Общий объем воды на Земле составляет примерно 1400 млн. куб. км, из которых только 2,5% (около 35 млн. куб. км) приходится на пресную воду. Большая часть запасов пресной воды сосредоточена в многолетних льдах и снегах Антарктиды и Гренландии, а также в глубоких водоносных горизонтах. Главными источниками воды, потребляемой человеком, являются озера, реки, почвенная влага и относительно неглубоко залегающие резервуары подземных вод. Однако эксплуатационная часть этих ресурсов составляет около 200 тыс. куб. км — менее 1% всех запасов пресной воды и только 0,01% всей воды на Земле.
Важнейшей особенностью пресноводных ресурсов является их крайне неравномерное распределение на Земле.
В экваториальном поясе и в северной части умеренного пояса, где расположены самые многоводные страны, в которых на душу населения приходится более 25 тыс. куб. м в год, наблюдается ее избыток, но в засушливом поясе Земли, который охватывает около 1/3 территории суши, дефицит воды весьма ощутим. Здесь расположены самые маловодные страны, где на душу населения приходится менее 5 тыс. куб. м в год, а ведение сельского хозяйства возможно лишь при искусственном орошении.
Наибольшими ресурсами пресной воды обладает Азия, наименьшими — Австралия и Океания, но по удельной обеспеченности ими они меняются местами. Это связано с численностью населения, по которой Азия значительно опережает Австралию. Если не учитывать Австралию, то наиболее обеспеченным пресной водой регионом окажется Южная Америка, где находится самая полноводная река мира Амазонка.
В наиболее населенных странах мира Китае и Индии наблюдается самая низкая обеспеченность водой на душу населения. Однако на Земле есть и еще менее обеспеченные пресной водой страны, где на душу населения приходится менее 1 тыс. куб. м воды (такое количество воды житель крупного европейского или американского города потребляет примерно за двое суток). К их числу относятся, например, Алжир — 520, Тунис — 440, Ливия — 110, Саудовская Аравия — 250, Кувейт — 100 куб. м.
Кроме того, значительный дисбаланс между водными ресурсами и численностью населения отмечается в пределах отдельных регионов. Так, регион Африки к югу от Сахары в целом обеспечен водой. Но с учетом местных факторов картина распределения меняется. Если на долю Демократической Республики Конго приходится более четверти регионального объема водных ресурсов (20 тыс. куб. м на каждого жителя), то такие страны, как Кения, Малави и ЮАР уже находятся ниже порога водного стресса.
Зачастую сходная ситуация наблюдается и в пределах одной страны. Например, в северных районах Китая, на душу населения приходится менее четверти количества воды, приходящегося на душу населения в южных районах страны. Притом, что по обеспеченности пресноводными ресурсами Бразилия является одним из мировых лидеров, население зоны полупустыни (занимает территорию девяти бразильских штатов страны общей площадью 940 тыс. кв. км), испытывают хронический дефицит воды.
Необходимо принимать во внимание и то, что в странах, где обеспеченность водой связана с муссонами или короткими периодами дождей, средние показатели также не дают возможности составить реальное представление об обеспеченности пресноводными ресурсами. Большинство территории Азии получает почти 90% своего годового объема осадков менее чем за 100 часов. Это создает предпосылки для появления кратковременных и интенсивных наводнений в определенные периоды и длительной засухи в остальное время года. Конечно, обеспеченность водой того или иного региона или страны в течение года зависит не только от количества выпавших осадков, но и от запасов воды в водохранилищах, объемов речного стока и состояния запасов грунтовых вод.
Дефицит водных ресурсов принято оценивать на основе соотношения «вода — население». В настоящее время в качестве национального порога минимально необходимого водопотребления для нужд сельского хозяйства, промышленности, энергетики и сохранения окружающей среды принята величина, равная 1 700 куб. м воды в год на человека. При обеспеченности водой ниже уровня 1 000 куб. м говорят о состоянии «дефицита водных ресурсов», а при уровне ниже 500 куб. м — об «абсолютном дефиците воды».
Жизнь на Земле зародилась благодаря тому, что на ней появилась вода, а вся система жизнеобеспечения человека осталась неизменной на протяжении тысячелетий и построена на использующих воду технологиях. На любой стадии развития общества, вне зависимости от степени индустриализации, основным все же является производство продовольствия, которое невозможно без воды, поэтому история использования воды человеком своими корнями уходит в седую древность. В настоящее время, как и прежде, основным потребителем воды является сельское хозяйство, использующее более 70% пресной воды, извлекаемой из озер, рек и подземных источников, 20% приходится на промышленность и 10% — на бытовые нужды.
В течение последних 50 лет потребление пресной воды человечеством выросло в три раза. В первую очередь это связано с демографическим ростом. Ежегодное увеличение населения Земли на 80 млн. человек означает ежегодный рост потребности в пресной воде в объеме 64 млн. куб. м. При этом необходимо учитывать, что вместе с ростом численности людей изменяются и их предпочтения, структура питания, в которой возрастает доля мясных и молочных продуктов. Между тем, если на производство килограмма пшеницы идет от 800 до 1 000 литров воды, то на производство килограмма говядины тратится от 2 000 до 16 000 литров.
Возрастающее антропогенное давление на гидросферу способствует загрязнению и истощению рек, озер и грунтовых вод.
Однако в последние годы возникли новые факторы, способствующие обострению дефицита пресноводных ресурсов. В частности, как известно, в связи с прогнозируемым глобальным изменением климата все большие усилия мирового сообщества направляются на расширение производства биотоплива. В 2008 году производство этанола достигло 77 млн. литров, утроившись в период с 2000–2007 годов. К 2017 году выработка этанола должна увеличиться до 127 млн. литров. Главными производителями этого топлива являются Бразилия и США, удовлетворяющие 77% мирового спроса. В 2007 году в США на производство этанола ушло 23% произведенной кукурузы, а в Бразилии — 54% урожая сахарного тростника. Однако для производства одного литра этанола требуется от 1 000 до 4 000 литров воды.
Существующие прогнозы предсказывают, что к 2030 году 47% мирового населения будут жить под угрозой водного дефицита. Только в Африке к 2020 году из-за изменений климата в этой ситуации окажется от 75 до 250 млн. человек. Нехватка воды в пустынных и полупустынных регионах вызовет интенсивную миграцию населения. Ожидается, что это коснется от 24 до 700 млн. человек.
В этих условиях мировое сообщество вырабатывает различные подходы к сокращению дефицита пресной воды.
В некоторых странах в качестве одного из путей решения проблемы водного дефицита рассматривают поворот рек. Крупнейший основанный на таком подходе проект разработан в КНР. Он предусматривает организацию переброски речных вод с юга на север страны и имеет ориентировочную стоимость в 40–60 млрд. долларов. Цель проекта состоит в том, чтобы пустить воды из реки Янцзы в Северокитайскую долину и города-мегаполисы на севере страны. В Индии подготовлен «Проект соединения рек», по которому воды Брахмапутры и Ганга должны подпитывать реки юга, полностью или частично пересыхающие в летнее время года. В СССР существовали проекты поворота сибирских рек в республики Средней Азии, которые периодически обсуждаются и в новой России.
По имеющимся оценкам, метод поворота рек может привести к кратковременным положительным результатам, но неизбежно будет сопровождаться огромными социальными издержками и тяжелыми последствиями для окружающей среды.
Получение пресной воды путем извлечения соли из морской воды — обессоливание — используется человечеством с незапамятных времен. Однако постановке обессоливания на промышленную основу во все периоды препятствовали высокие энергетические затраты. В настоящее время, по мере развития новых технологий, стоимость получения пресной воды из морской существенно сократились. Например, в Израиле, занимающем передовые позиции в данном вопросе, обессоливание кубометра воды обходится примерно в ту же цену, что и очистка такого объема на предприятиях при традиционной подаче воды. Однако зависимость производственных затрат от энергетических, которые связаны с перекачкой воды на значительные расстояния, делает промышленное обессоливание недоступным для бедных стран. В целом, в настоящее время вода, полученная таким способом, составляет лишь 0,2% от общего ее мирового потребления и обладает ограниченным потенциалом для нужд сельского хозяйства или промышленности.
