Вода в природі: Вода в природе

Содержание

Вода в природе

www.vodainfo.com

>
О воде

>
Вода в природе

Три четверти поверхности земного шара покрыты водой. Водную оболочку земли называют гидросферой. Большую ее часть составляет соленая вода морей и океанов, а меньше — пресная вода озер, рек, ледников, грунтовые воды и водяной пар. В атмосфере нашей планеты вода находится в виде капель малого размера, в облаках и тумане, а также в виде пара. При конденсации выводится из атмосферы в виде атмосферных осадков (дождь, снег, град, роса).

Вода является важнейшим веществом всех живых организмов на Земле. Без воды невозможно существование живых организмов. В любом организме вода является средой, в которой происходят химические реакции, без которых не могут жить живые организмы. Фундаментальна роль воды в жизни клетки.

Вода является самым ценным и самым необходимым веществом для жизнедеятельности живых организмов. Предположительно, зарождение жизни на Земле произошло в водной среде.

Круговорот воды

Круговорот воды в природе (гидрологический цикл) — процесс циклического перемещения воды в земной биосфере. Состоит из испарения, конденсации и осадков.

Моря теряют из-за испарения больше воды, чем получают с осадками, на суше — положение обратное. Вода непрерывно циркулирует на земном шаре, при этом её общее количество остаётся неизменным.

Постоянный обмен влагой между гидросферой, атмосферой и земной поверхностью, состоящей из процессов испарения, передвижения водяного пара в атмосфере, его конденсации в атмосфере, выпадения осадков и стока, получил название круговорота воды в природе. Атмосферные осадки частично испаряются, частично образуют временные и постоянные водостоки и водоемы, частично просачиваются в землю и образуют подземные воды. В конце концов, осадки в процессе движения опять достигают Мирового океана.

Различают несколько видов круговоротов воды в природе:

Большой, или мировой, круговорот — водяной пар, образовавшейся над поверхностью океанов, переносится ветрами на материки, выпадает там, в виде атмосферных осадков и возвращается в океан в виде стока. В этом процессе изменяется качество воды: При испарении соленая морская вода превращается в пресную, а загрязненная — очищается.
Малый, или океанический, круговорот — водяной пар, образовавшейся над поверхностью океана, сконденсируется и выпадает в виде осадков снова в океан.
Внутриконтинентальный круговорот -вода, которая испарилась над поверхностью суши, опять выпадают на сушу в виде атмосферных осадков.

Скорость переноса различных видов воды изменяется в широких пределах, так и периоды расходов, и периоды обновления воды также разные. Они изменяются от нескольких часов до нескольких десятков тысячелетий. Запасы почвенной влаги имеют примерно летний период накопления и расходов. Атмосферная влага, которая образуется при испарении воды из океанов, морей и суши и существует в виде облаков, обновляется в среднем через восемь дней. Воды, входящих в состав живых организмов, восстанавливаются в течение нескольких часов. Это наиболее активная форма водообмена. Период обновления запасов воды в горных ледниках составляет около 1 600 лет, в ледниках полярных стран значительно больше — около 9 700 лет. Полное обновление вод Мирового океана происходит примерно через 2 700 лет.

Вода за пределами Земли

Жидкая вода, предположительно, имеется под поверхностью некоторых спутников планет, наиболее вероятно, на Европе, спутнике Юпитера.

По последним данным, признаки воды обнаружены на Луне и на Марсе. И вероятно скоро, ещё на некоторых небесных телах, нашей Солнечной системы будет найдено подтверждение существования воды вне нашей планеты.

Видео: круговорот воды в природе

Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus.blog comments powered by Disqus

Вода в природе

Валова В. Д. заслуженный деятель науки Российской Федерации, д-р хим. наук, профессор, почетный профессор АНО ВПО ЦС РФ «Российский университет кооперации»

Показано значение и запасы воды в природе, состав природной воды, проблемы сохранения качества воды, причины ухудшения качества питьевой воды.

Вода — это жизнь. Вода — это дар божий. Вода — самое распространенное и самое уникальное вещество на нашей планете. Она стоит особняком в истории нашей планеты: нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход самых грандиозных геологических процессов. Нет земного вещества, минерала, горной породы, живого тела, которое бы ее не включало (В. И. Вернадский).

Водная оболочка Земли (гидросфера) возникла более 4 млрд лет назад, почти одновременно с атмосферой и земной корой (литосферой). Гидросфера покрывает 3/4 (363,3 млн км²) поверхности Земли. Объем поверхностной воды составляет 1390 млн км ³ и включает Мировой океан, реки, озера, болота. В состав гидросферы входит также подземная вода (20 млн км³), атмосферная влага (13 тыс. км³), вода живых организмов составляет ≈ 80% всей биомассы.

