Агаджан Бабаев - Пустыня как она есть
Положительные ионы натрия, выпавшие из поваренной соли, то есть из хлористого натрия, как уже отмечалось, имеют положительный заряд и поэтому будут двигаться от положительного электрода (одноименные заряды отталкиваются) к отрицательному (разноименные заряды притягиваются). Ну а отрицательные ионы хлора пойдут от отрицательного электрода к положительному. Чтобы повысить эффективность процесса, ванна разделяется на камеры электрически активными полупроницаемыми мембранами (ионитами), пропускающими ионы солей только противоположного знака. При включении электрического тока ионы солей начинают движение в соответствии со знаком своего заряда, и в четных камерах концентрация солей будет уменьшаться (происходит опреснение), в нечетных увеличивается. Этот метод называется электродиализом, одна из его разновидностей — электрофорез — используется в медицине для введения некоторых лекарственных препаратов через кожу.
На использовании электродиализа основана работа сравнительно небольшого экспериментального образца опреснителя МВУ-0,1, созданного в Институте пустынь. Он опресняет в сутки 100 литров воды и предназначен для водоснабжения небольших групп людей — геологических или иных экспедиций, чабанских бригад, их семей. Исходная соленость воды, поступающей в опреснитель, может достигать 15 граммов на литр — почти такова соленость воды в Каспии. Конечная минерализация — 1,5 грамма на литр, на вкус такая вода воспринимается почти как пресная. Важное достоинство опреснителя состоит в том, что он получает электроэнергию от небольшого серийного ветроэлектрического агрегата мощностью 100 ватт, а в период безветрия — от аккумуляторных батарей. Когда есть ветер и ветроагрегат дает ток, он не только питает опреснитель, но и подзаряжает аккумуляторы, так что вся опреснительная установка может работать непрерывно. Уже строятся электродиализные опреснители, имеющие в несколько раз большую производительность, а также опресняющие в два раза более соленую воду, которой особенно много в пустыне. Наиболее перспективным считают опреснение методами электродиализа дренажных вод, то есть тех вод, которые удаляются с орошаемых полей, чтобы предотвратить их засоление. Опреснить такую воду сравнительно просто: ее соленость составляет примерно пять граммов на литр. А общее количество дренажных вод, которые сейчас в основном не используются, достаточно велико — примерно пять кубических километров в год, четверть того количества, которое берут от Сырдарьи все ее оросительные системы.
На песке как на воде. Жители районов, часто затапливаемых водой, строят свои дома на сваях, приподнимая жилища на два-три метра. Оказалось, что такие свайные постройки нужны не только в заболоченных местах, но и в пустынях: они помогают избавиться от песчаных заносов. Исследуя механизмы выдувания песка, ученые пришли к выводу, что если поднять строение над песком, то пространство под ним будет сильно продуваться ветром и опасность заносов практически исчезнет. Кстати, идея свайных построек была принята зимовщиками Антарктиды и избавила их от крайне опасных снежных заносов.
Чем проклеить пустыню. Есть несколько способов успокоить, угомонить подвижные пески, закрепить их на месте. Грубый, но верный способ — просто чем-нибудь накрыть песок, скажем, большими крупноячеистыми сетками из дерева или даже железобетона. Задача такой сетки состоит в том, чтобы два-три года удерживать песок на месте. За это время посеянные на закрепленном участке песколюбивые растения пустят достаточно глубокие корни и дальше сами не дадут песчаным волнам гулять по пустыне. То есть механическая защита, механическое закрепление песков, которое иногда применяется в чистом виде, как правило, служит прологом к самому эффективному способу закрепления — фитомелиорации, то есть созданию искусственных зеленых насаждений.
Но если сеткой нужно удерживать пески лишь некоторое время, то нельзя ли вместо железобетона или дерева применить что-нибудь попроще? Что-нибудь не столь громоздкое и дорогое? И вот появляется прекрасная идея — проклеивать песок, покрывать его каким-либо вяжущим, скрепляющим составом, который создаст на поверхности корочку, не позволит ветру оголить брошенные в песок семена, даст им возможность прорасти и укорениться. Изобретательные люди пробовали, и небезуспешно, проклеивать песок глинистыми растворами, смесью битума и нефти, смолами.
