Чистая вода классификация ресурса

Классификация водных ресурсов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П.П. СЕМЕНОВА-ТЯН-ШАНСКОГО»

(ЛГПУ имени П.П. Семенова-Тян-Шанского)

Институт естественных, математических и технических наук

Кафедра географии, биологии и химии

Потапова Анна Александровна

«Экологические проблемы водных ресурсов: истощение водных ресурсов, проблема чистой воды на планете»

(курсовая работа)

Выполнена в рамках изучения дисциплины

Направление подготовки 05.03.06 «Экология и природопользование»

канд.геогр.наук, доцент кафедры

географии, биологии и химии

Глава I. Теоретические аспекты изучения водных ресурсов

1.1 Понятие водные ресурсы…………………………………………….………4

1.2 Классификация водных ресурсов……………………………………….…..4

1.3 Использование водных ресурсов……………………………………………7

1.4 Экологические проблемы…………………………………………………. 9

Глава II. Аналитико-практическое исследование истощения водных ресурсов

2.1 Методы контроля качества за состоянием загрязнения……….………………………………………….…………………. 13

2.1.1. Методы контроля качества за состоянием загрязнения вод……………………………………………………………………….…14
2.1.2. Приборы и системы мониторинга…………………………….…..14

2.2.1. Определение мутности………………………………………….…16

2.2.6. Метод определения нитритов…………………………………..…22

2.2.7. Метод определения сульфатов………………………………. …23

2.2.8. Метод с окислением марганца………………………………. ….24

2.3. Охрана водных ресурсов……………………………………………. ……30

Введение

В настоящее время проблема истощения водных ресурсов является наиболее актуальной. Вода занимает первое место в потребностях человека, но даже понимая всю важность данного ресурса, человек продолжает нерациональное использование, засоряя и загрязняя мировой океан. Основная масса воды сосредоточена в океанах, испаряющаяся с его поверхности вода, дает живительную влагу естественным и искусственным экосистемам суши. Прежде неисчерпаемый ресурс — пресная чистая вода — становится исчерпаемым. Сегодня антропогенное воздействие является глобальным, т.к. воды пригодной для питья, промышленного производства и орошения, не хватает во многих районах мира. Следовательно, проживая в опасно отравленной среде обитания распространяются раковые и другие экологически зависимые заболевания различных органов. На основании этих проблем, следует внести изменения в проблеме очищения промышленных сбросов.

Целью данной работы является раскрытие проблем истощения водных ресурсов и меры их предотвращения.

Исходя из поставленной цели решались следующие задачи:

— понятие и классификации водных ресурсов

-узнать об использовании водных ресурсов, а также об экологических проблемах

-узнать о методах исследований и охране водных ресурсов

Глава I. Теоретические аспекты изучения водных ресурсов

Понятие водные ресурсы

Водные ресурсы- это воды, пригодные для использования. В понятие водных ресурсов входят все воды гидросферы (воды рек, озёр, каналов, водохранилищ, морей и океанов, подземные воды, почвенная влага, вода (льды) горных и полярных ледников, водяные пары атмосферы.

Вода возникла на планете около 3,5 млрд лет тому назад и изначально она имела вид паров, которые выделялись в процессе дегазации мантии. На сегодняшний день вода является наиболее важным элементом в биосфере Земли, ведь ее заменить ничем не возможно. Вода является основой всего живого и основный поставщик кислорода в процессе фотосинтеза. Вода принимает участие и в климатообразовании — вбирая тепло из атмосферы, чтоб впредь отдать его, тем самым регулирует климатические процессы.