В процессе рециклирования сточные воды очищают до такой глубины, когда открывается возможность для их безопасного спуска в реки, применения для полива или промышленных нужд. По оценкам, сточными водами — напрямую или косвенно — на земном шаре орошают около 20 млн. га земли, т.е. примерно 7% всей орошаемой территории. Но использование сточных вод должно сопровождаться мерами безопасности, в противном случае они могут представлять угрозу для здоровья населения. Именно поэтому в развитых странах значительные инвестиции направляются на создание предприятий, которые обрабатывают бытовые и промышленные стоки до высокого стандарта. В развивающихся странах такие возможности, как правило, отсутствуют.
Существуют и другие, более экзотические проекты ликвидации водного дефицита. К их числу относятся обсуждаемые на уровне идей планы получения пресной воды из айсбергов. Материк Антарктида ежегодно отдает океану тысячи кубических километров чистейшего льда в виде откалывающихся айсбергов. Их размеры колеблются от десятков метров до сотен километров. Один из айсбергов имел длину 160 км, ширину 70 км при толщине 250 м. Самые крупные из них живут до 12 лет В настоящее время вокруг Антарктиды постоянно дрейфуют айсберги общим объемом около 4,7 тыс. куб. км. Нередко айсберги выносятся морскими течениями и ветрами из южного полярного района далеко на север. Если использовать естественные пути миграции айсбергов, то уже в ближайшее время становится технически возможной транспортировка с помощью буксиров небольших айсбергов (объемом до 0,1 куб. км) — к побережью Африки.
Вместе с тем необходимо принимать во внимание, что дефицит пресной воды в мире связан не только с тем, что человечество использует ее во все возрастающем масштабе, но и с эффективностью инфраструктуры и учреждений, занятых регулированием водопользования. И если в развитых странах связанные с этим задачи находят свое решение, то ресурсов развивающихся стран для этого часто не достаточно.
Во всех промышленно-развитых странах речные потоки зарегулированы и управляемы, причем вода запасается для множественных целей. Например, в водохранилищах США содержится 6 тыс. куб. м воды на человека, Австралии — около 5 тыс. куб. м (в Эфиопии этот показатель равняется 43 куб. м). Однако наибольших положительных результатов регулирование водопользования достигло в Японии, где 60% производительных активов находятся в низинах, подверженных затоплению.
В этой стране в период после Второй мировой войны были сделаны значительные инвестиции в инфраструктуру. Они способствовали быстрому развитию гидроэнергетики, проведению мер по борьбе с наводнениями и развитию поливного земледелия. До реализации водных проектов вызванные сильными сезонными ливнями и тайфунами наводнения оказывали заметное негативное воздействие на японскую экономику. В отдельные годы обусловленные ими потери превышали 20% валового национального дохода (ВНД) страны, но начиная с 1970-х годов воздействие ущерб от наводнений в Японии ни разу не превысило 1% ВНД.
В развивающихся странах, не располагающих развитой инфраструктурой, подлинным бичом являются засухи. В отсутствие дождей и запасов воды там истощаются водные бассейны, пахотные земли и пастбища, почва теряет плодородие, гибнут посевы. В первую очередь засухи ударяют по сельской бедноте, за счет уменьшения производства, потерь численности поголовья скота и плодородия почвы. Государства Африки, расположенные южнее Сахары, страдают от засух сильнее других. В большей части территории сахеля Восточной и Южной Африки засухи происходят регулярно раз в 3–5 лет. Но Африка к югу от Сахары не единственный регион, подверженный засухам. В Южной Азии около 15% людей живут на территориях, которые пострадали от засухи за последние годы. Участившиеся и более продолжительные засухи были также отмечены на Ближнем Востоке. В Марокко обширная засуха в середине 1990-х годов снизила производство сельскохозяйственной продукции на 45%.
