Вокруг Света - Журнал «Вокруг Света» №05 за 2008 год
Впрочем, человеку, не забывающему о личной гигиене, воды требуется столько, что любое лимонное дерево завянет от зависти. По разным источникам, каждый израильтянин в среднем расходует от 80 до 130 литров ежедневно. Это довольно скромный показатель по меркам развитых стран (американцы расходуют до 500 литров), но самый высокий в Ближневосточном регионе. В Израиле проживает более семи миллионов человек. Несложные вычисления показывают, что только для бытовых нужд израильтянам ежегодно требуется около трехсот миллионов кубометров. И это не считая промышленного и сельскохозяйственного использования водных ресурсов.
Между тем именно расходы на орошение составляют большую часть потребляемой воды, хотя в последнее время из-за растущей потребности в питьевой воде их относительная доля заметно снизилась. Кстати, в Израиле невозможно увидеть садовника, беспечно поливающего деревья шлангом: вода подводится в точно рассчитанных количествах по тонким трубочкам непосредственно к каждому растению. Именно благодаря повсеместному внедрению капельного орошения площадь, занятая пустынями, в Израиле ежегодно сокращается в отличие от многих других стран, где пустыни наступают.
Антарктида нам поможет
Одна из самых экстравагантных идей состоит в том, чтобы «поймать» в высоких широтах айсберг и отбуксировать его через Средиземное море прямо к берегам страны. Транспортировка от Антарктиды до Израиля каравана гигантских ледяных глыб (размером в несколько футбольных полей каждая) может занять около года. Но если поверхность льда прикрыть от солнца тонкой отражающей пленкой, айсберги вполне могут «продержаться» до пункта назначения. Скорость движения каравана будет составлять всего пару узлов, что сравнимо со скоростью морских течений, которые надо обязательно учитывать при прокладке маршрута. Но даже один такой караван мог бы заметно упростить ситуацию с обеспечением страны питьевой водой. Есть и чуть менее радикальная версия этого проекта: не тащить айсберги целиком через океан, а прямо в открытом море измельчать лед и везти в танкерах ледяную шугу. По некоторым оценкам, такая вода может оказаться дешевле опресненной. И все же пока всерьез подобными проектами никто не занимается.
Компьютеризированная ирригационная система в пустыне Негев. Фото RICHARD T.NOVITZ/CORBIS/RPG
Всеизраильский водопровод
Откуда же взять все эти миллионы кубометров? Как и в большинстве стран мира, пресная вода в Израиле в основном добывается из естественных источников: озер, рек и подземных водоносных горизонтов. Природный резервуар пресной воды в Израиле один — это озеро Кинерет, однако уровень воды в нем уменьшается год от года. Управление водного хозяйства Израиля установило минимальный уровень воды в озере, при достижении которого из него уже нельзя выкачивать воду, чтобы не произошли необратимые гидрологические изменения. Сейчас это 213 метров ниже уровня моря. Информация об уровне воды регулярно обновляется на сайте www.water.gov.il ; в настоящее время он почти всегда находится недалеко от критической отметки. Около 40% пресной воды, выкачиваемой из озера, направляется на насосную станцию Сапир, с которой начинается Всеизраильский водопровод — система водоснабжения, доставляющая воду от северных источников на юг страны, в том числе в пустыню Негев, — остальное потребляется непосредственно в регионе.
Большая часть пресной воды, впрочем, добывается из подземных источников. Самый большой из них — так называемый прибрежный водоносный горизонт, простирающийся от берега Средиземного моря к подножию Иудейских гор. Из него ежегодно извлекается около 500 миллионов кубометров воды. Восполняется он как естественным путем — благодаря стоку дождевой воды, так и искусственными методами — захватом и перенаправлением паводков, а также, в незначительной степени, закачкой предварительно отфильтрованных и обеззараженных сточных вод.
Протяженность прибрежного водоносного горизонта позволяет ему служить в качестве многолетнего хранилища пресной воды, из которого можно выкачивать ее в засушливые годы. Но к этому процессу следует подходить разумно. Близость к берегу моря при бесконтрольной эксплуатации создает опасность периодических прорывов морской воды, что увеличивает соленость подземных вод и может сделать их непригодными для использования. Вредит водоносному горизонту также загрязнение удобрениями, ядохимикатами, промышленными и бытовыми стоками. Это особенно заметно в той его части, которая расположена на территории сектора Газа , что вынуждает жителей искать внешние источники пресной воды.
Второй по значимости водоносный горизонт Израиля называют горным. Он простирается от Изреельской долины на севере страны до города Беер-Шева на границе пустыни Негев. Этот пласт состоит из пористых, но твердых горных пород — известняка и доломита. Карстовые системы, существующие в горном водоносном горизонте, содержат естественные подземные резервуары, наполненные чистой водой. Именно здесь вода наиболее высокого качества, она может быть использована без ограничений для любых нужд практически без какой-либо предварительной обработки. Но ее уровень в этом водоносном горизонте неоднократно опускался ниже критической отметки, поэтому в настоящее время из него запрещен отбор воды свыше естественного дождевого восполнения в зимний сезон.
Существуют и альтернативные источники пресной воды. Коллекторы дождевых вод используются по всей стране и особенно полезны в период паводка, собираемая ими вода бесценна для сельского хозяйства в сухой сезон. Все быстрее развиваются технологии повторного использования сточных вод, они уже обеспечивают заметную долю объема технической воды. Наконец, у Израиля есть выход к практически неограниченным запасам воды в Средиземном и Красном морях, а через них — ко всем океанам планеты. Здесь лишь одна досадная помеха: вода в морях соленая, и без предварительного опреснения (а это сложный и дорогостоящий процесс) пить ее нельзя.
Обратный осмос
Чтобы понять явление обратного осмоса, следует сначала разобраться с осмосом обычным. Заполним какую-нибудь емкость простой водой и опустим в нее контейнер с концентрированным солевым раствором, одна из стенок которого — специальная полупроницаемая мембрана, пропускающая молекулы воды и не пропускающая молекулы соли. Что произойдет? Броуновское движение будет приводить к тому, что молекулы воды начнут проходить через мембрану в обоих направлениях. Но со стороны раствора их поток будет слабее, просто потому, что молекул воды там меньше, так как часть из них вытеснена молекулами соли. В результате концентрация раствора станет снижаться. Остановить этот процесс можно, только увеличив давление раствора. Явление осмоса можно объяснить и по-другому. Давление раствора на полупроницаемую мембрану складывается из двух составляющих — парциальных давлений воды и растворенной в ней соли. Поскольку поры не пропускают соль, ее давление полностью уравновешивает сама мембрана за счет своей упругости. А вот давление воды не уравновешивается, поскольку в растворе ее концентрация ниже, чем по другую сторону мембраны. Возникший перепад давлений называется осмотическим давлением. Он-то и затягивает воду через мембрану в раствор. Кстати, именно из-за осмоса нельзя пить морскую воду: клеточные стенки как раз и являются полупроницаемыми мембранами. Когда соленая вода попадает в пищеварительный тракт, осмос вытягивает воду из клеток, пытаясь уравнять осмотическое давление и снизить концентрацию соли, в итоге наступают обезвоживание и смерть. Но явление осмоса обратимо. Если солевой раствор будет находиться под высоким давлением, молекулы воды станут проходить через мембрану в противоположном направлении, в сторону емкости с чистой водой (опять же стремясь уравновесить давление). Таким образом, полупроницаемая мембрана действует как очень тонкий фильтр: чистая вода продавливается сквозь нее, оставляя в контейнере меньшее количество более концентрированного солевого раствора. Обратный осмос — процесс довольно медленный, и для его технической реализации необходимо высокое давление, но он работает.
В 2002 году Ливан построил водозаборную станцию на приграничной с Израилем реке Ваззани, принадлежащей к бассейну Иордана. Это едва не стало причиной военного конфликта. Фото PAUL ASSAKER/CORBIS/RPG
Долой соль
Казалось бы, что тут может быть сложного — удалить из каждого литра морской воды растворенные в нем 35 граммов соли? (Соленость вод Мирового океана колеблется в зависимости от региона, но незначительно.) Над этой проблемой задумывался еще Аристотель, пытаясь изобрести особые фильтры, опередив тем самым свое время на две с лишним тысячи лет. Это удалось сделать лишь в 1940-х годах, с открытием явления обратного осмоса. Первый же метод опреснения воды основывался на дистилляции — выпаривании соленой воды и конденсации пара, уже лишенного растворенных солей. Каждый, кто хоть раз пробовал осуществить дистилляцию самостоятельно (в кабинете химии, например), знает, как много приходится затрачивать энергии и как мало при этом получается конечного продукта. В современных опреснительных установках, работающих по этому принципу, применяется технология вакуумной дистилляции. Она основана на том, что при низком давлении вода закипает при гораздо меньшей температуре. Но энергии все равно затрачивается немало — не только на кипячение, но и на работу вакуумных насосов. Поэтому данный метод нашел применение в основном в тех странах Ближнего Востока, где много нефти, а Израиль к их числу не относится.
