Гидросфера
Гидросфера (от др.-греч. ὕδωρ «вода» + σφαίρα «шар») – водная оболочка Земли. Её принято делить на Мировой океан, континентальные поверхностные воды и подземные воды.
Происхождение гидросферы
Существует несколько версий о происхождении воды. Сегодня преобладает мнение, что вода появилась в результате процесса дегазации, происходящего в магме. В процесс формирования базальтового слоя из земной мантии выделялось 8% воды и 92% базальта. Эта гипотеза подтверждается тем, что и современные лавы имеют в своем составе от 4 до 8 процентов пара. Так, ежегодно в процессе дегазации образуется примерно один кубический километр жидкости.
Описание и структура
Весьма важное значение для развития биосферы имеет гидросфера (произошло от греческих слов hydor – вода и spharia – cфера). Это прерывистая водная оболочка Земли, она занимает 70% земной поверхности и располагающаяся между атмосферой и твердой земной корой (литосферой) и представляющая собой совокупность океанов, морей и поверхностных вод суши. Кроме того в состав гидросферы также включают подземные воды, лед и снег Арктики и Антарктики, а также атмосферную воду и воду, содержащуюся в живых организмах. Основная масса воды гидросферы сосредоточена в морях и океанах, второе место по объёму водных масс занимают подземные воды, третье место — лед и снег арктических и антарктических областей. Поверхностные воды суши, атмосферные и биологически связанные воды составляют доли процента от общего объёма воды гидросферы.
Химический состав гидросферы приближается к среднему химическому составу морской воды.
Земля уникальна потому, что на ней много воды в жидкой фазе, которая играет очень важную роль в формировании других особенностей планеты. Главнейших из них является изобилие жизни. Гидросфера необходима для существования биосферы, поскольку жизнь зародилась в гидросфере, и большинство растений и животных состоит в основном из воды.
Велика роль гидросферы в поддержании относительно неизменного климата, что позволило жизни воспроизводиться в течение трех с лишним миллиардов лет. Ископаемые останки животных, растений и микроорганизмов указывают на то, что жизнь, появившись в период раннего докембрия, не прерывалась и развивалась по пути увеличения разнообразия и совершенствования.
Для жизни необходимы температуры в диапазоне от 0 до 100 оС (пределы жидкой фазы воды), значит, температура на протяжении большей части истории планеты отличалась относительным постоянством.
Структура
В наиболее обширной части гидросферы – океаносфере – выделяют три области. В поверхностной толще (до глубины 100 м) света достаточно для фотосинтеза, здесь могут жить зеленные растения; соленость воды меняется исходя из района. Батиальная область (от 100 до 1500 м), куда свет проникает лишь в верхние горизонты, отличается слабым механическим движением воды и постоянной соленостью. Абиссальная область (глубже 1500 м) лишена солнечного света. Температура в ней не превышает 4 оС; растительных организмов нет, однако животные распространены до самых глубоководных впадин.
Поверхностные воды, занимая сравнительно малую долю в общей массе гидросферы, тем не менее, играют важнейшую роль в развитии биосферы, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения. Воды гидросферы находятся в постоянном взаимодействии с атмосферой, земной корой (литосферой). Взаимодействие этих вод и взаимные переходы из одних видов в другие составляют сложный круговорот воды в биосфере.
Природные воды подразделяются на поверхностные и подземные воды. При этом, природная вода представляет собой сложную, непрерывно изменяющуюся систему, содержащую минеральные и органические вещества, находящиеся во взвешенном, коллоидном и истинно растворенном состоянии, а также газы. Во взвешенном состоянии в природных водах содержатся глинистые, песчаные, гипсовые и известковые частицы, в коллоидном – различные вещества органического происхождения, кремнекислота͵ гидроксид железа и другие, в истинно растворенном состоянии находятся в основном минеральные соли, обогащающие воды ионами, в виде растворенных газов – углекислота͵ сероводород, метан.
Поверхностные воды характеризуются большим содержанием нерастворимых веществ, в частности органических соединений. Помимо частиц песка и глины они содержат лесс, илистые вещества, различные карбонатные соединения, гидроксиды алюминия, марганца и железа, высокомолекулярные органические примеси гумусового происхождения, иногда в виде органоминеральных комплексов, планктон и др.
Размеры взвешенных частиц варьируются от коллоидных до грубодисперсных частиц. Содержание взвешенных веществ в поверхностных водоисточниках изменяется от нескольких единиц до десятков тысяч мг/л.
Подземные воды, в отличие от поверхностных, отличаются небольшим количеством органических веществ и значительным содержанием минеральных солей, а иногда и растворенных газов (H2S, CO2, CH4). При наличии гидравлической связи между поверхностными и подземными водами последние отличаются повышенной окисляемостью. Наблюдается прямая зависимость между глубиной залегания подземных вод и степенью их минерализации. Подземные воды часто характеризуются значительной жесткостью и повышенным содержанием железа, марганца, фтора.