Объём вод, заключённых в реках, озёрах, ледниках, морях и океанах, в подземных горизонтах и в атмосфере, достигает почти 1,5 млрд. куб. км. Это и есть водный потенциал нашей планеты. Однако 98% общего объёма вод приходится на солёные воды и лишь 28,3 млн. куб. км на пресные воды (с минерализацией менее 1 г/л). В целом объём пресных вод — весьма значительная величина, особенно если её сравнивать с современными общемировым потреблением, достигшим в 90-х годах 4-4,5 тыс. куб. км в год. Человек не беспокоиться о запасах пресной воды, т.к. ему кажется,что запас неиссякаем. Но основной объём пресных вод (почти 80%) составляют воды ледников, снежных покров, глубинных слоёв земной коры. В настоящее время они не используются и рассматриваются в качестве потенциальных водных ресурсов.

Классификация водных ресурсов

Атмосферные осадки, вы падающие на поверхность литосферы, стекают, образуя водные потоки просачиваются, тогда появляются подземные воды или застаиваются на поверхности, формируя болота, озера, ледники. Все эти водные объекты образуют воды суши и являются звеньями влагооборота литосферы. Поэтому следует выделить следующие водные ресурсы:

-Поверхностные воды (океаны, озера, реки, моря, болота)

Образование поверхностных вод — сложный процесс. В ходе круговорота воды, вода конденсируется и стекает по поверхностям, переносит нерастворимые минеральные частицы песка и почвы, остальная часть переносится в море. Поверхностные воды, насыщаются кислородом воздуха, его соединения с органическими и неорганическими веществами, вымытые из суши ,а солнечный свет поддерживают большое разнообразие форм жизни микроорганизмов, грибов, рыб и водорослей.

— Подземные воды

Подземные воды — воды верхней части литосферы, включающую всю химически несвязанную воду в трех агрегатных состояниях. Общие запасы подземных вод составляют 60 млн км 3 . По мнению В.Н. Михайлова и А.Д. Добровольского (1991), физически связанная вода также не должна включаться в состав подземных вод, так как она не принимает участия во влагообороте.

— Водохранилища

Водохранилища- это искусственный водоем, созданный для накопления и последующего использования воды и регулирования стока. Водохранилища- водные объекты, искусственно созданные человеком, большинство из них существует менее 200 лет. Поэтому все процессы протекают здесь очень активно. На берегах наблюдается сильная абразия- размыв берегов под действием волнения. В результате размыва берегов и поступления наносов из реки дно водохранилища покрывается наносами. Заиление водохранилищ может происходить очень быстро, отмечались случаи, когда заиление происходило за несколько лет. В водохранилищах наблюдается некоторое повышение минерализации, связанное с режимом регулирования и загрязнением сточными водами. Для водохранилищ характерно быстрое зарастание растительностью.

Водохранилища регулируют речной сток. Часть воды от таяния снегов или сильных ливней поступает в водохранилище, затем, летом, подается в реки. Запасенная в них вода используется для получения энергии, для орошения, обводнения и водоснабжения. Создаются удобные водные пути, доступные для судоходства в течение большей части года. Уменьшается возможность наводнений.

Водохранилища оказывают влияние на климат окружающей местности. Амплитуда температур над водной поверхностью уменьшается, относительная и абсолютная влажность увеличивается. Зимой над незамерзающей водной поверхностью возникают туманы. Выше плотины происходит повышение уровня грунтовых вод и подтопление окружающих территорий.

— Ледники

Ледники- естественные скопления снега и льда, обладающие способностью к движению. В ледниках содержится 24 млн км 3 , или 1,6% всего объема воды. Современные ледники занимают около 16 млн км 2 , из них 99% приходится на полярные широты.

Ледники консервируют огромные запасы пресной воды. Используют их пока мало, только отдельные айсберги пробуют использовать для пополнения запасов пресной воды. Покровные ледники Антарктиды и Гренландии являются мировыми холодильниками, над ними существуют постоянные барические максимумы, ответственные за общую циркуляцию атмосферы.

