О.В.Мосин
Виды пресной воды
Все имеющиеся на Земле запасы пресной воды составляют лишь небольшую часть общего количества воды. Они возникают в результате испарения воды из океанов и с поверхности суши, а также с листьев растений. Накапливающиеся в атмосфере пары воды переносятся вследствие глобальных циркуляции атмосферы в другие географические широты, где выпадают в виде осадков-дождя или снега. Выпадающая в виде осадков вода сбегает в реки или собирается в озера и подземные резервуары. В конце концов она испаряется или уносится реками обратно в океаны.
Приблизительно 10% пресной воды расходуется на домашние нужды, остальное идет на нужды сельского хозяйства и промышленности. Для получения одного фунта сахара требуется около 200 л воды, для выращивания одного фунта зерна (с учетом осадков) 700 л воды, а для получения одного фунта синтетической резины 1200 л воды.
Увеличение расхода воды на домашние нужды обгоняет рост населения, поскольку возрастает использование таких бытовых приборов, как автоматические посудомойки, стиральные машины и устройства для удаления мусора. В автоматической посудомойке требуется 40 л воды на одну загрузку, что приблизительно вдвое больше, чем при мытье посуды вручную. Средний американец ежедневно расходует примерно 200 л воды, не считая воды, расходуемой на поливку газонов и садов.
Вода для домашних нужд, сельского хозяйства или промышленных предприятий поступает из озер, рек и подземных источников либо из искусственных резервуаров. Большая часть воды, попадающей в систему водоснабжения, была предварительно «использована»; она уже прошла через одну или несколько канализационных систем или промышленных предприятий. Поэтому ее обычно приходится предварительно обрабатывать, прежде чем она попадает в наши водопроводные краны.
После использования воду снова необходимо обрабатывать, чтобы она не загрязняла озера и реки, куда ее возвращают. Важность обработки канализационных и сбросовых вод после их промышленного использования становится все более очевидной, так как многие воды подвергаются многократному использованию, прежде чем они попадают в моря и океаны.
Пресная вода подразделяется на две группы: обычную воду и минеральную.
В переделах каждой группы вода сильно отличается по составу в связи с геологическими и географическими особенностями. Эта классификация справедлива для вод естественного происхождения, но, помимо них, существуют искусственные воды, создаваемые человеком целенаправленно или в качестве отходов хозяйственной деятельности. К ним относятся искусственные минеральные воды, опресненная вода (из морской) и дистиллированная вода, а также особые воды, насыщенные тем или иным компонентом, например серебряная вода. Что же касается жидких отходов, то они представлены сливами и сточными водами.
Обычная пресная вода
Пресные воды рек и озер различны по химическому составу. Эти различия возникли изначально и связаны с климатической зоной и особенностями местности, в которой находится водоем. Вода - универсальный растворитель, а это значит, что ее насыщенность минералами зависит от почвы и залегающих под нею горных пород. Кроме того, вода подвижна, и, поэтому, на ее состав влияют выпадающие осадки, таяние снегов, половодье и притоки, впадающие в более крупную реку или озеро.
Пресная вода не является идеально чистой. В ней содержатся растворенные газы (главным образом О2, N2 и СО2), множество катионов (преимущественно Na+, K+, Mg2+, Ca2+ и Fe2+), а также анионов (преимущественно Cl-, SO42+ и НСО3-). Обычно в ней присутствуют взвешенные частицы твердых веществ, например глины.