Роль гидросферы в жизни человека
Без воды ни человек, ни животные, ни растения на планете существовать бы не смогли. Еще в 6 веке до нашей эры древнегреческий математик и философ Фалес Милетский предполагал, что вода является первичной основой жизни на Земле. Гидросфера играет основную роль в формировании климата, без нее климат был бы гораздо более суровым и менее устойчивым. А для возникновения и существования жизни, как известно, необходимо поддержание температурного режима на определенном уровне.
Почему человек не может прожить без воды? Потому что она обеспечивает действие всех процессов в человеческом организме. Кислород и питательные вещества доставляются ко всем клеткам при помощи жидкости. Вода обеспечивает регуляцию температурного режима, участвует в процессе преобразования пищи в энергию, выводит из организма шлаки, помогает в усваивании питательных веществ, а также выполняет множество других необходимых функций.
Воды Мирового океана – среда обитания сотен тысяч видов живых организмов. Человеку она позволяет перемещаться, используя водные виды транспорта. Вода является источником электрической энергии и разных видов необходимого человеку сырья (в том числе, и лекарственного).
Водопользование и водопотребление
Главное различие между данными понятиями заключается в том, что потребители воды (многие отрасли промышленности, сельское хозяйство и др.) расходуют воду, в то время как водопользователи (водный транспорт, гидроэлектроэнергетика и др.) ее практически не потребляют. Поэтому с точки зрения экологии главная опасность исходит от водопотребителей, хотя и водопользователи вносят свою лепту в загрязнение гидросферы (например, морской транспорт).
Основной потребитель пресной воды на планете – сельское хозяйство, на нужды которого уходит более 60% потребляемой воды. Для производства 1 т сухой растительной массы в различных условиях тепло и влагообеспеченности только на транспирацию необходимо от 150–200 до 800– 1000 м3 воды. Примерно столько же расходуется на непродуктивное испарение и еще около четверти этого количества воды задерживается в самой биомассе. На орошение и полив сельскохозяйственных земель сегодня тратится более 4000 км3 воды в год. К этому следует добавить воду, расходуемую на нужды животноводства.
Наиболее водоемкие отрасли промышленности – горнодобывающая, металлургическая, химическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. К числу этих отраслей относится и энергетика, однако еще раз подчеркнем: эта отрасль – скорее водопользователь, чем водопотребитель. По некоторым данным, в промышленно развитых странах Запада использование воды для охлаждения узлов и агрегатов на производстве достигает подчас 50% общей массы воды, поступающей на его нужды.
В современных условиях значительно возросли потребности в пресной воде на коммунально-бытовые нужды. Городской житель планеты на бытовые нужды ежесуточно расходует в среднем около 150 л, а сельский – около 55 л. На фоне этих показателей обеспеченность пресной водой Москвы и Санкт-Петербурга – до 600–700 л в сутки – кажется фантастической, даже в сравнении с другими крупными городами мира. Собственно говоря, эта цифра не может быть поставлена в заслугу муниципалитетам упомянутых городов, хотя бы потому, что еще в древнеримских ватерклозетах применяли уже использованную воду из ванн, а ослушников этого правила пороли розгами.
Особенно тяжелая ситуация с доступом к чистой воде сложилась в аридных регионах. Расчеты специалистов показывают, что ежегодный прирост безвозвратного водозабора составляет 4–5%. При сохранении существующих темпов прироста населения и объемов производства человечеству грозит реальная опасность исчерпания пресноводных запасов воды.
Источники загрязнения поверхностных и подземных вод
Попадание неочищенных стоков в водоемы – именно это является наиболее распространенной причиной загрязнения. Тут имеются в виду, как сточные воды объектов промышленности, так и бытовые, а так же коллекторно-дренажные стоки.
Промышленные предприятия могут загрязнять водоемы самыми различными химическими соединениями и веществами, состав которых будет зависеть от направления деятельности конкретного субъекта хозяйствования.
Что же до стоков имеющих бытовое и коммунальное происхождение – то тут на первое место выходит опасность бактериологического загрязнения, а так же загрязнение органическими веществами. Ведь речь идет, главным образом, о сточных водах жилого сектора, учреждений здравоохранения, общепита, и т.д.
Немало опасных, для экологии веществ, поступают в водоемы, стекая во время дождей и таяния снегов с полей, пастбищ и скотоводческих ферм. Среди них могут быть соединения азота, пестициды, фосфор, и тому подобное. Особенно опасен данный вид загрязнения тем, что воды, стекающие с полей вообще не подвергаются никакой очистке.
Источником загрязнения вызывающим немало проблем могут стать газодымовые и пылевые соединения. Они могут оседать на поверхность воды из загрязненного воздуха. Большую опасность вызывают так же загрязняющие поверхность водоемов утечки нефтепродуктов. Их источники – добыча нефти в прибрежной зоне, аварии транспортных судов.
