Доступная вода для человека

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