В чем причина катастрофической нехватки воды в республике Крым, чем различаются перспективные проекты опреснения, достаточно ли на полуострове подземных гидрологических запасов и причем здесь верблюды, рассказывает редактор InScience.
В середине декабря, заселяясь в домик в 20 км от Ялты, я услышала предупреждение о возможных проблемах с водой. Казалось бы, подготовка к новому кварталу или ремонтные работы вполне ожидаемы в низкий сезон. Но сопровождалось это несколько загадочной фразой «летом мы воду использовали слишком много» (которую хотелось продолжить «и прогневили своенравных языческих богов симеизского водоканала»). С 14 декабря воду начали подавать по три часа утром и вечером. Ограничения и перебои с водоснабжением коснулись не только поселков южного берега, но и в десятках населенных пунктах по всему полуострову, включая Ялту, Севастополь, Евпаторию (недаром вопрос об этом прозвучал даже на пресс-конференции с президентом). Может ли наука прийти на помощь в решении этой проблемы.
Куда ушла вода?
Длительные проблемы с водоснабжением в целом регионе — для державы, занимающей второе место в мире по запасом пресной воды это звучит как небылица. Но территория нашей страны очень велика, и вода распределена неравномерно. В то же время в России со времен СССР не было крупных международных водных программ (за исключением решения приграничных вопросов). Глобальные проекты вроде переброски сибирских рек через 2500-километровую сеть в Арал были отложены в долгий ящик в 1986-м. Так что в каком-то смысле опыт республики Крым оказался для нас новым. Что же там случилось?
Дело в том, что раньше полуостров зависел от Северо-Крымского канала, по которому живительная Н2О приходила из Днепра. С 2014 года эта система работать перестала. С точки зрения международного права вопрос о водоснабжении Крыма упирается в статус республики, с которым согласны не все. «Блокада Северо-Крымского канала демонстрирует трения между разными правилами международного права, которые одновременно применимы к ситуации, но по-разному обоснованы», — отмечают авторы публикации на эту тему, правоведы из Университета Тренто в Италии. В конфликт с законами, защищающими права человека и жизненно важные объекты гражданской инфраструктуры, вступает нежелание признавать легитимность вхождения Крыма. Компромисс, с точки зрения авторов, лежит в том, что Украина должна выполнить жизненно необходимый минимум по поставкам воды, а в остальном о соблюдении прав жителей региона обязана заботиться Россия. Однако реальный объем этих «минимальных поставок» — 85% нужд населения полуострова, так что на бумаге все выглядит слишком просто.
Парадоксально, но в целом климат полуострова с годами становится более влажным. Однако наибольший прирост произошел в районе Главной гряды и на участках Внешней гряды, то есть в горах. Многие равнинные области были и остались сухими. Количество осадков возросло на 100 мм в год в самых засушливых местах, но территории со средним увлажнением (не 300-400 мм и не 1200-1300 мм) сократились. Кроме того, изменения очень неоднородны — за сто лет ученые выделили пять периодов, в которых менялись основные принципы распределения влаги. В русскоязычных публикациях выделяют и другие причины нехватки питьевой воды в Крыму: это и захламленность родников и верховьев рек мусором, и известковые горные породы, которые способствуют уходу воды под землю, и заиленность водохранилищ, и устаревшее оборудование для очистки и хлорирования, и износ существующих систем водоснабжения, где происходят потери до 20-25% воды (так, в Феодосийском районе действует ведомственный водовод XIX века).
С импортзамещением ценного ресурса крымские водохранилища не справились: в этом году из-за недостаточного уровня осадков и огромного наплыва туристов они пересохли. В итоге в снабжающих Большую Ялту Счастливенском и Загорском водохранилищах к декабрю осталось всего 15% запасов, а поставок в Симферополь из Аянского хватило бы всего на восемь дней. В других водохранилищах осталось и того меньше — до 4-6% (недобором считается 30% заполнения), сообщают гидрологи. Владимир Путин пообещал не пожалеть денег (на решение вопроса к 2024 году планируется выделить 48 миллиардов рублей), а глава региона Сергей Аксенов решил в каждом муниципалитете сделать опреснительную установку (строительство, начатое 1 января, займет 14-16 месяцев), а министр иностранных дел Украины Дмитрий Кулеба в ответ пообещал всеми силами этому процессу мешать.
