Круговорот воды в природе
Воды океанов, рек, озёр, атмосферы, а также подземные воды образуют понятие «гидросфера». Все воды связаны между собой, образуя так называемые малый и большой круговороты. Малый круговорот заключается в том, что испаряющиеся с поверхности морей и океанов пары, попадая в верхние слои атмосферы, охлаждаются, конденсируются и в виде осадков выпадают на ту же поверхность. Большой круговорот имеет место, если атмосферные осадки выпадают на поверхность суши, образовавшаяся вода фильтруется через почву, обогащается минеральными и органическими веществами, образуя подземные воды. Выходя на поверхность и образуя реки вместе с поверхностным стоком, непосредственно попадающим в реки, эти воды возвращаются в океан. Кроме того, вода, испаряющаяся с поверхности суши, также образует осадки, которые могут непосредственно попадать в воды морей и океанов. На рис. 4 показана схема, иллюстрирующая круговорот воды.
Рис. 4. Схема круговорота воды в природе [4]:
1 – океан, 2 – поверхностный сток, 3 – бессточные области
Числа на рис. 4. указывают количество воды, участвующей в круговороте.
Общее количество воды на Земле остаётся постоянным, а между отдельными частями гидросферы существует баланс. Уравнение мирового баланса воды имеет вид
Иo + Иc = Оo + Oс,
где Иo и Иc – количество воды, испаряющейся с поверхности океанов и суши, а Оo и Oс – соответственно количество выпавших осадков. Общее количество воды на Земле составляет 1,4·109 км3. В табл. 3 приведены данные о распределении воды в различных частях гидросферы.
Таблица 3
Запасы воды в различных частях гидросферы [5]
Части гидросферы |
Объём воды, тыс. км3 |
Содержание, % |
Мировой океан Подземные воды Ледники Озёра Почвенная влага Водяные пары в атмосфере Речные воды |
1370323 64000 24000 280 85 14 1,2 |
93,96 4,39 1,65 0,019 0,006 0,001 0,0001 |
Из данных табл. 3 следует, что подавляющее количество воды содержат воды Мирового океана. Однако основные водные ресурсы, используемые человеком, относятся к пресным водам суши, так как они наиболее доступны и постоянно возобновляются.
Долгое время считалось, что при рациональном использовании воды её запасы неисчерпаемы. Однако со второй половины XX века в мире наметился явный дефицит пресной воды. Причиной этого, во-первых, явилось бурное развитие производства, вызывающее превышение расхода воды над естественным поступлением, и снижение её качества загрязнением веществами, являющимися производственными отходами. Во-вторых, причиной дефицита пресной воды явилась ухудшающаяся демографическая ситуация. Наибольший прирост населения в мире наблюдается в местах с жарким засушливым климатом, что усугубляет проблему питьевой воды. В России, несмотря на высокие удельные водные ресурсы, составляющие 30,7 тыс. м3/год на человека, они распределены неравномерно. Так, в районах Дальнего Востока они составляют 250, а в Поволжье всего 2,1 тыс. м3/год. Особенно большой недостаток пресной воды имеет место на юге европейской части России.
В связи с проявляющимся дефицитом пресной воды возникает необходимость более рационального её использования, а также получения из солоноватых вод и других альтернативных источников. В промышленном производстве это достигается разработкой систем оборотного водоснабжения, что резко снижает отбор пресной воды из природных источников. Получение питьевой воды из солоноватых вод осуществляется через использование различных физико-химических методов, например, сорбционных и мембранных. К примеру, водоснабжение столицы Саудовской Аравии Эр-Рияда осуществляется водой, полученной из солоноватых подземных вод мембранным методом обратного осмоса. Существуют проекты снабжения жителей засушливых районов питьевой водой, полученной из антарктических айсбергов.