Характеристика
Пресная вода называется пресной в том случае, если подходит под ряд параметров. Ее соответствие определенным критериям означает, что она пригодна для питья.
Рассмотрим критерии в таблице:
Критерий | Как оценивается |
Прозрачность | Чистота или замутненность воды, ее оттенок оценивается через сравнение с эталонными образцами. Разработана специальная шкала, в ней 14 делений. |
Жесткость | Определяется уровнем концентрации ионов магния и кальция. Жесткость рассчитывается по методу, закрепленному в ГОСТах (официальных государственных стандартах) для питьевой воды. |
Органолептика | Включает такие свойства, как цвет, запах, вкус, оцениваемые органами чувств. Запах воде придают смешивающиеся с ней газы (примером может быть, хлор), нефть и продукты ее переработки, частицы субстрата. Оценки запаху «выставляются» в баллах от 0 до 5, в последнем случае его интенсивность превращает воду в непригодную для питья. Во вкусе в разной степени может ощущаться кислота, горечь, сладость, соленость. Его интенсивность тоже «высчитывается» по шкале от 0 до 5. |
Кислотность (рН) | Ее определяет наличие ионов водорода и их пропорция. При рН меньше 7 пресная вода считается кислой, больше – щелочной. Кислотность сильно влияет на ее свойства. Кислотно-щелочной баланс для человека очень важен, в организме он составляет строго 7,38-7,42. Питьевая вода не должна его нарушать. В противном случае немедленно начинаются «сбои» в работе органов и систем. Кислотность измеряется простым прибором –рН-метром. |
Когда по своим характеристикам пресная вода далека от идеальной, проводятся химические анализы, позволяющие выявить и идентифицировать посторонние примеси.
Интересно! Для каждой примеси утверждено свое значение предельно допустимой концентрации. Если уровень не превышен, это значит, что воду можно использовать как питьевую, организм при после питья не пострадает.
Теоретические и практические источники
Обеспеченность гидроресурсами в разных странах и целых регионах планеты существенно разнится. Наиболее сильно проблема пресной воды ощущается в Африке и на Ближнем Востоке. Оценить ее масштабы можно, рассмотрев по отдельности источники, из которых ведется потребление, а также возможные методы добычи влаги. Почти вся вода, используемая для ирригации, промышленности и бытовых нужд, поступает из поверхностных или подземных водоемов, считающихся возобновляемыми (пополняемыми) по причине естественного круговорота. Существуют также ископаемые запасы, к которым относится, например, Ливийское месторождение. Они составляют примерно пятую часть всех водных ресурсов планеты. Возобновляемыми они не являются, в них обратно практически ничего не поступает, но в регионах, испытывающих дефицит, альтернативы им нет. Еще на планете есть лед, снег и залежи в виде ледников. В целом же возможные ресурсы пресной воды теоретически можно разбить на следующие категории:
1. Лед и снег – 24,1 млн куб. км (68,7 %).
2. Грунтовые воды – 10,5 млн куб. км (30,1 %).
3. Озера – 91 тыс. куб. км (0,26 %).
4. Почвенная влага – 16,5 тыс. куб. км (0,05 %).
5. Болота – 11,5 тыс. куб. км (0,03 %).
6. Реки – 2,1 тыс. куб. км (0,006 %).
Практика использования, однако, существенно отличается от теоретических возможностей. Имеет огромное значение доступность ресурса и стоимость доведения его до потребления. Ледники, составляющие наибольший запас пресной воды на Земле, сегодня остаются неиспользованными в силу дороговизны добычи. Даже технологии опреснения обходятся дешевле.
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.
Водные ресурсы мира — общая картина, немного цифр
Наиболее известными формами концентрации воды являются океаны, моря, реки, озера … ледники, подземные воды …
С водными ресурсами Земли, общая картина такова:
- общий объем водных ресурсов составляет 1 390 000 000 куб. км;
- менее 3% водных ресурсов земли составляют пресные воды;
- 0,3% доступные пресные воды, это воды рек, озер … грунтовые и подземные.
