Краткое руководство по добыче и очистке воды в природных условиях. Учебное пособие

Введение

Вода необходима человеку для поддержания нормальной жизнедеятельности. Она является средой, в которой происходят все химические превращения в организме. Значение воды определяется также ее химическими и физическими свойствами: она химически нейтральна, является хорошим растворителем, ее небольшая вязкость облегчает передвижение жидкости в кровеносных и лимфатических сосудах, перенос питательных веществ к тканям и органам, а также выделение конечных продуктов обмена. Испарение воды кожей способствует поддержанию температуры тела человека в определенных границах.

Амортизирующие функции воды в организме обеспечиваются за счет ее большого содержания в синовиальных жидкостях суставов. Это предотвращает трение суставных поверхностей во время нагрузок и работы суставов, а также является определенным защитным буфером при возможных падениях и травмах.

Известно, что человеческий организм почти на 65% состоит из воды. Вода входит в состав тканей, без нее невозможно нормальное функционирование организма, осуществление процесса обмена, поддержание теплового баланса, удаление продуктов метаболизма и т.д.

1. Недостаток воды в организме. Признаки обезвоживания

Ограничение организма в жидкости всего на несколько процентов ведет к нарушению его жизнедеятельности. Отсутствие воды в течение суток (особенно в жарких районах) уже отрицательно сказывается на моральном состоянии человека, снижает его работоспособность, волевые качества, вызывает быструю утомляемость. Для организма неблагоприятно как избыточное, так и недостаточное поступление воды. При ее избытке возрастает нагрузка на почки, происходит усиленное вымывание из организма необходимых ему солей.

Потеря организмом большого количества воды опасна для жизни человека. В жарких районах без воды человек может погибнуть через 5…7 суток, а без пищи при наличии воды может жить длительное время. Даже в холодных поясах для сохранения нормальной работоспособности человеку необходимо около 1,5…2,5 л воды в сутки.

Количество воды, необходимое для поддержания нормального водного баланса в организме:

Если количество воды, которое потребляет человек, достигает 10% массы тела, наступает значительное снижение работоспособности, а если оно возрастает до 25%, то это обычно приводит к смерти. Однако даже при большой потере воды все нарушенные процессы в организме быстро восстанавливаются, если организм пополнится водой до нормы.

Зная признаки, указывающие на недостаток воды в организме человека, можно приблизительно определить процент обезвоживания относительно массы тела:

При обезвоживании в 1…3% возникает жажда, плохое самочувствие, замедление движений, сонливость, покраснение кожи в некоторых местах, повышение температуры тела, тошнота, расстройства желудка.

При обезвоживании в 6…10% возникает одышка, головная боль, покалывание в ногах и руках, отсутствие слюноотделения, потеря способности двигаться и нарушение логики речи.

При обезвоживании в 11…20% возникает бред, спазмы мышц, распухание языка, притупление слуха и зрения, охлаждение тела.

При температуре окружающего воздуха +30°С даже 20…25% обезвоживания легче перенести, чем обезвоживание в 10…15%, но при более высокой температуре воздуха.

Следует иметь в виду, что при значительной усталости, особенно возникающей во второй половине дневного перехода, резко угнетается секреция слюнных желез, в результате чего возникает сухость слизистой поверхности рта, увеличивается густота слюны, что затрудняет ее глотание, т.е. появляется чувство жажды. Для ее устранения следует усилить слюноотделение, возбудив соответствующие железы продуктами, содержащими различные органические кислоты (яблочную, лимонную, клюквенную и т.д.). Хорошо удовлетворяет эту жажду мятная или кислая конфета (леденцы, карамель), долька кураги или чернослива.

Для утоления жажды хорошо использовать минеральную воду, если ваш маршрут проходит мимо минеральных источников, или слегка подсоленную воду. При этом ткани организма обогащаются необходимыми солями. Подсолка воды, особенно снежной, из расчета 0,5….1,0 г соли на литр воды почти не ощущается на вкус. Следует учитывать, что при большой усталости вкусовые ощущения человека изменяются, притупляются. В таком состоянии даже большее количество соли не вызовет неприятных ощущений.

Тем, кто сильно потеет, необходимо до завтрака съесть 10…15 г соли и запить ее водой до чувства полного утоления жажды. Однако следует помнить, что избыточное количество воды в организме перед самым выходом на маршрут сильно загрузит дополнительной работой сердце и почки.

Путешественнику, туристу допускается установление нормы около 2,5 л воды в сутки. В жаркую погоду и при большой физической нагрузке потребность в воде значительно возрастает и может доходить до 4 л в сутки. Но не во всех районах мира имеются естественные источники воды (реки, озера, пруды) и не всеми этими источниками можно пользоваться. Человек, отправляющийся в путешествие, должен быть обучен тому, каким образом и где следует искать грунтовые воды.

