Главная > Идеи > Пресная вода – источник нашей жизни. Запасы пресной воды на Земле: примерные объемы, проблема нехватки воды, интересные факты


Пресная вода – источник нашей жизни. Запасы пресной воды на Земле: примерные объемы, проблема нехватки воды, интересные факты




Чтобы представить, как много воды на Земле, нужно для начала представить, как может выглядеть объем воды в один кубический километр. Именно в такой величине измеряются запасы воды на земле. Итак, объем всей воды на нашей планете – 1500 000 000 км3. Неслучайно, Землю называют голубой планетой, из космоса ее видят голубым шаром с пятнами суши. Запасы пресной воды составляют около 10% от общего запаса, и только малая часть пресной воды находится в поверхностных водах. Основной запас пресной воды находится в земной коре. Там сосредоточено порядка 190 млн. км3. Иногда подземные воды находятся на расстоянии десятков-сотней километров от поверхности земли – подземные воды глубокого залегания . Такая вода находится под значительным давлением под землей. Реки, озера, источники и другие воды, которые находятся в близости к поверхности земли, называются поверхностными водами . Такие воды обладают существенным отличием от вод глубокого залегания – доступность, такие воды легко добывать, а часто они сами скапливаются в различных резервуарах и колодцах. Однако такие воды менее защищены от загрязнения, так как постоянно контактируют с почвой. Еще один массив пресной воды, сложный в добывании, но являющийся огромным резервом для землян (20-30 млн.км3) сосредоточен в ледниках Антарктиды, Гренландии, островов Ледовитого океана. Пресная вода также содержится в выпадающих из атмосферы осадках - дождь и снег. Также люди научились опреснять воду морей и океанов, однако пока это практикуется мало. Хотя в некоторых восточных странах в уборных можно встретить морскую воду, но использование в таких целях скорее исключение, чем закономерное развитие.

Основными источниками пресной воды были и остаются реки и озера. Самым крупным озерным водохранилищем считается озеро Байкал, которое содержит 20 тыс. км3 воды. Вода этого озера считается самой чистой озерной водой, в ней очень низкий процент растворенных и взвешенных минеральных веществ, практически отсутствуют органические примеси, но много кислорода. Вода Байкала настолько чистая, что можно легко рассмотреть камни, лежащие даже на глубине 40 м.

Пресную воду делят на два типа по химическому составу: собственно пресная и минеральная вода.

Пресная вода никогда не встречается в природе абсолютно чистой, являясь универсальным растворителем, всегда содержит в себе некоторый процент минералов и загрязнений, поэтому должна эффективно очищаться перед употреблением в пищу. Водопроводная вода проходит некоторую очистку перед поступлением к нам в дома, однако чаще всего этого недостаточно, поэтому следует использовать бытовые фильтры очистки воды.

    Минеральная вода делится на четыре группы по содержанию в ней минеральных компонентов:

  1. Минеральные лечебные воды с минерализацией свыше 8г/л, такая вода должна приниматься по назначению врача.
  2. Минеральные лечебно-столовые воды с минерализацией от 2 до 8 г/л. Их можно использовать в качестве напитка, но не в больших количествах. Рекомендуется также предварительно проконсультироваться с врачом. Среди популярных у нас лечебно-столовых вод можно выделить Нарзан и Боржоми.
  3. Минеральные столовые воды, содержащие 1-2 г/л минеральных элементов.
  4. Столовые воды с минерализацией менее грамма.

Свои лечебные качества минеральная вода приобретала в течение долгого периода, обогащаясь целебными минералами от особых пород, расположенных рядом с подземными резервуарами воды. По своему рН показателю бывает кислой, щелочной или нейтральной. В названии воды заложен также основной состав, например, хлоридно-натриевая или хлоридно-сульфатная.

Подземные воды.

Артезианские источники – это водные источники глубокого залегания. Они хорошо защищены от воздействия промышленных, сельскохозяйственных и бактериальных загрязнений. Чтобы получить доступ к артезианской воде используются специальные бурильные установки, к скважине опускаются стальные трубы, которые под воздействием мощных насосов выводят артезианскую воду на поверхность через трубопровод. Во время доставки воды на поверхность в нее могут проникать загрязнения, также такая вода нередко может содержать неблагоприятный минеральный состав для человека. Поэтому такую воду необходимо очищать, применяя промышленные или бытовые фильтры.

