Мировой водный кризис

Проблема глобального дефицита пресной воды широко обсуждается не столько в научных, сколько в политических и дипломатических кругах, ООН уделяет ей большое внимание. Но чем яснее становится, насколько важна и сложна эта проблема, тем больше поднимается вокруг нее ненужного шума, тем больше звучит некомпетентных суждений, тем чаще политики ставят вместо реальных задач мнимые, а журналисты разжигают вокруг них страсти и поднимают бурю «в стакане воды». Разрешение проблемы дефицита ресурсов пресной воды требует разнообразных научных разработок во многих областях.

Уже сегодня в условиях постоянной нехватки воды живет не менее 1,1 млрд. человек, более 2 млрд. людей регулярно испытывают «водный стресс» (по данным ООН). Неутешительны прогнозы: к 2025 г. по крайней мере половина растущего населения Земли будет страдать от дефицита пресной воды. Анализ показывает, что к концу 2020;х гг. в мировое хозяйство будут вовлечены почти все экономически доступные ресурсы пресной воды (в экологически и гидрологически допустимых количествах), исключения можно будет найти только в Бразилии, России и Канаде.

На рис. 1 представлена динамика, во-первых, потребления пресной воды в мире, во-вторых, ее экономически доступные ресурсы. До 2007 г. это фактические данные, после — прогнозные, причем для потребления даны три варианта прогноза (как принято, оптимистический, то есть определяемый максимально благоприятными факторами для экономии воды, — нижняя ветвь; пессимистический, когда условия и реализуемая политика не способствуют такой экономии, и промежуточный).

Рис. 1.

Потребление воды в мире (после 2007 г. — три варианта прогноза) и объем экономически доступных водных ресурсов (условно, как средняя по различным сценариям тенденция) Потребление воды достигло гигантских объемов: в настоящее время из разнообразных водных источников за год отбирается почти 5000 куб. км (5*10¹² т) пресной воды.

Для сравнения: человечество ежегодно перемещает порядка 350 млрд. тонн грунта и пород (включая вскрышные и вмещающие породы в горной промышленности, грунт, щебень и пр. в дорожном строительстве и т. п.), то есть по массе более чем на порядок меньше, чем воды.

На рис. 2 показан рост бытового потребления воды за две тысячи лет — ни по одной из потребляемых человеком.

Рис. 2. Рост потребности в бытовой воде за последние 2000 лет «глобальных» субстанций (кроме воды — биомасса, минеральные вещества, энергия) нет такого взрывного роста.

Однако дело не ограничивается забором воды из природных источников, и в процессе хозяйственной деятельности человечество использует воды значительно больше.

Во-первых, в разнообразных технологических процессах и системах производства давно используется рециклирование воды (повторное и оборотное водоснабжение). Так, например, в США в промышленном секторе еще в середине 1990;х гг. каждый кубометр воды использовался в среднем 17,1 раза, в России почти половина систем водоснабжения в промышленном секторе построена на основе повторного и оборотного водоснабжения. В целом в мире рециклирование воды лежит в пределах 10% от ежегодно отбираемой из природных источников водной массы.

Во-вторых, человечество использует воду в искусственно созданных водных объектах — водохранилищах и прудах, где она накапливается и в последующем используется для разнообразных целей: это получение энергии, орошение земель, речной транспорт, рыболовство и рыбоводство, рекреация и т. д. Суммарный объем водохранилищ мира с полным объемом от 0,1 куб. км составлял на начало XXI века более 6300 куб. км, а их число в мире превышало 3000. Поэтому реальное потребление воды человечеством в середине 1990;х гг. оценивалось величиной 9000 куб. км в год, что по массе в 30 раз превышает потребление всех остальных материалов вместе с перемещаемой при их добыче породой.

