Глава Город и урбанизация

2.6.Проблема питьевой воды
Обеспечение чистой питьевой водой жителей городов, водоснабжение промышленных и коммунальных предприятий относятся к числу первостепенных экологических проблем городских территорий. Оптимизация водоснабжения предполагает решение целого комплекса задач: наряду с удовлетворением потребностей питьевой воде обеспечить благоприятное санитарно-гигиеническое состояние лучших условий для разнообразных видов отдыха людей.
В крупных городах водоснабжение, как правило, осуществляется при помощи поверхностных вод рек, озер и водохранилищ. Но для этого приходится строить сложные гидротехнические сооружения: каналы, шлюзы, очистные станции. Чем крупнее город, тем большие гидротехнические сооружения приходится создавать внутри его и за пределами. Так, во многих городах приходится строить специальные каналы, по которым вода из дальних рек поступает в город.
Строительство новых заводов и фабрик, жилых кварталов требовало много воды, а источников водоснабжения и его ближайших окрестностей уже не хватало. Например, небольшая река Москва уже не могла решить проблему питьевой воды столицы нашей страны. Поэтому для дальнейшего развития города пришлось изыскать новые источники водоснабжения. Таким источником стала Волга. Недалеко от города Твери реки перекрыли плотиной, выше которой Иваньковское водохранилище. Отсюда волжские воды по 128 – километровому каналу поступают в Москву.
Канал Москва – Волга сложное гидротехническое сооружение. Между долина рек Волга и Москвы канал пересекает Клинско -Дмитровскую гряду. Воду на нее подают из Волги при помощи электронасосов на высоту 38 метров. Здесь расположена система водохранилищ, образованных водами Волги и местных подпруженных рек и речушек. С возвышенности вода самостоятельно сбрасывается в реку Москву. При этом вода крутит лопасти турбин электростанции, которая частично компенсирует расходы электроэнергии воды, используемой для подъема воды из Волги.
В 60-е годы были построены водохранилища в верховьях реки Волги, но город растет и все больше нуждается в чистой воде. Поэтому в 1974 году вступила в строй Вазузская система водоснабжения, по которой вода подается в город из водохранилища на реке Вазузе (правый приток Волги), что в 350-ти километрах от столицы.
Решение всех проблем водоснабжения Москвы сопровождалось значительными изменениями природных ландшафтов города, его окрестностей. Здесь создано множество озер, водохранилищ. Их чистые воды, пляжи, прибрежные леса и луга образуют в совокупности прекрасные места отдыха. Здесь находятся многочисленные санатории, дома отдыха и пансионаты. Все водохранилища освоены сотнями видов водоплавающих птиц. Воды Волги и Вазузы сделали полноводными воды реки Москвы, Клязьмы и их притоков. Они превратились в озерно-речные системы, стали иметь равномерный сток. На них прекратились разрушительные наводнения. Благодаря созданию системы водохранилищ Московская область превратилась в озерный край.
Если проблему обеспечения водой населения крупного города можно решить при помощи создания водохранилищ, то, как решить проблему подачи в этот город чистой питьевой воды?
Деятельность человека сильно изменяет характер земной поверхности, особенно в городе. Это и асфальтированные территории, дороги, промышленные зоны, свалки отходов. Поверхностный сток с таких территорий характеризуется крайней загрязненностью. В отличие от грунтовых вод – проходящих все же через естественные фильтры – он включает в себя все виды загрязняющих землю материалов: смытую в процессе эрозию почву; биогены, входящие в состав удобрений, экскременты животных; пестициды, используемые в сельском хозяйстве, сажу, пыль и токсические вещества от атмосферных выбросов промышленности и транспорта, остатки нефти и горюче-смазочных веществ, бытовой мусор, растительный опад и т.д.
Одним из видов загрязнения водоемов является «тепловое» загрязнение. Электростанции, промышленные предприятия часто сбрасывают подогретую воду в водоем. Это приводит к повышению в нем температуры воды. С повышением температуры в водоеме уменьшается количество кислорода, увеличивается токсичность загрязняющих воду примесей, нарушается биологическое равновесие. В загрязненной воде с повышенным содержанием температуры начинают бурно размножаться болезнетворные микроорганизмы и вирусы. Попав в питьевую воду, они могут вызвать вспышки различных заболеваний.
Города являются мощными источниками загрязнения водного бассейна. В крупных городах в расчете на одного жителя (с учетом загрязненных поверхностных стоков) ежесуточно сбрасы­вается в водоемы около 1 м³ загрязненных стоков. Поэтому города нуждаются в мощных очистных сооружениях. Важно заметить, что водоочистные сооружения водопроводов не в состоянии очистить питьевую воду от растворов указанных ве­ществ, поэтому питьевая вода может содержать их в себе в повы­шенных концентрациях и отрицательно повлиять на здоровье че­ловека.
В середине прошлого столетия начались разработка методов очистки сточных вод и систематическое строительство канализационных сетей в городах.
Сначала были созданы установки механической очистки. Сущность этой очистки заключалась в осаждении находящихся в сточных водах твердых частиц на дно, при просачивании через песчаный грунт сточные воды отфильтровывались и осветлялись. И только после открытия в 1914 г. Биологического (живого) ила появилась возможность разработки современных технологий очистки сточных вод, включающих в себя возврат (рецикл) биологического ила в новую порцию сточных вод и одновременную аэрацию суспензии. Все методы очистки сточных вод, разработанные в последующие годы и до настоящего времени, не содержат никаких существенно новых решений, а лишь оптимизируют разработанный ранее метод, ограничиваясь различными комбинациями известных стадий технологического процесса. Исключение составляют физико-химические методы очистки, в которых используются физические методы и химические реакции, специально подобранные для удаления веществ, содержащихся в сточных водах
Но эксплуатация многих станций на основе ила связано со значительными трудностями. Так, при работе станции биоло­гической очистки сточных вод городов образуется около 1,5-2 т отработанного ила в год в расчете на одного жителя. Использова­ние этого ила в качестве удобрения для столовых сельскохозяйст­венных культур недопустимо, так как он содержит в себе большое количество токсических веществ, не подлежащих разложению. В настоящее время такой ил складируется на суше, занимая значи­тельные территории, и вызывает загрязнение почвенных вод. При­чем из ила, прежде всего, вымываются наиболее токсические эле­менты, содержащие соединения тяжелых металлов, представляющие особую опасность для биосферы. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Из металлов наиболее токсичными являются ртуть, медь, цинк, а также кадмий.
Наиболее перс­пективным решением этой проблемы является внедрение в прак­тику технологических систем, предусматривающих получение из ила газа с последующим сжиганием остатков иловой массы.
Особую проблему представляет проникновение загрязненных поверхностных стоков в подпочвенные воды. Поверхностные стоки городов всегда имеют повышенную кислотность. Если под городом располагаются меловые отложения и известняки, проникновение в них закисленных вод неизбежно приводит к возникновению антропогенного карста. Пустоты, образующиеся в результате антропогенного карста непосредственно под городом, могут представлять серьезную угрозу для зданий и сооружений, поэтому в городах, в которых существует реальный риск его возникновения, необхо­дима специальная геологическая служба по прогнозу и предотвра­щению его последствий.