Вода как вид природного ресурса

Пресная

Пресная вода – то, без чего жизни на Земле просто не будет. Однако деятельность человека практически во всех своих проявлениях крайне негативно влияет на ее качество, превращая ее в непригодную для питья.

Поэтому в ближайшем будущем весьма вероятна ситуация, когда человечество столкнется с ее жестким дефицитом, а где-то это происходит уже сейчас.

Что это такое?

Под определением пресной воды кроется то, что, является противоположностью морской, содержит соли в очень небольшой пропорции (это максимум половина промилле).

В соленой воде их концентрация намного выше, иногда она доходит до 3,5-4,1%.

Если взять общий объем вод на Земле, то пресной из них будет только 3% по объему. А доступной человечеству для использования – 1%.

Характеристика

Пресная вода называется пресной в том случае, если подходит под ряд параметров. Ее соответствие определенным критериям означает, что она пригодна для питья.

Рассмотрим критерии в таблице:

Критерий	Как оценивается
Прозрачность	Чистота или замутненность воды, ее оттенок оценивается через сравнение с эталонными образцами. Разработана специальная шкала, в ней 14 делений.
Жесткость	Определяется уровнем концентрации ионов магния и кальция. Жесткость рассчитывается по методу, закрепленному в ГОСТах (официальных государственных стандартах) для питьевой воды.
Органолептика	Включает такие свойства, как цвет, запах, вкус, оцениваемые органами чувств.

Запах воде придают смешивающиеся с ней газы (примером может быть, хлор), нефть и продукты ее переработки, частицы субстрата.

Оценки запаху «выставляются» в баллах от 0 до 5, в последнем случае его интенсивность превращает воду в непригодную для питья.

Во вкусе в разной степени может ощущаться кислота, горечь, сладость, соленость. Его интенсивность тоже «высчитывается» по шкале от 0 до 5. Кислотность (рН) Ее определяет наличие ионов водорода и их пропорция. При рН меньше 7 пресная вода считается кислой, больше – щелочной.

Кислотность сильно влияет на ее свойства. Кислотно-щелочной баланс для человека очень важен, в организме он составляет строго 7,38-7,42.

Питьевая вода не должна его нарушать. В противном случае немедленно начинаются «сбои» в работе органов и систем. Кислотность измеряется простым прибором –рН-метром.

Когда по своим характеристикам пресная вода далека от идеальной, проводятся химические анализы, позволяющие выявить и идентифицировать посторонние примеси.

Является исчерпаемым ресурсом?

В оптимальных условиях, когда экосфера не страдает от антропогенного и техногенного факторов, пресная вода – неисчерпаемый ресурс, восполняющийся за счет ее круговорота.

Но сейчас проблема истощения ее запасов вследствие влияния антропогенного фактора с каждым годом становится все острее вследствие:

• обмеления надземных водоемов с пресной водой;
• все возрастающего расхода воды, потребляемой предприятиями сельскохозяйственной и различных промышленных отраслей, необходимой для снабжения населенных пунктов.
• загрязнения источников отходами антропогенного происхождения.

Поэтому большинство гидрологов признают принадлежность пресной воды уже к ресурсам из категории возобновляемых, а не неисчерпаемых.

Чаще всего пресную воду делят на виды, принимая во внимание особенности ее состава, подразделяя на обычную и минеральную.

Первая, исходя из ее источника, делится на:

• речную;
• озерную;
• дождевую;
• талую;
• родниковую (ключевую);
• колодезную;
• артезианскую.

Пресная минеральная может быть:

По составу разновидностей пресной минеральной воды очень много.

Исходя из того, каких веществ в ней больше всего, она бывает:

В отдельную категорию выделяется «искусственная» H2O, созданная с использованием современных технологий:

• минеральная (в прошедшую несколько этапов очищения воду добавляют соединения магния, натрия, кальция, йода в определенных пропорциях);
• опресненная (превращенная в пресную воду морская);
• дистиллированная (вода с минимумом посторонних примесей, результат испарения и последующей конденсации).

Как образуется и каковы источники?

Пресная вода – результат непрерывного круговорота.

Эта замкнутая система – совокупность взаимосвязанных «звеньев»:

• атмосфера;
• мировой океан;
• почва;
• реки;
• озера;
• ледники;
• биосфера;
• хозяйственная деятельность человека.

Вкратце процесс выглядит так:

1. Под воздействием солнечных лучей вода испаряется с поверхности надземных водоемов, становясь паром.
2. Воздушные потоки переносят влажный воздух, в том числе, в сторону материков.
3. Над землей он конденсируется, становясь облаками.
4. Под влиянием комплекса атмосферных условий излишки скапливающейся в них влаги выпадают на землю как осадки.
5. Определенный их процент попадает обратно в надземные водоемы, оставшаяся часть с разной скоростью сочится через грунт и горные породы, пополняя водные бассейны под землей.

