacijos dalį nuo baisių problemų.

Kaip naudojame gėlą vandenį? Per pastaruosius keturiasdešimt metų švaraus gėlo vandens kiekis vienam žmogui sumažėjo beveik 60%. Pagrindinis vandens vartotojas yra Žemdirbystė. Šiandien šis ekonomikos sektorius sunaudoja daugiau nei 85% viso turimo gėlo vandens. Taigi, jei asmuo Gėrimui ir buities reikmėms, vėliau gamybai reikia apie 300-400 litrų vandens per dieną 1 t cukraus Sunaudojama 100 tūkstančių litrų, 1 kg augalinio maisto užauginti vidutiniškai reikia 2000 litrų vandens.

Iki šiol daugiau 80 šalių (2 milijardai žmonių 60% viso žemės ploto) jaučiate gėlo vandens trūkumą. 884 milijonai žmonių pasaulyje kenčia nuo geriamojo vandens trūkumo.Apie Gėlo vandens problema kasdien tampa vis opesnė. Besivystančiose šalyse apie 95 % vandens yra netinkama vartoti žmonėms. Dažnai dėl vandens trūkumo tarp valstybių yra politinė įtampa.

Poreikiai didėja, bet vandens kiekis mažėja . Tik devyniose šalyse gėlo vandens naudojimas viršija natūralų atsinaujinimo greitį. Iki 2025 m. beveik 50 šalių, kuriose iš viso gyvena 3 milijardai žmonių, susidurs su vandens trūkumu. Tik į Kinija daugiau nei 300 miestų patiria gėlo vandens trūkumą. Net nepaisant gausybės Kinijoje iškrintančių kritulių, pusė šalies gyventojų nėra reguliariai aprūpinami geriamuoju vandeniu.

Ypatingą susirūpinimą kelia faktai geriamojo vandens higienos rodiklių pablogėjimas, kuris neigiamai veikia sveikatos būklę didelės gyventojų grupės daugelyje besivystančių ir kapitalistinių šalių, todėl reikia skubių ir ryžtingų priemonių esamai padėčiai ištaisyti.

Netoliese 80% visų susirgimų atvejų besivystančiose šalyse siejamas su sanitarinių standartų neatitinkančio vandens naudojimu. Pasaulio bendruomenė jau seniai kalbėjo apie "vandens badas" planetos, apie artėjantį " vandens krizė“.

Procentas gyventojų, aprūpintų tinkamos kokybės geriamuoju vandeniu:

Geras vanduo tapo eksporto prekė. Pavyzdžiui, Honkongas vandenį specialiais vamzdynais gauna iš Kinijos, o sausais metais vanduo čia atgabenamas tanklaiviais. Kai kuriose Europos šalyse svarstomi gėlo vandens pirkimo projektai.

Ekspertai perspėja, kad vanduo taps dominuojanti globali problema ateinančiame amžiuje, o vandens tiekimo sunkumai netgi gali tapti grėsme socialiniam stabilumui pasaulyje.

IN Besivystančiose šalyse apdorojama ir apdorojama tik penki procentai miestuose susidarančių pramoninių ir buitinių atliekų. Likusi dalis, įskaitant didžiąją dalį 2 milijonų tonų kasdien susidarančių žmonių ekskrementų ir visus toksiškus bei pavojingus pramoninės gamybos šalutinius produktus, išmetama į upes ir teršia vandeninguosius sluoksnius.

Reikia pabrėžti, kad daugelio labai išsivysčiusių šalių vyriausybės, specialistai ir visuomenė supranta vandens išteklių išeikvojimo ir taršos pavojų bei imtis reikiamų priemonių jiems apsaugoti. Svarbūs darbai šia kryptimi atliekami JAV, Vokietija, Anglija, Prancūzija, Australija, Skandinavijos šalys. Veiksmingas būdas apdoroti ir pakartotinis nuotekų naudojimasįgyvendintas m Stokholmas.

Bendras vandens tūris Žemėje yra apie 1400 milijonų kubinių metrų. km, iš kurių tik 2,5 proc., tai yra apie 35 mln. km, sudaro gėlas vanduo. Didžioji dalis gėlo vandens atsargų yra sutelkta daugiamečiame Antarktidos ir Grenlandijos lede ir sniege, taip pat giliuose vandeninguose sluoksniuose. Pagrindiniai žmonių vartojamo vandens šaltiniai yra ežerai, upės, dirvožemio drėgmė ir gana seklios požeminio vandens telkiniai. Eksploatacinė šių išteklių dalis – tik apie 200 tūkstančių kubinių metrų. km – mažiau nei 1% visų gėlo vandens atsargų ir tik 0,01% viso vandens Žemėje – ir nemaža jų dalis yra toli nuo apgyvendintų vietovių, o tai dar labiau apsunkina vandens vartojimo problemas.

Pagal bendrą gėlo vandens išteklių kiekį Rusija užima pirmaujančią vietą tarp Europos šalių. JT duomenimis, iki 2025 metų Rusija kartu su Skandinavija, Pietų Amerika ir Kanada išliks regionais, aprūpintais daugiausiai gėlo vandens, daugiau nei 20 tūkst. m/metus vienam gyventojui.