В-третьих, человечество использует водные объекты как транзитные и очистные системы для отходов, а также для захоронения отходов. Именно этот способ водопользования требует наибольшей массы воды, хотя в расчетах водопотребления он практически не учитывается, видимо, в определенной мере из-за возникающих здесь методологических и информационных трудностей. Между тем известно, что глобальный сброс сточных вод составляет величину порядка 2000 куб. км в год, а для приведения качества воды в природном объекте, используемом как приемник стока, к фоновому сточные воды даже после очистки требуют разбавления в 10−50 раз, а без очистки — до 100−1000 раз. Не удивительно, что практически все реки мира в той или иной степени загрязнены, как и некоторые озера, замкнутые моря и прибрежные воды, а также верхний горизонт подземных вод. Очевидно, именно этот способ использования воды, который называют внутрирусловым, является самым водоемким. Кроме того, заметим, что захороненные и складированные на полигонах твердые отходы также служат постоянными источниками загрязнения водных объектов, поскольку вода является универсальным растворителем. Наконец, практически вся эмиссия загрязняющих веществ в атмосферу в конце концов осаждается на поверхность планеты в виде сухих и мокрых выпадений, и наиболее значительная часть этих веществ прямо или через перенос стоком оказывается в водных объектах.

Как видно на рис. 1, объем доступных ресурсов пресной воды сокращается. Для этого имеется множество причин: чрезмерный забор воды из источников, приводящий к их оскудению, сведение лесов на водосборах, следствием которого является не только иссякание малых рек, но и неблагоприятные изменения гидрорежима (высокие кратковременные паводки в сочетании с продолжительными меженями), открытые горные выработки, которые в случае значительных глубин влекут формирование огромных депрессионных воронок, ошибки в дорожном и гидротехническом строительстве и т. д., не говоря уже о загрязнении водных объектов.

В действительности, пересечения восходящей кривой потребления воды с падающей кривой ее доступного объема быть не может; реально обе эти кривые будут приближаться к некой асимптоте (прямой или, скорее всего, кривой линии), наподобие того, что изображено на рис. 3. Однако виртуальное пересечение, демонстрируемое сопоставлением прогнозов двух разнонаправленных процессов, — пример предупреждающего знания, указывающего на неизбежность глубоких структурных изменений в анализируемой системе.

Рис. 3. Долгосрочная динамика потребления воды и объема экономически доступных водных ресурсов

Дефицит воды станет основным из природно-ресурсных ограничителей развития экономики для большинства стран мира, существенным фактором нестабильности международной обстановки. Дело не только в конфликте интересов, который в тех или иных формах (подчас и как вооруженный конфликт) будет проявляться по поводу почти каждой трансграничной или пограничной реки и международного озера, но и в том, что дефицит воды вызовет массовую эмиграцию из необеспеченных водными ресурсами стран, а это — развивающиеся страны. Развитые государства будут вынуждены решать сложнейший вопрос: что, где и как делать, чтобы не оказаться «затопленными» потоком беженцев от водного дефицита (а их количество уже к 2030 г. может превысить 500 млн. человек).

Глобальный дефицит пресной воды еще более обострится под воздействием глобальных изменений климата. Климатологические прогнозы показывают, что для многих речных бассейнов (прежде всего, в регионах умеренного и холодного климата) следует ожидать неблагоприятных изменений гидрорежима: при некотором увеличении количества осадков и, соответственно, речного стока возрастет их неравномерность в течение года, так что короткие периоды очень интенсивных осадков будут сменяться продолжительными «сухими» периодами, наводнения в паводок будут сменяться засухами в межень. Регулирование стока при таких обстоятельствах усложняется, резко возрастают затраты на обеспечивающие такое регулирование гидротехнические сооружения. Потепление климата приведет к существенному сокращению (а затем и полному исчезновению) горных ледников, это негативно скажется на объеме стока и гидрорежиме рек, для которых ледники являются существенным источником питания. Кроме того, потепление повлечет усиление испарения с водохранилищ, то есть уменьшение мощности действующих гидроузлов.

Ресурсы пресной воды распределены по поверхности суши и в недрах весьма неравномерно — как в расчете на единицу площади территории, так и на душу населения. В таблице 1 приведены известные данные по водообеспеченности континентов (отметим, что погрешность расчета гидрологических показателей составляет порядка 5%, так что их значения, приводимые в различных источниках, не совпадают, хотя и достаточно близки).

Это обстоятельство подталкивает к мысли заняться перераспределением воды, прежде всего посредством межбассейновой переброски речного стока из регионов, где она используется в малой степени, туда, где ее остро не хватает. Однако подобные проекты лишь в редких и относительно маломасштабных случаях оказываются экономически приемлемыми. Как правило, их реализация сопряжена с огромными и не окупаемыми капитальными затратами, а эксплуатация требует колоссального расхода энергии, поскольку приходится преодолевать водораздел между бассейнами. При пересечении границ бассейна затраты на транспортировку воды всегда претерпевают резкий скачок. Например, по самым скромным оценкам строительство только главного канала в соответствии с проектом переброски части стока реки Обь в Центральную Азию (разработан в 1982 г.) будет стоить не менее 300 млрд. долларов (в ценах 2007 г.), а для работы насосных станций потребуется 10,2 млрд. киловатт-часов электроэнергии в год. Существует много способов потратить и эти деньги, и эту энергию с гораздо большей пользой, как для России, так и для ее возможных партнеров.

Таблица 1. Водообеспеченность континентов.

• • Среднемноголетний речной сток.
• • Исключая Антарктиду.

Стереотипы мышления подталкивают и к предположениям, что водой при обострении дефицита на мировом рынке будут торговать так, как сегодня торгуют нефтью. Однако это совершенно нереально из-за несопоставимости физических объемов потребления нефти и воды. Так, добыча нефти в России (а это один из ведущих экспортеров нефти) вряд ли может заметно превысить величину 500 млн. тонн в год, воды же из природных источников наша экономика для внутренних нужд забирает порядка 70 куб. км, то есть 70 млрд. тонн — по весу примерно в 140 раз больше.

Современная промышленность требует огромного количества воды. Приведем данные, характеризующие водоемкость некоторых отраслей в соответствии с передовым по современным представлениям уровнем (средние реальные показатели выше): затраты пресной воды на производство 1 т бумаги составляют 900−1000 м³, стали — 15−20 м³, азотной кислоты — 80−180 м³, стали — 50−150 м³, целлюлозы — 400−500 м³, синтетического волокна — 500 м³, хлопчатобумажной ткани — 300−1100 м³, резины — 2500 м³, синтетического волокна — от 1000 до 1500 м³, синтетических тканей — 2000;4000 м³. Огромные объемы воды потребляет энергетика: энергоблок ТЭС мощностью 1 млн. кВт требует не менее 1 км³ воды в год, а энергоблок той же мощности на АЭС — более 1,63 км³ (таковы основные блоки на наших АЭС — РБМК-1000 и ВВР-1000). Только на нужды электроэнергетики в мире забирается из водных источников 320 км³ воды в год, при этом безвозвратные потери составляют порядка 100 км³. Но крупнейшим потребителем воды в современном мире является сельское хозяйство (достаточно сказать, что выращивание 1 т зерна, продаваемого на мировом рынке, требует в среднем 1000 м³ воды — это 1000 т).

Питьевой водой торговали, торгуют и будут торговать, причем в растущих масштабах (включая, возможно, и «экзотические» способы типа транспортировки айсбергов), но мировой рынок воды для удовлетворения нужд промышленности и сельского хозяйства — нереален. Такая торговля в некоторых случаях возможна между граничащими странами, но она не может выйти за весьма скромные географические пределы и достичь значительных (в масштабе общего водопользования) объемов. Это отнюдь не аналог нефтяного рынка ни по мобильности, ни, тем более, по доле объема рынка в общем потреблении. Даже если энергия подешевеет на порядки, эффективнее будет опреснять морскую воду (или высокоминерализованную подземную) для снабжения промышленности и аграрного комплекса, чем строить каналы и подавать воду по ним за тысячи километров.