Родниковая вода – вода из родников и ключей, которые проделывают путь к поверхности земли из земных недр. Такая вода может быть пресной или минеральной. Нередко в наших широтах рядом с крупными родниками строились храмы, а родник облагораживался, чтобы людям было удобно набирать воду. Сейчас родники могут закрываться, так как качество воды значительно портится из-за близлежащих загрязнений почвы. В крупных городах с особенно грязной водой, пользуется спросом бутилированная родниковая вода, которую берут из мест, расположенных далеко за чертой города, заводов и свалок. Качество такой воды регулярно контролируется санитарными службами. Однако использовать бутилированную воду, конечно же, не так удобно, эффективно, как водопроводную воду, очищенную качественными фильтрами для воды.

Поверхностные воды.

Колодезная вода до сих пор активно используется в сельской местности, шурф не более 10 метров иногда может обеспечить всю деревню водой. В использовании такой воды таится большая опасность: через почву в колодезную воду попадают все виды сельскохозяйственных отходов (пестициды, нитриты, нитраты, тяжелые металл).

На бытовые нужды человека обычно тратиться не более 10% из всей используемой пресной воды, промышленность и сельское хозяйство использует оставшиеся 90%. Например, чтобы получить килограмм сахара, человек тратит около 200 л. воды, на производство килограмма синтетической резины около 2400л. Ежегодно мировые расходы увеличиваются, в бытовых условиях люди используют технику, которая расходует больше воды – например посудомоечные машины тратят в два раза больше воды на одну загрузку, чем когда человек моет посуду вручную. Развитие промышленности также влечет за собой дополнительные траты.

Перед тем как вода из озер, рек и подземных источников поступает в использование, она проходит обработку, после промышленного или бытового использования, вода также очищается, чтобы вернуться в реки и озера. Водопроводная вода обычно уже неоднократно использовалась до того, как попасть к нам в дом.

Очевидно, что самым удобным способом получения воды остаются реки и озера. Люди всегда стремились строить свои города вблизи крупных рек и озер, так и сейчас потребности городов в воде обслуживаются поверхностными водами. Бурение глубинных скважин, которые бы смогли снабжать большими объемами воду крупные города, может привезти к экологической катастрофе. Недостаточное количество водных ресурсов пресной воды в некоторых районах мира рано или поздно приведет к обращению к мировым океанским запасам воды и активной практике опреснения воды используя

Вода - это жизнь. И если без пищи человек может продержаться некоторое время, то без воды это сделать почти невозможно. Начиная с расцвета машиностроения, индустрии производства вода стала слишком быстро и без особого внимания со стороны человека загрязняться. Тогда и появились первые призывы о важности сохранности водных ресурсов. И если, в целом, воды достаточно, то запасы пресной воды на Земле составляют ничтожно малую долю от этого объема. Давайте вместе будем разбираться с этим вопросом.

Вода: сколько ее, и в каком виде она существует

Вода является важной частью нашей жизни. И именно она составляет большую часть нашей планеты. Человечество использует этот чрезвычайно важный ресурс ежедневно: бытовые нужды, производственные потребности, сельскохозяйственные работы и многое другое.

Мы привыкли думать, что вода имеет одно состояние, но на самом деле она имеет три формы:

  • жидкость;
  • газ/пар;
  • твердое состояние (лед);

В жидком состоянии она находится во всех водных бассейнах на поверхности Земли (реки, озера, моря, океаны) и в недрах почвы (подземные воды). В твердом состоянии мы видим ее в снегах и во льду. В газовой форме она представляется в виде клубов пара, облаков.

По этим причинам посчитать, каков запас пресной воды на Земле - проблематично. Но по предварительным данным, общий объем воды составляет порядка 1,386 миллиардов кубических километров. Причем 97,5 % составляет соленая вода (непригодная для питья) и только 2,5 % - пресная.

Запасы пресной воды на Земле

Наибольшее скопление пресной воды сосредоточено в ледниках и снегах Арктики и Антарктиды (68,7 %). Далее идут грунтовые воды (29,9 %) и лишь невероятно малая часть (0,26 %) сосредоточена в реках и озерах. Именно оттуда человечество черпает необходимые для жизни водные ресурсы.

