2.4 Вода

Облик Земли, возникновение и развитие жизни, все стороны человеческого бытия связаны с водой и ее свойствами. Она является основной частью животного и растительного мира. Например, в тканях человека содержится 65–70% воды, в рыбе – 75%, в медузе – 96%, в помидорах – 90%, в картофеле – 76%.

Основные запасы воды сосредоточены в Мировом океане. Для бытовых нужд и народного хозяйства применяют пресную воду, составляющую 3,5% ее запасов. К ней относят воду, содержащую менее 1 г солей на 1 л и при большем содержании солей ее относят к соленым.

Распределение мировых запасов пресной воды по отдельным ее источникам приведено в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Местонахождение	Объем, км3	Доля от земных запасов, %
Ледники и снега	27 млн.	1,74
Подземные воды	23,7 млн.	1,71
Озера	176400	0,013
Болота	11470	0,8·10-3
Русла рек (единовременный объем)	2120	0,2·10-3
Атмосферная	12900	0,01

Запасы пресных поверхностных вод стран СНГ равны примерно 40,4 тыс. км³. Распределены они следующим образом, тыс. км³: озера – 26; в т.ч. Байкал – 23; ледники – 11,4; болота – 3,0.

Все воды содержат большое количество растворимых и нерастворимых примесей. К растворенным относятся соли (карбонаты кальция, магния, натрия, калия, а также сульфаты, хлориды); газы (O₂, H₂S, CO₂, оксиды азота и серы). Нерастворимые примеси представлены механическими взвесями песка, глины и других минералов.

В зависимости от назначения вода разделяется на промышленную и питьевую.

Для питьевой воды главными критериями оценки являются: токсичность примесей, количество находящихся в ней микробов, запах, цвет, вкус.

Для промышленных вод основными показателями служат общее содержание солей (жесткость), количество растворенных газов и механических примесей. Наиболее важное значение имеет параметр жесткости воды, обусловленный наличием солей кальция и магния.

Вода из естественных источников, если она не пригодна для питьевых, хозяйственных и бытовых нужд, проходит водоподготовку, представляющую комплекс мероприятий и технологических процессов, обеспечивающих получение воды требуемого качества.

Объемы забора воды для технолого-экологических целей весьма существенны. В России в 1989 г. они составили 117,3 млрд. т, в т.ч. из поверхностных вод – 96,6 млрд. т, из подземных источников – 14,5 млрд. т, из морских водоемов – 6,1 млрд. т. Почти 168,5 млрд. т воды использовано повторно в оборотном водоснабжении, т.е. этот природный ресурс оказывается наиболее широко используемым видом природного сырья.

2.5 Воздух

Воздух, как и вода, является общим и распространенным видом сырья. Сухой воздух содержит: 78% N₂, 21% O₂, 0,94% Ar, 0,03% CO₂ и некоторые другие газы, водяные пары, пыль и примеси.

Кислород – газ без цвета, запаха, вкуса. Плотность 1,43 кг/м³. При понижении его доли до 17% человек начинает ощущать одышку и сердцебиение, а концентрация 12% и менее для него смертельна.

Кислород воздуха обеспечивает процессы окисления, в т.ч. горения в технологических процессах различных отраслей народного хозяйства.

Азот – газ без цвета, запаха и вкуса. Плотность 1,25 кг/м³. Инертен, не поддерживает горения и не горит, однако при t  1300ºC частично взаимодействует с кислородом, образуя ядовитые оксиды азота. Азот применяется в химических производствах (синтез аммиака), а также для создания инертных сред, например, для хранения сельскохозяйственной продукции.

Углекислый газ бесцветен, имеет плотность 1,98 кг/м³, слегка кисловат, не горит и не поддерживает горения, хорошо растворим в воде. Слабо ядовит, но при концентрации 20–25% вызывает смертельное отравление. Он используется в технологических процессах, при производстве искусственных горючих газов (конверсия природного газа), для создания защитной атмосферы (сварка, хранение сельхозпродукции).

Водяные пары – обязательный компонент атмосферы, определяющий ее влажность. В воздухе может содержатся определенное максимально возможное количество воды, зависящее от температуры (абсолютная влажность), которая повышается с увеличением температуры и падает с ее понижением. Излишняя влага воздуха выделяется в виде осадков. Влагоемкость воздуха обычно ниже абсолютной, и для ее характеристики введено понятие относительная влажность, которая выражается в % отношение фактической влаги, содержащейся в единице объема, к ее абсолютной влажности при данных температуре и давлении.

Пыль и другие примеси (газы) выбрасываются в атмосферу различными технологическим производствами. Реагируя с влагой воздуха, многие примеси, например SO₂ выпадают на Землю в виде растворов соответствующих кислот («кислотные» дожди), поражающих животный и растительный мир. Поэтому для атмосферы, водоемов, почвы устанавливаются предельно допустимые концентрации (ПДК) выбросов вредных примесей.