Получение и применение воды. Способы и области применения воды
Вода – одно из самых важных веществ в природе. Без неё не обходится ни один живой организм, более того, благодаря ей они и возникли на нашей планете. В разных странах человек расходует от 30 до 5 000 кубических метров воды в год. Какую пользу из неё извлекают? Какие способы получения и применения воды существуют?
Она окружает нас повсюду
Вода – самое распространенное вещество на Земле и точно не последнее в космосе. В зависимости от состава и свойств, она бывает жесткая и мягкая, морская, солоноватая и пресная, легкая, тяжёлая и сверхтяжёлая.
Это оксид водорода – неорганическое соединение, при нормальных условиях жидкое, не имеет ни запаха, ни вкуса. При небольшой толщине слоя жидкость бесцветна, с его увеличением может приобретать голубоватый и зеленоватый оттенки.
Она способствует протеканию многих химических реакций, ускоряя их. В теле человека вода составляет около 70 %. Находясь в клетках всех животных и растений, она способствует обмену веществ, терморегуляции и другим жизненно важным функциям.
В трех агрегатных состояниях она окружает нас повсюду, участвуя в круговороте веществ в природе. В виде водяного пара она присутствует в воздухе. Из него она попадает на поверхность Земли в виде атмосферных осадков (льда, тумана, дождя, инея, снега, росы и т. д.). Она попадает в реки и океаны сверху, просачивается в них сквозь грунт. Через какое-то время испаряется с их поверхности, вновь попадая в атмосферу и замыкая круг.
Основной ресурс Земли
Все поверхностные и подземные воды нашей планеты, включая атмосферный пар, объединяются в понятие гидросфера, или водная оболочка. Её объем составляет почти 1,4 миллиона кубических километров.
Около 71 % приходится на Мировой океан – непрерывную оболочку, которая окружает всю сушу Земли. Он делится на океаны Тихий, Атлантический, Северный Ледовитый, Индийский, Южный (по некоторым классификациям) океаны, моря, заливы, проливы и т. д. Мировой океан наполняет соленая морская вода, непригодная для питья.
Вся питьевая вода (пресная) находится в пределах суши. Она составляет всего лишь 2,5-3 % от всего объема гидросферы. Пресные водоемы это: реки, часть озер, ручьи, ледники и горный снег, подземные воды. Они распределены неравномерно. Так, в отдельных частях планеты существуют крайне засушливые и пустынные местности, которые не увлажнялись сотни лет.
Большая часть пресных вод находится в ледниках. В них хранится около 80-90 % всех мировых запасов этого ценного ресурса. Ледники покрывают 16 миллионов квадратных километров суши, они располагаются в приполярных областях и на вершинах высоких гор.
Источник жизни
Вода появилась на Земле миллиарды лет назад, то ли высвободившись в ходе химических реакций, то ли прибыв сюда в составе комет и астероидов. С тех пор она является неотъемлемой частью нашей жизни.
Человек и животные пьют её, растения всасывают корнями (или другими органами) для поддержания сил и энергии. Огромная часть жидкости поступает в организм вместе с продуктами питания.
В целом людям необходимо 5-10 литров воды в день, а в виде жидкости — около двух. Животные и растения могут употреблять её больше. Например, бегемоты пьют около 300 литров в сутки, примерно такое же количество необходимо и эвкалипту.
Применение воды в природе не ограничивается питьем. Для ряда организмов она является местом обитания. В реках и океанах растут водоросли, живут рыбы, планктон, амфибии, членистоногие, некоторые млекопитающие и другие существа.
Способы применения воды
В нашей повседневной жизни ни один день не обходится без воды. При этом обычно используются пресные запасы, количество которых весьма ограничено. Огромные объемы этого ресурса тратятся в быту во время уборки, стирки, мытья посуды, приготовлении пищи.
Кроме того, применение воды необходимо для личной гигиены. С этой целью её используют не только дома, но и во всех рабочих учреждениях, в особенности в больницах. В медицине её также употребляют для лечебных ванн, компрессов, обтираний, добавляют в состав препаратов.
Незаменима она и промышленности. Здесь во многом пригождается её свойство растворять различные вещества, будь то другие жидкости, соли или газы. Её используют для получения азотистой, уксусной, соляной кислот, оснований, спирта, аммиак и т. д. Ежегодно с пресных озер и рек изымается более 1000 кубических километров сырья в производственных целях.
Применение воды связано с такими видами спорта, как фигурное катание, хоккей, плавание, биатлон, гребля, серфинг, водно-моторный спорт. Она необходима при тушении пожара, для ведения сельского хозяйства.
