Опріснювачі на світовому складі прісної води
Мабуть, єдина речовина, необхідна для життя людей, яка в Антарктиду не завозиться, це прісна вода. На цьому материку її запасів більш ніж достатньо. По суті, Антарктичний материк майже на три чверті складається з води, тільки вона тут знаходиться у твердому стані. Об'єм поверхневих прісних вод земної кулі, включаючи озера, річки та льодовики, оцінюється цифрою 29,8 млн кубічних кілометрів, причому на річки та озера припадає менше 800 000 кубічних кілометрів, що становить лише близько 3%. Отже, понад 97% запасів прісних вод Землі законсервовано як льодовиків. Обсяг Антарктичного льодовикового покриву дорівнює близько 24 мільйонів кубічних кілометрів. Отже, понад вісім десятих запасів прісної води нашої планети укладено у льодовиковому щиті Антарктиди. Цей материк представляє не що інше, як величезний світовий склад прісної води, який може допомогти людству в майбутньому, коли для задоволення зростаючих швидкими темпами потреб у воді річок, озер і льодовиків інших континентів буде вже недостатньо.
І тим не менш, хоч як це парадоксально, постачання водою діючих нині антарктичних станцій — проблема далеко не завжди проста.
На станціях, що знаходяться поблизу природних водойм — непромерзаючих озер, вона вирішується просто. На березі озера встановлюється насос, і вода закачується в утеплені цистерни, в яких вона розвозиться по будинках або подається в них трубами. Труби такої водопровідної системи також доводиться утеплювати. Озера, придатні для постачання води, є на околицях радянських станцій Новолазаревська, Беллінсгаузен та на території селища Антарктичного метеорологічного центру Молодіжна. На станції Беллінсгаузен для забору водивлаштовано спеціальну греблю на струмку, що тече з озера в морі.
Однак у місцях, де природних водойм немає, тобто на всіх внутрішньокоятинентальних станціях і станціях, розташованих на шельфових льодовиках, справа складніша. Там воду доводиться видобувати шляхом танення снігу чи льоду. Для цього використовуються спеціальні таялки – баки з нагрівачами.
Сніг у таялки зазвичай завантажується через отвори у стіні будинку або, якщо станційні будівлі занесені, через дах. Робить це, як правило, черговий станцією. На прибережних станціях, де часто дмуть сильні вітри і сніг майже весь час переміщається у вигляді струменів поземка або мчить над поверхнею льодовика під час хуртовин, мабуть, неважко створити уловлювач снігу та автоматичну подачу його в таялки. На внутрішньокоятинентальних станціях заготівля снігу для води та завантаження його в таялки представляє досить важку та неприємну роботу. Так, наприклад, на станції Схід сніг доводиться випилювати в деякій відстані від будівель, оскільки поблизу він забруднений. З огляду на те, що станція знаходиться на висоті близько 3,5 кілометра над рівнем моря, а також виключно низькі температури повітря в холодну пору року, цю важку і навіть небезпечну роботу виконують лише влітку. У літні місяці «східники» заготовляють снігові блоки, причому кожному доводиться випиляти щонайменше 500 таких блоків. Взимку їх підносять до будинку та опускають у таялки.
Оригінальний спосіб постачання водою застосовується у Мирному. Тут немає природних прісних водойм, і воду також доводиться видобувати шляхом танення льоду та снігу. У перші роки існування обсерваторії миряни витрачали багато часу та праці на заготівлю льоду. Однак незабаром хтось зрозумів, що набагато легше влаштувати штучне водоймище прямо на поверхні льодовика, з ньогозакачувати воду до цистерни, а потім розвозити споживачам. Якщо на лід покласти електричний нагрівач, на ньому утворюється невелике заглиблення, заповнене водою, а простіше кажучи, калюжа. Але в міру того, як з цієї калюжі воду викачують, вона перетворюється на своєрідну криницю на льоду. З такої криниці і постачається водою селище Радянської антарктичної обсерваторії. У міру експлуатації колодязь постійно поглиблюється, і через якийсь час, якщо льодовик у цьому місці не дуже товстий, дно його досягає ложа.
У Мирному на південній околиці селища, де закладаються такі колодязі, товщина льодовика становить близько 70-80 метрів. Діаметр колодязя дорівнює 8-9 метрів. Неважко підрахувати, що за танення колони льоду такого розміру виходить 3500—4000 тонн води. Однак, як правило, наскрізного протаювання льодовика не допускають з побоювання, що прісна льодовикова вода перемішується із солоною морською водою, тому що дно колодязя в цьому випадку виявляється набагато нижчим за рівень моря. Тому експлуатація колодязів закінчується, коли їхня глибина досягає 60—65 метрів. Таким чином, з кожної криниці витягується 3000—3500 тисяч тонн прісної, придатної для пиття та інших потреб талої води. Витрата води в Мирному в середньому становить близько 100 тонн на місяць, отже, одна криниця вистачає приблизно на два роки. Єдиний недолік цієї води у тому, що вона мало мінералізована.
Над колодязем поставлено спеціальний балок, у якому встановлена лебідка для спуску та підйому занурювального насоса зі шлангом та електричним кабелем. Водовоз Мирного підвозить на тракторі до балка утеплену цистерну, встановлену на санях, заправляє в горловину шланг і включає насос. Коли цистерна заповнюється, насос вимикається і вода розвозиться споживачам.