Количество растворенного в воде кислорода является важным показателем ее качества. Кислород необходим для жизни рыб и большинства других водных форм жизни. Рыба, обитающая в холодных водах, может существовать при наличии в воде приблизительно 5 млн. долей растворенного кислорода. Вода, полностью насыщенная воздухом при давлении 1 атм и 20°С, содержит приблизительно 9 млн. долей О2. Аэробные бактерии поглощают растворенный в воде кислород для окисления органических веществ, которые служат им пищей и удовлетворяют их энергетические потребности. Органические вещества, способные окисляться бактериями, называются биоразложимыми. Окисление происходит в результате сложной последовательности химических реакций, сопровождающихся постепенным исчезновением органического вещества. Содержащиеся в биоразложимых веществах углерод, водород, кислород, азот, сера и фосфор превращаются главным образом в СО2, Н2О, NO3-, SO42-. и фосфаты. Происходящие в воде окислительные реакции иногда снижают количество растворенного кислорода до уровня, при котором невозможно дальнейшее существование аэробных бактерий. В этих условиях процесс разложения выполняют анаэробные бактерии, в результате чего образуются такие продукты, как СН4, NH3, H2S и PН3.
Количество растворенного кислорода, необходимое для разложения всех биоразложимых органических отходов в воде, называется биохимической потребностью в кислороде (БПК). БПК указывает перегруженность воды органическими загрязнителями. Стандартной пробой на такие органические вещества является пятидневная проба БПК. При проведении этой пробы загрязненную воду разбавляют насыщенной воздухом дистиллированной водой, чтобы обеспечить избыток кислорода, и измеряют количество растворенного кислорода в полученном растворе. Затем раствор выдерживают в течение 5 дней при 20°С, после чего снова измеряют количество растворенного в нем кислорода. Пятидневную БПК, обозначаемую БПК5, вычисляют как количество израсходованного растворенного кислорода. Пятидневная БПК обычно составляет приблизительно три четверти полной БПК воды. У нормальной питьевой воды БПК5 не превышает 1,5 млн. долей О2. Канализационная вода до предварительной обработки обычно имеет БПК5 от 100 до 400 млн. долей О2.
Микробиологический состав воды зависит от водной флоры и фауны, от лесов и лугов на берегах водоема и еще от множества других причин, не исключая факторы космического свойства. Патогенность микробов резко возрастает в годы солнечной активности: прежде почти безвредные становятся опасными.
Большое значение в характеристике свойств воды играет показатель её чистоты. Существует несколько важных показателей качества пресной природной воды: кислотность рН (или водородный показатель), жесткость и органолептика.
рН связана с концентрацией ионов водорода в среде, измеряется с помощью простого прибора рН-метра» и дает нам понятие о кислотных или щелочных свойствах воды как растворителя:
рН < 7 - кислая среда;
рН = 7 - нейтральная среда;
рН > 7 - щелочная среда.
Это очень важный показатель не только для воды, но и для человеческого организма, кислотный баланс которого должен выдерживаться в определённых рамках: допустимые значения рН составляют от 7,38 до 7,42 и не могут отклоняться даже на 10% от этого диапазона. При рН = 7,05 человек впадает в предкоматозное состояние, при рН = 7,00 наступает кома, а при рН = 6,80 - смерть. рН человеческого организма сохраняется так называемыми буферными растворами физиологических жидкостей (мочи, крови, лимфы и слюны) в состав которых входят карбонатный и фосфатный буферы.
Жесткостью называется свойство воды, обусловленное содержанием в ней ионов кальция Са2+и магния Mg2+. Жесткость определяют по специальной методике, описанной в ГОСТах на питьевую воду, единицы ее измерения - моль на кубический метр (моль/м3) или миллимоль на литр (ммоль/л).
Различаются несколько видов жесткости - общая, карбонатная, некарбонатная, устранимая и неустранимая; но чаще всего говорят об общей жесткости, связанной с суммой концентраций ионов кальция и магния.
Под органолептическими характеристиками воды понимаются ее запах, вкус, цвет и мутность.
Запах, цвет и вкус воды
Запах воды определяют (землистый, хлорный, запах нефтепродуктов и т. д.) и оценивая интенсивность запаха по пятибалльной шкале (ноль соответствует полному отсутствию запаха):
Очень слабый, практически неощутимый запах;
- запах слабый, заметный лишь в том случае, если обратить на него внимание;
- запах легко замечается и вызывает не одобрительный отзыв о воде;
- запах отчетливый, обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья;
- запах настолько силен, что делает воду не пригодной к употреблению.