Во время оледенений часть воды изымается из влагооборота, уровень Мирового океана понижается и возрастет площадь суши. Ледниковые воды являются источником питания для рек. Полное таяние ледников привело бы к повышению уровня океана на 60 м и затоплению 10% суши (около 15 млн км 2 )[5]

Источник

Пресная вода на Земле – проблемы, ресурсы, источники, состав и характеристики

Пресная вода, что это …

Пресная вода является не только источником жизни, но и определяет во многом качество жизни во всех её аспектах. Наличие доступных источников с чистой пресной водой всегда являлось одним из важнейших условий для успешного развития любого региона нашей планеты, а в будущем и космоса. Чистая пресная вода — необходимое условие здоровой и продолжительной жизни человека.

Кратко сформулируем, что же это за вещество — пресная вода.

• Природные естественные воды, у которых уровень минерализации не выше 1 г/л или 0,1%.
• Пресная вода — это «чистая вода», пригодная для питья и приготовления человеком пищи, без вреда для здоровья.

Геологический словарь

Вода пресная — все природные воды с минерализацией до 1 г/л (г/кг); преобладают гидрокарбонатные, реже сульфатные и очень редко хлоридные. См. Классификация подземных вод по степени минерализации.

Запасы пресной воды на Земле

• Ледники — 24 000 000 км3 (85% от общих запасов), 90% сконцентрировано во льдах Антарктики;
• Подземные воды — 4 000 000 км3 (14%);
• Озёра и другие пресноводные водохранилища — 155 000 км3 (0,6%);
• Почвенная влага — 83 000 км3 (0,3%);
• В атмосфере — 14 000 км3 (0,06%);
• Реки — 1 200 км3 (0,04%).

Итого, суммарный объем всей пресной воды на Земле составляет — 28 253 200 км3, а это не более 3% от запасов всех вод планеты.

Проблема нехватки пресной воды

В последнее время человечество стоит перед проблемой нехватки. Сейчас свыше 1,2 миллиарда населения испытывают постоянный дефицит. По прогнозам через несколько десятилетий в таких условиях окажется более 4 миллиардов человек, так как ее количество уменьшится в два раза. К причинам такого положения относятся:

• загрязнение источников воды;
• рост населения;
• таяние ледников в результате парникового эффекта.

Данный дефицит пытаются восстановить следующими путями:

• экспорт;
• созданием искусственных водоемов;
• экономией расхода;
• искусственным получением пресной воды.

Методы получения пресной воды:

• опреснение морских вод;
• конденсация водяных паров из воздуха в естественных хранилищах холода, чаще всего в прибрежных пещерах.

С помощью конденсации образуются огромные запасы воды, которые попадают под морское дно, где часто пробиваются пресными ключами.

Значение и применение

Прежде всего, вода необходима для того, чтобы экосистемы Земли могли нормально функционировать. Вода создает и поддерживает жизнь на Земле, играет роль универсального растворителя, принимает участие во всех химических реакциях, происходящих в организме человека, формирует климат и погоду.

В состав человеческого организма входит 70% воды. Поэтому ее необходимо постоянно пополнять: без нее человек не сможет прожить более 3 суток.

Основная часть запасов водных ресурсов используется сельским хозяйством и промышленностью и только незначительная часть (около 10%) идет на потребительские нужды.

В последнее время резко увеличивается расход для домашних нужд в связи с внедрением автоматических посудомоечных и стиральных машин.

Состав

Вода рек и озер неодинакова по своему составу. Так как она является универсальным растворителем, то ее состав зависит от состава окружающей почвы и залегающих в ней минералов. В ней содержатся растворенные газы (в основном кислород, азот и углекислый газ), различные катионы и анионы, органические вещества, взвешенные частицы, микроорганизмы.

Характеристики

Важной характеристикой является ее чистота. Качество воды зависит от кислотности рН, жесткости и органолептики.

На кислотность воды влияет содержание ионов водорода, а на жесткость – наличие ионов кальция и магния.

Жесткость бывает общей, карбонатной и некарбонатной, устранимой и неустранимой.