Pasaulio išteklių instituto duomenimis, per pastaruosius metus vandens nesaugiausios pasaulio šalys buvo 13 valstybių, tarp jų 4 buvusios SSRS respublikos – Turkmėnistanas, Moldova, Uzbekistanas ir Azerbaidžanas.

Šalys, kuriose yra iki 1 tūkst. m gėlo vandens vidutiniškai vienam gyventojui: Egipte – 30 kub. m vienam asmeniui; Izraelis - 150; Turkmėnistanas - 206; Moldova - 236; Pakistanas - 350; Alžyras - 440; Vengrija - 594; Uzbekistanas - 625; Nyderlandai - 676; Bangladešas – 761; Marokas - 963; Azerbaidžanas - 972; Pietų Afrika – 982.

Medžiaga parengta remiantis informacija iš atvirų šaltinių

Gėlo, švaraus vandens buvimas yra būtina sąlyga, kad planetoje egzistuotų visi gyvi organizmai.

Vartojimui tinkamo gėlo vandens dalis sudaro tik 3% viso jo kiekio.

Nepaisant to, žmonės negailestingai jį teršia savo veikloje.

Taigi labai didelis kiekis gėlo vandens dabar tapo visiškai netinkamas naudoti. Gėlo vandens kokybė smarkiai pablogėjo dėl jo užteršimo cheminėmis ir radioaktyviosiomis medžiagomis, pesticidais, sintetinėmis trąšomis ir nuotekomis, ir taip jau yra.

Taršos rūšys

Akivaizdu, kad visų rūšių tarša yra ir vandens aplinkoje.

Tai gana platus sąrašas.

Daugeliu atžvilgių taršos problemos sprendimas bus .

Sunkieji metalai

Veikiant didelėms gamykloms, pramoninės nuotekos išleidžiamos į gėlą vandenį, kurio sudėtyje gausu įvairių rūšių sunkiųjų metalų. Daugelis jų, patekę į žmogaus organizmą, daro jam žalingą poveikį, sukelia sunkų apsinuodijimą ir mirtį. Tokios medžiagos vadinamos ksenobiotikais, tai yra elementai, kurie yra svetimi gyvam organizmui. Ksenobiotikų klasė apima tokius elementus kaip kadmis, nikelis, švinas, gyvsidabris ir daugelis kitų.

Yra žinomi vandens taršos šiomis medžiagomis šaltiniai. Tai visų pirma metalurgijos įmonės ir automobilių gamyklos.

Prie taršos gali prisidėti ir natūralūs planetoje vykstantys procesai. Pavyzdžiui, kenksmingų junginių dideliais kiekiais randama vulkaninės veiklos produktuose, kurie karts nuo karto patenka į ežerus, juos užteršdami.

Bet, žinoma, antropogeninis veiksnys čia yra lemiamas.

Radioaktyviosios medžiagos

Branduolinės pramonės plėtra padarė didelę žalą visai planetos gyvybei, įskaitant gėlo vandens rezervuarus. Branduolinių įmonių veiklos metu susidaro radioaktyvieji izotopai, kurių skilimo metu išsiskiria skirtingo skverbimosi gebėjimo dalelės (alfa, beta ir gama dalelės). Visi jie gali padaryti nepataisomą žalą gyvoms būtybėms, nes patekę į organizmą šie elementai pažeidžia jo ląsteles ir prisideda prie vėžio vystymosi.

Taršos šaltiniai gali būti:

• atmosferos krituliai, iškritę zonose, kuriose atliekami branduoliniai bandymai;
• branduolinės pramonės įmonių į rezervuarą išleidžiamų nuotekų.
• laivai, veikiantys naudojant branduolinius reaktorius (avarijos atveju).

Neorganiniai teršalai

Pagrindiniais neorganiniais elementais, bloginančiais vandens kokybę rezervuaruose, laikomi toksiškų cheminių elementų junginiai. Tai yra toksiški metalų junginiai, šarmai ir druskos. Dėl šių medžiagų patekimo į vandenį jo sudėtis pasikeičia, kad ją galėtų vartoti gyvi organizmai.

Pagrindinis taršos šaltinis yra didelių įmonių, gamyklų ir kasyklų nuotekos. Kai kurie neorganiniai teršalai padidina savo neigiamas savybes, kai jie yra rūgščioje aplinkoje. Taigi rūgščiose nuotekose iš anglies kasyklos yra aliuminio, vario ir cinko, kurių koncentracija yra labai pavojinga gyviems organizmams.

Kiekvieną dieną į rezervuarus patenka didžiulis vandens kiekis iš nuotekų.

Šiame vandenyje yra daug teršalų. Tai – ploviklių dalelės, smulkūs maisto ir buitinių atliekų likučiai, išmatos. Šios medžiagos irimo procese suteikia gyvybę daugeliui patogeninių mikroorganizmų.

Patekę į žmogaus organizmą gali išprovokuoti daugybę rimtų ligų, tokių kaip dizenterija ir vidurių šiltinė.

Iš didžiųjų miestų tokios nuotekos patenka į upes ir vandenyną.