Глобальный водный цикл регулярно меняется, и от этого числовые значения меняются также. Но в целом, картина выглядит именно так. Основные запасы пресной воды на Земле в ледниках, снегах и грунтовых водах, добыча ее из этих источников весьма проблематична. Возможно, не в далеком будущем человечеству придется обратить свой взор на эти источники пресной воды.

Где больше всего пресной воды

Рассмотрим более подробно источники пресной воды, и узнаем, на какой части планеты ее больше всего:

  • Снег и лед на Северном полюсе - это 1/10 часть от общего объема резерва пресной воды.
  • Подземные воды на сегодняшний день также служат одним из основных источников по добыче воды.
  • Озера и реки с пресной водой, как правило, расположены на высоких возвышенностях. В этом водном бассейне сосредоточены основные запасы пресной воды на Земле. В озерах Канады сосредоточено 50 % от общего объема пресноводных озер мира.
  • Речные системы охватывают около 45 % суши нашей планеты. Их число составляет 263 единицы водного бассейна, пригодных для питья.

Из вышеперечисленного становится очевидно, что распределение резервов пресной воды неравномерное. Где-то его больше всего, а где-то ничтожно мало. Существует еще один уголок планеты (кроме Канады), где наибольший запасы пресной воды на Земле. Это страны Латинской Америки, здесь расположена 1/3 общего мирового объема.

Самое крупное пресноводное озеро - Байкал. Оно расположено в нашей стране и охраняется государством, занесено в Красную книгу.

Дефицит годной к использованию воды

Если идти от обратного, то материк, который больше всего нуждается в живительной влаге - это Африка. Здесь сосредоточено немало стран, и у всех одна и та же проблема с водным ресурсом. В некоторых районах ее чрезвычайно мало, а где-то ее просто нет. Где текут реки, качество воды оставляет желать лучшего, оно находится на очень низком уровне.

По этим причинам свыше полумиллиона человек недополучают воду требуемого качества, и, как следствие, страдают от множества инфекционных недугов. По статистике 80 % случаев заболеваний связаны с качеством потребляемой жидкости.

Источники загрязнения водных ресурсов

Меры по сохранности воды являются стратегически важной составляющей нашей жизни. Запас пресной воды не относится к неисчерпаемым ресурсам. И, более того, его значение мало относительно общего объема всех вод. Рассмотрим источники загрязнения, чтобы знать, как можно уменьшить или свести к минимуму эти факторы:

  • Сточные воды. Многочисленные реки и озера были погублены сточными водами с различных промышленных производств, с домов и квартир (бытовой шлак), с агропромышленных комплексов и многого другого.
  • Захоронения бытовых отходов и предметов техники в морях и океанах. Очень часто практикуется подобный вид захоронения ракет и других космических приборов, отслуживших свой срок. Стоит учесть, что в водоемах живут живые организмы, на здоровье которых и на качестве воды это сильно сказывается.
  • Промышленность занимает первое место среди причин загрязнения воды и экосистемы всей в целом.
  • Радиоактивные вещества, распространяясь по водоемам, заражают флору и фауну, делают воду не пригодной для питья, а также жизни организмов.
  • Утечка нефтесодержащих продуктов. Со временем металлические контейнеры, в которых хранится или транспортируется нефть, подлежат коррозии, соответственно, загрязнение воды - результат этого. Атмосферные осадки с содержанием кислот способны повлиять на состояние водоема.

Источников куда больше, здесь описаны самые распространенные из них. Для того чтобы запасы пресной воды на Земле оставались как можно дольше пригодными для потребления, о них необходимо заботиться уже сейчас.

Водный резерв в недрах планеты

Мы уже выяснили, что наибольший резерв питьевой воды в ледниках, снегах и в почве нашей планеты. В недрах запасы пресной воды на Земле составляют 1,3 миллиарда кубических километра. Но, помимо сложностей в ее добывании, мы сталкиваемся с проблемами, которые связаны с ее химическими свойствами. Вода не всегда бывает пресной, иногда соленость ее достигает 250 грамм на 1 литр. Чаще всего встречаются воды с преобладанием хлора и натрия в своем составе, реже - с натрием и кальцием или натрием и магнием. Пресные грунтовые воды располагаются ближе к поверхности, а на глубине до 2 километров чаще всего находятся соленые воды.

На что мы тратим этот ценнейший ресурс?

