Основы агрономии





Опреснение морской воды



Использование морской воды для полива


Полив почвы во многих засушливых районах связан с недостатком пресной воды из-за отсутствия поблизости естественных пресноводных водоемов. Достаточно сказать, что около 60 % земной поверхности относится к районам, где пресной воды очень мало или ее нет совсем. Зачастую, проблему можно было бы решить, если бы появилась возможность использовать для полива почвы (и для других хозяйственных целей) опресненной морской воды.
Запасы морской воды на Земле поистине неисчерпаемы, но эту воду невозможно использовать для хозяйственных целей из-за высокого содержания солей.

Вода, используемая для полива сельскохозяйственных культур, должна содержать очень мало солей - большинство культур не произрастает, если их поливают водой, содержащей более 0,25% солей. Очень болезненно реагируют растения и на содержание в воде щелочи.
опреснение морской воды Во многих странах, в том числе и в России изыскиваются пути опреснения морских вод, что сняло бы проблему засухи и недостатка пресной воды в районах, примыкающих к морским солоноводным водоемам.

Нехватка пресной воды все больше ощущается в индустриально развитых странах, как США и Япония, где потребность в пресной воде для бытовых нужд, сельского хозяйства и промышленности превышает имеющиеся запасы.
В таких странах, как Израиль или Кувейт, где уровень осадков очень низок, запасы пресной воды не соответствуют потребностям в ней, которые возрастают в связи с модернизацией хозяйства и приростом населения. В дальнейшем человечество окажется перед необходимостью рассматривать океаны как альтернативный источник воды.

Россия по ресурсам наземных пресных вод занимает первое место в мире. Один только Байкал способен удовлетворить нынешнюю потребность россиян в пресной воде. Достаточно привести такой пример: если попытаться заполнить байкальскую котловину, направив сюда воду всех рек земного шара, то на ее заполнение потребуется почти 300 дней.
Однако до 80% этих ресурсов приходится на малозаселенные и малоосвоенные районы Сибири, Севера и Дальнего Востока. Всего около 20% пресноводных водоемов расположено в центральных и южных областях с высокой плотностью населения, высокоразвитыми промышленностью и сельским хозяйством.
Некоторые районы Средней Азии (Туркмения, Казахстан), Кавказа, Донбасса, юго-восточной части РФ, обладая крупнейшими минерально-сырьевыми ресурсами, не имеют источников пресной воды.

Вместе с тем ряд районов нашей страны располагает большими запасами подземных вод с общей минерализацией от 1 до 35 г/л, не используемых для нужд водоснабжения из-за высокого содержания растворенных в воде солей. Эти воды могут стать источниками водоснабжения только при условии их дальнейшего опреснения.

Важным параметром морской воды при опреснении является ее солёность, под которой подразумевается масса (в граммах) сухих солей (преимущественно NaCl) в 1 кг морской воды. В разных морях содержание солей в единице объема воды может сильно колебаться (так, например, Черное, Каспийское и Азовское моря считаются слабосолеными). Средняя солёность вод Мирового океана составляет 35 г/кг морской воды.

Наряду с поваренной солью (NaCl) в морской воде содержатся и другие химические элементы, преимущественно, в виде ионов: K+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Br-, F-, H3BO3, которые можно получать из морской воды в промышленных масштабах. Среди других веществ, содержащихся в морской воде - литий (Li), рубидий (Rb), фосфор (P), йод (J), железо (Fe), цинк (Zn) и молибден (Mo). Всего в морской воде обнаружено около 50 химических элементов в тех или иных концентрациях.

***



Способы опреснения морской воды

Наиболее известный (с глубокой древности) метод опреснения соленой воды - дистилляция, когда соленая вода испаряется в специальной установке, а затем из пара отбирают конденсат в виде пресной воды. Соли остаются в начальном растворе (тузлуке), который постоянно пополняется свежей морской водой.

Процесс достаточно трудоемкий и энергоемкий, поэтому лучшие умы человечества задействованы на удешевлении технологии получения пресной воды из морской.
Применяются вакуумные установки, позволяющие испарять воду при более низких температурах, а также технология вымораживания соли, когда охлажденная морская вода превращается в кубики пресноводного льда, покрытого кристаллами соли. Эти кристаллы затем смываются пресной водой и получается пресный лед.

Кроме указанных технологий известен способ отделения соли из воды при помощи ионных процессов. Известно, что растворенные в воде соли образуют ионы, имеющие отрицательный или положительный заряд. Благодаря этому явлению появляется возможность выделить ионы соли из воды при помощи электрических (электродиализ) или химических (ионообмен) процессов. Подобные установки уже применяются на практике, хотя технология еще далека до совершенства, и стоимость полученной пресной воды достаточно высока.

Применяются и другие методы опреснения морской воды - экстракция, основанная на том, что в некоторых органических жидкостях при низкой температуре растворяется больше воды, чем при высокой. Холодный экстрагент смешивается с соленой водой и "высасывает" из нее пресную воду, без солей. Пройдя через нагреватель, экстрагент "отпускает" из себя пресную воду.

Кроме перечисленных способов получения пресной воды применяют следующие малоизвестные методы: осмос, ультрафильтрацию, образование и последующее разложение гидратов, а также комбинацию перечисленных технологий.

Практическое применение технологий по добыче пресной воды из соленой в достаточно больших объемах осуществляется с первой половины прошлого века. Опресняющие установки производительностью до нескольких тысяч кубометров в сутки имеются во многих странах, в том числе и в бывшей республике СССР - Азербайджане. Здесь при помощи опреснительных технологий произведена попытка снизить проблему с водоснабжением города Баку.

Проблема с пресным водоснабжением возникла и в Крыму после известных событий, связанных с его присоединением к России в 2014 году. Украина (с целью наказания непокорных) перекрыла канал, подающий на полуостров пресную воду, тем самым создав дефицит, как технической, так и питьевой воды для населения.
использование опресненной морской воды для полива растений Появились сведения о постройке на полуострове (в г. Керчь) установки для опреснения морской воды производительностью около 50 т/час. Полученная вода будет использоваться, преимущественно, для технических нужд (подпитки теплосетей и паровых котлов), что, в свою очередь, позволит значительно снизить нагрузку на общее водоснабжение.

Морская вода на этой установке будет проходить несколько этапов опреснения по комбинированной технологии. Так, для осветления предлагается использовать мембранную технологию ультрафильтрации, для опреснения - мембранную технологию обратного осмоса, для полировочного умягчения - ионообменную технологию.
Установка будет функционировать в автоматическом режиме, для контроля работы оборудования понадобится всего один оператор.

Современные технологии не позволяют в настоящее время получить качественную и дешевую пресную воду из морской воды, поэтому рентабельность возделывания культур на землях, полив которых осуществляется опресненной морской водой пока стоит под вопросом.
Тем не менее, научные работы в этом направлении постоянной ведутся во всем мире, в том числе и в нашей стране, поскольку нехватка пресной воды на планете с каждым годом становится все ощутимее.
Большие перспективы возлагаются на использование атомной энергии для отделения соли из морской воды, что позволит значительно удешевить опреснительные технологии.

***

Статьи по теме:
Определения, цели и задачи мелиорации
Виды мелиорации
Осушение сельскохозяйственных земель
Орошение сельскохозяйственных земель
Агролесомелиорация и методы борьбы с эрозией почвы
Классификация удобрений