Sintetinės trąšos

Žmonių naudojamose sintetinėse trąšose yra daug kenksmingų medžiagų, tokių kaip nitratai ir fosfatai. Patekę į vandens telkinį, jie išprovokuoja pernelyg didelį specifinių melsvadumblių augimą. Išauga iki didžiulių dydžių, trukdo kitiems rezervuaro augalams vystytis, o patys dumbliai negali būti maistas vandenyje gyvenantiems gyviems organizmams. Visa tai veda prie gyvybės išnykimo rezervuare ir jo užmirkimo.

Kaip išspręsti vandens taršos problemą

Žinoma, yra būdų, kaip išspręsti šią problemą.

Yra žinoma, kad dauguma teršalų patenka į vandens telkinius kartu su didelių įmonių nuotekomis. Vandens valymas yra vienas iš vandens taršos problemos sprendimo būdų. Verslo savininkai turėtų susirūpinti kokybiškų nuotekų valymo įrenginių įrengimu. Tokių prietaisų buvimas, žinoma, negali visiškai sustabdyti toksinių medžiagų išsiskyrimo, tačiau jie gali žymiai sumažinti jų koncentraciją.

Buitiniai filtrai taip pat padės kovoti su geriamajame vandenyje esančiais teršalais ir jį išvalyti namuose.

Gėlo vandens švara turi rūpintis patys žmonės. Kelių paprastų taisyklių laikymasis padės žymiai sumažinti vandens taršos lygį:

• Vanduo iš čiaupo turėtų būti naudojamas saikingai.
• Venkite išmesti buitines atliekas į kanalizacijos sistemą.
• Jei įmanoma, išvalykite šiukšles iš netoliese esančių vandens telkinių ir paplūdimių.
• Nenaudokite sintetinių trąšų. Geriausios trąšos – organinės buitinės atliekos, nupjauta žolė, nukritę lapai ar kompostas.
• Išmeskite išmestas šiukšles.

Nepaisant to, kad vandens taršos problema šiuo metu pasiekia nerimą keliantį mastą, ją visiškai įmanoma išspręsti. Norėdami tai padaryti, kiekvienas žmogus turi įdėti tam tikrų pastangų ir atidžiau elgtis su gamta.

2015-12-15

Šiandien žmonija gyvena laikotarpiu, kai Žemėje katastrofiškai trūksta gėlo vandens. Gėlo vandens trūkumas tampa vienu iš pagrindinių civilizacijos vystymąsi stabdančių veiksnių daugelyje pasaulio regionų...

Problemos aprašymas

Vien tik 1950–1980 m. metinis gėlo vandens suvartojimas išaugo keturis kartus iki 4000 km 3 ir toliau auga. Vandens suvartojimas vienam šiuolaikinio miesto gyventojui svyruoja nuo 100 iki 900 litrų per dieną. Ir tai tik namų ūkio reikmėms. Tačiau daugelyje šalių šis skaičius nesiekia 10 litrų, dėl to daugiau nei du milijardai žmonių žemėje net nėra aprūpinti pakankamai geriamojo vandens.

Per pastaruosius 30 metų lengvųjų automobilių vidutinės degalų sąnaudos 100 km sumažėjo daugiau nei perpus, tačiau žmogui vis tiek reikia bent dviejų litrų geriamojo vandens per dieną. Mes gyvename vadinamajame naftos amžiaus pabaigoje, atsinaujinančių išteklių amžiaus pradžioje. JT ekspertų teigimu, XXI amžiuje vanduo taps svarbesniu strateginiu ištekliu nei nafta ir dujos, nes tona švaraus vandens jau dabar yra brangesnė už naftą (Šiaurės Afrika, Australija, Pietų Afrika, Arabijos pusiasalis, Centrinė Azija). , JAV (kai kuriose valstijose).Pagal kai kurias valstijas Apskaičiuota, kad kiekvienas doleris, investuotas į vandens tiekimo ir sanitarijos gerinimą, atneša įspūdingą 25–84 USD grąžą.

Pagrindiniai gėlo vandens šaltiniai yra upių, ežerų, artezinių šulinių vanduo ir jūros vandens gėlinimas. Vandens kiekis atmosferoje bet kuriuo momentu svyruoja nuo 10 iki 14 tūkstančių km 3, o iš viso visuose upių kanaluose ir ežeruose yra 1,2 tūkst. Kasmet nuo žemės ir vandenyno paviršiaus išgaruoja apie 600 tūkstančių km 3 , tiek pat iškrenta kritulių pavidalu ir tik 7 % bendras kritulių kiekis yra metinis upės srautas. Palyginus bendrą išgaruojančios drėgmės kiekį ir vandens kiekį atmosferoje, nesunku pastebėti, kad ji per metus atmosferoje atsinaujina 45 kartus. Taigi, pagrindinis gėlo vandens šaltinis – vanduo atmosferoje – pasirodo nepanaudotas.

Šiuo metu daugiausia naudojami du vandens gėlinimo būdai: distiliavimas išgarinant (70 %) ir filtravimas per membranas (30 %).