2. Поиск и использование водоисточников

В условиях автономного существования, особенно в районах с жарким климатом, при ограниченных запасах воды или при их отсутствии обеспечение водой становится проблемой первостепенной важности. Необходимо отыскать водоисточник, очистить при необходимости воду от органических и неорганических примесей или опреснить ее, если она содержит большое количество солей, обеспечить ее хранение.

Природные источники можно условно разделить на несколько групп:

– открытые водоемы (реки, озера, ручьи);

– грунтовые водоемы (ключи, родники, скопление воды в подземных резервуарах);

– биологические водоисточники (растения-водоносы – ревенала, бамбук, кактус);

– атмосферная воды (дождь, снег, роса, опресненный лед).

В районах с умеренным и холодным климатом поиск источников воды не представляет трудности. Обилие открытых водоемов, снежный покров позволяют своевременно обеспечивать потребности организма в воде, создавать необходимые запасы воды для питья и приготовления пищи. Лишь в отдельных случаях приходится пользоваться природными указателями для выхода к источнику воды (проложенные животными тропы, обычно ведущие к воде, влажная почва низин). Значительно труднее обеспечить себя водой в пустыне, где источники воды нередко скрыты от глаз, и обнаружить их невозможно без знания специальных признаков и особенностей рельефа. На них могут указывать характер растительности, растения-индикаторы, искусственные знаки («обо») и т.д.

Иногда страдающим от жажды потерпевшим бедствие удается отыскать скрытые от глаз источники воды или обнаружить близко залегающие к поверхности земли водоносные слои Фунта.

Принято, что почти всегда вода скапливается в понижениях рельефа, куда скатывается с ближайших возвышенных точек. Там же, в понижениях, легче докопаться до водоносных слоев.

Грунтовые воды чаще всего поднимаются к поверхности земли на участках почвы, имеющей более рыхлую структуру, чем окружающая. То есть срабатывает своеобразный природный насос, когда более тяжелый и водонепроницаемый грунт, давя на водоносные слои, выталкивает воду вверх, по «руслам» более проницаемых почвенных слоев.

Например, на каменистых почвах встретить водоисточники вероятнее всего в местах известковых выходов. Из всех каменистых почв известняки в наибольшей степени водопроницаемы, так как пронизаны множеством глубоких трещин, по которым и выдавливаются к поверхности земли грунтовые воды.

Точно так же в сухих каменистых, в том числе известковых, каньонах искать воду следует в местах, где их пересекают более пористые песчаные почвы.

Поняв принцип работы природного насоса, нетрудно догадаться, что наибольшие шансы отыскать источник воды в горной местности будут у людей, ведущих поиск у основания горных плато, хребтов, отдельных скал и каменных гряд. Плато или хребет, налегая своей массой на землю, выдавливают влагу с водоносных горизонтов наверх. Не имея возможности пробиться сквозь монолитную каменную толщу, влага уходит в стороны, пробивая себе путь в более рыхлых окружающих почвах. Именно поэтому большинство родников встречаются у подошв скальных выходов, в тех местах, где каменный монолит входит в соприкосновение с более рыхлыми почвами (рис. 1).

Рис. 1. Источники воды у каменных монолитов

В монолитном мягком грунте водоисточники встречаются гораздо чаще, так как при подъеме из недр на пути воды почти нет препятствий. В такой местности легче всего найти родник или другой проточный водоисточник на дне долин, в нижней части склонов (рис. 2).

В засушливых районах наиболее вероятна встреча с водой там, где она протекала в зимне-весенний период, – в руслах пересохших рек, на дне превратившихся в сухие долины водоемов, в понижениях рельефа.

Вероятность отыскать источник воды или близкие грунтовые воды тем выше, чем более сочную, густую и разросшуюся растительность вы наблюдаете в окружении мелкой, вялой и захиревшей. Если эти растения выглядят лучше, значит, их корни находятся в водоносном слое. Порой в таком месте бывает довольно выкопать небольшую ямку, чтобы она скоро заполнилась водой.

Рис. 2. Источники воды в монолитном мягком грунте

Хорошим индикатором источников воды могут служить птицы, животные, насекомые.

Мошка к вечеру часто собирается и кружит над открытой водой или хотя бы более влажными, чем окружающие, растениями. Туда же, охотясь за ней, подлетают многочисленные пернатые.