Аналогічний спосіб постачання водою селища, розташованого на поверхні льодовика, був застосований американцями на базі Кемп Сенчурі у Гренландії у 1959 та 1960 роках. Для танення льоду використовувалася пара з температурою понад 150 °. Установка для добування води складалася з парогенератора, що працює на дизельному паливі, електрогенератора, що забезпечує електроенергією роботу насоса і освітлення, а також кабелів і шлангів. глибиною 40 метрів, після чого почалося відкачування води.
Після успішного випробування системи водопостачання в Гренландії американські полярники збиралися застосувати її на внутрішньоконтинентальній антарктичній станції Берд, яка ці роки повинна була перебудовуватися. Однак ці плани чомусь не були здійснені, і на станції Берд, знову побудованої в 1962 році, було встановлено таялку у вигляді бака, який завантажувався снігом за допомогою бульдозера та транспортера.
Видобування води на антарктичних станціях, розташованих на поверхні льодовикового покриву, шляхом протаювання у льоду колодязів, мабуть, все ж таки найбільш доцільно, і, мабуть, цей спосіб знайде своє застосування в майбутньому. При цьому способі майже повністю виключається фізична праця людей, особливо неприємна і важка в умовах високих і низьких температур в центральних районах Антарктиди. Тут становище дещо ускладнюється тим, що не можна отримувати воду з верхніх шарів льодовикової товщі, як це робиться у Мирному. У Центральній Антарктиді верхні шари льодовика завтовшки кілька десятків метрів складені порівняно пухкими, водопроникними пластами снігу і фірну. Вода в колодязях на цих горизонтах не накопичуватиметься. Вонабуде просочуватися в навколишню товщу, як у пісок. Тільки коли дно криниці досягне щільного водонепроникного льоду, у криниці з'явиться вода, яку можна буде відкачувати. Так, наприклад, на станції Схід колодязь дасть воду лише починаючи з глибини щонайменше 60 метрів. Приблизно на таку ж глибину треба закладати льодові колодязі на американській станції Амундсен-Скотт, розташованій на Південному полюсі, та інших станціях у глибині Антарктиди. Очевидно, і в Гренландії, де відкачування води почалося з глибини 40 метрів, верхні шари були водопроникні або сильно забруднені. Сучасні насоси та інше необхідне обладнання цілком дозволяють відкачувати воду зі значно більших глибин. Правда, це вимагає додаткової витрати енергії, а отже, і палива, що завозиться на станцію, але це, мабуть, несуттєво, оскільки основна частина енергії як при таненні льоду і снігу в баках, так і при таненні льоду безпосередньо в товщі льодовика витрачається на перетворення льоду на воду. А при тому й за іншого способу для отримання одного літра води потрібна однакова кількість калорій. При видобутку води «наземним» механізованим способом за допомогою бульдозера та транспортера палива, напевно, витрачається не менше, ніж при відкачуванні води насосами. При останньому способі енергія йде в основному на прогрів стінок колодязя і льоду, що оточує товщі, до температури танення.
При такому способі водопостачання легко влаштувати каналізаційну систему зі скиданням стічних вод і нечистот у великі порожнини, що утворилися в тілі льодовика. На кожній антарктичній станції неминуче накопичуються сміття та нечистоти. І якщо на прибережних станціях їх можна позбавлятися шляхом скидання в океан, то на станціях, що знаходяться далеко від берега, такої можливості немає. Тому навнутрішньоконтиненталь-них станціях сміттєзвалища і нечистот доводиться влаштовувати лежить на поверхні льодовика неподалік будівель. Поступово все це заноситься снігом, але все ж таки значно позначається на санітарному стані станції, особливо такої станції, як Схід, де за рік шар снігу збільшується лише на 4-5 сантиметрів. Тому і з цього погляду витаювання порожнин у товщі льодовика, що дозволяє не тільки отримувати воду, а й використовувати згодом ці порожнини під сміття та нечистоти, має дуже важливе значення.
На станціях, розташованих в антарктичних оазисах на кам'янистому грунті, поблизу яких природних водойм немає, а постачання водою шляхом танення снігу і льоду утруднене, тому що їх треба доставляти до таялок здалеку, доводиться отримувати прісну воду шляхом опріснення морської води. Найбільша опріснювальна установка в Антарктиді діє на американській базі Мак-Мердо. Тут опріснювачі атомної електростанції 1969 року дали майже 12000 тонн прісної води. Приблизно стільки було отримано шляхом танення снігу в баках з використанням дизельного палива. Як ми вже казали, опріснювальна установка працювала на австралійській станції Дейвіс, розташованій на березі моря Співдружності в кам'янистому оазі Вест-фолль. Для опріснення води використовувалася сонячна енергія.
Якщо врахувати, що Мак-Мердо — одна з найбільших баз в Антарктиді і кількість води, одержуваної шляхом опріснення на цій базі, становить суттєву частку всієї кількості прісної води, яку споживають люди на крижаному континенті, виходить досить парадоксальна картина — на материку, де зосереджено основні запаси прісної води нашої планети, значну частину потреби у воді люди задовольняють шляхом опріснення солоної морської води.