Abu metodai yra gana brangūs, nes jiems reikia daug energijos. Membraninis metodas yra gana jautrus mechaniniam vandens užteršimui, be to, kylant gėlinto vandens temperatūrai, mažėja membraninių augalų produktyvumas. Abiejų tipų sistemose susidaro didelis druskos kiekis, kuris turi būti pašalintas, todėl dideli gėlinimo įrenginiai užteršiami. Be to, deginant naftą, kad būtų pagaminta energija, reikalinga šioms gamykloms eksploatuoti, teršiamas oras. Natūralių procesų naudojimas leidžia gauti didžiulius kiekius gėlo vandens pietiniuose regionuose, praktiškai nedarant poveikio aplinkai.

Daugelis šalių, esančių sausringuose ir karštuose pasaulio regionuose, kenčia nuo gėlo vandens trūkumo, nors jo kiekis atmosferoje yra didelis. Vanduo atmosferoje pasiskirsto netolygiai, daugiau nei pusė visų vandens garų susidaro apatiniuose sluoksniuose (iki 1,5 km), o apie 50% – troposferoje. Žemės paviršiuje vidutinė absoliuti oro drėgmė visame pasaulyje yra apie 10–12 g/m3, atogrąžų zonose – daugiau nei 25 g/m3. Dykumose ir stepėse, kur praktiškai nėra gėlo vandens šaltinių, absoliuti drėgmė gruntiniame oro sluoksnyje svyruoja nuo 15 iki 35 g/m3 ir per dieną žemės paviršiuje labai svyruoja, pasiekdama didžiausias reikšmes naktis. Šis gėlo vandens išteklius nuolat atnaujinamas, kondensato, kurio galima gauti daugumoje Žemės regionų, charakteristikos yra labai aukštos: kondensate yra dviem trimis dydžiais mažiau toksiškų metalų, palyginti su sanitarinių tarnybų reikalavimais, praktiškai nėra. turi mikroorganizmų ir yra gerai aeruojamas. Žemės atmosferoje esančios drėgmės panaudojimas, darant minimalų poveikį aplinkai, išspręs visas problemas, susijusias su gėlo vandens trūkumu, ir, kaip bus parodyta žemiau, galima sukurti tokius įrenginius, kuriems beveik nereikia energijos. suvartojimo, o tai leidžia teigti, kad šis vanduo bus pigiausias iš visų, kurie gaunami kitais būdais.

Mūsų planetoje yra daug vietų, kuriose yra beveik idealios sąlygos gauti gėlo vandens iš atmosferos oro. Pavyzdžiui, Saudo Arabijos Karalystėje, valstybėje, kurioje gyvena daugiau nei 25 milijonai žmonių, užimanti beveik 80% šalies teritorijos. Arabijos pusiasalis ir kelios pakrantės salos Raudonojoje jūroje ir Persijos įlankoje. Pagal paviršiaus struktūrą didžioji šalies dalis yra didžiulė dykumos plynaukštė (aukštis nuo 300–600 m rytuose iki 1520 m vakaruose), silpnai išpjaustytas. prie sausų upių vagų (wadis). Palei Persijos įlankos pakrantę driekiasi El-Hasos žemuma (iki 150 km pločio), vietomis pelkėta arba apaugusi druskingomis pelkėmis. Klimatas šiaurėje subtropinis, pietuose tropinis, smarkiai žemyninis, sausas. Vasara labai karšta, žiema šilta. Vidutinis metinis kritulių kiekis apie 70-100 mm (centriniuose rajonuose daugiausiai būna pavasarį, šiaurėje – žiemą, pietuose – vasarą); kalnuose iki 400 mm per metus. Dykumose ir kai kuriose kitose kai kuriais metais lietaus visai nelyja.

Beveik visa Saudo Arabija neturi nuolatinių upių ar vandens šaltinių, laikini upeliai susidaro tik po intensyvių kritulių. Vandens tiekimo (kuris yra apie 1520 km 3) problema sprendžiama plėtojant jūros vandens gėlinimo įmones, kuriant giluminius ir artezinius gręžinius.

Vidutinė liepos mėnesio temperatūra Rijade svyruoja nuo 26 iki 42 °C, sausį nuo 8 iki 21 °C, absoliutus maksimumas yra 48 °C, šalies pietuose iki 54 °C, santykinė oro drėgmė 40–70 % (santykinė drėgmė gali būti apibrėžta kaip vandens garų tankio ir sočiųjų vandens garų tankio santykis toje pačioje temperatūroje, išreikštas procentais), o kiekviename kubiniame metre oro yra iki 24 g vandens. Temperatūrai nukritus 10-15 °C, iš kiekvieno kubinio metro galima ištraukti iki 12 g vandens. Jei manote, kad paros temperatūrų skirtumas gali siekti daugiau nei 20 °C, paaiškėja, kodėl Sacharoje dažnai iškrenta stipri rasa.