Все птицы, питающиеся зерновыми растениями, например зяблики, дикие голуби и прочие, от воды далеко не улетают. О направлении, в котором расположен источник, может сказать характер их полета: прямой и низкий – значит, скорее всего, они летят к воде; неторопливый, ломаный, от дерева к дереву, с частым отдыхом – обычно означает, что птицы возвращаются от воды. В первом случае надо двигаться в сторону полета, во втором – в противоположную. Кружащие над одним местом или распевающие песни птицы тоже могут указать на водоисточник.

Чаще всего птицы слетаются к водоисточнику ранним утром, в полдень и вечером. В это время за их поведением следует наблюдать особенно внимательно.

Ястребы, орлы и другие хищные птицы в большей степени довольствуются влагой, получаемой из мяса съеденных животных, и поэтому не могут служить индикатором водоисточника, так как способны удаляться от воды на большие расстояния.

Водяные птицы также способны совершать дальние перелеты, не останавливаясь на «дозаправку» водой и пищей, и поэтому на них лучше не ориентироваться.

Большинство млекопитающих нуждаются в регулярном потреблении воды. Особенно привязаны к воде травоядные животные. Отпечатки их копыт и лап, сходящиеся в одно место, могут привести к водоисточнику.

Плотоядные животные способны в течение длительного периода времени обходиться без влаги, так как получают ее вместе с мясом съеденных животных, поэтому ориентироваться на них, как проводников к воде, более рискованно, чем на их травоядных сородичей.

Точно так же не являются указателем воды рептилии. Змеям и ящерицам достаточно для поддержания водного равновесия в организме выпадающей утрами росы и влаги, заключенной в телах поедаемых жертв.

Более надежными индикаторами влаги могут служить насекомые. Не улетают далеко от воды пчелы. Их максимальный перелет от гнезда в нормальных условиях не превышает 6,5 км. Не могут обходиться без воды большинство видов мух и комары. Исключением могут быть только случаи, когда их унесло далеко от водоисточника накануне прошедшей бурей. Так называемая европейская, с переливающимся зеленым брюшком, муха вообще не удаляется от воды дальше, чем на 100 м. Летающие водоплавающие жуки также привязаны к открытым водоемам. Колонна муравьев, в засушливой местности двигающаяся в одном направлении, может вывести на скрытый источник воды, например, в дупле стоящего невдалеке от муравейника дерева.

Обобщая, можно сказать, что любые насекомые (кроме чисто пустынных скорпионов, фаланг, скарабеев и других песчаных жуков) всегда тяготеют к увлажненным территориям. Первая же мелькнувшая перед глазами стрекоза или запищавший над ухом комар обещали скорую, буквально через несколько километров, встречу с окультуренной, то есть снабжающейся водой зоной. А там и до людей рукой подать.

Теперь небольшое предостережение. Водой из водоемов, вокруг которых нет зеленой растительности, звериных водопойных троп, зато в изобилии костей и останков падших животных, лучше не пользоваться. В крайнем случае, когда других возможностей спастись от безводной смерти нет, допустимо опреснять подобную воду с помощью солнечных конденсаторов и дистилляторов.

Почти в любой климатогеографической зоне можно встретить сооружаемые местным населением различного вида и назначения колодцы – питьевые, водопойные, для хозяйственных нужд, полива огородов, накопительные и пр. При этом замечено, что чем более засушлива местность, чем выше в ней цена воды, тем меньше жители рекламируют свои искусственные водоисточники. Иногда они маскируют колодцы сложенными поверх них кучами сухого хвороста, иногда закрывают крышками, расположенными вровень с землей. Но спрятать водоисточник так, чтобы его нельзя было отыскать, невозможно. Его всегда можно вычислить по натоптанным тропкам, идущим от жилья, места работы или выпаса скота, по отдельным следам, по растительности и насекомым, «питающимся» случайно пролитой водой.

На морских побережьях почти всегда можно добыть пресную воду, выкопав колодец за дюнами, которые окаймляют прибрежную зону. Объясняется это тем, что дождевая вода, фильтруясь сквозь песок дюн, всплывает и скапливается на поверхности более тяжелой морской воды, просочившейся из моря. Таким образом, образуются тонкие пресноводные линзы, «лежащие» на поверхности соленой воды (рис. 3).

Рис. 3. Источник воды на побережье

Именно поэтому колодцы в дюнах следует копать на такую глубину, чтобы уровень воды в них был не более 2…5 см. Если рыть глубже, то неизбежно появится соленая вода, которая смешается с пресной, сделав ее непригодной для питья. Следует помнить также, что уровень воды в прибрежных колодцах может изменяться в течение суток, прибывая и убывая во время приливов и отливов. Сделав колодец на пике прилива, во время прилива же следует им и пользоваться.

