Вода, как экологический фактор. Особенности физико-химических свойств воды

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального  образования

Российский государственный  гидрометеорологический университет

 

Экономический и социально-гуманитарный факультет

Кафедра связей с общественностью

 

 

 

 

Реферат

по дисциплине «Окружающая среда и здоровье человека»

«Вода, как экологический фактор.

Особенности физико-химических свойств воды»

 

 

 

                                                                                                                     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2012

Содержание

 

Введение  3

1. Вода, как экологический фактор 4
2. Физико-химические свойства воды 7
3. Вода и здоровье человека 11

Заключение 16

Список используемой литературы  17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Вода – это самое  уникальное и загадочное природное  образование. Она играет исключительную роль в жизни любого организма. Вода играет жизненно важную роль в промышленности, быту и в лабораторной практике; она совершенно необходима для поддержания жизни. Приблизительно две трети человеческого тела приходятся на долю воды, и многие пищевые продукты состоят преимущественно из воды. Она присутствует во всех клетках и тканях, играет главную роль во всех биологических процессах от пищеварения до кровообращения и выполняет множество важных функций.

Актуальность данной темы заключается в том, что основные физико-химические свойства воды влияют на все процессы, в которых вода принимает участие. Это и характеризует ее, как один из экологических факторов.

Целью данной работой является изучить воду, как экологический фактор, а так же ее влияние на окружающую среду. Для достижения цели необходимо решить ряд задач:

1. изучить особенности физико-химических свойств воды;
2. проанализировать влияние воды на организм человека и его здоровье.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Вода, как экологический фактор

 

Экологическими факторами  называют свойства среды обитания, оказывающие какое-либо воздействие  на организм. Экологические факторы могут быть необходимы или вредны для живых существ, способствовать или препятствовать выживанию и размножению. Роль воды как экологического фактора определяется ее физическими и химическими свойствами и подвижностью.

Вода - среда обитания разнообразных  живых организмов. Тела живых организмов в основном состоят из воды. Так  содержание воды в растениях колеблется от 40 до 98%, в теле животных от 35% до 83%. Без воды не могут осуществляться процессы обмена веществ. С экологической точки зрения она служит лимитирующим фактором, как в наземных местообитаниях, так и в водных, где ее количество подвержено сильным колебаниям, или там, где высокая соленость способствует потере воды организмом через осмос. Поддержание водного баланса имеет огромное значение для всех животных организмов. Все живые организмы, в зависимости от потребности их в воде, а следовательно и по местообитаниям, подразделяются на ряд экологических групп:

1. водные или гидрофильные (постоянно живут в воде),
2. гигрофильные (живут в очень влажных местообитаниях),
3. мезофильные (отличаются умеренными потребностями в воде),
4. ксерофильные (живут в сухих местообитаниях).

Каждая группа - хороший  индикатор господствующих в данной местности экологических условий.

Увлажненность местообитания и, как следствие, водообеспеченность наземных организмов зависят, прежде всего, от количества атмосферных осадков, их распределения по временам года, наличия водоемов, уровня грунтовых вод, запасов почвенной влаги и т. п. Количество осадков зависит в основном от путей и характера больших перемещений воздушных масс. Распределение осадков по временам года - крайне важный лимитирующий фактор для организмов. Условия, создающиеся в результате равномерного распределения осадков, совершенно иные, чем при выпадении осадков в течение одного сезона. В этом случае животным и растениям приходится переносить периоды длительной засухи. Как правило, неравномерное распределение осадков по временам года встречается в тропиках и субтропиках, где нередко хорошо выражены влажный и сухой сезоны. Влажность оказывает влияние на распространение растений и животных, как в пределах ограниченной территории, так и в широком географическом масштабе, определяя их зональность (смена лесов степями, степей — полупустынями и пустынями).

