
- •Гідросфера Землі
- •1. Походження й еволюція гідросфери.
- •2. Склад і фізико-хімічні властивості морської води. Солоність води. Обмін Карбону й Нітрогену в океані.
- •1) Сировина в надрах під океаном (нафта, газ, вугілля, сірка, залізна руда);
- •2) Прибережні розсипні родовища (ільменіт FeTiO3, монацит (джерело рідкісноземельних елементів церієвої групи і торія), циркон, магнетит, вольфрамий, золото, алмази, платина);
- •3) Корисні копалини морського дна (залізо-марганцеві конкреції (утворення округлої форми в осадочних породах) і фосфіти).
- •3. Джерела і розподіл прісної води
- •4. Підземні води
- •4. Критерії якості води . Хімія забруднення води.
- •Забруднення гідросфери
- •Со2 і вода
1) Сировина в надрах під океаном (нафта, газ, вугілля, сірка, залізна руда);
2) Прибережні розсипні родовища (ільменіт FeTiO3, монацит (джерело рідкісноземельних елементів церієвої групи і торія), циркон, магнетит, вольфрамий, золото, алмази, платина);
3) Корисні копалини морського дна (залізо-марганцеві конкреції (утворення округлої форми в осадочних породах) і фосфіти).
Дуже великий інтерес являє видобуток нафти і газу на океанському шельфі (материкова обмілина).
Колосальне значення океану полягає й у тому, що він, будучи «легенями» планети, продукує своїм фітопланктоном майже половину всього кисню атмосфери. Світовий океан як середовище життя становить інтерес, насамперед тому, що саме тут, на думку багатьох вчених, зародилося життя, що у тривалому процесі еволюції дало колосальне різноманіття форм.
До складу організмів входить до 60 хімічних елементів, однак, 90—95% маси організмів складається із шести елементів, називаних біофільними або біогенними. Це — Карбон, О, Н, N, P і S.
3. Джерела і розподіл прісної води
Хоча в загальному балансі гідросфери Світовий океан займає провідне місце, істотне значення для біосфери в цілому грає прісна вода.
Прісною називають воду, у 1 кг якої міститься не більш 1 г солей.
З загальної кількості води на Землі на частку прісної приходиться не більш 3%. Всі інші — це солоні води Світового океану, мінералізовані підземні і води соляних озер.
Серед прісних переважають гідрокарбонатні води; менше поширення мають сульфатні і хлоридні.
Залежно від зростання рівня життя та чисельності населення планети споживання прісної води швидко зростає; наприклад, у США у 1900р щодоби використовували 160 млрд л, а у 2000 - 3600 млрд л /добу . Якщо в середньовіччі людина споживала щодоби 10- 15 л води, то нині в асередньому 150-160 л. В Україні в 1997 р добове споживання питної води становило 11.5 млрд л.
Але більша частина прісної води на Землі знаходиться в стані, важкодоступному для людини, а в складі усіх рік міститься одночасно лише 0,006% усіх прісних вод, або деяким більше 1/1000 000 частини загальних запасів води. У СНД загальний запас прісних поверхневих вод складає майже 40,5 тис. км3. Більше всього їх в озерах (більш 26 тис. км3) і в льодовиках (11 тис. км3); у болотах знаходиться близько 3 тис. км3, а в руслах рік — всього 235 км3.
Розподіл прісної води по об'єктах
Льодовики, підземні льоди(у перерахуванні на воду) 24 364 тис км3
Підземні води 10 530
Волога в ґрунті 17
Прісні озера 91
Болота 12
Вода в руслах рік 2
Вода в атмосфері 13
Біологічні води (у живих організмах) 1
Річкові води являють собою самий зручний для використання вид природних вод. Ріки, немов гігантський водопровід, проходять по всіх материках. Саме водами рік із глибокої стародавності задовольняє людина свої господарські основні потреби (побутове і промислове водопостачання, зрошення земель, енергетика, транспорт і т.д
Озера розподілені на поверхні Землі вкрай нерівномірно. Найбільше скупчення великих озер відзначається в областях древнього заледеніння, у районах тектонічних розламів земної кори й у посушливих районах, що не мають річкового стоку в океан. Площа всіх озер (прісних і солоних) складає приблизно 2 млн. км2, а обсяг води в них дорівнює 176 400 км3, лише половина якого приходиться на частку прісних вод.
Болота — це досить своєрідні водні об'єкти, у них немає великих відкритих водних просторів, це, по суті, перезволожені ділянки суші, покриті вологолюбною специфічною рослинністю. Загальна площа боліт на земній кулі — приблизно 3 млн. км2, або 2% суші
Льодовики, що вносять істотний внесок у баланс прісних вод, покривають понад 16 млн. км2 суші, з них майже 14 млн. км2 знаходиться в Антарктиді і приблизно 2 млн. км2 у Гренландії. Обсяг води, ув'язнений у льодовиках усієї земної кулі, складає близько 24 млн. км3, з яких 22 млн км3 — в Антарктиді.
Льодовики виконують функції конденсації і збереження запасів прісної води, даючи початок багатьом річкам світу
Біологічна вода.