На фото можно увидеть примерную схему образования пресных вод:

Подробная статья об источниках пресной воды в нашей статье по ссылке, а также информация об источниках в России здесь.

Запасы в мире

Общемировые запасы пресной воды можно оценить только приблизительно. Их объем все время меняется.

Таблица распределения запасов:

Вид источника	Примерный объем (км³)	От общего запаса (%)
Ледники, айсберги, нетающий снежный покров	24	68,7
Подземные «линзы»	10,5	30,1
Зоны вечной мерзлоты	0,3	0,86
Озера	0,091	0,26
Атмосферные пары	0,0129	0,04
Реки	0,00212	0,006

Еще больше информации о рейтинге стран мира по запасам пресной воды можно найти здесь.

Чем отличается от соленой воды?

С точки зрения физиков, химиков и гидрологов, пресная и соленая вода – две очень разные субстанции. Сходство ученые находят только в прозрачности и текучести.

Основной фактор различия – молекулярный состав.

Морская вода содержит хлорид натрия в высокой концентрации (минимум 35 г на 1 л). Это вещество гораздо лучше известно, как поваренная соль.

Из-за ее наличия морская вода:

• превращается в лед при температуре -0,8-2,5°С;
• обладает большей плотностью (она «выталкивает» на поверхность любые тела,);
• закипает намного медленнее (молекулы воды сначала «освобождаются» от соли, только после этого начинают испаряться).

Физические свойства

Базовые характеристики с точки зрения физиков:

• плавление и замерзание при 0°С (лед превращается в жидкую воду и наоборот);
• кипение при температуре 100°С (вода становится паром – это ее газообразное состояние);
• плотность при температуре 4°С – 1 г/см³, при 20°С – 0,9982 г/см³.

При нормальных условиях (давление 1 атм.) пресная вода — без цвета, запаха и вкуса. Для нее характерна высокая теплоемкость и пониженная теплопроводность (поглощая тепло в больших количествах, сама она нагревается сравнительно мало).

Как получить из морской?

Для этого разработаны следующие методики:

• дистилляция (одна или несколько стадий кипения и последующей конденсации);
• мембранная дистилляция (пар просачивается через мембрану, которая пропускает только его);
• обратный осмос («продавливание» через фильтры, пропускающие только молекулы воды);
• электродиализ (прохождение водяного потока сквозь камеру с электродами, на которых «оседают» положительные и отрицательные ионы);
• газогидратный метод (замораживание соленой воды, затем — обработка одним из углеродных газов; образующиеся в процессе кристаллы – это уже пресная вода).

Еще больше способов сделать из морской пресную воду можно найти тут.

Интересные факты

Вот некоторые интересные факты:

• Финляндия – не только «страна тысячи озер», но и «страна тысячи чистых озер». Водопроводную воду там можно пить, не боясь за собственное здоровье.
• Горячая вода превращается в лед быстрее, чем холодная. Убедительного объяснения этому факту пока не имеется. Само явление именуется «парадоксом Мпембы».
• Вода для человека – источник жизни, при ее отсутствии можно прожить максимум 5 дней. Больше, чем в воде, он нуждается только в кислороде. Но она же переносит возбудителей 85% известных науке заболеваний.
• Средняя «норма потребления» воды человеком за всю жизнь приближается к 35 тоннам.
• По мере взросления вода из организма постепенно «испаряется». У новорожденного ее примерно 80%, к старости остается 50%, не более.
• Из школьной программы каждый четко усвоил, что вода бывает твердой, жидкой и газообразной. Это верно, но не совсем. Сейчас ученые насчитывают уже 14 специфических агрегатных состояний для твердой воды и 5 – для жидкой.

Проблемы

Наиболее сложные, требующие немедленного решения, глобальные проблемы, связанные с пресной водой – ее загрязнение и недостаток.

Мир ощущает дефицит воды на экологическом, социальном, экономическом и политическом уровнях.

Кое-где он чувствуется особенно остро. Запасы пресной воды на территориях разных стран сильно варьируется.

Но все они одинаково сталкиваются с последствиями глобального потепления.

Техногенный фактор негативно сказывается на природных экосистемах. В итоге реки, озера, подземные водоносные бассейны истощаются, содержащаяся в них вода становится непригодной для питья.

Промышленность и сельское хозяйство потребляют воду во все увеличивающихся объемах, причем делают это крайне нерационально.

Заключение

Если исходить из критерия необходимости для обеспечения жизни человека и жизни на Земле вообще, именно пресная вода, а не углеводороды, драгоценные металлы и камни, является наиболее ценным полезным ископаемым.

В нормальных условиях — это неисчерпаемый природный ресурс. Однако активная деятельность человека в самых разных сферах быстро меняет ситуацию в худшую сторону.