На каменистых побережьях источники пресной воды можно отыскать в местах, где скалы выходят из земли. На этой границе чаще всего и можно заметить небольшие роднички.

3. Источники воды в зимний период

Зимой в местах с холодным климатом утолить жажду – проблема. Чтобы сохранить тепло для других целей, человек часто лишает себя питьевой воды, которую можно получить, растопив лед или снег. Кроме того, для получения воды изо льда необходимо затратить время и силы, и этим также можно объяснить ог¬раниченное потребление питьевой воды.

В холодных районах Арктики у человека может наступить опасное обезвоживание организма так же легко, как в жаркой пустыне.

Основные источники воды зимой – снег и лёд. При этом лед предпочтительней, так как он имеет меньше воздушных капилляров и потому тает быстрее и воды дает больше. Перед растапливанием лед следует наколоть на возможно более мелкие куски. Снег брать лучше не с земли, а с крон и стволов деревьев, где он менее загрязнен. Когда потерпевший не имеет возможности развести огонь, можно применить эскимосский способ заготовки воды – набивать снег или мелко наколотый лед в полиэтиленовые мешки, фляги, бутылки, банки и т. п. емкости и, поместив под одежду, растапливать теплом тела.

Малое количество воды можно получить, слепив из снега снежок и, сжав его руками, подставить под капли открытый рот или емкость.

Есть снег, в крайнем случае, можно в определенных пределах, но надо соблюдать следующие предосторожности:

– растопите снег во рту до такой степени, чтобы из него можно было сделать «шарик» или длинную «палочку». Не ешьте снег в его естественном виде, это вызовет обезвоживание, а не утоление жажды;

– не ешьте кусочки льда, так как они могут травмировать губы и язык;

– нельзя есть снег, если вам жарко, если вы замерзли или устали, так как это может привести к переохлаждению организма.

Ближе к весне, когда солнце начинает пригревать, можно набросать 15…20 горстей снега на большой нагретый солнцем камень, обращенный к югу и имеющий на поверхности ложбинку. К устью ложбинки поставить посуду. За несколько минут с одного большого камня можно собрать до 1 л воды. Этот же способ с успехом применяется в высокогорье.

При отсутствии подходящего камня его можно с успехом заменить полиэтиленовой пленкой, расстеленной на освещенном солнцем склоне внутри небольшого выкопанного желоба. Лучше всего черной пленкой, которая сильнее прогревается на солнце. На пленку тонким слоем набросать снег, который, тая, потечет по желобу в подставленную в нижней части емкость. На более ровных площадках емкость можно устанавливать в заранее вырытые ямы (рис. 4).

Рис. 4. Вытапливание воды из снега

Рис. 5. Вытапливание воды из снега с помощью мешка

Кроме того, можно накладывать снег в импровизированные мешки, подвешенные над емкостью-водосборником на треногах. Если солнечного света для таяния будет недостаточно, вблизи «мешка» можно развести костер (рис. 5).

4. Обследование водоисточника и оценка качества воды

Обследование водоисточника начинается с осмотра окружающей местности. Если вблизи водоисточников имеются свалки мусора, уборные, кладбища, выгребные ямы, скотомогильники, которые могут загрязнить воду с поверхности или путем просачивания загрязнений через водопроницаемый грунт (песок, гравий), такие водоисточники нужно считать ненадежными и пользоваться водой из них можно только после тщательного исследования, проводимого врачом (фельдшером) группы.

Поверхность и дно источника тщательно проверяют на наличие каких-либо загрязнений или заражений (человеческие или животные отбросы, трупы, явные следы отравляющих веществ и ядов). Только после этого можно брать из источников воду для определения прозрачности, запаха и наличия или отсутствия отравляющих веществ.

Прозрачность воды определяют на глаз, рассматривая против света воду, налитую в чистый сосуд (стакан, бутылку белого стекла), и дают оценку:

– прозрачная,

– слегка мутноватая,

– мутная,

– очень мутная,

– грязная.

Цветность воды определяют, подкладывая под этот сосуд белый лист бумаги, и дают оценку:

– бесцветная,

– слабо-желтая,

– желтая,

– бурая.

Для определения запаха бутылку, наполненную водой на половину или на две трети, заткнув пробкой, сильно встряхивают, затем, вынув пробку, нюхают воду. Запах чувствуется явственнее, если воду предварительно подогреть до 30…40°; кроме того, это облегчает распознавание запаха отравляющих веществ.

Вода может приобретать запах от разложений (гниения) растений и трупов животных, а также при заражении воды отравляющими веществами и ядами.