Энергетика
Ещё одна область применения воды – энергетика. На тепловых и электрических станциях вода используется для охлаждения турбин, а также для получения пара. Только для производства одного гигаватта электричества тепловые станции потребляют от 30 до 40 кубических метров воды в секунду.
Применение воды на гидроэлектростанциях основано на других принципах. Здесь электричество вырабатывается за счет скорости течения рек. Станции устанавливают в местах с естественными перепадами высот. Там, где реки не столь стремительны, перепады высот создают искусственно при помощи дамб и плотин.
В Китае, Индии, США, Франции и других странах для производства энергии используют силу приливов. Такие станции (ПЭС) строят на морских побережьях, где уровень воды изменяется несколько раз в день под действием сил притяжения Солнца и Луны.
Морские волны тоже могут давать энергию. Их удельная мощность даже превышает ветровую и приливную. Станций, генерирующих энергию таким способом, пока немного. Первая появилась в 2008 году в Португалии, она обслуживает примерно 1 500 домов. Ещё как минимум одна станция находится в Великобритании на Оркнейских островах.
Сельское хозяйство
Ведение сельского хозяйства невозможно без применения воды. В основном она используется для полива, а также снабжения птиц и скота. Только на разведение десяти тысяч коров может понадобиться 600 кубометров воды. На возделывание риса в среднем уходит 2400 л, на виноград – 600 л, а на картофель – 200 литров.
Часть воды для полива полей и плантаций приходит естественным путем в виде атмосферных осадков. В некоторых странах, например, Великобритании, на них приходится основная доля водоснабжения.
Там, где климат более засушливый, на помощь приходят оросительные системы. Они появились ещё в Месопотамии и Древнем Египте. С тех пор они, конечно, усовершенствовались, но не утратили актуальности. Орошение применяется в странах Азии, Южной Америки и Европы. В горных участках оно террасное, на равнинных участках – паводковое.
Ресурс для отдыха
Одна из самых приятных сфер применения воды человеком – сфера рекреации. Ущерб от такого использования ресурса намного меньше, чем в других областях. К тому же чаще всего люди стремятся поехать не на пресные, а именно на морские водоемы.
На морях и океанах распространен пляжно-купальный отдых. В России популярностью пользуется побережье Черного и Азовского морей. Большинство водоемов дает возможность для развития водного спорта, прогулок на лодках и катера, а также рыбалки.
Регионы с минеральными водами привлекают желающих не только отдохнуть, но и поправить здоровье. Как правило, в таких местах расположены бальнеологические курорты и санатории. Минеральные воды насыщены различными солями и микроэлементами, например, серой, магнием, кальцием и т. д. В зависимости от состава, они могут воздействовать на различные органы в теле человека, улучшая их работу.
Источник
Для чего используют воду?
Для чего используют воду? Если Вы ищете ответ на этот вопрос, то, прочитав данную статью, обязательно его найдете.
Как человек использует воду?
Сегодня жизнь без воды трудно представить, даже дети понимают, что это невозможно.
Воду используют в различных сферах жизни и быта, например, ее используют для приготовления пищи, для поддержания ежедневной гигиены, для купания, для стирки и мытья посуды и тому подобное.
Человек использует воду в собственных целях и потребностях. Человеку нужна вода для того, чтобы поддерживать водный баланс в организме, тепловой баланс, поставлять клеткам питательные вещества и т.д.
Вода нужна для жизни потому, что она является неотъемлемой составляющей каждого живого организма, без которого он (организм) просто не смогу существовать. Минимум воды, который должен выпить человек днем равна 1-й литре.
Воду человек использует в:
● в быту: для питья, для мытья посуды, стирки белья и тому подобное;
● в промышленности: ингредиент при производстве продуктов, или в производственном процессе;
● в сельском хозяйстве: при поливе урожая и т.
Как люди используют водоемы?
Водоемы — природные или искусственные углубления в земной поверхности, в которой появляется и задерживается вода. К водоемам относятся озера, пруды, водохранилища и т.д.
Люди используют водоемы для промышленности, сельского хозяйства, бытовых и собственных нужд и т.д. Люди разводят и вылавливают рыбу, используют водоемы как транспортные сети. Конечно каждый из нас может вспомнить еще множество вариантов использования воды для промышленности, сельского хозяйства, бытовых и собственных нужд и т.