Подземные воды: основные источники загрязнения
Источники загрязнения поверхностных и подземных вод часто бывают общими. Так, загрязненные вредными примесями подземные воды могут проникать в расположенные на поверхности водоемы, через фильтрационные потоки, загрязняя их. И наоборот – воды с поверхности могут просачиваться в расположенные под землей источники, существенно меняя первоначальный состав воды.
По мнению экологов, уровни загрязнения в водоемах обоих типов, хоть и не на прямую, но очень сильно зависят друг от друга. Так же, от чистоты подземных вод опосредованно зависит чистота грунта и даже атмосферы.
Нередко источниками проникновения в подземные воды вредных примесей являются все те же стоки – промышленные и бытовые – просачивающиеся под землю из хранилищ либо отстойников. Путем для проникновения загрязнений могут быть и старые, пришедшие в неисправность скважины, карстовые воронки.
Опасность загрязнения подземных водоемов состоит в том, что вода отравленная посторонними веществами не остается на одном месте, рядом с источником загрязнения, а распространяется по территории, которую трудно определить. И не редко, может просачиваться и в подземные источники питьевой воды.
Задача номер один в охране водных ресурсов сегодня – правильно определить и устранить источники загрязнения поверхностных и подземных вод.
Самоочищение водоемов
Самоочищение водоемов обусловливается рядом факторов. Условно их можно разделить на физические, химические и биологические.
- Физические факторы. Самоочищение речной воды происходит в результате разбавления ее чистой водой и свежими притоками. В связи с этим снижается концентрация органических веществ в воде, создаются неблагоприятные условия для размножения микробов. Оседание в воде нерастворимых органических и неорганических частиц, а вместе с ними и бактерий, губительное действие ультрафиолетовых лучей на микроорганизмы способствуют самоочищению водоема.
- Химические факторы. Бактериостатическое и бактерицидное действие на микроорганизмы оказывают соли серебра, меди, галогенов (йод, бром и др.), NaCl, растворенные в воде, рН, а также окисление органических и неорганических веществ в водоеме.
- Биологические факторы. Огромная роль в самоочищении водоемов принадлежит биологическим факторам, действие которых обусловлено сложными взаимоотношениями гидробионтов. Гидробионты – растительные и животные организмы, приспособленные к жизни в водной среде. К ним относятся микробы, зеленые водоросли, простейшие, бактериофаги и др.
Взаимоотношения водных обитателей могут складываться в виде симбиоза или антагонизма. В конечном результате эти взаимовлияния приводят к самоочищению водоема.
Загрязнение водоемов сточными водами, отходами промышленных предприятий обусловливает усиленное размножение сапрофитных микробов, которые расщепляют сложные органические соединения до простых минеральных (СО2, МНз) и делают их доступными для питания автотрофных организмов (нитрифицирующих, серой железобактерий, водорослей). Основная роль в удалении из водоемов растворимых веществ принадлежит микробам.
Зеленые водоросли и некоторые бактерии – обитатели рек, озер, морей – вырабатывают антибиотические вещества, губительно действующие на попавших в водоемы микробов, среди которых могут быть возбудители инфекционных болезней человека или животных. Морская вода обладает вирулицидным действием на энтеро-вирусы. Отдельные виды морских бактерий обладают антагонистическими свойствами по отношению к стафилококку, кишечной палочке.
Простейшие поглощают из водоемов коллоиды, взвеси и микробов, в том числе и патогенных. Одна инфузория за 1 ч переваривает до 30000 микробов. Погибшие простейшие и водоросли в свою очередь служат пищей для сапрофитных бактерий.
Бактериофаги вызывают лизис (растворение) гомологичных бактерий (например, дизентерийный фаглизирует дизентерийную бактерию; сибиреязвенный фаг – возбудителя сибирской язвы и т. д.) и способствуют очищению водоемов от патогенных микробов. Бактериофагов обычно обнаруживают в загрязненной речной и морской воде вблизи населенных пунктов.
Механизм антимикробного действия перечисленных гидробионтов неодинаков: от прямого поглощения бактерий до их лизиса или выделения в водоем антибиотических веществ. В самоочищении водоема участвуют все гидробионты, тем не менее основная роль принадлежит водной микрофлоре, количественный и качественный состав которой меняется в зависимости от содержания в воде органических веществ.
Степень загрязненности водоема называется сапробностью и характеризует особенности водоема: определенная концентрация органических веществ, соответствующая стадия их минерализации, условия развития и состав микроорганизмов. Различают три основные зоны сапробности: полисапробная, мезосапробная, олигосапробная.
Полисапробная зона (зона сильного загрязнения) – вода загрязнена органическими веществами, число микроорганизмов достигает нескольких миллионов в 1 мл, при этом преобладают кишечные и анаэробные гнилостные бактерии, обусловливающие процесс гниения и брожения.
Мезосапробная зона (зона умеренного загрязнения) характеризуется минерализацией органических веществ с преобладанием окислительных процессов и выраженной нитрификацией. Количество бактерий в 1 мл воды составляет сотни тысяч, причем содержание колибактерий значительно уменьшается.
