Проблемы, возникающие в связи с развитием техники и нарушением природного равновесия объединяются под общим названием “загрязнение окружающей среды”. В последнее время человечеству становится всё более очевидной актуальность таких проблем, и в разных странах создаются государственные и частные организации для их исследования и решения.
Решение проблем загрязнения окружающей среды – комплексная проблема. Может показаться, что устранить каждую конкретную причину загрязнения очень просто—достаточно ликвидировать его источник; однако подобные действия могли бы серьезно повлиять на социальное или экономическое благополучие отдельного региона или даже целой страны. Например, одна из основных причин загрязнения морей и океанов в современном обществе является прямым результатом потребления огромных количеств нефти; однако было бы в высшей степени неудобно и сопряжено с чудовищными экономическими последствиями для современного образа жизни полностью прекратить добычу нефти. При решении проблем загрязнения воды нужно принимать во внимание множество различных факторов, и не последним из их числа является приемлемость каждого такого решения для тех людей, которых оно затрагивает. Вместе с тем применение подходящих химических и физических принципов очистки воды позволяет эффективно уничтожать многие отходы, при этом извлекая из них полезные вещества и повторно используя последние.
В странах и регионах, где много пресной воды, люди мало заботятся о ее сохранении и экономном использовании. Однако человечество быстро приближаемся к ощутимой нехватке пресной воды, особенно в больших городах, и это приводит к необходимости экономного расходования и повторного использования воды. Так, например, вода Рейна, который служит одной из важнейших транспортных артерий в Центральной Европе, используется до 30 раз, прежде чем она достигает берегов Северного моря. Это означает, что города и промышленные предприятия, расположенные по берегам Рейна и пользующиеся его водой, должны очищать использованную воду, прежде чем сбрасывать ее снова в реку.
По имеющимся оценкам учёных, на земную сушу ежегодно выпадает около 120000 км3 пресной воды в виде дождя и снега. Из этого количества 32000 км3 воды стекает по земле в ручьи, реки и далее в океаны. Большая часть остальной воды испаряется или остается в растительном или животном мире. В США для ежедневных нужд используется примерно 3600 миллиардов литров воды. В 1900 г. использовалось только 160 миллиардов литров пресной воды; в 1960 г. эта цифра превысила 1200 миллиардов, а по оценкам на 2000 г. она достигла 3500 миллиардов литров в день. Таким образом, США уже стоят перед проблемой повторного использования пресной воды.
В природных условиях проблема очистrи загрязненной воды просто, и решается в результате дистилляции. Хотя вода—прекрасный растворитель и уносит с земли в океаны ил и взвешенные вещества, простые процессы испарения и конденсации удаляют из нее все, кроме растворенных газов. В результате природа создает огромные количества пресной воды даже из самых загрязненных вод. На испарение моля воды при 20 С расходуется энергия, равная 10,42 ккал. Эта энергия поставляется солнцем. Она возвращается в атмосферу при конденсации водяного пара в жидкую воду. Однако эти две стадии естественного процесса дистилляции воды обычно происходят не в одном месте, так как скорость испарения максимальна в зонах земли с наиболее теплым климатом, т. е. в тропиках. Конденсация водяного пара протекает тогда, когда с теплым, насыщенным влагой воздухом соприкасается холодный воздух. В целом круговорот воды в природе приводит к охлаждению тропических зон и нагреванию умеренных зон. Если бы на земле не было воды или другого вещества, обладающего столь же высокой эффективностью в качестве теплоносителя, экваториальные области оказались бы перегретыми, а полярные области— сильно переохлажденными. Это было бы неудобно для тех форм жизни, которые распространены на Земле. Очистка воды происходит также в результате ее последовательного замерзания и оттаивания, что создает такие источники пресной воды, как айсберги.
Таким образом, благодаря круговороту воды в природе человек получает пресную воду в качестве одного из важнейших природных ресурсов. Используя воду, мы загрязняем ее различными веществами, так что ее нельзя повторно применять без предварительной очистки. Если наши потребности в воде превышают природные ресурсы чистой воды, приходится повышать эти ресурсы искусственным путем.