Недостаток пресной воды и ее загрязнение – одна из наиболее важных и требующих немедленного решения проблем, которые сейчас стоят перед человечеством.

Источник

Характеристика воды как природного ресурса

Тема 1.2 ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ И РАЦИОНАЛЬНОЕ

ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ

ХАРАКТЕРИСТИКА ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

Характеристика воды как природного ресурса

Вода — самое распростра­ненное на Земле вещество. Водная оболочка, гидросфера, содержит 1,4 млрд. км 3 воды, из них воды су­ши составляют только 90 млн. км 3 . Моря и океаны занимают 71% поверхности земного шара, поэто­му существует представление о неисчерпаемости водных запасов. Однако соленые воды морей и океанов используются людьми очень мало, а получение пресной воды за счет атмосферных осадков и ледников локально и ограничено. Доступная пресная вода со­ставляет не более 0,8 % от всего количества водных ресурсов.

Распределение мировых запасов воды

Атмосфера — 1,00% Озёра и реки — 0,02%

Подземные воды — 0,77% Ледники — 2,70%

Океаны и моря — 96,50%

Весь доступ­ный поток пресной воды поступает на континенты в виде осад­ков. Водопользователями используются два источника пресной воды: подземные и поверхностные воды. После выпа­дения на землю атмосферные осадки частично остаются на поверхности, а частично просачиваются в грунт под действием силы тяжести и диффузии (инфильтрация) до тех пор, пока их не остановит во­донепроницаемый слой глины или сланцев. Так образуются без­напорные грунтовые воды, состав примесей в которых зависит от локальных условий — состава почв и осадков. Верхняя грани­ца этого водоносного горизонта называется зеркалом вод. Когда зеркало вод оказывается выше поверхности почвы, образуются озёра и болота. Часть осадков задерживается губчатой структу­рой почвы (почвенные воды). Здесь лежит зона аэрации, где од­новременно в порах почвы присутствуют и вода, и воздух. Именно из этой зоны питаются корни растений, а её водные за­пасы при отсутствии осадков пополняются за счёт капиллярного подъёма безнапорной воды, уровень которой при этом соответ­ственно снижается

Рис. 2. Источники пресной воды

Запасы напорных или артезианских вод располагаются ниже верхнего водонепроницаемого слоя и пополняются подземными потоками из источников, которые могут располагаться на рас­стояниях в десятки и сотни километров, например, из горных ледников. Соответственно, темпы пополнения артезианских вод не зависят от локальных источников. Эти воды могут находиться под значительным давлением, почему и называются напорными.

Для своих нужд человек использует главным образом по­верхностные воды рек и озёр. Поверхностные воды рек формируются в основном за счёт стока выходящих на поверхность грунтовых вод. Крупные рав­нинные реки образуются за счёт слияния многочисленных мел­ких рек и ручьёв, имеющих извилистое русло и замедленное те­чение. Эти водотоки вместе с верховыми озёрами и болотами образуют природные водохранилища — регуляторы запасов чис­той пресной воды и потому нуждаются в тщательной охране от загрязнения и мелиоративных работ по осушению, спрямлению русла и тому подобного вмешательства. Расширение за их счёт пахотных площадей в одном месте ведёт к обезвоживанию больших территорий и лучших угодий ниже по течению, про­воцирует гибель урожая в засушливые годы и наводнения в годы с избыточным выпадением осадков.

Для создания запасов воды и нужд гидроэнергетики создаются огромные искусственные водохранилища. Однако к их строительству необходимо подходить с большой осторожно­стью, так как при этом часто теряются большие площади луч­ших сельскохозяйственных земель и наносится непоправимый ущерб популяциям наиболее ценных промысловых рыб. Например, из-за плотин Волжского каскада гидроэлектростанций резко сократилась численность каспийского осетра, почти исчезли стерлядь, севрюга и белуга. Элементарные оценки показывают, что ущерб только от исчезновения этих ценнейших видов значительно превышает стоимость полученной электро­энергии.

Вода из колодцев — это воды безнапорного горизонта, арте­зианскую воду добывают из глубоких скважин, откуда она часто поступает самотёком и даже фонтанирует. Для питьевого водоснабжения используют преимущественно артезианскую воду, т.к. она считается наиболее чистой. Однако, распространённое убеждение в особой чистоте напорных вод часто оказывается ошибочным. Напорные воды могут поступать в сравнительно чистые регионы из сильно загрязненных территорий. В процессе длительной инфильтрации они очи­щаются от крупных частиц, но растворённые в них опасные со­единения тяжёлых металлов мигрируют вместе с ними на значи­тельные расстояния. Поэтому в окрестностях крупных промыш­ленных центров и мегаполисов использование воды из обычных колодцев может оказаться предпочтительнее.

Источник