Усі без винятку живі істоти на Землі і рослини містять у своєму організмі воду — у середньому 80% за вагою. Приймаючи, згідно з останніми даними, загальну масу живої речовини біосфери рівною 1400 млрд. т, одержимо масу біологічної води 1120 млрд. т, або 1120 км3. Цей об’єм порівняємо з об’ємом усіх річок Європи, Азії, Африки і Північної Америки.
На Карбон живої речовини приходиться лише 10%, а 90% падає на Гідроген і Оксиген, причому на останній лише 25%.
Без повітря (кисню) життя можливе (анаэробные організми), без води - ні. Переважаюча маса вод біосфери неодноразово проходить через живі організми в результаті обміну речовин (метаболізму). Тому усі води біосфери (принаймні 99% їх) є біогенними, що утворилися за рахунок або космогенних вод, що надходять на Землю з навколишнього її простору, або ендогенних, що надходять із глибин Землі. Вод, що утворилися за рахунок діяльності людини, відносно небагато. Вони утворюються як при «згорянні» будь-яких видів палива, так і в результаті окислювання в живому організмі і при його розкладанні.
Воду, синтезовану в організмах людини і тварин, називають «ювенільною». Багатьма ученими висловлювалося твердження про те, що кров людини і тварин повторює хімічний склад того середовища, з якого в далекому минулому зародилося життя. Це судження засноване на тім, що кров тварин і людини за елементарним складом дуже близька складу солей океанічної води (табл. ), у якій, відповідно до багатьох думок, і зародилося органічне життя.
Компоненти |
Вміст,% від суми розчинених солей |
|
В крові |
В водах Світового океану |
|
Хлор Натрій Оксиген Калій Кальцій |
49.3 30.0 9.9 1.8 0.8 |
55.0 30.6 5.7 1.1 1.2 |
Тим часом соки рослин, що навіть і зараз живуть у Світовому океані, зовсім відмінні від хімічного складу його вод. В. И. Вернадському належить протилежна думка, що склад морської води визначається біохімічними процесами, іншими словами, хімічний склад вод Світового океану відбиває хімічний склад живої речовини.
Біогенна природа майже усіх вод біосфери навряд чи може викликати сумніви. Звичайно, на воду біосфери впливають і інші фактори, зокрема, вулканічна діяльність, коли з глибоких надр викидається позбавлена всякого життя маса абіогенних елементів. Але ці води відразу ж вступають у біогенний круговорот.
Вода рослин. Процес фізіологічного випару води рослинами називають транспірацією.
До цього процесу не відноситься звичайний випар з поверхні листів, якщо вода потрапила на них з атмосфери (дощ, роса, сніг). Встановлено, що з усієї поглиненої коренями з ґрунту води тільки 1/100 використовується самими рослинами на побудову тканини, а 99% її іде на транспірацію Факт не замерзання води в найтонших субкапілярних тканинах рослин навіть при температурі —50 °С говорить не тільки про можливості переохолодження води в тонких капілярах живої матерії, але і про специфіку електрохімічних властивостей органічних розчинів, а також обмінних процесів між клітинами живої тканини. Внаслідок ідентичності фізичної будови і хімічного складу рослини кількість не замерзлої води в живій тканині на 60—70% більше, ніж у мертвій.
Середній елементний склад поверхневих вод суші відрізняється від середнього елементного складу Світового океану.
Якщо в океані різко переважають хлор і натрій, то в річкових і озерних водах — гідрокарбонати кальцію і магнію.
Відзначаються розходження і по ступені концентрації іонного складу. У Світовому океані концентрація розчинених речовин у середньому в 175 разів перевищує таку у водах рік і озер. З цього, звичайно, не випливає, що не може бути сильноопріснених морських вод і сильноосолонених озерних і навіть річкових вод.
Склад річкової й озерної води залежить головним чином від типу ґрунту і гірських порід, через які вона проходить, а також від типу джерела живлення поверхневого стоку або ґрунтових вод: звичайно в ґрунтовій воді вміст розчинених речовин більше, ніж у водах поверхневого стоку.
Вміст О2 у воді і величина рН контролюються також процесами подиху організмів і розкладання органічних речовин.
Інтервал значення рН більшості рік і озер — від 6 до 8. Водневий показник річкових і озерних вод регулюється також рівновагою з атмосферним карбон діоксидом за виключенням випадків відсутності контакту з атмосферою для вод глибинних частин деяких озер, однак зустрічаються величини як більш високі, так і більш низькі.
Важливою характеристикою природних вод є їхня твердість. Як відомо, розрізняють твердість карбонатну (тимчасову) і некарбонатну (постійну). Перша обумовлена присутністю у воді гідрогенкарбонатів кальцію і магнію, друга — їхніми сульфатами або хлоридами. Карбонатна твердість усувається кип'ятінням або додаванням до води Са (ОН)2:
Постійна твердість долається додаванням до води соди:
Сума тимчасової і постійної твердості води складає загальну твердість, виражену в міліграм-еквівалентах іонів кальцію і магнію на літр води.
Вода з твердістю менш 4 мг-экв/л називається м'якою,
від 4 до 8—середньою,
від 8—12— твердою,
більше 12 мг-экв/ - дуже твердою.
Твердість окремих природних вод коливається в досить широких межах. Для відкритих водойм вона часто залежить від часу року і погоди. Найбільш «м'якою» природною водою є атмосферна вода, що майже не містить розчинених солей.