Олигосапробная зона (зона чистой воды) обычно не содержит органических веществ. Количество бактерий в 1 мл воды составляет десятки, сотни, преобладают серо-и железобактерии.
Таким образом, наличие определенного количественного и качественного состава микроорганизмов в различных зонах санпробности характеризует активность процесса самоочищения водоема.
Интересные факты о гидросфере
- Уникальное природное явление каждый год происходит на Южнокорейском полуострове, когда Восточно-Китайское море из-за отливов расступается между двумя островами Модо и Чиндо. Так называемая тропа, имеет длину 2 км и ширину 40м, по этому случаю даже проводится фестиваль «Разделение моря» на который съезжаются тысячи туристов.
- Самой полноводной рекой в мире является Амазонка и находится она в Южной Америке. Каждую секунду эта река несет 200 тыс. куб. метров воды, что составляет 15% всей речной воды мира. Кстати говоря, длина реки Амазонка составляет почти 7 тыс. км, при этом через нее нет ни единого моста.
- В Центральной Африке течет река Конго, именно она является самой глубокой, река достаточно полноводна и уступает лишь Амазонке, ширина ее разлива местами доходит до 20 км. Глубинные падения в некоторых участках свыше 230 метров.
- Самая мутная река в мире течет в Китае и название ее Хуанхэ. Желтое море поэтому так и называется, из-за большого объема горных пород, которые эта река несет в него, при этом вода в море окрашивается в желтый.
- Вы когда-либо слышали о таком понятии, как «речной перекресток»? Так вот это редкое явление есть в Польше, где реки Нельба и Велнапересекаются под углом в 90˚. Что самое интересное их воды при этом не смешиваются из-за разницы в уровне течений, скорости и температуры.
- Еще одним уникальным местом по праву считается «Зеленое озеро» в Австрии, у подножья гор. Все дело в том, что зимой дно этого озера превращается в парк с беседками для отдыха, так как глубина составляет не больше двух метров. Но с потеплением и таянием снега на горных вершинах, вода устремляется вниз, и глубина озера достигает 12м. Озеро Грюнер Зе, именно так в переводе на немецкий оно называется, излюбленное место дайверов, только представьте себе зеленые луга, скамейки и дорожки парка под водой.
- Еще одно озеро Байкал, которое просто нельзя обойти вниманием находится в Восточной Сибири, Россия. Оно самое глубокое на Земле, и является крупнейшим резервуаром пресной воды в природе. Вода в озере настолько чиста и прозрачна, что видно дно на глубине 40 метров.
- Сколько океанов на Земле? Ответ как будто известен – четыре. Однако не все учёные с этим соглашаются. Они называют ещё и пятый океан – Южный. На юге он омывает Антарктиду, а северную границу определяет так называемая зона субантарктического полярного фронта. Другие убеждены, что океанов три, а Северный Ледовитый океан является заливом Атлантического океана.
- Что такое девятый вал? Ещё в глубокой древности цифру девять считали священным числом. Во время шторма волны сначала имеют одинаковые размеры. Затем появляются огромные волны. Среди моряков было распространено поверье, что именно девятая из них самая опасная. На самом деле такой может быть любая волна.
- В Северном Ледовитом океане встречались острова, которые повторно в том же месте обнаружить не удавалось. Так возникали легенды об островах-призраках: Земле Санникова, Земле Андреева, Земле Джиллиса. Эту тайну разгадали, когда лучше исследовали Северный Ледовитый океан. Острова-призраки оказались огромными многолетними льдинами, менявшими своё положение под влиянием Арктических течений. Материал с сайта http://worldofschool.ru
- В открытом океане мощными считаются течения, скорость которых достигает 5,5 км/час. Гольфстрим имеет скорость 6-10 км/час. Течение переносит воды в двадцать раз больше, чем все реки земного шара. Ширина этой тёплой морской реки без берегов – 75-200 км, толщина потока – до 800 м. Температура воды на поверхности колеблется в течение года от +24 до +28°С.
- Самым мелким морским проливом считают Керченский. Минимальная глубина его судоходной части – 5 м, максимальная – 15 м.
- Самый глубокий (средняя глубина 5249 м) и самый широкий (1120 м) в мире – пролив Дрейка. Назван в честь английского мореплавателя Френсиса Дрейка, который впервые прошёл через него в 1578 г.
Видео
Источники
http://www.o8ode.ru/article/planetwa/mere/Self_purification_of_water_bodies
http://www.globaltrouble.ru/ekologiya_atmosfery_gidrosfery_pedosfery/vodopol_zovanie_i_vodopotreblenie.html
http://worldofschool.ru/geografiya/stati/fizicheskaya-geografiya/stroenie-zemli/gidrosfera/interesnye-fakty-po-teme-gidrosfera
http://vivareit.ru/interesnye-fakty-o-gidrosfere/
http://referatwork.ru/category/ekologiya/view/538441_gidrosfera_ee_sostav_i_struktura
https://ru.wikipedia.org/wiki/Гидросфера
Гидросфера (от др.-греч. ὕδωρ «вода» + σφαίρα «шар») – водная оболочка Земли. Её принято делить на Мировой океан, континентальные поверхностные воды и подземные воды.