Естественно, мировая экономика и мировой рынок среагируют на появление столь сильного сдерживающего развитие нового фактора — глобального дефицита пресной воды, но не столь прямым образом, как представляется тем, кто при анализе любой проблемы обращается в первую очередь к экстенсивным подходам. На мировом рынке будут ускоренно развиваться сектора интенсификации водопользования: во-первых, водосберегающих и водо-эффективных технологий, позволяющих с помощью того же количества воды производить больше продукции, во-вторых, водоохранных технологий, предназначенных для обеспечения высокого качества воды в природных объектах, прежде всего тех, что используются как приемники сточных вод. Охрана вод имеет исключительно важное значение, поскольку дефицит воды обусловлен не только ростом ее потребления, но и истощением источников, катастрофическим ухудшением качества воды в силу антропогенных причин. Вмешательство человека в природный гидрологический цикл стало столь значительным, что о воспроизводимости воды как ресурса теперь можно говорить не безусловно и не всегда.

Однако еще более существенные перемены, чем расширение торговли «водными» технологиями, следует связывать с развитием рынка водоемкой продукции — той, которую современная экономика не умеет производить без значительных затрат воды в производственных процессах. Наиболее водоемкие сектора современной экономики — химическая и нефтехимическая промышленность, целлюлозно-бумажная промышленность, черная металлургия и ряд подотраслей цветной металлургии, сельское хозяйство. Все это — продукция универсального применения, и производить ее надо там, где достаточно воды, а потребителю возить (или передавать по проводам) именно продукцию, а не воду для целей соответствующих производств. Зерно, ввозимое в страны Северной Африки и Передней Азии, потребовало в странах-экспортерах затрат воды, равных годовому стоку реки Нил. Так что два Нила текут в этом регионе — реальный и виртуальный.

Россия занимает второе (после Бразилии) место в мире по валовым ресурсам пресной воды. В нашей стране экономически доступных водных ресурсов гораздо больше, чем необходимо для покрытия «внутренних» потребностей нашей экономики (разумеется, при разумном, экологически грамотном использовании воды). Кроме того, страна располагает практически всеми иными видами ресурсов, необходимых для производства водоемкой продукции (углеводороды, руды металлов, лес, химическое сырье, земли, пригодные для продуктивного сельского хозяйства). Все названные выше водоемкие отрасли — не новинка для нашего хозяйства: страна имеет и производственный опыт, и кадры специалистов, и немалый научный задел для технического развития этих отраслей. Как никакое другое государство, Россия имеет все необходимое, чтобы удовлетворить значительную часть потребностей мирового сообщества в водоемкой продукции, и может претендовать на первую роль как продавец на соответствующем рынке.

Радикальные сдвиги в размещении производства, обусловленные глобальным дефицитом пресной воды, неизбежны в мировой экономике. Но сдвиги в реальном секторе обязательно происходят вместе с радикальными переменами в системе цен мирового рынка. Что это будут за перемены? Ответ очевиден: рост цен на водоемкую продукцию по мере усиления дефицита воды, на водоэффективные, водосберегающие и водоохранные технологии. Но надеяться, что рынок все расставит по своим местам, наивно. Конечно, он все расставит по тем местам, какие выгодны сильнейшим игрокам на этом рынке (имеется в виду рынок как целое, а не его отдельные сектора в данный момент). Однако отсюда вовсе не следует, что вход в сообщество этих игроков закрыт. Для того чтобы завоевать достойное место, необходимо проводить целенаправленную экономическую политику, ориентированную на достижение долгосрочных целей, надо действовать в расчете на предвидимую, научно спрогнозированную будущую ситуацию. Главным действующим лицом такого рода везде и всегда было государство — при условии, что оно сознавало долгосрочные цели и обладало смелостью и расчетливостью, необходимыми для их реализации.

Чтобы решить стратегические проблемы развития структуры реального сектора российской экономики, надо начинать с наведения порядка в водохозяйственном комплексе. Анализ подготовленных в различных организациях прогнозов развития российской экономики на долгосрочный период (в том числе в институтах РАН, Министерстве экономического развития и др.) показывает, что некоторые из них выводят водопотребление в европейской части страны за границы, определяемые наличием водных ресурсов — и это при нашем, иногда кажущемся неисчерпаемым водном богатстве! Водное хозяйство, оставаясь инфраструктурной отраслью, должно, кроме того, стать отраслью ресурсообеспечивающей. Ждать, что это произойдет само собой, под действием сил мирового рынка, — значит отдавать другим то место, которое по праву принадлежит России.