Органолептика воды зависит от ее запаха, вкуса, цвета и мутности.

Запах может быть землистым, хлористым, нефтяным и т.д. Он оценивается по 5-бальной шкале:

1. полное отсутствие запаха;
2. запах почти не ощущается;
3. запах можно заметить только, если специально обращать на него внимание;
4. запах можно легко заметить и пить ее не очень хочется;
5. запах отчетливо слышно, что воздерживает от желания ее выпить;
6. запах отличается особой силой, делая ее непригодной для питья.

Деионизированная вода максимально близко приближена к идеально чистой. Подробно про нее написано по приведенной ссылке.
А здесь есть интересная информация про структурированную воду.

Вкус пресной воды бывает соленым, кислым, сладким и горьким. Его тоже оценивают по 5-бальной шкале. Он может отсутствовать, быть очень слабым, слабым, заметным, отчетливым и очень сильным.

Оценку цвета и мутности производят по 14-бальной шкале путем сравнения с эталоном.

Для воды характерны неиссякаемость и самоочищаемость. Неиссякаемость определяется ее самопополнением, к чему приводит естественный круговорот воды.

Какую воду называют пресной?

Как известно, две трети поверхности нашей планеты покрыты водой. Но жидкость, составляющая массу морей и океанов, не годится для питья, так как в ней содержится чересчур много солей. Лишь 3% всех водных запасов на Земле можно назвать пресной водой. Отличие от морской воды заключается в содержании соли: в пресной – не больше, чем 0,1%, в морской – до 3,5-4,1%.

От растворённых в воде солей, газов, органических и минеральных веществ зависит вкус и ряд других свойств пресной воды, которая может быть обычной питьевой и минеральной. Причём минеральная, в свою очередь, подразделяется на:

• лечебную, непригодную для постоянного утоления жажды, однако способствующую излечению от определённых заболеваний;
• лечебно-столовую, которая содержит в своём составе раствор лечебных минеральных солей, но в меньшем количестве;
• столовую, в которой минеральные добавки и газы присутствуют в невысокой концентрации.

Обычная питьевая вода может быть получена искусственным способом:

• опреснением морской воды, т.е. выпариванием и конденсацией пара;
• таянием снега или льда;
• дистилляцией.

Чтобы вода приобрела особые свойства, её настаивают на серебре, пропускают через шунгитную крошку, облучают ультрафиолетом, убивающим патогенные микроорганизмы и т.д.

Природные источники пресной воды

На нашей планете пресная вода располагается:

• на поверхности суши в виде озёр, рек, болот и ледников;
• в толще земной коры в виде огромных водяных линз, располагающихся между горными породами, откуда вода вытекает в виде ручьёв и источников;
• в атмосфере в виде пара и осадков – дождя, снега, града и др.

По оценкам учёных, наибольшим количеством пресной воды располагает Бразилия, а на втором месте находится наша страна.

Именно на нашей территории расположен самый крупный на планете водоём с пресной водой – озеро Байкал. Оно содержит примерно пятую часть всех мировых запасов драгоценной влаги, или 23 000 км³. Кроме того, нам принадлежат огромные озёра, расположенные в северо-западной части страны – Онежское и Ладожское, объёмы которых составляют, соответственно, 292 км³ и 910 км³ чистой воды. К сожалению, эти запасы распределены по территории России очень неравномерно, и некоторые регионы у нас уже сейчас страдают от нехватки водных ресурсов.

Жизненная необходимость рационального водопользования

Ежегодно на все виды водопользования в мире тратится 2200 кубических километров воды. Шестая часть пресноводных ресурсов, исключая полярные ледники, уходит на разбавление стоков. Расчеты показывают, что даже при снижении норм водопотребления и очистке всех стоков пресной водой затраты к 2020-му году составят 45 тысяч кубических километров в год.