Norint gauti didelį kondensato kiekį iš atmosferos oro, turi būti įvykdytos dvi sąlygos: temperatūra žemesnė už „rasos tašką“ ir kondensacijos centrų buvimas. Jei į persotintus garus patenka lašas, kurio spindulys yra didesnis nei kritinis, tada lašui augant sumažės termodinaminis potencialas ir dėl to susidarys kondensacija. Jei lašo spindulys yra mažesnis už kritinį spindulį, tada lašas išgaruos, nes lašui augant termodinaminis potencialas didėja. Kai temperatūra nukrenta Sacharoje naktį, labai dažnai garai atsiduria metastabilioje būsenoje, o atmosferoje atsiranda antroji fazė, tai yra, susidaro lašeliai, atsiranda „sėklų“. “, kurio dydis viršija kritinį dydį. Tai gali būti maži vandens lašeliai, dulkių dėmės arba žemės paviršius. Pavyzdžiui, kad 0,1 µm lašelis augtų 10 °C temperatūroje, reikalingas didesnis nei 200 % persotinimas. Maži kondensacijos branduoliai atmosferoje gyvena pakankamai ilgai, tačiau jie yra maži, kad susidarytų kondensacija, o dideli branduoliai greitai pašalinami dėl Stokso nusėdimo. Artimųjų Rytų klimate naktį temperatūros sąlygos daugeliu atvejų yra palankios krituliams susidaryti, tačiau kondensacijos branduolių nebuvimas žemesniuose atmosferos sluoksniuose neleidžia lašeliams pakankamai vystytis. Todėl būtina sukurti labai išsišakojusią kondensacinio paviršiaus ir konvekcinio vėdinimo sąlygų sistemą, kad ji būtų pučiama drėgnu atmosferos oru.

Jei vandens garai kondensavosi ir yra ore mažų lašelių pavidalu, vanduo gaunamas mechaniniu būdu ištraukiant jį iš drėgno oro. Vandens gavimo šiuo metodu eksperimentai buvo atliekami daugelyje pasaulio vietų. Šis vandens gavimo būdas pasitaiko natūraliose ekosistemose. Gerai žinoma, kad kalnai ir miškai „iššukuoja“ rūką. Net jei lietaus nėra, bet jei debesis praskrenda per mišką kalnuose, drėgmė kondensuojasi ant medžių šakų ir lapų, o tada krenta ant žemės. Kondensuotos drėgmės susidarymas ant krūmų, medžių ar dirbtinių vandens gaudyklių eksperimentiškai patvirtintas 47 vietose 22 šalyse. Feodosijos miesto vietose, Tuvos Respublikoje, ant senovės Altajaus piliakalnių ir Užkaukazėje buvo aptiktos griuvėsių (gabionų) krūvos, kurias žmonės sukrovė, kad kondensuotų atmosferos drėgmę.

Įdomiausi buvo Feodosijos pastatai, kurie, deja, dabar jau išmontuoti.

Feodosijos mieste Rusijoje iki 19 amžiaus 80-ųjų nebuvo vandens tiekimo iš vieno galingo šaltinio, tačiau miesto „fontanų“ buvo gana dideliais kiekiais. Vanduo jiems buvo tiekiamas gravitacijos būdu keramikiniais vamzdžiais kryptimi nuo miestą supančių kalnų. Šiuose kalnuose nebuvo jokių šaltinių ar vandens tiekimo konstrukcijų ženklų. Faktas buvo tas, kad kondensatas buvo surinktas iš uolos, ant kurios buvo sumontuoti specialūs skaldos krūvos. Šiuo atveju buvo naudojamas kapiliarinės kondensacijos efektas. Feodosijos klestėjimo laikais XV–XIV amžiuje jos gyventojų skaičius siekė daugiau nei 80 tūkstančių žmonių, tačiau visas vandens tiekimas buvo vykdomas naudojant tokius kondensacinius gabionus.

Sprendimai

Pastaruoju metu panašias dirbtines instaliacijas bandoma sukurti Rusijoje. Taigi Maskvos valstybinio universiteto Geografijos fakulteto Atsinaujinančių energijos šaltinių laboratorijoje, pavadintoje M. V. Lomonosovas profesorius Aleksejevas V.V. su kolegomis Viduržemio jūros regione sukūrė stacionarios instaliacijos „Rosa-1“, kurios projektinis pajėgumas yra 20–40 m 3 gėlo vandens per dieną, projektą. Jis skirtas gaminti gėlą vandenį, kondensuojant atmosferos drėgmę ant išsidėsčiusių kondensacinių paviršių, kuriuos pučia drėgnas atmosferos oras, sistemos.

Vandens garų kondensacija, esanti ore, kai vakare ir naktį vėsta, yra natūralus procesas. Jį aktyviai naudoja natūralios ekosistemos, tačiau jo panaudojimas ekonominiais tikslais yra sudėtinga problema dėl nedidelio specifinio (ploto vienete) susidarančio kondensato kiekio. Rosa-1 instaliacijos autoriai išsikėlė užduotį savo pasiūlytuose įrenginiuose lokalizuoti ir sustiprinti atmosferos drėgmės kondensacijos procesą, kad būtų gauti rezultatai, kurie iš techninės ir ekonominės pusės suteiktų galimybę ekonomiškai panaudoti šie įrenginiai, daugiausia sausringose ​​zonose, kuriose nėra vandens šaltinių. Tuo pačiu metu jie remiasi istorine patirtimi naudojant šių prietaisų analogus, kurie yra akmenukų (žvyro) „krūvos“, gauti gėlo vandens.