Почти 70 % мы растрачиваем воду на поддержание сельскохозяйственной отрасли. В каждом регионе это значение колеблется в разных диапазонах. Около 22 % мы тратим на все мировое производство. И только 8 % из оставшегося уходит на нужды бытового потребления.

Снижение водного резерва питьевой воды грозит более 80 странам. Оно оказывает существенное влияние не только на общественное, но и экономическое благополучие. Необходимо искать решение этого вопроса уже сейчас. Так, сниженное потребление питьевой воды не является решением, а лишь усугубляет проблему. С каждым годом запас пресной воды уменьшается до значения 0.3 %, при этом, не все источники пресной воды для нас доступны.

питьевая вода гигиенический качество

Пресные водные ресурсы существуют благодаря вечному круговороту воды. В результате испарения образуется гигантский объем воды, достигающий 525 тыс. км3 в год.

86% этого количества приходится на соленые воды Мирового океана и внутренних морей - Каспийского. Аральского и др.; остальное испаряется на суше, причем половина благодаря транспирации влаги растениями. Каждый год испаряется слой воды толщиной примерно 1250 мм. Часть ее вновь выпадает с осадками в океан, а часть переносится ветрами на сушу и здесь питает реки и озера, ледники и подземные воды. Природный дистиллятор питается энергией Солнца и отбирает примерно 20% этой энергии.

Всего 2% гидросферы приходится на пресные воды, но они постоянно возобновляются. Скорость возобновления и определяет доступные человечеству ресурсы. Большая часть пресных вод - 85% - сосредоточена во льдах полярных зон и ледников. Скорость водообмена здесь меньше, чем в океане, и составляет 8000 лет. Поверхностные воды суши обновляются примерно в 500 раз быстрее, чем в океане. Еще быстрее, примерно за 10 - 12 суток, обновляются воды рек. Наибольшее практическое значение для человечества имеют пресные воды рек.

Реки всегда были источником пресной воды. Но в современную эпоху они стали транспортировать отходы. Отходы на водосборной территории по руслам рек стекают в моря и океаны. Большая часть использованной речной воды возвращается в реки и водоемы в виде сточных вод. До сих пор рост очистных сооружений отставал от роста потребления воды. И на первый взгляд в этом заключается корень зла. На самом деле все обстоит гораздо серьезнее. Даже при самой совершенной очистке, включая биологическую, все растворенные неорганические вещества и до 10% органических загрязняющих веществ остаются в очищенных сточных водах. Такая вода вновь может стать пригодной для потребления только после многократного разбавления чистой природной водой. И здесь для человека важно соотношение абсолютного количества сточных вод, хотя бы и очищенных, и водного стока рек.

Мировой водохозяйственный баланс показал, что на все виды водопользования тратится 2200 км воды в год. На разбавление стоков уходит почти 20% ресурсов пресных вод мира. Расчеты на 2000 г. в предположении, что нормы водопотребления уменьшатся, а очистка охватит все сточные воды, показали, что все равно ежегодно потребуется 30 - 35 тыс. км3 пресной воды на разбавление сточных вод. Это означает, что ресурсы полного мирового речного стока будут близки к исчерпанию, а во многих районах мира они уже исчерпаны. Количество пресной воды не уменьшается, но ее качество резко падает, она становится не пригодной для потребления.

Человечеству придется изменить стратегию водопользования. Необходимость заставляет изолировать антропогенный водный цикл от природного. Практически это означает переход на замкнутое водоснабжение, на маловодную или малоотходную, а затем на "сухую" или безотходную технологию, сопровождающуюся резким уменьшением объемов потребления воды и очищенных сточных вод.

Запасы пресной воды потенциально велики. Однако в любом районе мира они могут истощиться из-за нерационального водопользования или загрязнения. Число таких мест растет, охватывая целые географические районы. Потребность в воде не удовлетворяется у 20% городского и 75% сельского населения мира. Объем потребляемой воды зависят от региона и уровня жизни и составляет от 3 до 700 л в сутки на одного человека. Потребление воды промышленностью также зависит от экономического развития данного района. Например, в Канаде промышленность потребляет 84% всего водозабора, а в Индии - 1%. Наиболее водоемкие отрасли промышленности: сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит почти 70% всей воды, затрачиваемой в промышленности. В среднем в мире на промышленность уходит примерно 20% всей потребляемой воды. Главный же потребитель пресной воды - сельское хозяйство: на его нужды уходит 70-80% всей пресной воды. Орошаемое земледелие занимает лишь 15-17% площади сельскохозяйственных угодий, а дает половину всей продукции. Почти 70% посевов хлопчатника в мире существует благодаря орошению.