Вода из воздуха и правильные сады
Ситуацию с водохранилищами улучшат долгожданные снегопады, но забыть о нехватке воды на годы они не помогут. Недостаточно воды и в местных потоках — во множестве каньонов Крыма уже проложены трубы и организованы водозаборы, но за лето мелеют реки и ручейки, и даже самый высокий водопад полуострова, Учан-Су, превращается в тонкую струйку (которую местные насмешливо называют «водокап»). Пресные наземные и подземные источники, по оценкам ученых Института экономики и организации промышленного производства СО РАН (Новосибирск), при правильном перераспределении могли бы обеспечить людей питьевой водой. Однако этой воды не хватит для сельского хозяйства и промышленности — и этим отраслям, как и коммунальным службам, рекомендуют снизить или прекратить использование питьевой воды, полностью перейдя на опреснительные установки.
В домохозяйствах для питья и готовки тоже используется всего 10% потребляемой воды, а ведь на такие цели, как слив в уборной (до 30% воды), вполне подойдет вода техническая. В связи с этим некоторые ученые даже предлагают подавать по трубам только техническую воду, которая в более тщательной очистке не нуждается, а для питья использовать бутилированную, либо установить всем счетчики и ввести двойные тарифы за перерасход. Существуют и технологии конденсации воды прямо из воздуха (в том числе — переносные устройства. Ученые из РУДН предлагают еще одно интересное решение — согласно их расчетам, одна ветроэлектростанция способна в условиях Крыма накопить 172 кубических метра воды за год.
20 октября 2020 года Правительством РФ был утвержден план из 14 мероприятий, чтобы обеспечить водоснабжение в Крыму. Пункты «утверждение и реализация мероприятий с целью снижения потерь водоснабжения» и «геологическое изучение и разведка водозаборов в целях увеличения использования подземных вод» повторяются по два раза с разными ответственными организациями, выходом воды и финансированием. Главное, чтобы ведомства здесь не выполняли одно и то же дважды, а действовали согласованно.
В плане некоторые пункты выглядят дублирующими, но при этом не указаны меры для изменения расхода воды на сельское хозяйство. А ведь на ирригацию в 2002 году тратилось 65-83% потребляемой воды. Некогда процветающая (в прямом смысле слова) отрасль уже приняла на себя большой удар. Объем полива с 2013 года в Крыму сократился в 47 раз, а площади орошаемых земель уменьшились на 90%. В поисках выхода из ситуации российские ученые в посвященном устойчивому развитию Крыма обзоре рекомендуют тщательнее продумывать зонирование (в зависимости от типа почвы, влажности и потребностей района в продуктах можно разделить полуостров на семь зон) и ротацию культур с бобовыми для обогащения почв азотом. Также нужно спонсировать переход на богарное земледелие — то есть, с минимумом искусственного орошения и использованием влаги, которая была получена почвой весной. В садоводстве авторы советуют сделать упор на засухоустойчивые косточковые сорта и орехи. Также многообещающими авторам статьи показались виноградарство (в районах, где система виноделия уже налажена) и выращивание культур для получения эфирных масел. Животноводство же в Крыму придется долго и упорно развивать, вкладываясь в новые породы, если мы хотим достичь устойчивой системы.
Авторы обзора дефицитов воды в Крыму предлагают более оригинальное решение — очистить, дезинфицировать ультрафиолетом и перенаправить сточные воды на орошение полей и технологические нужды — как на крупных, так и на небольших семейных предприятиях. Поливать поля для выращивания пищевых продуктов такой водой запрещено из-за риска заражения, а вот плантации травы и растений, напрямую с водой не контактирующих, законодательство позволяет. По количеству сточных вод в регионе производится лишь ненамного меньше, чем нужно для потребления для всех нужд. Для фильтрации ила, планктона и других загрязнений из Партизанского водохранилища российская ученая из Южно-Российского государственно политехнического университета им. М.И. Платова предлагает использовать композитную ткань AGM-Kompozit из прочных и износостойких пряденых и хорошо фильтрующих непряденых волокон полиэстера и полипропилена.