Но для растения важно  не только количество воды, поступающее  в его распоряжение, но также и  ее состояние в атмосфере и  в почве. Растения потребляют воду в  основном в жидком состоянии. В умеренной  и холодных зонах огромное косвенное  влияние на растения оказывает вода в твердой фазе. Снег помимо большого его значения для теплового режима местообитания играет немалую роль в весенний период, когда осадков  обычно мало и тающий снег пополняет  водные запасы почвы; как раз тогда, когда растущим растениям требуется  повышенное количество влаги. Кроме  того, он во многом определяет степень водоемкости почв, что влияет на экологию луговых растений. Лед оказывает на растение большей частью вредное влияние, а при возникновении в межклетниках причиняет механические повреждения. Зимой в случае образования слоя льда на поверхности почвы могут погибнуть культивируемые и дикорастущие растения. Изморозь или рыхлый лед на ветвях деревьев и листьях трав во время туманов, в некоторой степени способствует накоплению воды; при таянии часть ее может попасть в почву, часть испаряется в атмосферу. Подобное же значение имеет иней.

При изучении экологической  роли воды учитывается не только количество выпадающих осадков, но и соотношение  их величины и испаряемости. Области, в которых испарение превышает  годовую величину суммы осадков, называются аридными (сухими, засушливыми). В аридных областях растения испытывают недостаток влаги в течение большей  части вегетационного периода. В гумидных (влажных) областях растения обеспечены водой в достаточной мере.

Отсутствие водоемов на местности  обычно приводит к образованию резко  континентального климата. Благодаря  влиянию океанов на значительной части Земного пара обеспечивается перевес осадков на суше над испарением, и организмы растений и животных получают нужное им для жизни, количество воды. Водная и воздушная оболочки Земного шара постоянно обмениваются углекислотой с горными породами, растительным и животным миром, что  также способствует стабилизации климата.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Физико-химические свойства воды

 

Многие столетия люди не знали, что представляет собой вода, и как появилась она на планете. В 1932 году мир облетела сенсация: кроме  обычной воды, в природе существует еще и тяжелая вода. Сегодня  известно, что изотопных разновидностей воды может быть 135. Состав воды, даже полностью освобожденной от минеральных  и органических примесей, сложен и  многообразен.

Всё многообразие свойств  воды и необычность их проявления определяется, в конечном счете, физической природой этих атомов, способом их объединения  в молекулу и группировкой образовавшихся молекул. Постоянно соприкасаясь со всевозможными веществами, вода фактически всегда представляет собой раствор  различного, зачастую очень сложного состава. Она проявляет себя, как  универсальный растворитель. Ее растворяющему  действию, в той или иной мере, подвластны и твердые тела, и жидкости, и газы.

Исследователи раскрывают все  более тонкие и сложные механизмы "внутренней организации" водной массы. Изучение воды дает все новые  факты, углубляя и усложняя наши представления  об окружающем мире. Развитие этих представлений  помогает нам понять свойства воды и особенности взаимодействия ее с другими веществами.

Вода, на первый взгляд, простое  химическое соединение водорода и кислорода, но именно она является универсальным  растворителем значительного количества веществ, поэтому в природе химически  чистой воды нет. Особенно ярко свойства растворителя проявляются в морской  воде, в ней растворяются почти  все вещества. Около семидесяти элементов  Периодической системы содержатся в ней в обнаруживаемых количествах. Даже редкие и радиоактивные элементы находятся в водах морей и океанов. В наибольшем количестве содержатся хлор, натрий, магний, сера, кальций, калий, бром, углерод, стронций, бор. Одного только золота растворено в водах океана по 3 кг на душу населения Земли.

Наличие в воде различных  веществ свидетельствует о ее высокой растворяющей способности. Это основное свойство воды. Вся  практическая деятельность человека, с самой глубокой древности, связана  с использованием воды и водных растворов  и для приготовления пищи и  для других житейских надобностей.

Основные физико-химические свойства воды влияют на все процессы, в которых вода принимает участие. Наиболее важны, на наш взгляд, следующие свойства.

1. Поверхностное натяжение  - это степень сцепления молекул  воды друг с другом. Органические  и неорганические соединения  растворяются в жидких средах, содержащих воду, поэтому поверхностное  натяжение потребляемой нами  воды имеет большое значение. Любая жидкость в организме  содержит воду и, так или  иначе, участвует в реакциях. Вода  в организме играет роль растворителя, обеспечивает транспортную систему  и служит средой обитания наших  клеток. Поэтому, чем ниже поверхностное  натяжение, соответственно, выше  растворяющая способность воды, тем лучше вода выполняет свои  основные функции. В том числе  и роль транспортной системы.  Поверхностное натяжение определяет  «смачиваемость» воды и ее растворяющие свойства. Чем ниже поверхностное натяжение, тем выше растворяющие свойства, тем выше текучесть. Все три величины - поверхностное натяжение, текучесть и растворяющая способность - связаны между собой.