Источник
Вода и ее применение
Общеизвестно, что жизнь на планете Земля возникла благодаря наличию воды. Именно воду или признаки ее присутствия в прошлом ищут американцы на планете Марс, чтобы ответить на вопрос, была ли жизнь на Марсе.
Вода — наиболее распространенное, доступное и дешевое вещество. В воде зародилась жизнь, вышла из нее, постепенно заселив сушу и воздух. Без воды немыслима жизнь на планете Земля, немыслима жизнедеятельность человека. Именно доступность и незаменимость воды обусловила ее широкое применение в быту, промышленности и сельском хозяйстве, медицине — во всех сферах человеческой деятельности. Трудно вспомнить, где вода не применяется. Но именно это и создает проблемы, связанные с ее подготовкой к использованию, с ее очисткой .
Вода — жидкость без запаха, вкуса, цвета (в толстых слоях голубоватая); плотность р = 1,000 г/см3 (при 3,98°С), Тплавл. = 0°C, Ткип = 100°C. Одно из самых распространенных веществ в природе. Гидросфера занимает 71% биосферы. Биосфера, включающая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами, ничтожно тонка — от глубин океанских впадин до высот снежных вершин слой биосферы достигает толщины всего 20 км, что составляет лишь 0,3% радиуса Земли. К тому же эта обетованная пленка на поверхности Земли в основном водная, и в этом смысле наша планета является планетой Воды.
Заглянем в «Словарь» Брокгауза и Ефрона: «минерал» (от mina — подземный ход, штольня) — это название дают однородным твердым или жидким неорганическим произведениям природы, определенного химического состава, входящим в состав твердой оболочки земли, а также и других небесных тел.
Таким образом, жидкая вода — жидкий минерал, твердая вода (лед) — твердый минерал. В последние десятилетия обнаружены большие запасы топлива в виде твердых кристаллогидратов природных углеводородов. Вода — прекрасный растворитель и потому невозможно встретить в природе жидкую «чистую» воду, то есть воду, в которой не растворены неорганические и органические вещества. Вода — прекрасная среда обитания живых организмов и потому невозможно встретить в природе «чистую» воду, т.е. воду, в которой бы не обитали микробы, бактерии, моллюски, рыбы и т.д.
Столь универсальный по свойствам и широте распространения минерал нашел чрезвычайно широкое использование в жизнедеятельности человека. Вода используется в быту, в промышленности, в сельском хозяйстве — где угодно. Приведу примеры того, в каких объемах используется вода.
В теплоэнергетике вода — теплоноситель и рабочее тело. Тепловые электростанции используют на производство одного гигаватта электроэнергии 32-42 м3 в секунду воды. В частности, на охлаждение конденсатора турбины только одного энергоблока используется от 6 до 10 тыс.м3/ч. Если учесть, что в 1990 г. СССР произвел 1,726 млрд ГВт-ч электроэнергии, а к 2010 г. планировал увеличить производство электроэнергии только на ТЭС на 50-55%, то можно считать, что развал СССР, резкое падение производства и значительное снижение объемов производимой электроэнергии спасли республики бывшего СССР от экологической катастрофы. В металлургии вода используется для охлаждения оборудования, как теплоноситель и как рабочее тело для ТЭС, которые есть на каждом металлургическом комбинате, но не относятся к Министерству энергетики. То есть, не учтены в вышеприведенных цифрах. Только на охлаждение одной доменной печи используется до 10 тыс.м3/ч.
В химии вода — растворитель; один из реагентов некоторых химических реакций; «транспортное средство», то есть среда, позволяющая перемещать реагенты, продукты реакции из одного технологического аппарата в другой; теплоноситель и хладагент в тепловых процессах. В конечном итоге, вывод в окружающую среду жидких отходов производства осуществляется тоже в виде водных растворов и суспензий. Указать общие объемы воды, используемой химической промышленностью, не представляется возможным. Чтобы иметь хоть какое-то представление об объемах используемой воды и водных растворов, укажу, что только содовые заводы СССР выпускали в год свыше 1 млн т кальцинированной соды, а на производство 1 т кальцинированной соды (только в виде раствора хлорида натрия — рассола) расходовалось 5,5 м3 рассола. Потом в технологическом процессе этот объем увеличивался приблизительно в два раза и выводился в виде жидких отходов. Перемножить между собой эти цифры сможет сам читатель.
В медицине вода — растворитель, лекарственное средство, средство санитарии и гигиены, «транспортное средство». Повышение уровня медицинского обслуживания и рост народонаселения планеты Земля естественным образом ведет к росту водопотребления на медицинские цели.