Происхождение гидросферы
Существует несколько версий о происхождении воды. Сегодня преобладает мнение, что вода появилась в результате процесса дегазации, происходящего в магме. В процесс формирования базальтового слоя из земной мантии выделялось 8% воды и 92% базальта. Эта гипотеза подтверждается тем, что и современные лавы имеют в своем составе от 4 до 8 процентов пара. Так, ежегодно в процессе дегазации образуется примерно один кубический километр жидкости.
Описание и структура
Весьма важное значение для развития биосферы имеет гидросфера (произошло от греческих слов hydor – вода и spharia – cфера). Это прерывистая водная оболочка Земли, она занимает 70% земной поверхности и располагающаяся между атмосферой и твердой земной корой (литосферой) и представляющая собой совокупность океанов, морей и поверхностных вод суши. Кроме того в состав гидросферы также включают подземные воды, лед и снег Арктики и Антарктики, а также атмосферную воду и воду, содержащуюся в живых организмах. Основная масса воды гидросферы сосредоточена в морях и океанах, второе место по объёму водных масс занимают подземные воды, третье место — лед и снег арктических и антарктических областей. Поверхностные воды суши, атмосферные и биологически связанные воды составляют доли процента от общего объёма воды гидросферы.
Химический состав гидросферы приближается к среднему химическому составу морской воды.
Земля уникальна потому, что на ней много воды в жидкой фазе, которая играет очень важную роль в формировании других особенностей планеты. Главнейших из них является изобилие жизни. Гидросфера необходима для существования биосферы, поскольку жизнь зародилась в гидросфере, и большинство растений и животных состоит в основном из воды.
Велика роль гидросферы в поддержании относительно неизменного климата, что позволило жизни воспроизводиться в течение трех с лишним миллиардов лет. Ископаемые останки животных, растений и микроорганизмов указывают на то, что жизнь, появившись в период раннего докембрия, не прерывалась и развивалась по пути увеличения разнообразия и совершенствования.
Для жизни необходимы температуры в диапазоне от 0 до 100 оС (пределы жидкой фазы воды), значит, температура на протяжении большей части истории планеты отличалась относительным постоянством.
Структура
В наиболее обширной части гидросферы – океаносфере – выделяют три области. В поверхностной толще (до глубины 100 м) света достаточно для фотосинтеза, здесь могут жить зеленные растения; соленость воды меняется исходя из района. Батиальная область (от 100 до 1500 м), куда свет проникает лишь в верхние горизонты, отличается слабым механическим движением воды и постоянной соленостью. Абиссальная область (глубже 1500 м) лишена солнечного света. Температура в ней не превышает 4 оС; растительных организмов нет, однако животные распространены до самых глубоководных впадин.
Поверхностные воды, занимая сравнительно малую долю в общей массе гидросферы, тем не менее, играют важнейшую роль в развитии биосферы, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения. Воды гидросферы находятся в постоянном взаимодействии с атмосферой, земной корой (литосферой). Взаимодействие этих вод и взаимные переходы из одних видов в другие составляют сложный круговорот воды в биосфере.
Природные воды подразделяются на поверхностные и подземные воды. При этом, природная вода представляет собой сложную, непрерывно изменяющуюся систему, содержащую минеральные и органические вещества, находящиеся во взвешенном, коллоидном и истинно растворенном состоянии, а также газы. Во взвешенном состоянии в природных водах содержатся глинистые, песчаные, гипсовые и известковые частицы, в коллоидном – различные вещества органического происхождения, кремнекислота͵ гидроксид железа и другие, в истинно растворенном состоянии находятся в основном минеральные соли, обогащающие воды ионами, в виде растворенных газов – углекислота͵ сероводород, метан.
Поверхностные воды характеризуются большим содержанием нерастворимых веществ, в частности органических соединений. Помимо частиц песка и глины они содержат лесс, илистые вещества, различные карбонатные соединения, гидроксиды алюминия, марганца и железа, высокомолекулярные органические примеси гумусового происхождения, иногда в виде органоминеральных комплексов, планктон и др.
Размеры взвешенных частиц варьируются от коллоидных до грубодисперсных частиц. Содержание взвешенных веществ в поверхностных водоисточниках изменяется от нескольких единиц до десятков тысяч мг/л.
Подземные воды, в отличие от поверхностных, отличаются небольшим количеством органических веществ и значительным содержанием минеральных солей, а иногда и растворенных газов (H2S, CO2, CH4). При наличии гидравлической связи между поверхностными и подземными водами последние отличаются повышенной окисляемостью. Наблюдается прямая зависимость между глубиной залегания подземных вод и степенью их минерализации. Подземные воды часто характеризуются значительной жесткостью и повышенным содержанием железа, марганца, фтора.
