Гидросфера и её структура

Гидросфера – водная оболочка Земли, включающая океаны, моря, реки, озера, подземные воды и ледники, снеговой покров, а также водяные пары в атмосфере. Гидросфера Земли на 94% представлена солеными водами океанов и морей, более 75% всей пресной воды законсервировано в полярных шапках Арктики и Антарктиды.

Пресной называют воду, в 1 кг которой содержится не более 1 г солей. Остальные воды относятся к соленым.

Вода на Земле присутствует во всех 3 агрегатных состояниях, однако наибольший её объем приходится на жидкую фазу, которая весьма значима для формирования других особенностей планеты. Весь природный водный комплекс функционирует как единое целое, находясь в состоянии непрерывного движения, развития и обоснования. В сущности, это тончайшая водяная пленка на поверхности Земли (~0,03% Æ Земли), но, как озоновый защитный слой, играющая исключительно важную роль в биосферной системе.

Без воды не могло быть человека, животного и растительного мира, т.к. большинство растений и животных в основном состоит из воды (человек – на 65%). Для многих живых существ вода служит средой обитания. Таким образом, главнейшей особенностью гидросферы является изобилие в ней жизни.

Велика роль гидросферы в поддержании относительно неизменного климата на планете, поскольку она, с одной стороны, выступает как аккумулятор тепла, обеспечивая постоянство средней температуры атмосферы, а с другой – за счет фитопланктона продуцирует почти половину кислорода атмосферы.

Важнейшим обстоятельством, присущим водной среде, является то, что через нее в основном передаются инфекционные заболевания (~80% всех заболеваний).

По мере развития цивилизации человеку требовалось все больше и больше воды. Человек каменного века потреблял менее 10 л/сут, в Римском государстве – до 70 л/сут, современный житель США – около 700 л/сут, тогда как во многих странах эта цифра не превышает 30 л/сут. Считается, что уровень потребления воды характеризует уровень технического и культурного развития общества. На питьё и приготовление пищи человек затрачивает не более 10% потребляемой воды, а в среднем бытовое потребление в развитых странах составляет 220-320 л/сут.

Среди отраслей экономики нашей страны первое место по потреблению воды занимает сельское хозяйство. Для получения 1 тонны пшеницы необходимо 1500 тонны воды, 1 тонны риса – более 7000 тонн, а 1 тонны хлопка – 10000 тонн воды.

Второе место отводится промышленности. Ни одно промышленное предприятие не может функционировать, не используя воду из природных источников. Потребность предприятий в воде изменяется в широких пределах и зависит от вида получаемой продукции, принятой технологии, системы водоснабжения, климатических условий и т.п. Так, для получения 1 тонны угля затрачивается 2 тонны воды, стали - 10¸20 тонн воды, целлюлозы - 400¸500 тонн воды, синтетического волокна – 500 м³.

Третье место по водоёмкости занимает коммунальное хозяйство городов. Значительный объём чистой воды затрачивается на разбавление, обеззараживание стоков и отбросов промышленности, с/х, строительства, населенный пунктов и транспортных путей, т.е. на борьбу с загрязнением биосферы.

Все перечисленное ведет к дефицитности воды и, как следствие, к планированию её расхода не по крупности потребления, а по необходимости удовлетворения первоочередных потребителей.

Разнообразие сточных вод принято подразделять на следующие виды:

Технологические, возникающие в технологических процессах предварительной мойки, промежуточной или финишной промывки, а также при использовании воды в качестве технологического растворителя либо носителя.

Хозяйственно-бытовые (или коммунальные), образующиеся в жилищно-бытовом секторе, а также в сфере общественного питания и санитарно-гигиенического обслуживания на предприятиях.

Поверхностные, формирующиеся за счет дождевых и талых снеговых вод, а также воды при мокрой уборке территорий с искусственными покрытиями (асфальтированными, бетонными и т.д.).

Рассмотрим некоторые особенности размещения и функционирования воды в отдельных частях гидросферы.

Мировой океан. Общая площадь Мирового океана в 2,5 раза превышает площадь суши. Основная площадь суши сосредоточена в Северном полушарии, а основная площадь воды – в Южном.

Понятия «Мировой океан» и «океаны» различны по объёму, так как последние часть Мирового океана. Основные океаны Земли – Атлантический, Индийский и Тихий, причем последний превосходит по площади все материки вместе взятые.

Температура поверхности океанических вод колеблется от –2 до +30°С, соленость вод – от 3,5 до 35 г/л. Теплоёмкость воды в 3300 раз выше, чем у воздуха, поэтому поверхностные океанические воды – главный накопитель и распределитель солнечной энергии. Океаны также дают до 50% атмосферного кислорода. Растительность в океане распределена на глубинах до 100 м, где прозрачность воды достаточна для нормального фотосинтеза, животные обитают по всей толщине океана.

Добыча полезных ископаемых и животных, перемещения по океану связаны с его загрязнением. Загрязнителями океана являются также близкорасположенные промышленные комплексы и транспортные системы.

Воды суши. К ним относятся материковые воды, переносимые реками, сосредоточенные в озерах, болотах, снежном покрове и заключенные в земной коре. Самая большая река мира – Амазонка, её сток в океан составляет 16% стока всех рек мира. В её бассейне расположен самый большой лесной массив планеты. Планетарный резерв пресной воды высокого качества сосредоточен в озере Байкал, которое содержит пресной воды больше, чем все пресные озера мира. Территория Земли на 2% покрыта болотами. В России и Белоруссии расположено свыше 60% всех болот.

Ледники покрывают 16 млн. км² суши, основная часть их расположена в Антарктиде. Если бы все ледники растаяли, то уровень Мирового океана поднялся по сравнению с нынешним на 64 м.

Подземные воды. Пресные, соленые и геотермальные (температура более 30°С) залегают под почвой на разной глубине в земной коре. Часто образуют водоносные пласты. Объём подземных вод приблизительно в 100 раз больше объёма пресных поверхностных вод озер, рек, болот и пр.

Воды в атмосфере. Представляют собой главным образом водяной пар или его конденсат, почти весь водяной пар (90%) сосредоточен в тропосфере. Атмосферный воздух при данной температуре может содержать только определенное количество водяного пара. Достигнув этого количества, водяной пар конденсируется, превращаясь в туман или облака. Чем выше температура воздуха, тем больше водяного пара он может содержать. Выпадающий дождь является естественным очистителем атмосферного воздуха от загрязнений, но может стать причиной загрязнения литосферы (кислотные дожди).

Если бы все количество влаги в воздухе сконденсировалось и упало на Землю в виде осадков, то её покрыло бы слоем воды толщиной в 25 м.

Биологическая вода. Это важнейшая составляющая живого вещества, на долю которой приходится в среднем до 80% общей массы живого существа. Общий объём биологической воды оценивается около 1000 км³. Необходимость воды для организмов очень велика. Например, человек потребляет за год около 10 тонн воды, а на образование 1 кг биомассы расходуется около 500 кг воды.