Взгляд на глубину
Планируется масштабно развернуть изучение запасов подземных вод, которых на полуострове немало. С гидрогеологической точки зрения Крым можно разделить на три области: складчатые районы Горного Крыма, где пресные воды накапливаются при фильтрации обильных атмосферных осадков в юрских, меловых и палеогеновых слоях; артезианский бассейн Южного борта Причерноморской впадины, где есть напорные воды в карбонатных отложениях неогена; на севере же Керченского полуострова распространены практически безводные глинистые отложения (а та вода, которая там есть, имеет отклонения качества по данным экомониторинга.
По прогнозам геологов, в Крыму разработан 41% подземных вод, из них используется около 33%. В Симферопольском районе перспективным может стать нижнемеловой водоносный горизонт, а в Джанкойскцом и Нижнегорском районе разрабатывается три кластерных водозабора из 36 колодцев, которые принесут 195 000 кубических метров воды в день. Но ученые обращают внимание на то, что основной водоносный горизонт Горного Крыма (верхнеюрские отложения) сейчас активно загрязняется. «Сильнее всего это воздействие ощущает на себе Ай-Петринское плато, часть которого без разрешения застроена частными кофейнями, магазинами, ресторанами и другими структурами без центрального водоснабжения и канализации. В этой ситуации даже биотуалеты не решают проблему, — уверены исследователи. — В дополнение к этому, множество лошадей и даже верблюдов держат на плато для привлечения туристов. Отходы быстро достигают карстового слоя сквозь трещины, которые не задерживают загразнений». Таким образом, под угрозой (в том числе и эпидемиологической) находятся курорты Южного берега Крыма, Бахчисарайский район, Севастополь, Байдарская и Варнаутская долины.
Дополнительным фактором потерь воды становится сток подземных вод в море (submarine groundwater discharge), который был обнаружен, к примеру, на участках Каламитской бухты (118-128 кубических метров воды в день на погонный метр) и Алушта-Феодосия (по разным оценкам — от 83 до 270 кубических метров в день на погонный метр). Объем этого явления плохо изучен, а имеющие измерения проводились в 1990-е, так что ситуация могла измениться.
Вся соль опреснения
Однако подземные воды весьма зависимы от погодных условий, а их использование не устранит проблему окончательно. Среди других возможных решений называют проекты переброски воды Кубани (риск нехватки влаги на Северном Кавказе) или Дона (риск вреда для экологической обстановки Азовского моря). Самые большие надежды подают технологии опреснения воды. Правда, они требуют электрической энергии, которая на полуострове тоже в дефиците, хотя для развития возобновляемой энергетики условия там весьма благоприятные.
Научная группа из Севастополя и Самары провела отбор оптимальной для Крыма системы опреснения при помощи восьми критериев (от экономической целесообразности и возможности широкого применения до экологической безопасности и длительности работы) и заключила, что лучшим решением станет вакуумная дистилляция. В отличие от установки по принципу обратного осмоса, этот метод почти не требует полимерных материалов и хорошо отделяет тяжелую воду (в черноморской воде высоко содержание дейтерия, тяжелого изотопа водорода). Еще один подход для получения легкой воды — опреснение на ядерной установке с повторным использованием воды при помощи мембранного метода (предварительной фильтрации загрязнений) и дистилляции — предложили ученые из Москвы. Такие установки можно создавать и на воде, и на суше, но второй тип ближе к реализации. На ядерном топливе они могут прослужить до семи лет.
В уже упомянутый план 14 мероприятий установки по десалинации морской воды не входят, но глава региона, как мы уже писали, обещал их построить в каждом муниципалитете. По подсчетам группы ученых из Севастополя и Ирака, для обеспечения северного побережья полуострова пресной водой при помощи технологий обратного осмоса на 1/5 (864000 кубических метров ежедневно) потребуется выстроить 50 ветровых электростанций на шельфе моря общей площадью 50 квадратных километров, а стоить этот комплекс будет 16-20 млрд рублей. Подобный комплекс для обеспечения потребностей региона мог бы стать одним из крупнейших в мире — наряду со станциями Саудовской Аравии, Израиля и ОАЭ. Но что победит — новейшие технологии, как у шейхов, или все-таки помет верблюдов в юрском горизонте — полностью зависит от решений, которые принимаются прямо сейчас.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