Pagal šią analogiją autoriai taip pat siūlo naudoti tam tikro tūrio akmenukų užpildymą, kuriame yra lokalizuotas atmosferos drėgmės kondensacijos procesas, nes būtina tokios lokalizacijos sąlyga yra maksimalus kondensacijos paviršiaus išsivystymas, tai yra, jie siūlo tam tikrą konstrukcijos, skirtos atmosferos drėgmei kondensuoti, kurių pagrindas įvairiomis bendromis geometrinėmis formomis vadinamas gabionais, kurie yra tinklinis indas, pagamintas iš vielos, užpildytas 10 cm vardinio skersmens skaldos gabalais. Šios konstrukcijos tūrio keitimas, siūlomi įvairių konstrukcijų išmetimo įtaisai su šildomu oru, kad padidintų natūralią trauką, taip pat šilumos vamzdžiai, pašalinantys šilumą iš įrenginio tūrio atmosferoje.

Pagrindinis aptariamo įrenginio veikimo rodiklis yra jo produktyvumas, kuris, lyginant su kapitalo investicijomis ir eksploatavimo išlaidomis, lemia gamybos vieneto (gėlo vandens) sąnaudas, o tai savo ruožtu atsako į klausimą apie galimybę ekonomiškas prietaiso naudojimas. Tokio įrenginio prototipas buvo sumontuotas Obninsko mieste, Maskvos srityje, tačiau jo našumas pasirodė esąs itin žemas, visų pirma dėl prasto gabionų veikimo, kurių efektyvus aušinimas buvo neįmanomas. Tačiau darbas tuo nesibaigė ir profesoriaus V. V. Aleksejevo grupė sukūrė keletą kitų „Šaltinio“ tipo diegimo schemų ir kt. Tačiau apskaičiuotas našumas, kuris leistų sukurti pramoninį įrenginį, taip ir nebuvo pasiektas.

Mūsų užduotis buvo parengti įrengimo schemą gėlo vandens gavimui iš atmosferinio oro (montavimo schema parodyta 1 ir 2 pav.), naudojant atsinaujinančius energijos šaltinius, didinant kondensacinio paviršiaus efektyvumą ir užtikrinant visišką autonomiją eksploatacijos metu. Norėdami tai padaryti, gėlo vandens kondensavimo iš atmosferos oro įrenginyje, kuriame yra saulės kolektorių, saulės kolektorių,

Pagrindinis aptariamo įrenginio veikimo rodiklis yra jo našumas, kuris, lyginant su kapitalo investicijomis ir eksploatavimo išlaidomis, lemia šaldymo sistemos, vandens kolektoriaus, ortakio ir vėdinimo sistemos gamybos vieneto savikainą, itin efektyvią. specialios konstrukcijos kondensacinių plokščių sistema pristatoma kaip kondensatorius, o paviršiniai aušintuvai naudojami kaip šaltų žemės sluoksnių šaltinis tam tikrame gylyje. Efektas pasiekiamas dėl to, kad kaip kondensatorius naudojama itin efektyvi plokščių plonasienių plokščių kondensavimo sistema, o šalčio šaltiniu – natūralūs šalčio šaltiniai – tam tikrame gylyje esantys paviršiniai žemės sluoksniai.

Jame yra korpusas 1, šilumos mainų plokštės 2, aušinimo rezervuarai 3, siurblinė 4, šilumos mainų kolonėlė 5, vandens bakas 6, akumuliatorių stotis 7, plokštieji saulės kolektoriai 8, saulės kolektoriai 9 ir automatinė valdymo sistema 10 Šilumos mainų plokštės 2 sumontuotos vertikaliai plokšti šilumokaičiai, suvirinti iš dviejų plonasienių (0,1-0,5 mm storio) lakštų su vidiniais kanalais, kuriais praeina iš šaldytuvo ateinantis aušinimo skystis (vanduo). Šaldytuvas pagamintas iš kelių aušinimo rezervuarų 3, kurie yra didelės talpos (daugiau nei 20–60 tūkst. litrų) talpos, užpildytos vandeniu ir įkastos į žemę iki 5–10 m gylio. Šilumos mainų kolonėlė 5 – tai vertikaliai sumontuotas cilindrinis iki 2000 l tūrio bakas, pripildytas vandens, kuris dienos metu šildomas plokščiaisiais saulės kolektoriais (SC) 8 (prietaisai, paverčiantys saulės energiją į aušinimo skysčio šiluminę energiją).

Montavimas veikia taip. Dienos metu šiluminė energija kaupiasi šilumos mainų kolonoje dėl plokščiųjų saulės kolektorių (SC) veikimo, o elektros energija akumuliatorių stoties baterijose dėl saulės baterijų (SB) veikimo. Naktį dėl radiacijos pradeda mažėti žemės paviršiaus ir oro temperatūra. Dėl karštu vandeniu užpildytos šilumos mainų kolonėlės, kurią dieną šildo plokštieji saulės kolektoriai (SC), instaliacijos korpuso išmetimo vamzdyje susidaro šilto oro srautas.

Dėl slėgio skirtumo atmosferos oras per atvirą apatinę dalį patenka į korpusą ir pirmiausia liečiasi su apatine, o po to su viršutinėmis šilumos mainų plokščių pakopos, ir išmetimo vamzdžiu išeina į atmosferą. .