Роль гидросферы в жизни человека
Без воды ни человек, ни животные, ни растения на планете существовать бы не смогли. Еще в 6 веке до нашей эры древнегреческий математик и философ Фалес Милетский предполагал, что вода является первичной основой жизни на Земле. Гидросфера играет основную роль в формировании климата, без нее климат был бы гораздо более суровым и менее устойчивым. А для возникновения и существования жизни, как известно, необходимо поддержание температурного режима на определенном уровне.
Почему человек не может прожить без воды? Потому что она обеспечивает действие всех процессов в человеческом организме. Кислород и питательные вещества доставляются ко всем клеткам при помощи жидкости. Вода обеспечивает регуляцию температурного режима, участвует в процессе преобразования пищи в энергию, выводит из организма шлаки, помогает в усваивании питательных веществ, а также выполняет множество других необходимых функций.
Воды Мирового океана – среда обитания сотен тысяч видов живых организмов. Человеку она позволяет перемещаться, используя водные виды транспорта. Вода является источником электрической энергии и разных видов необходимого человеку сырья (в том числе, и лекарственного).
Водопользование и водопотребление
Главное различие между данными понятиями заключается в том, что потребители воды (многие отрасли промышленности, сельское хозяйство и др.) расходуют воду, в то время как водопользователи (водный транспорт, гидроэлектроэнергетика и др.) ее практически не потребляют. Поэтому с точки зрения экологии главная опасность исходит от водопотребителей, хотя и водопользователи вносят свою лепту в загрязнение гидросферы (например, морской транспорт).
Основной потребитель пресной воды на планете – сельское хозяйство, на нужды которого уходит более 60% потребляемой воды. Для производства 1 т сухой растительной массы в различных условиях тепло и влагообеспеченности только на транспирацию необходимо от 150–200 до 800– 1000 м3 воды. Примерно столько же расходуется на непродуктивное испарение и еще около четверти этого количества воды задерживается в самой биомассе. На орошение и полив сельскохозяйственных земель сегодня тратится более 4000 км3 воды в год. К этому следует добавить воду, расходуемую на нужды животноводства.
Наиболее водоемкие отрасли промышленности – горнодобывающая, металлургическая, химическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. К числу этих отраслей относится и энергетика, однако еще раз подчеркнем: эта отрасль – скорее водопользователь, чем водопотребитель. По некоторым данным, в промышленно развитых странах Запада использование воды для охлаждения узлов и агрегатов на производстве достигает подчас 50% общей массы воды, поступающей на его нужды.
В современных условиях значительно возросли потребности в пресной воде на коммунально-бытовые нужды. Городской житель планеты на бытовые нужды ежесуточно расходует в среднем около 150 л, а сельский – около 55 л. На фоне этих показателей обеспеченность пресной водой Москвы и Санкт-Петербурга – до 600–700 л в сутки – кажется фантастической, даже в сравнении с другими крупными городами мира. Собственно говоря, эта цифра не может быть поставлена в заслугу муниципалитетам упомянутых городов, хотя бы потому, что еще в древнеримских ватерклозетах применяли уже использованную воду из ванн, а ослушников этого правила пороли розгами.
Особенно тяжелая ситуация с доступом к чистой воде сложилась в аридных регионах. Расчеты специалистов показывают, что ежегодный прирост безвозвратного водозабора составляет 4–5%. При сохранении существующих темпов прироста населения и объемов производства человечеству грозит реальная опасность исчерпания пресноводных запасов воды.
Источники загрязнения поверхностных и подземных вод
Попадание неочищенных стоков в водоемы – именно это является наиболее распространенной причиной загрязнения. Тут имеются в виду, как сточные воды объектов промышленности, так и бытовые, а так же коллекторно-дренажные стоки.
Промышленные предприятия могут загрязнять водоемы самыми различными химическими соединениями и веществами, состав которых будет зависеть от направления деятельности конкретного субъекта хозяйствования.
Что же до стоков имеющих бытовое и коммунальное происхождение – то тут на первое место выходит опасность бактериологического загрязнения, а так же загрязнение органическими веществами. Ведь речь идет, главным образом, о сточных водах жилого сектора, учреждений здравоохранения, общепита, и т.д.
Немало опасных, для экологии веществ, поступают в водоемы, стекая во время дождей и таяния снегов с полей, пастбищ и скотоводческих ферм. Среди них могут быть соединения азота, пестициды, фосфор, и тому подобное. Особенно опасен данный вид загрязнения тем, что воды, стекающие с полей вообще не подвергаются никакой очистке.
Источником загрязнения вызывающим немало проблем могут стать газодымовые и пылевые соединения. Они могут оседать на поверхность воды из загрязненного воздуха. Большую опасность вызывают так же загрязняющие поверхность водоемов утечки нефтепродуктов. Их источники – добыча нефти в прибрежной зоне, аварии транспортных судов.