2. Кислотно-щелочное равновесие  воды. Основные жизненные среды  (кровь, лимфа, слюна, межклеточная  жидкость, спинномозговая жидкость  и др.) имеют слабощелочную реакцию.  При сдвигах их в кислую  сторону, меняются биохимические процессы, организм «закисляется». Это ведет к развитию болезней.

3. Окислительно-восстановительный потенциал воды. Это способность воды вступать в биохимические реакции. Она определяется наличием свободных электронов в воде. Это очень важный показатель для организма человека. ОВП воды должен соответствовать ОВП межклеточной жидкости. Он находится в диапазоне от -100 до -200 милливольт (мВ). Тогда организму не надо будет тратить дополнительную энергию на выравнивание ОВП.

4. Жесткость воды - характеристика  воды, обусловленная содержанием  в ней катионов кальция и  магния. Бытовыми признаками повышенной  жёсткости воды может служить  плохое вспенивание в воде  мыла, образование сильной накипи  в чайнике, горьковатый вкус  воды.5. Температура воды определяет  скорость протекания биохимических  реакций. 

6. Минерализация воды. Наличие  в воде макро- и микроэлементов  необходимо для жизнедеятельности  организма человека. Жидкости организма  представляют собой электролиты,  восполняемые минералами, в том  числе и за счет воды.

7. Экология воды - химическое  загрязнение и биогенное загрязнение.  Чистота воды - наличие в ней  примесей, бактерий, солей тяжелых  металлов, хлора и др.

8. Структура воды. Вода  представляет собой жидкий кристалл. Диполи молекулы воды ориентируются  в пространстве определенным  образом, соединяясь в структурные  конгломераты. Это позволяет жидкости  составлять единую биоэнергоинформационную  среду. Когда вода находится  в состоянии твердого кристалла  (льда), молекулярная решетка жестко  ориентирована. При таянии разрываются  жесткие структурные молекулярные  связи. И часть молекул, высвобождаясь,  образует жидкую среду. В организме  вся жидкость структурирована  особым образом. 

9. Информационная память  воды. За счет структуры кристалла происходит запись биополевой информации. Это один из очень важных параметров воды, имеющий большое значение для организма человека. Японский ученый Эмото Масару проводил исследования, фотографируя кристаллы замороженной воды из различных источников, которой давал послушать классическую и современную музыку, прочитать слова, написанные на разных языках мира, показывал снимки. В результате своих исследований он доказал, что Вода может слышать, видеть, читать. Учитывая, что мы с вами состоим из воды, то вся информация, которую мы получаем извне и генерируем внутри себя (обиды, злость, досада или радость, прощение, доброту, сочувствие), мы записываем на своих жидкостях и передаём своим потомкам. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Вода и здоровье человека

 

Вода очень важна для  здоровья человека и её запасы в  нашем теле нужно постоянно пополнять.

Самая полезная питьевая вода - это вода из природных родников и источников. В такой воде есть все необходимое для здоровья человека - кислород, полезные органические вещества и энергетика. Однако, для  большинства людей ежедневная реальность - это вода из водопровода. Народная медицина очень обеспокоена ее качеством воды из водопровода, т.к. в ее составе содержится много вредных примесей. Поэтому ее необходимо дополнительно очищать. Как правило, водопроводную воду фильтруют через бытовые очистительные фильтры или кипятят перед употреблением. Еще один способ очищения - замораживание воды до состояния льда с последующим оттаиванием.

При выборе способа очистки  воды нужно помнить, что сырая  вода гораздо полезнее для здоровья человека. Кипяченая вода считается "мертвой", т.к. в ней видоизменены минеральные микроэлементы. Однако, если есть хоть малейшие сомнения в  качестве водопроводной или ключевой воды, то все-таки лучше вскипятить её. "Оживить" кипяченую воду помогут  настои листьев малины, чёрной смородины, настой плодов шиповника, а также  настой такого растения, как хвощ полевой. Наилучший способ получить очищенную воду в домашних условиях - это приготовление талой воды. Этот метод основан на том, что скорость замерзания чистой воды и воды, содержащей примеси - различен.