Суммарный сток рек СНГ (СССР) за год составляет 4720 км3. Но распределены водные ресурсы крайне неравномерно. В наиболее обжитых регионах, где проживает до 80% промышленной продукции и находится 90% пригодных для сельского хозяйства земель, доля водных ресурсов составляет всего 20%. Многие районы страны недостаточно обеспечены водой. Это юг и юго-восток европейской части СНГ, Прикаспийская низменность, юг Западной Сибири и Казахстана, и некоторые другие районы Средней Азии, юг Забайкалья, Центральная Якутия. Наиболее обеспечены водой северные районы СНГ, Прибалтика, горные районы Кавказа, Средней Азии, Саян и Дальнего Востока.

Сток рек изменяется в зависимости от колебаний климата. Вмешательство человека в естественные процессы затронуло уже и речной сток. В сельском хозяйстве большая часть воды не возвращается в реки, а расходуется на испарение и образование растительной массы, так как при фотосинтезе водород из молекул воды переходит в органические соединения. Для регулирования стока рек, не равномерного в течение года, построено 1500 водохранилищ (они регулируют до 9% всего стока). На сток рек Дальнего Востока, Сибири и Севера европейской части страны хозяйственная деятельность человека пока почти не повлияла. Однако в наиболее обжитых районах он сократился на 8%, а у таких рек, как Терек, Дон, Днестр и Урал - на 11 - 20%. Заметно уменьшился водный сток в Волге, Сырдарье и Амударье. В итоге сократился приток воды к Азовскому морю - на 23%, к Аральскому - на 33%. Уровень Арала упал на 12,5 м.

При получении питьевой воды различают две основные группы по ее происхождению: подземные воды и поверхностные воды. Группа подземных вод подразделяется на:

  • 1. Артезианские воды. Речь идет о водах, которые с помощью насосов поднимаются на поверхность из подземного пространства. Они могут залегать под землей в несколько слоев или так называемых ярусов, которые полностью защищены друг от друга. Пористые грунты (особенно пески) оказывают фильтрующее и, следовательно, очищающее действие, в отличие от трещиноватых горных пород. При соответствующем длительном нахождении воды в пористых грунтах артезианская вода достигает средних температур почвы (8-12 градусов) и свободна от микробов. Благодаря этим свойствам (практически постоянная температура, хороший вкус, стерильность) артезианская вода является особо предпочтительной для целей питьевого водоснабжения. Химический состав воды, как правило, остается постоянным.
  • 2. Инфильтрационная вода. Эта вода добывается насосами из скважин, глубина которых соответствует отметкам дна ручья, реки или озера. Качество такой воды в значительной мере определяется поверхностной водой в самом водотоке, т. е. вода, добытая при помощи инфильтрационного водозабора, является тем более пригодной для питьевых целей, чем чище вода в ручье, реке или озере. При этом могут иметь место колебания ее температуры, состава и запаха.
  • 3. Родниковая вода. Речь идет о подземной воде, самоизливающейся естественным путем на поверхность земли. Будучи подземной водой, она в биологическом отношении безупречна и по своему качеству приравнивается к артезианским водам. Вместе с тем родниковая вода по своему составу испытывает сильные колебания не только в кратковременные периоды времени (дождь, засуха), но и по временам года (например, таяние снега).

Поверхностные воды, в свою очередь, подразделяют таким образом:

  • 1. Речная вода. Речная вода сильнее всего подвергается загрязнениям, поэтому в последнюю очередь пригодна для целей питьевого водоснабжения. Она загрязняется продуктами жизнедеятельности людей и животных. В еще большей степени загрязнение речных вод происходит поступающими сточными водами от мастерских и промышленных предприятий. Самоочищающая способность реки может лишь частично справиться с этими загрязнениями. Подготовка речной воды для целей питьевого водоснабжения затрудняется кроме этого из-за сильных колебаний загрязнения речной воды как в количественном отношении, так и по составу.
  • 2. Озерная вода. Эта вода, даже добытая из больших глубин, крайне редко является безупречной в биологическом отношении и поэтому должна проходить специальную очистку до питьевых кондиций.
  • 3. Вода из водохранилищ. Речь идет о воде из небольших речек и ручьев, которые запружены в верхнем течении, где вода наименее загрязнена. Вода из водохранилищ распределяется по категориям так же, как Озерная вода. Во всех случаях при выборе способа и объема необходимых мероприятий по водоподготовке решающим является то, насколько сильно эта вода загрязнена и насколько высока самоочищающая способность этого «хранилища питьевой воды».
  • 4. Морская вода. Морская вода не может без обессоливания подаваться в сеть питьевого водоснабжения. Она добывается и проходит водоподготовку только у морского побережья и на островах, если нет возможности использовать другой источник водоснабжения.