Части гидросферы
Стационарные водные ресурсы мира по М. И. Львовичу:
- Мировой океан: Объем воды, тыс км3 — 1 370 000;
- Активность водообмена, число лет — 3 000.
Подземные воды:
- Объем воды, тыс км3 — ~ 60 000;
Активность водообмена, число лет — ~ 330.
Подземные воды … в том числе зоны активного обмена:
- Объем воды, тыс км3 — ~ 4 000;
Активность водообмена, число лет — ~ 330.
Ледники:
- Объем воды, тыс км3 — 24 000;
Активность водообмена, число лет — 8 600.
Озера:
- Объем воды, тыс км3 — 230;
Активность водообмена, число лет — 10.
Почвенная влага:
- Объем воды, тыс км3 — 82;
Активность водообмена, число лет — 1.
Речные (русловые) воды:
- Объем воды, тыс км3 — 1,2;
Активность водообмена, число лет — 0,032.
Пары атмосферы:
- Объем воды, тыс км3 — 14;
Активность водообмена, число лет — 0,027.
Речной сток по частям света
- Европа: Объем годового стока, км3 — 2 950;
- Слой стока, мм — 300.
Азия:
- Объем годового стока, км3 — 12 860;
Слой стока, мм — 286.
Африка:
- Объем годового стока, км3 — 4 220;
Слой стока, мм — 139.
Северная и Центральная Америка:
- Объем годового стока, км3 — 5 400;
Слой стока, мм — 265.
Южная Америка:
- Объем годового стока, км3 — 8 000;
Слой стока, мм — 445.
Австралия, включая Тасманию, Н. Гвинею и Н. Зеландию:
- Объем годового стока, км3 — 1 920;
Слой стока, мм — 218.
Антарктида и Гренландия:
- Объем годового стока, км3 — 2 800;
Слой стока, мм — 2 800.
Вся суша:
- Объем годового стока, км3 — 38 150;
Слой стока, мм — 252.
Балансовая оценка водных ресурсов. Источники Водных ресурсов Земли
- Полный речной сток: Вся суша, км3 — 38 150;
- Вся суша, мм — 260.
Подземный сток:
- Вся суша, км3 — 12 000*;
Вся суша, мм — 81.
Испарение:
- Вся суша, км3 — 72 400;
Вся суша, мм — 470.
Атмосферные осадки:
- Вся суша, км3 — 109 400;
Вся суша, мм — 730.
Поверхностный (паводочный) сток:
- Вся суша, км3 — 26 150;
Вся суша, мм — 179.
Поверхностный (паводочный) сток:
- Вся суша, км3 — 82 250;
Вся суша, мм — 551.
Вода существует в естественных природных условиях в трех базовых состояниях – лед, жидкость и пар, благодаря чему происходит постоянная циркуляция и перераспределение водных ресурсов – круговорот воды в природе (непрерывное движение воды в гидросфере, атмосфере, литосфере). Под воздействием тепла жидкая вода испаряется, пар в свою очередь поднимается в атмосферу, где конденсируется и возвращается на землю в виде осадков – дождя, снега, росы … часть воды аккумулируется в ледниках, которые в свою очередь часть воды возвращают опять же в жидкое состояние.
Необходимо отметить, что 98% всей пресной жидкой воды приходится на подземные воды.
Дистилляция
Опреснение при всей энергоемкости и высокой себестоимости продукта получило распространение в странах Ближнего Востока (Катаре, Кувейте, Саудовской Аравии, Объединенных Арабских Эмиратах), имевших достаточный объем бюджетных средств для реализации масштабных проектов. В общем и целом эта стратегия себя оправдывает, но некоторые неожиданные преграды технологического характера создают существенные проблемы. Например, оманские водозаборные системы не так давно оказались забитыми ядовитыми водорослями, что парализовало работу дистилляционных установок на длительное время.