Jei santykinė oro drėgmė yra artima 100%, tai jame esantys vandens garai kondensuojasi ant šilumokaičių plokščių paviršių, o susidaręs vanduo patenka į rezervuarą. Jei santykinis oro drėgnumas yra mažesnis nei 100%, bet didesnis nei 50%, oras pirmiausia atšaldomas šilumokaičių plokščių paviršiuje iki temperatūros, kurioje garai tampa prisotinti, o tada kondensuojasi. Kondensacijos procesas tęsis ir dieną, tik iš pradžių šiltą atmosferos orą vėsins šilumokaičių plokščių paviršiai, nes šilumokaičių plokščių viduje teka šaltas vanduo, kuris tiekiamas siurbliais iš didelių rezervuarų, užpildytų vandeniu. ir įkasama į žemę daugiau nei 5 m gylyje, iki temperatūros, kol jame esantys garai pasidarys prisotinti. Kai vanduo šaldytuvo bake įkaista virš nustatytos temperatūros, automatinė valdymo sistema prie darbo prijungia kitą baką, o atjungtame rezervuare vanduo aušinamas natūralios šilumos mainų būdu su šaltu žemės gruntu. Tada procesas kartojamas ta pačia seka. Jei įrenginys veikia 10 valandų per dieną, 15 m išorinio skersmens įrenginio, kurio kondensacinis paviršius yra apie 2500 m 2, vandens gamybos paros norma turėtų būti nuo 15 iki 25 tonų.

Siekiant patvirtinti galimybę gauti gėlo vandens naudojant autonominį įrenginį vandeniui gauti iš atmosferos oro, buvo atlikti eksperimentiniai tyrimai. Eksperimentiniai tyrimai buvo atlikti Centrinio aerohidrodinamikos instituto, pavadinto N.E., bandomosios gamybos teritorijoje. Žukovskis (Žukovskio miestas, Maskvos sritis) 2005 m. liepos mėn. nuo 17.30 iki 18.30 val. pusiau debesuotomis sąlygomis, kai vidutinė aplinkos temperatūra 25 °C, o santykinė oro drėgmė apie 70 laipsnių. % . Kaip kondensacinis paviršius buvo naudojama plokščia šilumokaičio plokštė iš korozijai atsparaus 0,3 mm storio plieno, kurios bendras paviršiaus plotas 0,5 m2. Skydas lanksčiomis žarnomis ir vamzdžiu buvo prijungtas prie vandentiekio, o vanduo iš kito skydelyje esančio vamzdžio buvo nuleidžiamas į kanalizaciją. Eksperimentui atlikti buvo naudojamas vanduo iš vandens tiekimo sistemos, kurio temperatūra prie įėjimo į skydą neviršija 12-13 °C. Vandens tiekimo į skydą greitis buvo 5-6 l/min. Oro srautui sukurti buvo naudojamas buitinis ventiliatorius, pūtęs skydą 2-3 m/s greičiu. Eksperimentas truko vieną valandą. Vanduo, gautas dėl kondensacijos, buvo surenkamas kempine (dėl trumpo eksperimento laiko) nuo paviršiaus į matavimo indą. Dėl to per vieną valandą buvo gauta 0,28 litro vandens. Tai yra, įrenginio našumas Maskvos sąlygoms (labai nepalankus maksimalaus našumo gavimo požiūriu) yra maždaug 0,56 l/val. Taigi iš vieno kvadratinio metro per 10 valandų galite gauti 10–12 litrų gėlo vandens, o pramoninio įrenginio, kurio kondensacijos plotas yra 2500–3000 m2, našumas gali siekti 32 tonas vandens per dieną. Šis įrenginys nereikalauja jokios energijos, išskyrus saulės energiją, jis veikia automatiškai ir yra visiškai nekenksmingas aplinkai.

Atlikti eksperimentai patvirtino ne tik galimybę gauti gėlo vandens naudojant autonominį įrenginį gėlam vandeniui gauti iš atmosferos oro, bet ir gana aukštą efektyvumą, tačiau, deja, šiandien nėra nei vieno pramoninio įrenginio vandens kondensavimui iš atmosferos. , nors yra keletas buitinių sprendimų, kaip gauti 10-100 litrų vandens per dieną.

Pagrindinės tokių pramonės įrenginių rinkos bus Persijos įlankos šalys, JAV (Kalifornija ir kt.), Australija, Centrinė Azija, Pietų Europa, Šiaurės Afrika, Indija, Kinija.

Iš atmosferos kondensuotas vanduo yra visiškai atsinaujinantis gamtos išteklius, gamybai naudojami atsinaujinantys energijos šaltiniai, vandens savikaina bus žymiai mažesnė nei vandens iš gėlinimo įrenginių, tuo pačiu gėlinto vandens savikaina kelis kartus padidės iki 2030 m. .