В сельском хозяйстве вода — транспортное средство питательных веществ к клеткам растений и животных, участник обменных реакций, участник процесса фотосинтеза, реакций гидролиза, регулятор температуры живых организмов. Объемы воды, которые затрачиваются для полива сельскохозяйственных растений, при кормлении животных, птицы, не уступают объемам, используемым промышленностью.
В быту вода — средство санитарии и гигиены, участник химических реакций, протекающих при приготовлении пищи, теплоноситель, транспортное средство, удаляющее продукты жизнедеятельности человека в канализацию. Норма водопотребления на одного человека существенно разная по отдельным городам. Так, например, в Санкт-Петербурге она — 0,70 м3/мес, в среднем по Украине — 0,32 м3/мес, а в Европе — 0,11 м3/мес. Вспомните о приблизительно 6 млдр. человек, населяющих планету Земля и вам станет ясно, почему время от времени возникают разговоры о все возрастающих проблемах с питьевой водой даже в «мокрых» регионах планеты.
Что такое «чистая» вода?
Понятно, что для минерала, происходящего из разных месторождений, разного состава и столь широкого диапазона применения не могут быть сформулированы единые требования по «качеству». К сырой воде, то есть воде из источника водоотбора, требования одни. К «очищенной» воде, то есть воде, подготовленной к дальнейшему использованию, требования совершенно другие.
Более того, представления о качестве используемой воды с годами меняются, отражая:
- знания о влиянии на живой организм или технологический процесс отдельных компонентов раствора, называемого водой;
- разработанные и освоенные методы анализа;
- уровень развития науки и техники;
- «обратную связь» между потребляемой человеком водой и тем набором растворенных веществ, твердых включений и микроорганизмов, которые сбрасываются в виде сточных вод, жидких отходов промышленного и сельскохозяйственного производства.
Например, лет 200 назад для оценки качества питьевой воды использовались только органолептические методы: оценка цвета, вкуса, запаха. Сейчас перечень анализов, выполняемых санитарной лабораторией предприятия пищевой промышленности, размещается на двух страницах, заполненных мелким шрифтом. По традиции в таком списке остаются и органолептические показатели качества. Полученные в виде анализа знания о составе воды из источника водоснабжения должны вести к технологическим приемам очистки от тех или иных загрязнений. Так мы естественным образом переходим к обсуждению методов водоподготовки и водоочистки.
Что такое водоподготовка и очистка воды?
Обратимся к справочной литературе.
Энциклопедический словарь медицинских терминов сообщает: «Очистка воды (син. очистка природных вод) — комплекс санитарно-технических мероприятий, направленных на удаление примесей, представляющих опасность для человека».
Малая медицинская энциклопедия: «Очистка воды — обработка воды с помощью различных технологических приемов (коагуляция, фильтрация и др.) с целью улучшения ее органолептических и физико-химических свойств в соответствии с требованиями ГОСТ — см. «вода».
Сельскохозяйственный словарь: «Очистка воды — приведение качества исходной воды в соответствие с требованиями потребителя. Способы очистки воды: осветление (устранение мутности), обесцвечивание (устранение органических веществ), обеззараживание, дезодорация, опреснение, умягчение».
Большая Советская Энциклопедия: «Водоподготовка — обработка воды, поступающей из природного водоисточника на питание паровых и водогрейных котлов или для различных технологических целей. Водоподготовка производится на ТЭС, транспорте, в коммунальном хозяйстве, на промышленных предприятиях.
Подведем итог.
Водоподготовкой условились называть приведение качества воды в соответствие с требованиями промышленных предприятий. Очисткой воды, используемой для нужд человека и животных, называют приведением качества воды к нормам, обусловленным соответствующими ГОСТ.
Очисткой сточных вод, сбрасываемых промышленными и коммунальными предприятиями, по аналогии назовем приведение состава жидких стоков в соответствие с нормами ПДК (предельно допустимых концентраций).
Как уже отмечалось выше, в связи с ростом знаний и ухудшением экологической ситуации как следствием жизнедеятельности человека нормы на потребляемую воду все время пересматриваются. Чтобы им соответствовать, совершенствуются технологии очистки воды, оборудование.
Например, фармакопея США (USP) дает определение нескольким типам воды: очищенная вода, вода для инъекций, стерилизованная вода, стерильная вода для инъекций, стерильная бактериостатическая вода для инъекций, стерильная вода для ингаляций и стерильная вода для орошения. USP устанавливает нормы методов стерилизации и расфасовки для отдельных видов используемой воды.
Источник