Это означает, что мировые речные ресурсы живой воды будут почти полностью исчерпаны. Ведь на каждый кубический километр сточной очищенной воды уходит 10 кубических километров речной воды, а неочищенной в 3-5 раз больше. Пресной воды не становится меньше, беда в том, что ее качество резко падает.

Для того чтобы выжить, человечеству придется менять свое отношение к водопользованию. Жизненная необходимость заставит изолировать водный цикл, заставит перейти на замкнутое маловодное снабжение, а потом и безотходную технологию, предусматривающую резкое уменьшение объема потребляемой воды и снижение количества очищенных стоков. При этом условии, то есть применении безотходной технологии, по прогнозу на 2020-й год потребность в пресной воде снизится в 5 раз.

Нерациональное водопользование или загрязнение способно истощить запасы пресной воды в том или ином регионе. Уже сейчас не удовлетворяется потребность в воде на 20% у городского и на 75% у сельского населения мира, а в ряде стран эти цифры достигают соответственно 50% и 90%.

Объем воды, потребляемой коммунальным хозяйством, зависит от климатических условий и уровня жизни и варьирует от 3 до 700 литров в сутки для одного человека. Расход воды на промышленные нужды (в среднем 20%) обусловлен экономическим развитием. Например, в Канаде промышленность использует 84% воды из водозабора, когда в Индии — лишь 1%. Наиболее водоемкие отрасли:

• металлургия и нефтехимия,
• пищевая и целлюлозно-бумажная

потребляют 2/3 воды, используемой всей промышленностью. Основной расход пресной воды (70-80%) падает на сельское хозяйство.

Равнинные малые реки нашей страны

В нашей стране подавляющее большинство водотоков приходится на малые реки. Это равнинные реки длиной менее 200 километров и с площадью водосбора до 2 тысяч квадратных километров. Водный режим их прямо обусловлен состоянием водосбора и теми изменениями, которые на нем происходят.

В современных условиях значительно изменились функции малых рек. Они практически утратили роль источников питьевого водоснабжения, особенно в южных районах, где живая вода слишком загрязнена. Потеряли они также свое прежнее энергетическое значение.

В далекие времена водяные мельницы не только удовлетворяли нужды сельского населения, но и служили делу охраны реки, так как приходилось следить за всем водосбором, чтобы не допустить разрушения плотин или заиления водоема. Сейчас малая гидроэнергетика не развивается из-за нерентабельности.

Если прежде малые реки были важными транспортными артериями, то теперь и эта их функция значительно трансформировалась.

Более того, судоходство зачастую наносит реке вред:

• загрязняется вода,
• уничтожается водная растительность,
• разрушаются берега.

Выполняя основное свое назначение — питать средние и крупные реки, малые реки все чаще несут в них бытовые, сельскохозяйственные, промышленные стоки.

Между тем трудно переоценить роль малых рек в поддержании экологического равновесия. Многие из них служат местом нереста всевозможных рыб, в том числе ценных. Решение проблем активного отдыха, водного туризма, любительского рыболовства также связано с малыми реками, их состоянием. Поэтому понятно то возросшее внимание к малым рекам, которое мы сейчас наблюдаем.

Заражение и процессы гниения пресных вод

Запасы пресных вод страдают от загрязнения неорганическими и органическими веществами, болезнетворными микробами и вирусами, сбросными водами теплоэлектростанций и промышленных предприятий.

Неорганические и органические вещества в виде пестицидов, соединений тяжелых металлов, синтетических детергентов, фенолов поступают с отходами сточных вод в водоемы и они часто токсичны для человека и животных, так как не разлагаются, а накапливаются в животных и растительных организмах.

Разложение некоторых органических веществ, происходит под действием аэробных бактерий, которые живут за счет кислорода растворенного в воде. Если отходов немного, а кислорода достаточно, происходит самоочищение водоема. При сильном загрязнении деятельность аэробных бактерий оказывается подавленной, содержание кислорода резко падает, возникают заморные явления, особенно частые зимой.