Нет вещества более загадочного  и удивительного, чем обыкновенная вода. Строение ее молекулы и межмолекулярная  структура - вот где таятся объяснения ее свойств. Однако для нас она, прежде всего - важнейший компонент человеческого организма, обеспечивающий связь внешнего и внутреннего мира, транспортировку веществ между клетками и органами. Являясь растворителем органически и неорганических веществ, вода представляет собой основную среду развертывания метаболических - обменных - процессов. Она входит в состав различных систем органических веществ. При ее участии формируются такие структуры, как клеточные мембраны, транспортные частицы крови, макромолекулярные и надмолекулярные образования. В процессе обмена веществ и окисления водорода, входящего в состав субстратов (белков, жиров и углеводов), образуется эндогенная "вода окисления", причем ее количество зависит от вида распадающихся субстратов и уровня обмена веществ. Однако эндогенной воды недостаточно для обеспечения водной среды метаболических процессов, особенно выведения в растворенном виде продуктов обмена. В частности, повышение потребления белков и, соответственно, конечное превращение их в мочевину, ведет к неизбежному росту потерь воды в почках, что требует повышенного ее поступления в организм.

Общее количество воды в  организме человека в зависимости  от его массы составляет примерно 38-42 л. Содержание ее в разных тканях варьируется от 10 % в жировой ткани  до 83-90 % в почках и крови. С возрастом  количество воды в организме уменьшается, так же как и при ожирении, у женщин содержание воды ниже, чем у мужчин.

Недостаточное поступление  и образование воды или чрезмерно  большое ее выделение приводят к  уменьшению водных пространств, главным  образом, интерстициального сектора, что носит название дегидратация. Это сопровождается сгущением крови, ухудшением ее свойств и нарушением гемодинамики. Снижение количества воды в организме до 20 % массы тела ведет  к летальному (смертельному) исходу.

Избыточное поступление  и образование воды при неадекватно  малом ее выделении из организма  ведет к ее накоплению, и этот сдвиг водного баланса получил название гипергидратации. Значительная степень гипергидратации проявляется водной интоксикацией. Водная интоксикация может сопровождаться возбуждением нервных центров и появлением мышечных судорог. Система регуляций водного баланса обеспечивает основных жизненных процесса: во-первых, поддержание постоянства общего объема жидкости в организме и, во-вторых, оптимальное распределение воды между водными пространствами и секторами организма.

Особенно важно значение воды как растворителя, так как  все вещества, которые всасываются  в кровь или лимфу предварительно растворяются в воде. Вода переносит питательные вещества к клеткам и уносит продукты распада, которые затем удаляются из организма почками и потовым железами. Кроме того, окислительные процессы и другие химические реакции протекают в присутствии воды, причем расщепление часто происходит с присоединением молекул воды. Далее вода участвует в регуляции температуры тела: испаряясь, она охлаждает тело и снижает температуру, а жарких помещениях, под солнцем и при длительных переходах - предохраняет от перегрева. Наконец, вода входит состав пищеварительных соков, жидкостей желудочно-кишечного тракта.

Потребность человека в воде составляет в сутки 2-2,5. Это количество воды поступает в организм из следующих  основных источников: 1) вода, потребляемая в виде питья (900-1200 мл) и содержащаяся в пище (900-1000 мл); 2) вода, которая образуется в организме в результате химических превращений питательных веществ (300-350 мл (эндогенная вода, окисления). Основными органами, которые удаляют воду из организма, являются почки, потовые железы, легкие и кишечник. Почками за сутки удаляется из организма 1-1,5 л воды виде мочи. Потовыми железами через кожу выделяете 500 - 1000 мл в обычных условиях, а при усиленной работе или в жарком помещении потоотделение резко увеличивается. Легкими в виде водяных паров выдыхается 350-400 мл воды. Это количество резко возрастает при углублении и учащении дыхания, и за сутки может выделиться до 800 мл воды. Через кишечник выделяется 100-150 мл воды.

