Распределение воды в биосфере

Вода постоянно находится в движении – циркуляции. Её перемещение происходит в результате механического движения – потоки воды в реках, течение в толще океана; в результате изменения фазового состава – вода испаряется и попадает в атмосферу посредством диффузионного и конвективного потоков. В северных районах наблюдается очень редкий способ перемещения воды способом возгонки. Снег, испаряясь, сразу превращается в пар и попадает в атмосферу. Для передвижения воды затрачивается много энергии, в основном солнечной. 22 % всей достигающей Земли поверхности энергии расходуется на испарение воды.

Приобретая такую огромную энергию, вода повышает свою энтропию. Находясь в неустойчивом равновесии, она стремится вернуться в исходное состояние. Таким образом, происходит непрерывный замкнутый процесс циркуляции воды на земле, именуемый Круговоротом, или влагооборотом. Различают малый, большой и входящий в него внутренний материковый круговорот. Ежегодно в круговороте на поверхности Земли участвует более 1 млн. куб. км воды.

Интересен тот факт, что вода, являясь столь необходимым, жизненно важным веществом биосферы обладает уникальными свойствами, отличающими ее от остальных жидких веществ планеты.

Аномальные свойства воды

1. Точка замерзания и точка кипения. Если провести аналогию по группе кислорода, то учитывая свойства таких соединений как H2S H2Se H2Te, температуры должны быть -90 и +70 соответственно.
2. При замерзании объем воды увеличивается.
3. Лед плавает в воде, то есть плотность льда меньше плотности воды. Максимальная плотность воды при +4. Замерзание водоемов начинается с поверхности.
4. Высокая теплоемкость. 1 г воды нагревается на 1 градус с затратой 1 калл, 4,184 Дж, а 1 г железа – 0,1 калл.
5. Аномально высокое значение силы поверхностного натяжения и связанное с ним движение по капиллярам.

Состав природных вод характеризуется следующими факторами: физическими (температура, содержание взвешенных частиц, цветность, запах, привкус); химическими (ионный состав, жесткость, щелочность, окисляемость, рН, сухой остаток, содержанием солей, кислорода, сероводорода и т.д.) свойствами и концентрацией вредных веществ, которая сопоставляется с санитарно-гигиеническими показателями (ПДК вредных веществ).

ПДК вредных веществ в водоеме – концентрация, которая не оказывает вредного воздействия на организм человека.

Предельно допустимые сбросы (ПДС) веществ в водные объекты характеризуются максимально допустимой массой веществ, которые могут быть сброшены в установленном режиме в данном пункте в единицу времени. ПДС устанавливается с учетом ПДК вредных веществ в местах водопользования и водоотведения, ассимилирующей способностью водного объекта и оптимального распределения массы сбрасываемых веществ между водопользователями.

Источники загрязнения воды

Наряду с физическими и химическими загрязнителями, имеет место тепловое и микробное загрязнение вод.

Ежегодный объём сточных вод в России составляет около 75,5 млн. куб. км., в том числе сброс в поверхностные водоёмы порядка - 73. куб. км., в накопителе и на поля фильтрации – 2,5млн. куб. км. Около 63 куб. км. стоков сбрасываются без очистки и 17 куб. км. не достаточно очищены. Следует отметить, что 1 куб. м. стоков загрязняет около 60 куб. м. чистой воды.

Наиболее интенсивному антропогенному загрязнению подвергаются пресноводные водоемы, особенно речные воды.

Около трети всей массы загрязняющих веществ вносится в водоисточники с поверхностными и ливневыми стоками. Наиболее распространенные загрязняющие вещества – нефтепродукты, фенолы, легоокисляемые органические вещества, соединения металлов. Стоки предприятий сельского и коммунального хозяйства загрязняют воды пестицидами, биологическими вредными компонентами – органикой и микроорганизмами. Кроме того воды загрязняются почвой, смываемой в результате водной эрозии.

Подземные воды также испытывают загрязняющее действие хозяйственной деятельности человека. Поскольку обновление воды в данном случае протекает очень медленно по сравнению с поверхностными водами, загрязнения сохраняются долго и ухудшение качества этих вод происходит на десятки и сотни лет. Положение усугубляется еще и тем фактом, что перечень веществ, контролируемых в подземных водах, не регламентирован, поэтому нельзя составить точное представление о загрязнении подземных вод.