По содержанию минеральных веществ (г/л) природная вода делится на 8 классов:

1) ультрапресные воды — количество солей ≤ 0,2 г/л;

2) пресные — 0,2–0,5 г/л;

3) слабоминерализованные воды — 0,5 г/л;

4) солоноватые — 1–3,0 г/л;

5) соленые — 3–10 г/л;

6) повышенной солености — 10–35 г/л;

7) переходные к рассолам — 35–50 г/л;

8) рассолы — количество солей более 50 г/л.

Воды, в которых содержание солей не превышает 1 г/л, называются пресными. Именно пресные воды используются в коммунальном хозяйстве (воды хозяйственно-питьевого назначения). Воды рек, озер, болот, ледники, многие подземные воды — пресные воды. Мировой океан, воды морей — соленые воды, содержание солей в них различно и колеблется от 3,5–4 г/л (Черное, Средиземное моря), до 420 г/л (Мертвое море).

Из этого громадного запаса воды на долю пресной воды, пригодной для хозяйственно-питьевых нужд человечества, приходится всего 20 млн км³, т. е. ≈ 1,45%, из них в ледниках содержится 97,35% пресной воды, а надземная пресная вода составляет 1,62%, и только 0,2% составляет легкодоступная пресная вода (вода рек, озер и болот). Как следствие, многие регионы мира испытывают дефицит пресной воды. Согласно прогнозам ВОЗ через 15 лет не менее 40% жителей Земли будут жить в условиях дефицита воды. Еще в 1960-х гг. академик В. Н. Ласкорин писал, что придет время, когда литр чистой воды будет стоить дороже литра нефти. В настоящее время становится всё более очевидным, что именно пресная вода будет важнейшим экспортным ресурсом. Россия по запасам пресной воды занимает второе место (после Бразилии). В РФ запас поверхностных пресных вод составляет 56%, т. е. 28 тыс. км³, в том числе в озере Байкал — 23 тыс. км³ (82% запаса поверхностных пресных вод России). Но вот парадокс — сегодня каждый второй житель страны вынужден использовать для питья воду, которая не соответствует санитарно-гигиеническим требованиям, а более 20% населения не имеют доступа к централизованным источникам водоснабжения. Причин такого состояния обеспечения населения качественной питьевой водой несколько, основные из них следующие:

Для Цитирования:

Валова В. Д., Вода в природе. Современный ресторан. 2017;3.

Полная версия статьи доступна подписчикам журнала

Для Цитирования:

Валова В. Д., Вода в природе. Современный ресторан. 2017;3.

ФИО

Ваш e-mail

Ваш телефон

Нажимая кнопку «Получить доступ» вы даёте своё согласие обработку своих персональных данных

Ваше имя

Ваша фамилия

Ваш e-mail

Ваш телефон

Придумайте пароль

Пароль еще раз

Запомнить меня

Информируйте меня обо всех новостях и спецпредложениях по почте

На указанный Вами номер телефона был отправлен код подтверждения.
Повторно запросить код можно будет через секунд.

Код подтверждения

Логин

Пароль

Ваше имя:

Ваш e-mail:

Ваш телефон:

Сообщение:

На сайте используется защита от спама reCAPTCHA и применяются
Условия использования
и Конфиденциальность Google

Использовать это устройство?

Одновременно использовать один аккаунт разрешено только с одного устройства.

Код подтверждения

Мы перевели вас на Русскую версию сайта

You have been redirected to the Russian version

Мы используем куки

Природа для воды — Природа для жизни

ПРИРОДА ДЛЯ ВОДЫ

Хотя почти 70% поверхности Земли покрыто водой, только 2,5% доступны в виде пресной воды. Больше, чем когда-либо, нам необходимо защищать, восстанавливать и устойчиво управлять природой, чтобы сохранить драгоценные водные ресурсы.

ПРИРОДА ДЛЯ ВОДЫ

Найдите больше наборов данных, связанных с пресной водой, в Лаборатории биоразнообразия ООН →

FEATURED — Data Tools

Protecting Water Atlas — от The Nature Conservancy Источник: Экологические, экономические и общественные выгоды от защиты исходной воды» и «Доля воды: использование рынков воды и инвестиции для повышения устойчивости».

Чертеж городской воды — The Nature Conservancy
Этот интерактивный инструмент анализирует состояние воды в более чем 2000 водоразделов и 530 городах по всему миру, чтобы предоставить научно обоснованные рекомендации по природным решениям, которые можно интегрировать с традиционной инфраструктурой для улучшения качества воды.