Из 1018 т воды на Земле на пресную воду приходятся всего лишь 3%, из которых 80% недоступны для использования, поскольку представляют собой лед, образующий полярные шапки. Пресная вода оказывается доступной человеку в результате участия в гидрологическом цикле, или круговороте воды в природе, который схематически изображен на рис. 12.3. Ежегодно в круговорот воды, в результате ее испарения и выпадения осадков в виде дождя или снега, вовлекается приблизительно 500000 км3 воды. По теоретическим подсчетам максимальное количество пресной воды, доступное для использования, составляет приблизительно 40 000 км3 в год. Речь идет о той воде, которая стекает с поверхности земли в моря и океаны (так называемый сток).

Круговорот воды в природе известен с ветхозаветных библейских времен:

«Бегут все реки в море, - а море не переполнится,

К месту, куда реки бегут, -

Туда они продолжают бежать».

Книга Экклесиаст, 1:7.

Рис. 12.3. Круговорот воды в природе.

Использование пресной воды принято подразделять на многократное использование и безвозвратное расходование. В соответствии с этим пресную воду также иногда подразделяют на используемую многократно и расходуемую безвозвратно.

Многократное использование воды может быть проиллюстрировано на таких примерах, как навигация, рыбоводство и получение гидроэлектроэнергии.

Безвозвратно расходуемая пресная вода становится уже недоступной для повторного использования. К ней относится пресная вода, которая после употребления оказалась потерянной в результате испарения (в том числе листьями растений); вода, вошедшая в состав продуктов, а также вода стока, достигшая моря (океана) и смешавшаяся с соленой водой. Безвозвратный расход пресной воды во всем мире составляет от 2500 до 3000 км3 в год, причем из этого количества приблизительно 10% расходуется в бытовых целях, 8% в промышленности, а подавляющее большинство -82% идет на ирригацию в сельском хозяйстве.

Расход воды

Расход воды в бытовых целях. В бытовых целях вода расходуется для питья, приготовления пищи, стирки, мытья, смыва нечистот в канализацию и поливки садов и улиц.

В Европе средний расход воды в бытовых целях на душу населения составляет приблизительно 230 л в день. Это приблизительно столько же, как и во времена Римской империи. На бытовые цели расходуется приблизительно 10% всей воды, потребляемой человечеством.

Расход воды в промышленных целях. Свыше 85% воды, используемой в промышленных целях, расходуется в процессах охлаждения. Остальная часть расходуется в процессах мойки, промывки газов, для гидротранспорта и в качестве растворителя. Приблизительно полмиллиона литров воды расходуется на выпуск каждого легкового автомобиля; это количество включает как безвозвратно расходуемую воду, так и воду повторного использования.

В промышленных целях расходуется приблизительно 8% всей используемой в мире воды.

Расход воды и сельском хозяйстве. На сельское хозяйство приходится 82% расхода воды во веем мире. Эта вода используется для ирригации. Для выращивания одной тонны хлопка необходимо 11 000 миллионов литров воды. Для выращивания спелой тыквы требуется 150 л воды.

Расход воды для получения гидроэнергии. Свыше 50% всего притока воды в Великобритании расходуется на электростанциях. Воду используют на гидроэлектростанциях, а также на тепловых электростанциях - для создания пара, вращающего турбины, и в целях охлаждения. Хотя электростанции расходуют огромное количество воды, она используется практически без потерь, в замкнутом цикле.

Согласно имеющимся оценкам, к двадцать первому столетию уровень потребления воды во всем мире должен превысить ее естественное поступление. Чтобы решить эту проблему, разрабатываются различные способы получения пресной воды, которые описаны ниже.