Подземные воды: основные источники загрязнения
Источники загрязнения поверхностных и подземных вод часто бывают общими. Так, загрязненные вредными примесями подземные воды могут проникать в расположенные на поверхности водоемы, через фильтрационные потоки, загрязняя их. И наоборот – воды с поверхности могут просачиваться в расположенные под землей источники, существенно меняя первоначальный состав воды.
По мнению экологов, уровни загрязнения в водоемах обоих типов, хоть и не на прямую, но очень сильно зависят друг от друга. Так же, от чистоты подземных вод опосредованно зависит чистота грунта и даже атмосферы.
Нередко источниками проникновения в подземные воды вредных примесей являются все те же стоки – промышленные и бытовые – просачивающиеся под землю из хранилищ либо отстойников. Путем для проникновения загрязнений могут быть и старые, пришедшие в неисправность скважины, карстовые воронки.
Опасность загрязнения подземных водоемов состоит в том, что вода отравленная посторонними веществами не остается на одном месте, рядом с источником загрязнения, а распространяется по территории, которую трудно определить. И не редко, может просачиваться и в подземные источники питьевой воды.
Задача номер один в охране водных ресурсов сегодня – правильно определить и устранить источники загрязнения поверхностных и подземных вод.
Самоочищение водоемов
Самоочищение водоемов обусловливается рядом факторов. Условно их можно разделить на физические, химические и биологические.
- Физические факторы. Самоочищение речной воды происходит в результате разбавления ее чистой водой и свежими притоками. В связи с этим снижается концентрация органических веществ в воде, создаются неблагоприятные условия для размножения микробов. Оседание в воде нерастворимых органических и неорганических частиц, а вместе с ними и бактерий, губительное действие ультрафиолетовых лучей на микроорганизмы способствуют самоочищению водоема.
- Химические факторы. Бактериостатическое и бактерицидное действие на микроорганизмы оказывают соли серебра, меди, галогенов (йод, бром и др.), NaCl, растворенные в воде, рН, а также окисление органических и неорганических веществ в водоеме.
- Биологические факторы. Огромная роль в самоочищении водоемов принадлежит биологическим факторам, действие которых обусловлено сложными взаимоотношениями гидробионтов. Гидробионты – растительные и животные организмы, приспособленные к жизни в водной среде. К ним относятся микробы, зеленые водоросли, простейшие, бактериофаги и др.
Взаимоотношения водных обитателей могут складываться в виде симбиоза или антагонизма. В конечном результате эти взаимовлияния приводят к самоочищению водоема.
Загрязнение водоемов сточными водами, отходами промышленных предприятий обусловливает усиленное размножение сапрофитных микробов, которые расщепляют сложные органические соединения до простых минеральных (СО2, МНз) и делают их доступными для питания автотрофных организмов (нитрифицирующих, серой железобактерий, водорослей). Основная роль в удалении из водоемов растворимых веществ принадлежит микробам.
Зеленые водоросли и некоторые бактерии – обитатели рек, озер, морей – вырабатывают антибиотические вещества, губительно действующие на попавших в водоемы микробов, среди которых могут быть возбудители инфекционных болезней человека или животных. Морская вода обладает вирулицидным действием на энтеро-вирусы. Отдельные виды морских бактерий обладают антагонистическими свойствами по отношению к стафилококку, кишечной палочке.
Простейшие поглощают из водоемов коллоиды, взвеси и микробов, в том числе и патогенных. Одна инфузория за 1 ч переваривает до 30000 микробов. Погибшие простейшие и водоросли в свою очередь служат пищей для сапрофитных бактерий.
Бактериофаги вызывают лизис (растворение) гомологичных бактерий (например, дизентерийный фаглизирует дизентерийную бактерию; сибиреязвенный фаг – возбудителя сибирской язвы и т. д.) и способствуют очищению водоемов от патогенных микробов. Бактериофагов обычно обнаруживают в загрязненной речной и морской воде вблизи населенных пунктов.
Механизм антимикробного действия перечисленных гидробионтов неодинаков: от прямого поглощения бактерий до их лизиса или выделения в водоем антибиотических веществ. В самоочищении водоема участвуют все гидробионты, тем не менее основная роль принадлежит водной микрофлоре, количественный и качественный состав которой меняется в зависимости от содержания в воде органических веществ.
Степень загрязненности водоема называется сапробностью и характеризует особенности водоема: определенная концентрация органических веществ, соответствующая стадия их минерализации, условия развития и состав микроорганизмов. Различают три основные зоны сапробности: полисапробная, мезосапробная, олигосапробная.
Полисапробная зона (зона сильного загрязнения) – вода загрязнена органическими веществами, число микроорганизмов достигает нескольких миллионов в 1 мл, при этом преобладают кишечные и анаэробные гнилостные бактерии, обусловливающие процесс гниения и брожения.
Мезосапробная зона (зона умеренного загрязнения) характеризуется минерализацией органических веществ с преобладанием окислительных процессов и выраженной нитрификацией. Количество бактерий в 1 мл воды составляет сотни тысяч, причем содержание колибактерий значительно уменьшается.