Атлас водных рисков Акведука — , подготовленный Институтом мировых ресурсов
Этот картографический инструмент помогает компаниям, инвесторам, правительствам и другим пользователям понять, где и как возникают водные риски и возможности во всем мире. Проект Aqueduct использует самые современные данные для создания глобальных карт рисков, связанных с водой, что позволяет заинтересованным сторонам оценивать текущие и будущие проблемы.

Рейтинг стран и речных бассейнов Акведука — Института мировых ресурсов
На этой карте показано среднее воздействие на страны и речные бассейны пяти показателей водного риска Акведука: исходный уровень водного стресса, межгодовая изменчивость, сезонная изменчивость, наводнения и засухи. строгость.

ПОПУЛЯРНЫЕ — Инструменты обработки данных Защита» и «Доля воды: использование рынков воды и инвестиций для обеспечения устойчивости».

Urban Water Blueprint — The Nature Conservancy
Этот интерактивный инструмент анализирует состояние воды в более чем 2000 водосборных бассейнах и 530 городах по всему миру, чтобы предоставить научно обоснованные рекомендации по естественным решениям, которые можно интегрировать с традиционной инфраструктурой для улучшения качества воды. .

РЕСУРСЫ – Основные публикации

Природа для воды, природа для жизни

Водная безопасность признана одной из самых серьезных проблем 21 века. Трехкратное снижение количества, качества и надежности питьевой пресной воды создает множество серьезных проблем.

Цель этой публикации — подчеркнуть важность охраны природы для обеспечения услуг, связанных с водой, и для достижения Целей устойчивого развития. Этот документ служит призывом к действиям к правительствам, специалистам по планированию землепользования, корпорациям и гражданам во всем мире к принятию срочных мер по сохранению природы для жизни.

Прочтите документ здесь

Доклад Организации Объединенных Наций о состоянии водных ресурсов мира за 2018 г. – ЮНЕСКО

Оценка окупаемости инвестиций в охрану водосборных бассейнов — TNC

Работа в чистоте: важность лесных охраняемых территорий для снабжения питьевой водой — Всемирный банк и Всемирный фонд дикой природы

Связь с природой: инвестиции в природную инфраструктуру для развития использования водных ресурсов и энергии -Продовольственная безопасность — IUCN и TNC

Beyond the Source : Экологические, экономические и общественные выгоды от защиты источников воды — TNC

Equator Initiative UNDP

14.

2: Вода в природе — Химия LibreTexts

Последнее обновление
Сохранить как PDF

Идентификатор страницы: 351313

Цели обучения

Знать распределение воды на Земле.
Опишите круговорот воды (гидрологический).
Знать различные загрязнители природной воды

Влияние воды на окружающий мир определяется ее уникальными свойствами, некоторые из которых обсуждались в предыдущем разделе. Без воды жизнь на Земле не могла бы существовать, и уж точно не было бы той огромной сложности и разнообразия, которые мы видим.

Распределение воды на Земле

Океаны Земли содержат 97 % воды планеты, поэтому всего 3 % приходится на пресную воду, воду с низким содержанием солей (Рисунок \(\PageIndex{1}\)). Большая часть воды на Земле может быть классифицирована как физиологический раствор (или содержащий соль). Большая часть пресной воды находится в виде льда в обширных ледниках и ледовых щитах Гренландии. Место хранения воды, такое как океан, ледник, пруд или даже атмосфера, известно как резервуар .

Рисунок \(\PageIndex{1}\) Распределение воды на Земле. В первой строке обратите внимание на то, что только 2,5% воды на Земле составляет пресная вода — количество, необходимое для выживания жизни. Средняя полоса показывает распределение пресной воды. Почти весь он заперт во льду и в земле. Лишь немногим более 1,2% всей пресной воды составляют поверхностные воды, которые удовлетворяют большинство жизненных потребностей. Правая полоса показывает распределение поверхностных пресных вод. Источник: глава Игоря Шикломанова «Мировые ресурсы пресной воды» в Peter H. Gleick (редактор), 1993 Вода в условиях кризиса: Путеводитель по мировым ресурсам пресной воды. Цифры округлены.

Водный (гидрологический) цикл и естественные загрязнители

Поскольку вода на Земле присутствует во всех трех состояниях, она может попасть в различные среды на планете. Движение воды вокруг поверхности Земли — это круговорот воды (рис. \(\PageIndex{2}\)).