Увеличение притока пресной воды. Большая часть воды, стекающей с поверхности земли в океаны, пропадает бесполезно для нужд человека. Строительство резервуаров и бурение скважин для извлечения грунтовых вод повышает количество воды, используемой человеком до того, как она попадает в океаны.

В жаркую погоду большие количества воды теряются из озер и резервуаров в результате испарения. Этому можно воспрепятствовать, покрывая поверхность воды тонкой пленкой спирта гексадеканола-1.

Использование морской воды и солоноватых вод. Пресную воду можно получать из морской воды обессоливанием в результате вакуумной перегонки в выпарных аппаратах.

Перегонка воды в них осуществляется при пониженном давлении. Однако этот метод требует больших затрат энергии и экономичен только в таких странах, как, например, Кувейт, где энергия доступна по сравнительно невысоким ценам, а дождевой воды крайне мало.

Пресную воду можно получать также с помощью электродиализа (см. разд. 10.3) из солоноватой воды. Такая вода находится в устьях рек; она имеет промежуточную соленость между пресной речной и соленой морской водой.

В настоящее время во всем мире действует свыше 2000 заводов по опреснению воды. Для обессоливания воды используются не только методы вакуумной перегонки и электродиализа, но также методы вымораживания, ионного обмена и обратного осмоса.

Вода является наиболее распространенным веществом на нашей планете: хотя и в разных количествах, она доступна повсеместно, и играет жизненно важную роль для окружающей среды, и живых организмов. Наибольшее значение имеет пресная вода, без которой человеческое существование невозможно, и заменить ее ничем нельзя. Люди всегда потребляли свежую воду и использовали ее в различных целях, включая бытовое, сельскохозяйственное, промышленное и рекреационное использование.

Запасы воды на Земле

Вода существует в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. Она образует океаны, моря, озера, реки и подземные воды, находящиеся в верхнем слое коры, и почвенного покрова Земли. В твердом состоянии, она существует в виде снега и льда в полярных, и горных районах. Определенное количество воды содержится в воздухе в виде водяного пара. Огромные объемы воды находятся в составе различных минералов земной коры.

Выявить точное количество запасов воды во всем мире довольно сложно, поскольку вода динамичная и находится в постоянном движении, изменяя свое состояние от жидкого до твердого и газообразного, и наоборот. Как правило, общее количество водных ресурсов мира оценивается как совокупность всех вод гидросферы. Это вся свободная вода, существующая во всех трех агрегатных состояниях в атмосфере, на поверхности Земли и в земной коре до глубины 2000 метров.

Текущие оценки показали, что на нашей планете содержится огромное количество воды - около 1386000000 кубических километров (1,386 млрд. км³). Однако 97,5% этого объема - соленая вода и только 2,5% - пресная. Большая часть пресной воды (68,7%) находится в виде льдов и постоянных снежных покровов в Антарктике, Арктики, и горных районах. Далее, 29,9% существует как грунтовые воды, и только 0,26% от общего количества пресной воды на Земле сосредоточено в озерах, водохранилищах и речных системах, где они наиболее легко доступны для наших экономических потребностей.

Эти показатели были рассчитаны за длительный промежуток времени, однако если принимать во внимание более короткие периоды (один год, несколько сезонов или месяцев), количество воды в гидросфере может изменяться. Это связано с обменом воды между океанами, землей и атмосферой. Этот обмен, как правило, называется , или глобальным гидрологическим циклом.

Ресурсы пресной воды

Пресная вода содержит минимальное количество солей (не более 0,1%) и подходит для человеческих потребностей. Однако, не все ресурсы доступны для людей, а даже те, которые доступны не всегда пригодны для использования. Рассмотрим источники пресной воды:

  • Ледники и снежные покровы занимают около 1/10 суши в мире и содержат около 70% запасов пресной воды. К сожалению, большая часть этих ресурсов расположена вдали от населенных пунктов, поэтому является трудно доступной.
  • Подземные воды на сегодняшний день являются наиболее распространенным и доступным источником пресной воды.
  • Пресноводные озёра в основном расположены на больших высотах. В Канаде находится около 50% пресноводных озёр мира. Многие озёра, особенно, которые находятся в засушливых районах, становятся солеными за счет испарений. Каспийское море, Мертвое море, и Большое Солёное озеро являются одними из крупнейших в мире соленых озёр.
  • Реки образуют гидрологическую мозаику. На Земле насчитывается 263 международных речных бассейна, которые охватывают более 45% суши нашей планеты (исключение - Антарктика).