Степень запаха определяется:

– очень слабый,

– заметный,

– отчетливый,

– сильный.

Вода, имеющая запах гнили и разложения или отравляющих веществ, для использования без специальной обработки непригодна; слабый болотный запах, исходящий от водорослей, не служит препятствием к использованию воды для хозяйственно-бытовых нужд (стирка белья, баня), а в некоторых случаях и для приготовления пищи.

Признаками отравления воды могут быть:

– запахи, не свойственные воде (запах горчицы или чеснока, герани, горького миндаля);

– маслянистые пятна вокруг водоисточников на поверхности воды или отдельные капельки на дне;

– привкус воды (горьковатый, вяжущий, металлический);

– наличие в водоеме мертвой рыбы (рыба очень чувствительна к некоторым ядам).

Осмотр растительности возле водоисточников поможет установить отравление воды по изменению окраски растений.

5. Очистка воды

Вода открытых водоисточников – рек, ручьев, прудов, озер – часто бывает мутной, окрашенной, иногда имеет привкус и запах, а также содержит большое количество различных микробов, среди которых могут быть опасные для здоровья человека. Для того чтобы сделать воду пригодной к употреблению, ее подвергают очистке, т.е. осветляют (освобождают от мутности и окраски) и обеззараживают (освобождают от микробов). Воду, отравленную ядовитыми веществами, а также имеющую дурной запах и привкус, используют только в исключительных случаях после специальной очистки.

5.1. Осветление воды

Мутную воду можно осветлять в ведрах, бочках, резиновых емкостях, выкопанных резервуарах. На отстаивание требуется 10…12 ч, причем осветление получается неполное, т.е. мелкие вещества глинистого и растительного происхождения не оседают и при длительном отстаивании. Этот способ осветления воды применяется на длительных стоянках, при базировании, главным образом для хозяйственных нужд. Осветление происходит быстрее и качество его выше, если в воду добавить химические вещества, называемые коагулянтами: сернокислый алюминий (глинозем) или алюминиево-калиевые квасцы.

Очищенный сернокислый алюминий представляет собой куски серовато-перламутрового цвета. Для осветления воды используют также неочищенный сернокислый алюминий, который обычно бывает в виде комков серовато-грязного цвета. Алюминиево-калиевые квасцы представляют собой кристаллы белого цвета.

Обычно требуется 1…2 г коагулянта на 10 л воды. Более точно доза устанавливается опытным путем. В три емкости по 10 л добавляют глинозем либо квасцы, размолотые в порошок или в виде 1% раствора (1 г коагулянта на 1 л воды).

Если коагулянт вводят в виде порошка, то в первую емкость добавляют 1 г, во вторую – 1,5 г и в третью – 2 г; если в виде 1% раствора, то в первую емкость добавляют 1/3 стакана раствора, во вторую – 1/2 стакана и в третью 1 стакан. После введения коагулятора воду в емкостях тщательно перемешивают в течение 2…3 мин, затем наблюдают, в какой емкости быстрее оседают крупные хлопья. Хлопья коагулянта, оседая на дно, увлекают за собой частицы мути и веществ, обусловивших окраску, и тем самым осветляют воду.

Для осветления воды выбирают наименьшее количество коагулянта, при котором происходит хорошее отстаивание, т.е. быстрое осаждение хлопьев и полное осветление воды. Избыток коагулянта не допускается, так как вода приобретает кисловатый вкус и через некоторое время после осветления начинает мутнеть от вторичного образования хлопьев.

Фильтры подручных материалов хорошо осветляют воду, если вода перед фильтрованием обработана коагулянтами и подвергалась отстаиванию в течение 1…2 ч. Можно осветлять воду, не обработанную коагулянтами, но качество воды будет хуже, а фильтры будут быстрее загрязняться.

Для корпуса фильтра используются водонепроницаемые бочки, баки, ящики. В качестве фильтрующих материалов применяют речной песок величиной 0,5…3 мм, древесный уголь такой же величины, ткань, древесные опилки, хлопок (вату).

При наличии соответствующих материалов для устройства фильтра требуется от 1 до 5 ч.

Для осветления мутной, но бесцветной воды используют песчаные и тканевые фильтры, а для осветления мутной и окрашенной воды – песчано-угольные и тканево-угольные.

Фильтрование воды через уголь освобождает ее от запаха, привкуса, многих отравляющих веществ и ядов. Опилки и хлопок применяют, если нет песка или угля, а также, если они более доступны.

Речной песок перед загрузкой в фильтр промывают водой (желательно чистой) для удаления глинистых веществ и ила, сменяя воду несколько раз и размешивая песок с каждой новой порцией воды; также промывают гравий.