Вкус воды характеризуется определениями соленый, кислый, сладкий, горький, а все остальные вкусовые ощущения называют привкусами. Оценивают вкус по такой же пятибалльной шкале, как и запах, с градациями: очень слабый, слабый, заметный, отчетливый, очень сильный.
Цвет воды определяют фотометрически, путем сравнения испытуемой воды с эталонными растворами, имитирующими цвет природной воды. Оценивают цвет по специальной шкале цветности с градациями от нуля до 14. Аналогичным образом исследуют и мутность.
Свойства воды изучаются методами качественного и количественного химического анализа . На каждую примесь имеется свой ПДК - предельно допустимая концентрация, то есть такая, которая не наносит вреда нашему организму. Но есть вещества, вирусы и бактерии, для которых ПДК равен нулю, то есть их вообще не должно быть в воде. Вредные вещества и микрофлора могут присутствовать в воде, но в столь ничтожной концентрации, что их не определить самыми тонкими и точными методами анализа.
Которой не превышает 0,1 %, даже в форме пара или льда называется пресной. Ледяные массивы в полярных регионах и ледники содержат в себе наибольшую часть пресной воды земли. Помимо этого, пресная вода существует в реках , ручьях , пресных озёрах , а также в облаках. По разным подсчётам доля пресной воды в общем количестве воды на Земле составляет 2,5-3 %.
Около 85-90 % запасов пресной воды содержится в виде льда .
В связи с расширяющимся загрязнением источников воды, ростом населения, освоением новых территорий встаёт задача искусственного получения пресной воды. Этого достигают:
- опреснением морской воды, в том числе солнечным опреснением
- конденсацией водяных паров из воздуха, с использованием глубинной морской воды;
- конденсацией водяного пара в суточных аккумуляторах холода, в частности - естественного происхождения, таких как пещеры в прибрежных скалах .
Последний способ создаёт огромные природные запасы пресной воды в прибрежных районах ряда стран, которые были обнаружены недавно. Пласты с пресной водой иногда уходят под морское дно , а через трещины в непроницаемых слоях бьют пресные ключи .
Стоимость пресной воды становится такой высокой, что начат выпуск холодильных установок, получающих воду из влажного воздуха методом конденсации.
Распределение пресной воды по земному шару крайне неравномерно. В Европе и Азии , где проживает 70 % населения мира, сосредоточено лишь 39 % речных вод. Россия по ресурсам поверхностных вод занимает ведущее место в мире. Только в уникальном озере Байкал сосредоточено около 1/5 мировых запасов пресной воды и более 4/5 запасов России. При общем объёме 23,6 тыс. км 3 в озере ежегодно воспроизводится около 60 км 3 редкой по чистоте природной воды.
По данным ООН, уже сейчас более 1,2 млрд людей живут в условиях постоянного дефицита пресной воды, около 2 млрд страдают от него регулярно, а к середине ХXI в. численность живущих при постоянной нехватке воды превысит 4 млрд человек . Таким образом, можно говорить о надвигающемся глобальном водном кризисе. В подобных условиях вполне вероятно, что главное преимущество России в «постнефтяной» период – водные ресурсы, а производство водоемкой продукции может стать доминирующим направлением развития российской экономики .
См. также
Примечания
Ссылки
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Пресная вода" в других словарях:
пресная вода - Природная вода с минерализаций до 1 мг/л … Словарь по географии
пресная вода - — EN freshwater Water having a relatively low mineral content, generally less than 500 mg/l of dissolved solids. (Source: LANDY) EN bathing freshwater Freshwater in which bathing is explicitly authorised or in which bathing is not prohibited and is traditionally practised by a large number of bathers. Water … Справочник технического переводчика
Испарители, опреснители. П. вода всегда составляла предмет первой необходимости на судах в морском плавании, но, главным образом, лишь для питья. В настоящее время потребление П. воды на новых судах усилилось, благодаря осознанной на практике… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
В отличие от морской воды, пресная вода содержит в своём составе очень малую долю солей.