Объекты водных ресурсов

Основными объектами водных ресурсов являются:

  • океаны и моря;
  • озёра, пруды и водохранилища;
  • болота;
  • реки, каналы и ручьи;
  • влажность почв;
  • подземные воды (почвенные, грунтовые, межпластовые, артезианские, минеральные);
  • ледяные шапки и ледники;
  • атмосферные осадки (дождь, снег, роса, град и т.п.).

Проблемы использования водных ресурсов

В течение многих сотен лет воздействие человека на водные ресурсы было незначительным и носило исключительно локальный характер. Великолепные свойства воды - ее возобновление благодаря круговороту и возможность очищаться - делают пресную воду относительно очищенной и обладающей количественными и качественными характеристиками, которые будут неизменными в течение длительного времени.

Однако, эти особенности воды породили иллюзию неизменности и неисчерпаемости данных ресурсов. Исходя из этих предубеждений возникла традиция небрежного использования чрезвычайно важных водных ресурсов.

Ситуация сильно изменилась за последние десятилетия. Во многих частях мира были обнаружены результаты долгосрочных и неправильных действий по отношению к столь ценному ресурсу. Это касается как прямого использования воды, так и косвенного.

Во всем мире в течение 25-30 лет наблюдается массовое антропогенное изменение в гидрологическом цикле рек и озер, влияющих на качество воды и их потенциал в качестве природного ресурса.

Объем водных ресурсов, их пространственное и временное распределение, определяются не только естественными колебаниями климата, как ранее, но теперь также по видам экономической деятельности людей. Многие части мировых водных ресурсов становятся настолько истощенными и сильно загрязненными, что они уже не в состоянии удовлетворить постоянно растущие потребности. Это может
стать основным фактором, препятствующим экономическому развитию и росту численности населения.

Загрязнение водных ресурсов

Основными причинами загрязнения водных ресурсов являются:

  • Сточные воды;

Бытовые, промышленные и сельскохозяйственные сточные воды приводят к загрязнению многих рек и озёр.

  • Захоронение отходов в морях и океанах;

Захоронение мусора в морях и океанах может вызвать огромные проблемы, ведь оно отрицательно сказывается на живых организмах, которые обитают в водах.

  • Промышленность;

Промышленность - это огромный источник загрязнений вод, который производит вещества, вредные для людей и окружающей среды.

  • Радиоактивные вещества;

Радиоактивное загрязнение, при котором в воде находится высокая концентрация радиации, является самым опасным загрязнением и может распространяться в океанические воды.

  • Разлив нефти;

Разлив нефти несет угрозы не только водным ресурсам, но и поселениям людей, расположенным вблизи загрязненного источника, а также всем биологическим ресурсам, для кого вода является средой обитания или жизненно важной необходимостью.

  • Утечки нефти и нефтепродуктов из подземных хранилищ;

Большое количество нефти и нефтепродуктов хранятся в резервуарах, изготовленных из стали, которая со временем подвергается коррозии, что в следствии создает утечки вредных веществ в окружающую почву и грунтовые воды.

  • Атмосферные осадки;

Атмосферные осадки, такие как кислотные осадки, образовываются при загрязнении воздуха и изменяют кислотность воды.

  • Глобальное потепление;

Повышение температуры воды вызывает гибель многих живых организмов и разрушает большое количество мест обитания.

  • Эвтрофикация.

Эвтрофикация - процесс снижения качественных характеристик воды, связанный с чрезмерным обогащением питательными веществами.

Рациональное использование и охрана водных ресурсов

Водные ресурсы предусматривают рациональное использование и охрану, начиная от частных лиц до предприятий и государств. Существует много способов, благодаря которым мы можем уменьшить наше воздействие на водную среду. Вот некоторые из них:

Экономия воды

Такие факторы, как изменение климата, рост численности населения и увеличение засушливости усиливают давление на наши водные ресурсы. Лучшим способом сохранить воду является сокращения потребления и избежание роста сточных вод.

На бытовом уровне, есть много способов для экономии воды, такие как: более короткий душ, установка водосберегающих приборов, стиральные машины с низким расходом воды. Другой подход заключается в высаживании садов, которые не требуют большого количества воды.