Рисунок \(\PageIndex{2}\) Поскольку это круговорот воды, у него нет ни начала, ни конца. Вода на Земле всегда находится в движении, и естественный круговорот воды, также известный как гидрологический цикл, описывает непрерывное движение воды на, над и под поверхностью Земли. Вода всегда меняет состояния между жидкостью, паром и льдом, причем эти процессы происходят в мгновение ока и на протяжении миллионов лет.

Вода превращается из жидкости в газ путем испарения и превращения в водяной пар. Энергия Солнца может испарять воду с поверхности океана или из озер, ручьев или луж на суше. Испаряются только молекулы воды; соли остаются в океане или пресноводном водоеме. Водяной пар остается в атмосфере до тех пор, пока он не подвергнется конденсации и затем осаждению. Осадки могут быть дождем, мокрым снегом, градом или снегом. На поверхности вода или талая вода может в конечном итоге испариться и снова попасть в атмосферу. Значительное количество воды просачивается в землю. Вода может просачиваться сквозь грязь и камни под почву через поры, проникающие в землю, и попадать в систему подземных вод Земли (рис. \(\PageIndex3}\)). Подземные воды входят в водоносные горизонты , представляющие собой массивы горных пород или отложений, которые хранят (и выделяют) большое количество пригодной для использования воды в своих порах. В качестве альтернативы вода может выйти на поверхность через родники или вернуться в океаны.

Рисунок \(\PageIndex3}\) Модель системы подземных вод, показывающая различные компоненты безнапорной системы подземных вод: http://water. usgs.gov/edu/earthgwaquifer.html

Вещества Присутствует в природных водах

Количество воды, присутствующей в атмосфере и на суше (в виде поверхностного стока, озер и ручьев), достаточно велико, чтобы играть важную роль в переносе веществ между литосферой (твердая поверхность земли) и океанами. Вода взаимодействует как с атмосферой, так и с литосферой (твердой поверхностью земли), получая растворенные вещества от каждой из них, и, таким образом, обеспечивает основную химическую связь между этими двумя сферами. Различные преобразования, которым подвергается вода на разных этапах гидрологического цикла, способствуют переносу как растворенных, так и взвешенных веществ между различными географическими точками.

Закон о безопасной питьевой воде определяет термин «загрязнитель » как означающий любое физическое, химическое, биологическое или радиологическое вещество или вещество в воде. Таким образом, закон очень широко определяет «загрязнитель» как что-либо иное, чем молекулы воды.

Газы

Углекислый газ в природной воде создает интересное явление. Дождевая вода насыщена CO ₂ и растворяет известняки. При потере СО ₂ из-за изменения температуры или вытекания капель воды происходит обратная реакция. Однако образовавшееся твердое вещество может быть менее стабильной фазой, называемой арагонитом, которая имеет ту же химическую формулу, но другую кристаллическую структуру, чем у кальцита.

Дождь растворяет карбонат кальция в результате двух реакций, показанных выше. Вода уносит с собой ионы, глотает сквозь трещины скал. Достигнув потолка пещеры, капля долго болтается там, прежде чем упасть. За это время улетучивается углекислый газ и повышается рН воды. Начинают появляться кристаллы карбоната кальция. Кальцит, арагонит, сталактит и сталагмит — это четыре распространенных твердых вещества, встречающихся при образовании пещер.

Растворенные минералы

В таблице \(\PageIndex{1}\) перечислены основные ионы, присутствующие в морской воде. Состав варьируется в зависимости от региона, глубины, широты и температуры воды. Воды в устьях рек содержат меньше солей. Если ионы используются живым организмом, их содержание варьируется в зависимости от популяций организмов.

Частицы пыли и ионы, присутствующие в воздухе, являются центрами зарождения капель воды. Так, дождевые и снеговые воды также содержат такие ионы: Ca ²⁺ , Mg ²⁺ , Na ⁺ , К ⁺ , НХ ₄ ⁺ . Эти катионы уравновешиваются анионами HCO ₃ ^— , SO ₄ ^— , NO ₂ ^— , Cl ^— и NO ^{1 ^{3 ._{3 . pH дождя составляет от 5,5 до 5,6. Дождевые и снеговые воды со временем становятся речной или озерной водой. Когда выпадают дождевые или снеговые воды, они взаимодействуют с растительностью, верхним слоем почвы, коренными породами, руслом реки и дном озера, растворяя все, что растворяется. Также процветают бактерии, водоросли и водные насекомые. Растворимость неорганических солей определяется кинетикой и равновесием растворения. Наиболее распространенные ионы в озерной и речной воде такие же, как и в дождевой воде, но в более высоких концентрациях. pH этих вод зависит от русла реки и дна озера. Природные воды содержат растворенные минералы. Воды, содержащие Ca 9Ионы 0180 2+}} и Mg ²⁺ обычно называют жесткой водой .}