Не важно, в каком состоянии находится вода (жидком, твёрдом – лёд, или газообразном – пар), если концентрация соли в ней не превышает 0,1% – такая вода классифицируется, как пресная .
Самые крупные запасы пресной воды, несут в себе полярные льды. Из пресной воды состоят пресные озёра, реки и ручьи. Отношение количества всего мирового запаса пресной воды по отношению к объёму воды на планете составляет всего лишь 3%.
Подавляющее большинство запасов пресных вод (более 90%) заковано в антарктических льдах.
Благодаря чему источники пресной воды являются неиссякаемыми. Самопополнение происходит в результате естественного круговорота воды в природе. Ежегодно в результате испарения вод мирового океана образуются колоссальные запасы пресной воды (около 525 тысяч км 3) в виде облаков и туч. Некоторое её количество снова возвращается в океаны, но основная часть, достигая суши и выпадая там в виде дождя, снега или других осадков, рождает озёра, ледники, реки и подземные воды.
Распределение вод рек по континентам далеко не равномерно. Так, например, на долю Европы и Азии с их 70-ю процентами мирового населения, выпадает всего-навсего 39% мировых, речных запасов. В наиболее выгодном – в плане обеспечения речными водами – положении находятся северо-восточные и северные регионы Российской Федерации. Здесь сосредоточены 80% всех запасов воды стран СНГ.
Факторами, играющими огромную роль в определении качества пресных вод , являются климат и геологические особенности местности. К главным климатическим факторам относятся частота осадков и их количество. В наши дни появился ещё один немаловажный климатический фактор – это состояние экологии в том или ином районе. Решающую роль в качестве речных вод играет такой геологический фактор, как строение речного русла. При преобладании известняковых пород – вода жёсткая и прозрачная. В случае, когда структура реки состоит из более твёрдых минералов, гранита например, из-за наличия нерастворимых частиц, вода будет отличаться мягкостью и мутностью.
Речная вода имеет одну очень важную особенность – она самоочищается. Путём естественных биохимических реакций и процессов, которые непрерывно протекают в водах рек, регулируется концентрация загрязняющих веществ и уменьшается их количество. Водные ресурсы, доступные для человека, определяются скоростью их самовосстановления. Полярные льды проходят весь цикл восстановления за 8 тысяч лет, в океанах же этот процесс протекает с гораздо большей скоростью. В континентальных водоёмах, таких, как моря, озёра и т.п., самовозобновление воды длится в 500 раз короче того же процесса для океана. Самыми быстро-восстанавливаемыми водоёмами считаются реки: цикл их обновления находится в пределах 10-12 суток.
Испокон веков реки использовались человеком в качестве источника пресной воды. Сегодня же эти водные артерии превратились в магистрали, по которым переносятся «достижения» трудовой деятельности человека. Именно по рекам отходы смываются в моря и океаны. На сегодняшний день рост потребности человечества в чистой воде многократно превышает темпы строительства очистных сооружений. Может показаться, что, решив эту проблему, мы найдём выход из сложившейся ситуации. Но это далеко не так. Причиной этому является тот факт, что, несмотря на использование самых современных очистных систем, включающих в себя методы биологической очистки, неорганические вещества, растворённые в воде и около 10-ти процентов органических веществ, проходя через очистные сооружения, всё же остаются в составе воды.
Всеобщий объём рек земли варьируется у значения 1,2 тыс. км 3 . Суммарное же количество мировых стоков в 30 раз превышает этот показатель и приближается к цифре, которая ужасает своей величиной – 36 тыс. км 3 . Видя, насколько быстрым стал рост населения земли, учёные выдвигают возможность того, что недостаточное количество воды, надлежащего качества, может в одночасье стать сдерживающим фактором в дальнейшем развитии человеческого общества. Именно эта опасность и должна послужить поводом для более рационального использования резерва нашей планеты.