Investicinis projekto patrauklumas. Investuotojams ir fondams, nusprendusiems investuoti į projektą ankstyvoje plėtros stadijoje, atsiveria perspektyvos gauti investicinių pajamų, panašių į investicijas ankstyvosiose stadijose tokiose įmonėse kaip Facebook, WhatsApp, Skype, Instagram ir kt. Per ateinantį dešimtmetį į rinką pateks naujos įmonės, kurių technologijos šiandien yra ankstyvųjų MTEP lygyje. Tai reikš naujos tarptautinės pramonės sukūrimą ir naujų technologijų plėtrą skirtinguose žemynuose.

Pramoninius įrenginius, pagaminančius ne mažiau kaip 20 tūkstančių litrų vandens per dieną, planuojama sukurti naudojant analogų pasaulyje neturinčias technologijas.

Šie įrenginiai bus visiškai nepriklausomi nuo energijos vartojimo, elektros energija iš fotovoltinių plokščių ar vėjo generatorių bus naudojama kaip elektros šaltinis visiems komponentams ir mazgams eksploatuoti (tai priklauso nuo regioninės specifikos), dalis elektros bus parduodama tradiciniais energijos tinklais.

Siekdami maksimalaus energinio efektyvumo ir ekonomiškumo, planuojame įrengti ne pavienius įrenginius, o įrengti AWG Farms^ iš kurių vienu metu bus eksploatuojama 15-30 įrenginių, tai leis gauti nuo 300 tūkst. iki 600 tūkst. litrų vandens per dieną. , arba nuo 90 tūkstančių iki 200 tūkstančių tonų vandens per metus.

Patentai ir know-how.Šiandien medžiaga ir dokumentai yra paruošti keliems patentams, kuriems reikalinga tarptautinė patentinė apsauga. Įrengiant pramoninių gamyklų gamybą, bus sukurta ir paduota mažiausiai keli šimtai patentų išradimams ir žinioms apsaugoti.

Gamyba. Norint sukurti pramonės įmonių produkciją, būtina turėti labai išvystytą infrastruktūrą, modernią presavimo ir suvirinimo įrangą, naujausius pasiekimus nerūdijančio plieno, medžiagų mokslo, fotovoltinės pramonės, medžiagų mokslininkų, dizainerių, inžinierių, šilumos inžinierių srityse, technologai, logistikai, AEI specialistai (atsinaujinantys energijos šaltiniai) ir pan. Baigę darbą su MVP, per metus planuojame sukurti pramoninio dizaino produkciją.

Pramoninius įrenginius, pagaminančius ne mažiau kaip 20 tūkstančių litrų vandens per dieną, planuojama sukurti naudojant analogų pasaulyje neturinčias technologijas. Šie įrenginiai bus visiškai nepriklausomi nuo energijos (bus naudojama elektra iš PV plokščių arba vėjo generatorių).

Rinkodara ir pardavimas. Pagrindiniai pasaulio regionai, kuriuose didžiulis susidomėjimas pramoniniais vandens kondensacijos įrenginiais yra: MENA šalys, Centrinė Azija, Pietų Europa, Indija, Australija, JAV, Kinija, Šiaurės ir Pietų Amerika.

Klientais ir partneriais laikome šių tipų organizacijas: privačias ir valstybines įmones, atsakingas už vandens tiekimą ir komunalines paslaugas; privačios ir valstybinės įmonės, užsiimančios alternatyvios energijos ir atsinaujinančių gamtos išteklių plėtra; privatūs ir valstybiniai fondai ir agentūros; tarptautinės organizacijos ir fondai; įvairios labdaros ir kitos socialiai orientuotos organizacijos.

Iki 2025 metų bendros visų šalių investicijos į alternatyvias vandens gamybos technologijas vertinamos 150-400 mlrd.

Investicijos, finansavimo poreikis. Norint atlikti testus ir sukurti MVP, reikia 15–20 milijonų rublių. Pramoninių vienetų gamybai sukurti reikia 2,224 mln.

1. Zacharovas I.A. Ekologinė genetika ir biosferos problemos. - L.: Žinios, 1984 m.
2. Kuznecova V.N. Rusijos ekologija: skaitytojas. - M.: AOMDS, 1995 m.
3. Nebel B. Aplinkos mokslas: kaip veikia pasaulis. Per. iš anglų kalbos - M.: Mir, 1993 m.
4. RF patentas. Nr. 20564479 „Įrenginys gėlo vandens kondensavimui iš atmosferos oro“.
5. RF patentas. Nr. 2131001 „Įrenginys gėlam vandeniui gauti iš atmosferos oro“.
6. Jungtinių Valstijų patentas Nr. 6 116 034 Sistema gėlam vandeniui iš atmosferos. AIR/Sep/2000.
7. RF patentas Nr. 2256036. Autonominis įrenginys gėlo vandens kondensavimui iš atmosferos oro.
8. Semenovas I.E. Autonominis įrenginys gėlo vandens kondensavimui iš atmosferos oro. Das tarpt. Simpoziumas „Okologiche, technologiche und rechtlihe Aspekte der Lebensversorging“. „ERO-EGO. Hanoveris. 2012 m.
9. Semenovas I.E. Autonominis įrenginys gėlo vandens kondensavimui iš atmosferos oro // ViST, Nr. 2007/12.
10. Semenovas I.E. Vanduo iš oro // Vanduo ir ekologija, 2014-04-04.