С учетом прогнозируемого дефицита пресноводных ресурсов, и принимая во внимание происходящее изменение климата, которое заметно отразится на состоянии гидросферы, выводы научного сообщества о том, что продолжение водопотребления прежними темпами уже в ближайшей перспективе станет невозможным, представляются обоснованными.
Очевидно, что в этих условиях приоритетное значение имеет переход сельского хозяйства и промышленности к технологиям, позволяющим экономить воду. О широких возможностях такого подхода свидетельствует опыт развитых стран. Так, по имеющимся расчетам, в 2000 году удельная водоемкость экономики на 1 доллар ВВП составляла в Великобритании 0,007 куб. м/год, сократившись по сравнению с 1990 годом в два раза.
Определенные успехи в водосбережении достигаются и в сельском хозяйстве: в результате принимаемых мер количество воды, идущей на производство зерновых продуктов в расчете на рацион одного человека, к настоящему времени по сравнению с 1960 годом в целом сократилось вдвое. Однако прогресс в аспекте повышения урожайности на единицу потребления воды наблюдается преимущественно в развитых странах: в Калифорнии на производство 1,3 кг пшеницы расходуется 1 т воды, в Пакистане — вдвое больше; во Франции на производство тонны кукурузы (маиса) расходуется менее половины того количества воды, которое расходуется в Китае.
Различия в методах полива фиксируются и в развивающихся странах. В Китае, например, при том же количестве расходуемой воды урожайность риса более чем вдвое превышает урожайность этой культуры в Индии.
В плане экономии воды в сельском хозяйстве весьма перспективным является метод капельного орошения, при котором вода доставляется непосредственно к корневой системе посевов. Использование этого метода в Иордании позволило сократить водопользование примерно на треть. В современном мире капельная технология пока что применяется менее чем на 1% орошаемых земель, а 90% ее охвата приходится на развитые страны.
В связи с растущим дефицитом пресной воды в настоящее время все более активно обсуждаются перспективы торговли данным ресурсом. При этом обращает на себя внимание то обстоятельство, что участники дискуссий зачастую в качестве предмета предполагаемых сделок называют питьевую воду. Такой путь представляется бесперспективным, поскольку сегодня ни в одной стране мира острого дефицита питьевой воды нет. Это, конечно, не исключает его возникновения в экстремальных условиях, что ранее в истории человечества наблюдалось неоднократно. Например, по воспоминаниям современников, в годы Великой Отечественной войны стоимость пресной воды на черном рынке в Красноводске (Туркменская ССР), куда воду доставляли на судах, доходила временами до 10 рублей за стакан, или 50 рублей за литр. На эту сумму в Баку (Азербайджанская ССР) в то время можно было купить несколько бутылок марочного вина.
Кроме того, существует проблема сохранения качества воды в процессе транспортировки, поскольку она является средой обитания бактерий, водорослей и других представителей флоры и фауны. В настоящее время известны различные способы консервирования воды, но все они являются либо неэффективными, либо дорогостоящими.
Более реальные перспективы имеет идея торговли водой для промышленного и сельскохозяйственного использования. Вместе с тем, при обсуждении данной темы необходимо учитывать, что, согласно выводам специалистов, рынки воды, за редкими исключениями, по экономическим причинам всегда будут не более чем бассейновыми. Поэтому снижение дефицита воды в тех странах, где он наблюдается, возможно только за счет широкомасштабного применения водосберегающих технологий, замещения производства водоемкой продукции импортом.
Следует подчеркнуть, что предполагаемые ограничения рынков воды не снижают экономических перспектив стран, располагающих значительными водными запасами (Бразилия, Россия), поскольку в условиях глобального дефицита пресноводных ресурсов они имеют возможность выйти с новыми предложениями на мировые рынки водоемкой продукции.