При этом отходы, мертвая рыба и другие погибшие живые организмы подвергаются действию анаэробных бактерий, в результате чего развиваются процессы гниения. Водоем теряет всякую ценность с точки зрения водоснабжения, ведения рыбного хозяйства, отдыха.

Болезнетворные микроорганизмы и вирусы попадают в водоем с плохо обработанными или совсем необработанными канализационными стоками и стоками с животноводческих ферм.

Такая «живая вода», зараженная патогенными микробами и вирусами, может стать, а порой так и случается, источником распространения различных инфекционных заболеваний.

С бытовыми и сельскохозяйственными стоками в водоемы поступают соединения азота и фосфора. Увеличение нитратов и нитритов приводит к загрязнению питьевой воды, которое вызывает заболевания. Кроме того, соединения азота и фосфора способствуют усиленной эвтрофикации(насыщение биогенными элементами, сопровождающееся ростом биологической продуктивности) водоемов.

Портит водоемы и увеличение донных отложений, основными причинами которого следует назвать эрозию почв из-за неправильного ведения земледелия и вырубки лесов, а также зарегулирование речного стока.

Сброс теплых вод в водоемы влияет на естественные условия обитания гидробионтов:

• снижается количество растворенного кислорода,
• изменяется скорость обмена веществ.

Все это приводит к гибели или подавлению развития многих видов рыб, растений, других водных организмов.

Качество воды и ее параметры

Некоторое время назад были лишь малые островки загрязнений на фоне чистой среды. Но примерно с 50-х годов нынешнего столетия картина мира стала меняться. Во многих промышленных странах загрязнение вод весьма значительно. Повышенные концентрации вредных веществ в реках, озерах и водохранилищах регистрируются почти повсеместно во всех странах. Это вызывает большую тревогу в мире.

Создаются системы контроля качества воды. В США, например, существует несколько тысяч станций наблюдения за состоянием живой воды. В Англии качество воды контролируется во всех основных речных бассейнах.

В нашей стране систематические наблюдения за качеством воды осуществляются в пунктах Госкомгидромета, которые охватывают около 2000 водных объектов — реки, озера, водохранилища. На этих пунктах измеряют физические и химические параметры воды, определяют гидробиологические показатели.

Оценка качества поверхностных вод производится на основании предельно допустимых концентраций (ПДК) различных веществ. У нас разработаны ПДК для более чем 500 веществ — больше, чем в любой другой стране. Важно отметить, что установлено ПДК многих веществ не только для водоемов хозяйственно-питьевого назначения, но и для рыбопромысловых водоемов.

Осуществляется контроль источников загрязнения, для которых определены нормы сброса сточных вод и содержания в них вредных примесей. Специальные инспекции следят за соблюдением установленных нормативов, за состоянием очистных сооружений.

Изучение гидробиологических показателей позволяет судить о качестве воды, дает обширную информацию о состоянии, численности, биомассе обитателей водоемов, дает возможность определить биологическую продуктивность водоемов.

Как показывают наблюдения, распределение загрязняющих веществ в водоемах суши во времени и пространстве представляет собой очень сложную картину. Здесь тесно переплетаются антропогенные факторы и меняющиеся природные условия.

Сезонное или многолетнее, вызванное климатическими особенностями изменение водности рек может в значительной степени влиять на качество вод. В засушливые годы или сезоны качество воды может ухудшиться.

В последнее десятилетие сеть контроля фиксирует тенденцию к снижению загрязнения вод нефтепродуктами, тяжелыми металлами, фенолами и некоторыми другими веществами. Многие другие показатели загрязненности не возрастают. А ведь развитие промышленности, сельского хозяйства, транспорта идет непрерывно. Следовательно, можно сделать вывод: что загрязнение окружающей среды хоть и очень медленно, но снижается, значит вновь в наших водоемах, появится пресная живая вода.

Источник