Отношение количества потребленной воды к количеству выведенной составляет водный баланс. Для нормальной деятельности организма важно, чтобы приход воды полностью покрывал расход, иначе  в результате потери воды наступают  серьезные нарушения жизнедеятельности. Человек на 70% состоит из воды. Именно по этой причине вода является для человека первым и жизненно важным продуктом. От качества и свойств потребляемой воды, напрямую зависит здоровье, красота и долголетие. Ежедневно употребляемая каждым человеком вода не должна, в идеале, содержать никаких вредных примесей, вредно воздействующих на здоровье человека. В то же время, природные воды должны содержать достаточное количество микроэлементов, участвующих в обменных процессах человека. Так, например, пониженное содержание фтора в питьевой воде способствует разрушению зубной эмали и развитию стоматологической патологии. Недостаток йода, что характерно для нашего эндемичного в этом плане региона, вызывает заболевания щитовидной железы.

Основными источниками питьевой воды для большинства населения, как уже было упомянуто ранее, являются:

• городское водоснабжение;

• родниковая вода;

• минеральная вода;

По данным лаборатории  питьевого водоснабжения НИИ  экологии человека и окружающей среды  РАМН, 90% водопроводных сетей подают в дома воду, не отвечающую санитарным нормам. Главная причина наличия  в водопроводной воде вредных  для здоровья нитратов, пестицидов, нефтепродуктов и солей тяжелых  металлов - это катастрофическое состояние  водопроводных и канализационных  систем. Соединение канализационных  вод с выбросами предприятий  дает добавочный эффект: к перечисленным  выше химическим составляющим питьевой воды добавляются и бактерии - кишечные палочки, патогенные микроорганизмы, холерный вибрион и т.д. Не следует переоценивать и «очищенную» воду в пластиковых бутылках, качество которой не всегда выше обычной водопроводной. Для того чтобы все процессы в организме человека протекали в оптимальном режиме, вода должна иметь определенные качества.

Вода, имеющая низкое поверхностное  натяжение, слабощелочную реакцию, высокий окислительно-восстановительный потенциал и кристаллическую структуру, является самой благоприятной и целебной для здоровья человека. Такая питьевая вода и есть живая вода, оптимизирующая все внутренние процессы и продлевающая жизнь человека.

Вода для человека является не только утолением жажды, но и лечебным препаратом, который продлевает жизнь. Хотя и в последнее время ситуация по состоянию воды в городах ухудшается, жизнь человека без воды невозможна. Существует множество способов очистки воды, чем на современном этапе человечество и занимается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Роль воды в жизни нашей  планеты удивительна и, как ни странно, раскрыта еще не до конца. Океаны, покрывающие Землю, являются единым огромным своеобразным термостатом, который  летом не дает Земле перегреваться, а зимой постоянно снабжает континенты теплом. Немаловажную роль вода играет и в жизни человека, здоровье которого находится в прямой зависимости от состава природных вод в источниках, из которых осуществляется регулярное водоснабжение.

Бактериальное загрязнение  природных вод в настоящее  время представляет собой опасность  возникновения и распространения  инфекционных заболеваний, включая  особо опасные инфекции. Принятие законов, разработка программ, издание  приказов и распоряжений при недостаточном  финансировании не улучшат качество питьевой воды а, следовательно, и здоровье населения. Проблема по-прежнему ждет кардинальных решений. И каждый день этих ожиданий сопряжен с немалым  риском для множества людей на всей планете.

Существует надежда на осознание этой проблемы властными  структурами и инвесторами, что  позволит осуществить строительство  станций по озонации воды в различных  регионах нашей страны, что является, на сегодняшний день, современным  и прогрессивным методом.

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1. Константинов А.С. «Общая гидробиология»: Учеб. для студентов биол. спец. вузов: - 4-е изд. перераб. и доп. – М.: Высшая шк., 2006. – 472 с.
2. Новиков Ю. В.. Вода как фактор здоровья. – М.: изд. Знание, 1989.
3. Чернова Н.М., Пылова А.М. «Экология»: Учебное пособие для студентов биол. спец. пед. инс-ов – 2-е изд. перераб. – М.: «Просвещение» - 1988 г.

Интернет-ресурсы:

1. http://www.coral-club34.ru/вода-и-ее-значение/физико-химические-свойства-воды.html
2. http://eco-rasteniya.ru/voda-kak-ekologicheskij-faktor.html
3. http://www.rusmedserver.ru/med/narodn/sustav/4.html
4. http://ekologyprom.ru/lekczii-po-inzhenernoj-ekologii/17-voda-kak-limitiruyushhij-faktor.html