ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДНОЙ СРЕДЫ

Тема 1. ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, ИХ СВОЙСТВА И СОСТОЯНИЕ

1.1. Основные свойства воды, определяющие пригодность её практического применения

Кроме того, что вода является одним из источников жизни организмов, в том числе и человека, она используется во всех отраслях экономики, сельского хозяйстваи является источником функционирования водного транспорта. Пригодность воды для того или иного вида применения определяется её качественным состоянием по химическим, физическим и биологическим показателям.

Одним из основных направлений применения воды является использование пресной воды в качестве «пищи» для человека и других живых организмов, доля, которой по разным подсчётам в общем количестве воды на Земле составляет 2,5-3 %. Запасы доступной пресной воды распределены крайне неравномерно: в Африке только 10 % населения обеспечены регулярным водоснабжением, а в Европе этот показатель превышает 95 %. Все напряженнее становится положение с водой в больших городах мира (Париж, Токио, Мехико, Нью- Йорк). Дефицит связан с увеличением расходования запасов и с загрязнением гидросферы.

Пригодные для использования пресные воды, заключённые в реках, озёрах, водохранилищах, ледниках, подземных водах, а также почвенная влага. Пары атмосферы, солёные воды океанов и морей, не используемые в хозяйстве, составляют потенциальные водные ресурсы. Общий объём водных ресурсов оценивается в 1,4 млрд. км3. Забор воды из всех источников составляет около 4000 км3 в год. Водные ресурсы используются в энергетике, для орошения земель, промышленного, сельскохозяйственного, коммунально-бытового водоснабжения, а также в качестве транспортных путей. При использовании водных ресурсов их количество либо не меняется вообще (например, в гидроэнергетике, водном транспорте), либо часть их изымается (для орошения, коммунального водоснабжения). Эта часть составляет безвозвратные потери для данной территории. При этом общие запасы водных ресурсов на Земле неисчерпаемы, т. к. они непрерывно возобновляются в процессе глобального круговорота воды. Доступный устойчивый речной сток рек, составляющий около 9000-12 000 км3 в год, представляет собой возобновляемые водные ресурсы суши, которые можно изымать для хозяйственны нужд. По суммарному значению возобновляемых водных ресурсов лидируют Бразилия, Россия, Канада, Китай, США, Индонезия, Бангладеш, Индия. В ряде районов отмечается количественное и качественное (из-за загрязнения) истощение водных ресурсов. Около 1/3 населения мира проживает в странах, испытывающих дефицит пресной воды. В зоне дефицита находится 50 % территории Азии, 20 % Европы, около 30 % Сев. Америки, почти вся Австралия. Районы с избытком водных ресурсов расположены в экваториальных и субполярных широтах, а также во многих областях умеренного пояса. Поверхностный сток России составляет 10 % мирового. Однако 90 % приходится на бассейны Северного Ледовитого и Тихого океанов, в то же время на бассейны Азовского и Каспийского морей, где проживает более 80 % населения, приходится менее 8 % годового объёма речного стока.

Вода — единственное вещество, которое в природе присутствует в жидком, твердом и газообразном состояниях. Значение жидкой воды существенно меняется в зависимости от местонахождения и возможностей применения. Пресная вода шире используется, чем соленая. Свыше 97 % всей воды сосредоточено в океанах и внутренних морях. Еще около 2 % приходится на долю пресных вод, заключенных в покровных и горных ледниках, и лишь менее 1 % - на долю пресных вод озер и рек, подземных и грунтовых.

Вода, самое распространенное соединение на Земле, обладает уникальными химическими и физическими свойствами, определяющими её качество. Поскольку она легко растворяет минеральные соли, живые организмы вместе с ней поглощают питательные вещества без каких-либо существенных изменений собственного химического состава. Таким образом, вода необходима для нормальной жизнедеятельности всех живых организмов. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Ее молекулярный вес всего 18, а точка кипения достигает 100° С при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. На больших высотах, где давление ниже, чем на уровне моря, вода закипает при более низких температурах. Когда вода замерзает, ее объем увеличивается более чем на 11 %, и расширяющийся лед может разрывать водопроводные трубы и мостовые и разрушать скальные породы, превращая их в рыхлый грунт. По плотности лед уступает жидкой воде, что и объясняет его плавучесть.

Вода также обладает уникальными термическими свойствами. Когда ее температура понижается до 0°С и она замерзает, то из каждого грамма воды высвобождается 79 кал. При ночных заморозках фермеры иногда опрыскивают сады водой для защиты бутонов от повреждения морозом. При конденсации водяного пара каждый его грамм отдает 540 кал. Эта теплота может быть использована в отопительных системах. Благодаря высокой теплоемкости вода поглощает большое количество теплоты без изменения температуры.

Молекулы воды сцепляются посредством «водородных (или межмолекулярных) связей», когда кислород одной молекулы воды соединяется с водородом другой молекулы. Вода также притягивается к другим водород- и кислородсодержащим соединениям (т.н. молекулярное притяжение). Уникальные свойства воды определяются прочностью водородных связей. Силы сцепления и молекулярного притяжения позволяют ей преодолевать силу тяжести и вследствие капиллярности подниматься вверх по мелким порам (например, в сухой почве).

При изменении температуры воды изменяются и водородные связи между ее молекулами, что в свою очередь приводит к изменению ее состояния — от жидкого до твердого и газообразного.

Поскольку жидкая вода является прекрасным растворителем, она редко бывает абсолютно чистой и содержит минеральные вещества в растворенном или взвешенном состоянии. Лишь 2,8 % из 1,36 млрд, км3 всей имеющейся на Земле воды приходится на долю пресной, причем большая ее часть (около 2,2 %) находится в твердом состоянии в горных и покровных ледниках (преимущественно в Антарктиде) и, только 0,6 %— в жидком. Примерно 98 % жидкой пресной воды сосредоточено под землей. Соленые воды океанов и внутренних морей, занимающих более 70 % земной поверхности, составляют 97,2 % всех вод Земли.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >