Гидросфера. Распространение воды в природе

Гидросфера.

Гидросфера, является важным элементом биосферы, играет решающую роль в многих процессах, протекающих в природе и обеспечении жизни человека. Вода широко используется человечеством для его практической деятельности в промышленности, сельском и городском хозяйстве. Она применяется как сырье и хладоагент, как источник энергии, для орошения полей, садов, для создания комфорта в городах, а водные магистрали служат для транспорта грузов и людей.

Распространение воды в природе.

Объем гидросферы 1389 мл.м³ километров. Она занимает примерно ¾ поверхности земного шара- 449,53 мл. км³. (суша- 165,34 мл.км³). Из общего количества воды 1350 мл.км³ или свыше 97,2%- океанская вода. Приведем баланс других источников (в км³) воды.

Полярные воды и ледники: 29*10⁶.

Грунтовые воды до глубины в 750м.: 4,2*10⁶.

Грунтовые воды до глубины 750- 4000м.: 5,3*10⁶.

Вода в озерах: 120*10^3.

Вода в реках: 12*10³.

Влага в почве: 24*10³.

Влага в атмосфере: 13*10³.

Всего: 39*10⁶.

Значительное количество воды, порядка (10-11)*10³ км³ является составной частью живых организмов, обитающих на земле. Организм человека примерно на 70% состоит из воды. Ежедневно человек поглощает 2л. воды.

Вода в природе находится в круговороте. Под действием тепла, излучаемого солнцем, она испаряется с поверхности мирового океана, морей, рек, озер, а затем осаждается на поверхность водных бассейнов и суши. Объем воды испаряемой с поверхности океанов, превышает объем осадков примерно на 35- 45 тыс.км³. в год.

В настоящее время человек использует для своих нужд примерно 3000 км³ стоков в год, в том числе для промышленных целей 6000 км³. Предполагается, что к 2000 году общее мировое потребление воды из стоков достигает 15-18 км³.

По данным водного кадастра в нашей стране имеется 775 тыс. рек длиной более 10 км., их общий годовой сток определяется 4,7 тыс.км³. Речной сток в Европейской части России составляет 23% (проживает 80% населения), в Азиатской части 77% (проживает 20% населения). Речной сток складывается из подземных (устойчивых) и поверхностных (паводковых) стоков. Три четверти стоков относятся к поверхностным стокам. В соответствии с основами водного законодательства разрабатываются генеральные бассейновые и территориальные схемы комплексного использования и охраны вод.

На базе этих разработок осуществляются меры по регулированию стоков с помощью специальных гидросистем- регулируемых водохранилищ. Создание таких водохранилищ позволяет обеспечить белее организованную подачу воды на гидростанции и оросительные системы. Общая, протяженность каналов в бывшем СССР 4000 км. Например, создание Каракумского канала позволило обводнить часть пустыни и превратить ее в зону интенсивного земледелия. Комплексные планы организации водного хозяйства позволяют осуществлять меры направленные к экономному расходованию воды и прекращению сброса неочищенных сточных вод. Этому способствует совершенствование технологии производственных процессов и схем водоснабжения (применение безводных технологических процессов, воздушного охлаждения, оборотного водоснабжения и т.д.).

Рассмотрим среднегодовой баланс воды в бывшем СССР (в км³):

Атмосферные осадки – 8480.

Полный речной сток- 4220.

Полный подземный (устойчивый) сток- 880.

Полный поверхностный (паводковый) сток – 3340.

Влажность почвы – 5140.

Испарение влаги- 4260.

В связи с ростом населения количество воды приходящейся на одного жителя земли постепенно уменьшается. В настоящее время на человека в сутки приходится в среднем 33 м³ воды из природных источников. В отдельных странах этот показатель различается значительно: например, в Норвегии- 250, в Бразилии- 100, в СССР- 50 (в Европейской части- 16), в США- 34 (без Аляски- 20), Румынии, Венгрии- 11, Китае, Индии- 9, Польше, Германии- 4,5, Египте- 3,5.

Потребление воды.

Потребление воды промышленностью (и энергетикой) определяется примерно равной 25-35%, населением городов и поселков 5-6% от общего расхода. Основная масса воды расходуется в сельском хозяйстве, в растениеводстве. Растение используют влагу для формирования новых растительных элементов в процессе транспирации- испарения влаги, поступающей в растения через корневую систему. Например, при выращивании 1т. зерна пшеницы требуется 500т. воды.

Многообразие применения воды для различных практических целей объясняются ее химическими, физическими и биологическими свойствами.

Свойства воды.

Формула воды Н₂О- была предложена Гей-Люресаком в 1805г. В связи с тем, что водород имеет 3 изотопа а кислород 5- может существовать 36 видов изотопной воды. Так как в молекуле воды имеется ассиметричное распределение электронных зарядов она является диполем с высоким диполем 1,87 дебол. Вода обладает высокой диэликтрической постоянной (80,1 при t- 20⁰С). Благодаря этому она является универсальным растворителем.

Твердая вода (лед)- кристаллическое вещество. Жидкая вода по мнению ряда ученых имеет квази- кристаллическую структуру, она состоит из ассоциированных молекул, образуемых за счет водородной связи. Свойства воды могут меняться, например, в результате ее намачивания.

Следует отметить еще две качественные особенности воды: ее большую стабильность как химического вещества. Вода одно из наиболее распространенных и стабильных веществ на земле. Её можно испарять, конденсировать, замораживать, смешивать с другими веществами без изменения её состава. Количество воды на земле и атмосфере сегодня практически такое же что и миллионы лет назад.

Второе свойство воды- её растворяющая способность. Вода особенно пресная растворяет почти все неорганические вещества, но в разной степени. Поэтому поддержание высокой степени частоты воды представляют большие трудности.