Таблица 1 Основные ионы в морской воде (Эти значения, выраженные в тысячных частях, относятся к морской воде с соленостью 35%).
катионы	г/кг	анионы	г/кг
Нет данных ⁺	10,77	Кл ^–	19. 354
мг ² ⁺	1,29	SO ₄ ^2–	2,712
Ca ² ⁺	0,412	Бр ^–	0,087
К ⁺	0,399
Старший ² ⁺	0,0079
Ал ³ ⁺	0,005

Примечание

Хотя большинство элементов содержится в морской воде только в следовых количествах, морские организмы могут избирательно поглощать их и делать более заметными. Йод, например, был обнаружен в морских водорослях (морских водорослях) за 14 лет до того, как он был обнаружен в морской воде. Другие элементы, которые не были обнаружены в морской воде до тех пор, пока они не были обнаружены в морских организмах, включают барий, кобальт, медь, свинец, никель, серебро и цинк. Si-32, предположительно полученный в результате бомбардировки Ar космическими лучами, был обнаружен в морских губках.

Жесткая вода

Минералы обычно растворяются в естественных водоемах, таких как озера, реки, родники и подземные водные пути (грунтовые воды). Карбонат кальция, CaCO ₃, является одним из наиболее распространенных неорганических соединений в земной коре. Это ингредиент как для кальцита, так и для арагонита. Эти два минерала имеют разную кристаллическую структуру и внешний вид. На этой фотографии показаны кристаллы типичного кальцита.

Минералы карбоната кальция растворяются в воде с произведением растворимости, указанным ниже. 9{-9} \nonumber \]

Из произведения растворимости мы можем (см. пример 1) оценить молярную растворимость как 7,1×10 ^-5 M или 7,1 мг/л (7,1 ppm CaCO ₃ в воде ). Растворимость увеличивается по мере снижения pH (повышения кислотности). Это усугубляется, когда вода насыщена двуокисью углерода, CO ₂ . Насыщенный раствор CO ₂ содержит угольную кислоту, которая способствует растворению за счет реакции:

\[H_2O + CO_2 \rightleftharpoons H_2CO_3 \nonumber \] 9- \nonumber \]

Из-за этих реакций некоторые природные воды содержат более 300 частей на миллион карбонатов кальция или их эквивалентов.

Состав океана привлек внимание некоторых наиболее известных ученых, в том числе Роберта Бойля, Антуана Лавуазье и Эдмунда Галлея. Их ранние исследования, как правило, было трудно воспроизвести из-за разных условий, при которых они кристаллизовали различные соли. Выпариванием морской воды досуха можно получить до 54 солей, двойных солей и гидратированных солей. В настоящее время известно, что в морской воде присутствует не менее 73 элементов.

Органическое вещество

Большая часть органического углерода в морской воде присутствует в виде растворенного материала, и только около 1-2% в виде твердых частиц. Общее содержание органического углерода колеблется от 0,5 мг/л на глубине до 1,5 мг/л у поверхности. До сих пор существуют значительные разногласия по поводу состава растворенного органического вещества; большая его часть имеет высокую молекулярную массу и может быть полимерной. Могут быть выделены вещества, качественно сходные с гуминовыми кислотами, обнаруженными в почвах. Зеленоватый цвет, который часто ассоциируется с прибрежными водами, обусловлен смесью флуоресцентных высокомолекулярных веществ неопределенного состава, известных как 9.0073 «Гельбстоффе» . Вполне вероятно, что значение органической фракции морской воды может быть гораздо больше, чем можно было бы предположить из-за ее небольшого содержания. Во-первых, многие из этих веществ похожи на липиды и склонны адсорбироваться на поверхностях. Было показано, что любая частица, попадающая в океан, быстро покрывается органической поверхностной пленкой, которая может влиять на скорость и степень ее растворения или разложения. Некоторые неорганические ионы могут образовывать прочные комплексы с гуминоподобными веществами. Поверхность океана в основном покрыта органической пленкой толщиной всего в несколько молекулярных слоев. Считается, что он состоит из углеводородов, липидов и т.п., но сообщалось о гликопротеинах и протеогликанах. Если эту пленку осторожно снять с емкости с морской водой, она быстро восстановится. Насколько значима эта пленка по своему влиянию на газообмен с атмосферой, неизвестно.

Резюме

Круговорот воды (гидрологический) описывает непрерывное движение воды на, над и под поверхностью Земли. Вода перемещается из одного резервуара в другой, например, из реки в океан или из океана в атмосферу, посредством физических процессов испарения, конденсации, осадков, инфильтрации, поверхностного стока и подземного течения.