Олигосапробная зона (зона чистой воды) обычно не содержит органических веществ. Количество бактерий в 1 мл воды составляет десятки, сотни, преобладают серо-и железобактерии.
Таким образом, наличие определенного количественного и качественного состава микроорганизмов в различных зонах санпробности характеризует активность процесса самоочищения водоема.
Интересные факты о гидросфере
- Уникальное природное явление каждый год происходит на Южнокорейском полуострове, когда Восточно-Китайское море из-за отливов расступается между двумя островами Модо и Чиндо. Так называемая тропа, имеет длину 2 км и ширину 40м, по этому случаю даже проводится фестиваль «Разделение моря» на который съезжаются тысячи туристов.
- Самой полноводной рекой в мире является Амазонка и находится она в Южной Америке. Каждую секунду эта река несет 200 тыс. куб. метров воды, что составляет 15% всей речной воды мира. Кстати говоря, длина реки Амазонка составляет почти 7 тыс. км, при этом через нее нет ни единого моста.
- В Центральной Африке течет река Конго, именно она является самой глубокой, река достаточно полноводна и уступает лишь Амазонке, ширина ее разлива местами доходит до 20 км. Глубинные падения в некоторых участках свыше 230 метров.
- Самая мутная река в мире течет в Китае и название ее Хуанхэ. Желтое море поэтому так и называется, из-за большого объема горных пород, которые эта река несет в него, при этом вода в море окрашивается в желтый.
- Вы когда-либо слышали о таком понятии, как «речной перекресток»? Так вот это редкое явление есть в Польше, где реки Нельба и Велнапересекаются под углом в 90˚. Что самое интересное их воды при этом не смешиваются из-за разницы в уровне течений, скорости и температуры.
- Еще одним уникальным местом по праву считается «Зеленое озеро» в Австрии, у подножья гор. Все дело в том, что зимой дно этого озера превращается в парк с беседками для отдыха, так как глубина составляет не больше двух метров. Но с потеплением и таянием снега на горных вершинах, вода устремляется вниз, и глубина озера достигает 12м. Озеро Грюнер Зе, именно так в переводе на немецкий оно называется, излюбленное место дайверов, только представьте себе зеленые луга, скамейки и дорожки парка под водой.
- Еще одно озеро Байкал, которое просто нельзя обойти вниманием находится в Восточной Сибири, Россия. Оно самое глубокое на Земле, и является крупнейшим резервуаром пресной воды в природе. Вода в озере настолько чиста и прозрачна, что видно дно на глубине 40 метров.
- Сколько океанов на Земле? Ответ как будто известен – четыре. Однако не все учёные с этим соглашаются. Они называют ещё и пятый океан – Южный. На юге он омывает Антарктиду, а северную границу определяет так называемая зона субантарктического полярного фронта. Другие убеждены, что океанов три, а Северный Ледовитый океан является заливом Атлантического океана.
- Что такое девятый вал? Ещё в глубокой древности цифру девять считали священным числом. Во время шторма волны сначала имеют одинаковые размеры. Затем появляются огромные волны. Среди моряков было распространено поверье, что именно девятая из них самая опасная. На самом деле такой может быть любая волна.
- В Северном Ледовитом океане встречались острова, которые повторно в том же месте обнаружить не удавалось. Так возникали легенды об островах-призраках: Земле Санникова, Земле Андреева, Земле Джиллиса. Эту тайну разгадали, когда лучше исследовали Северный Ледовитый океан. Острова-призраки оказались огромными многолетними льдинами, менявшими своё положение под влиянием Арктических течений. Материал с сайта http://worldofschool.ru
- В открытом океане мощными считаются течения, скорость которых достигает 5,5 км/час. Гольфстрим имеет скорость 6-10 км/час. Течение переносит воды в двадцать раз больше, чем все реки земного шара. Ширина этой тёплой морской реки без берегов – 75-200 км, толщина потока – до 800 м. Температура воды на поверхности колеблется в течение года от +24 до +28°С.
- Самым мелким морским проливом считают Керченский. Минимальная глубина его судоходной части – 5 м, максимальная – 15 м.
- Самый глубокий (средняя глубина 5249 м) и самый широкий (1120 м) в мире – пролив Дрейка. Назван в честь английского мореплавателя Френсиса Дрейка, который впервые прошёл через него в 1578 г.
Видео
Источники
- http://www.o8ode.ru/article/planetwa/mere/Self_purification_of_water_bodies
http://www.globaltrouble.ru/ekologiya_atmosfery_gidrosfery_pedosfery/vodopol_zovanie_i_vodopotreblenie.html
http://worldofschool.ru/geografiya/stati/fizicheskaya-geografiya/stroenie-zemli/gidrosfera/interesnye-fakty-po-teme-gidrosfera
http://vivareit.ru/interesnye-fakty-o-gidrosfere/
http://referatwork.ru/category/ekologiya/view/538441_gidrosfera_ee_sostav_i_struktura
https://ru.wikipedia.org/wiki/Гидросфера