Известно немало конкретных примеров, когда такие методы приносили реальный успех. Так, для защиты от песчаных заносов железнодорожных путей в одном из районов на западе Туркменистана были высажены полосы деревьев и кустарников, причем песок сразу же после высеивания в него семян заливался двадцатипроцентным битумным раствором. Контроль показал, что на закрепленном таким образом участке всходы появлялись уже на четвертый день, без всякого труда пробивая само защитное покрытие. Их было в десять раз больше, чем на соседнем участке, который для контроля оставляли без защитного покрытия.
Измерения показали, что под слоем жидкого битумного раствора, пропитавшего песок примерно на полтора сантиметра, влажность песка всегда в полтора раза выше, чем на незащищенном участке. Защитный слой препятствует испарению влаги. Но в то же время осадки прекрасно просачиваются в пробелы, которые, конечно же, имеются в покрытии. Температура в песке под покрытием оказалась на несколько градусов выше, что благоприятно влияет на прорастание семян и развитие корневой системы. Повышение температуры можно объяснить тем, что черный битумный раствор способствует поглощению солнечной энергии.
В последние годы проведены успешные эксперименты по проклеиванию песков полимерными растворами. Например, жидким латексом или нерозином, полученным из эстонских сланцев, или, наконец, специально разработанными для защиты песков полимерами, как их называют, группы К, которые могут быть синтезированы из местного природного газа. Особо хочется отметить, что многочисленные новые покрытия предварительно тщательно исследуются в лаборатории и только потом передаются для полевых испытаний.
Для иллюстрации можно вспомнить работу по лабораторному испытанию покрытий К-6 и К-9. Исследовалась корка, которая образуется в песке при разных концентрациях полимерных растворов и при разном их количестве, выливаемом на песок. Наиболее интересными оказались покрытия при расходе растворов в два и три литра на квадратный метр песчаной поверхности. Для этих концентраций были проверены такие факторы:
механическая прочность покрытий, то есть давление, которое они могут выдержать до момента резкого продавливания; оказалось, что оно равно 10–12 килограммам на квадратный сантиметр;
глубина проникновения раствора в песок — при разных концентрациях она получается различной, но в среднем раствор проникает на два сантиметра в глубь песка примерно за две секунды;
возможность прорастания семян через покрытие; выяснилось, что оно практически не мешает развитию растений;
прочность покрытия, его устойчивость при сильном ветре, который вместе с песком старается разрушить любой твердый предмет, как напильником снимает с него поверхностный слой; полимерные покрытия выдержали и этот экзамен, многочасовые продувания в аэродинамической трубе потоками воздуха, смешанного с песком, не привели к заметному истиранию полимерной защиты; килограммовый образец образовавшейся песчано-полимерной тверди после дня интенсивной продувки лишь на несколько граммов уменьшил свой вес.
Лабораторные испытания защитных покрытий — всего лишь маленький эпизод в работе Института пустынь, но он чрезвычайно характерен для нынешнего научного подхода к любому делу.
Сюрпризы климата. Изучение климата слагается не только из глубоких обобщений и математических построений, необходимых для прогнозов, но также из неприметной кропотливой работы по регулярному наблюдению за погодой. Погода во всех краях и во все времена умеет удивить человека отклонениями от привычных для него условий. И конечно, бывали подобные отклонения в жарких и засушливых среднеазиатских пустынях. Так, хорошим дополнением к распространенному представлению о вечном теплом климате региона может служить зима 1968/69 годов, когда в некоторых районах Каракумов температура доходила до минус 36 градусов. Наблюдались и очень сильные отклонения в количестве осадков. Так, в районе города Гасан-Кули как-то в течение дождливого дня выпало 79 миллиметров воды, в то время как месячная норма для этого района всего 8 миллиметров. То же самое наблюдалось в 1929 году недалеко от Ашхабада, в Фирюзе, там за месяц выпало 90 миллиметров осадков при месячной норме 9. Да и сама туркменская столица помнит щедрость дождевых туч, даже чрезмерную, — в 1910 году из-за сильных ливней улицы города оказались буквально затопленными, а селевые потоки просто смыли железнодорожное полотно на многокилометровом участке.