В то же время крупнейшим региональным поставщиком пресной воды стала Турция, направившая в этот специфический сектор экономики серьезные инвестиции. Страна не испытывает проблем в гидроснабжении и продает излишки в Израиль и другие государства, перевозя их в специальных танкерах.
Количество воды в мире
Многие удивляются, почему возникает данная проблема, ведь воды так много. Действительно, поверхность всей планеты на 4/5 состоит из воды (это одно из самых распространенных соединений, объём мирового океана приблизительно 1,3300 млрд. кубических метров воды). Наличие этого факта позволяет людям полагать, будто запасы пресной воды неиссякаемы. Но, к сожалению, это не так. 97% воды находиться в морях и океанах (морская вода непригодная для употребления) и лишь 3% составляет пресная вода. Но стоит заметить, что только 1% от всего объема доступен человечеству для использования.
Интересно: Атмосферное давление: что это такое, причины образования, единицы измерения, нормы, фото и видео
Характеристика
Пресная вода называется пресной в том случае, если подходит под ряд параметров. Ее соответствие определенным критериям означает, что она пригодна для питья.
Рассмотрим критерии в таблице:
Критерий | Как оценивается |
Прозрачность | Чистота или замутненность воды, ее оттенок оценивается через сравнение с эталонными образцами. Разработана специальная шкала, в ней 14 делений. |
Жесткость | Определяется уровнем концентрации ионов магния и кальция. Жесткость рассчитывается по методу, закрепленному в ГОСТах (официальных государственных стандартах) для питьевой воды. |
Органолептика | Включает такие свойства, как цвет, запах, вкус, оцениваемые органами чувств. Запах воде придают смешивающиеся с ней газы (примером может быть, хлор), нефть и продукты ее переработки, частицы субстрата. Оценки запаху «выставляются» в баллах от 0 до 5, в последнем случае его интенсивность превращает воду в непригодную для питья. Во вкусе в разной степени может ощущаться кислота, горечь, сладость, соленость. Его интенсивность тоже «высчитывается» по шкале от 0 до 5. |
Кислотность (рН) | Ее определяет наличие ионов водорода и их пропорция. При рН меньше 7 пресная вода считается кислой, больше – щелочной. Кислотность сильно влияет на ее свойства. Кислотно-щелочной баланс для человека очень важен, в организме он составляет строго 7,38-7,42. Питьевая вода не должна его нарушать. В противном случае немедленно начинаются «сбои» в работе органов и систем. Кислотность измеряется простым прибором –рН-метром. |
Когда по своим характеристикам пресная вода далека от идеальной, проводятся химические анализы, позволяющие выявить и идентифицировать посторонние примеси.
Интересно! Для каждой примеси утверждено свое значение предельно допустимой концентрации. Если уровень не превышен, это значит, что воду можно использовать как питьевую, организм при после питья не пострадает.
Загрязнение водных ресурсов
Основными причинами загрязнения водных ресурсов являются:
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.
Эвтрофикация
Эвтрофикация – процесс снижения качественных характеристик воды, связанный с чрезмерным обогащением питательными веществами.
III. Чудо аравийской пустыни, или Сколько стоит сельское хозяйство
Еще в начале 1990-х исследователи НАСА заметили на фотографиях Аравийского полуострова, сделанных со спутника, подозрительные зеленые круги диаметром в 1 км. С течением времени их количество росло, и к 2010-м пустыню будто застелило зеленым покрывалом. Это сельскохозяйственные оазисы, созданные Саудовской Аравией посреди пустыни.
Источник
Официальной причиной инвестирования в это сельскохозяйственное чудо было стремление Саудовской Аравии обеспечить продовольственный суверенитет страны. В условиях стремительного увеличения населения (c 4,2 млн в 1962 году до 33 млн в 2018-м) и покупательной способности саудитов эти соображения были более чем оправданы.
По мнению Эльхаджа, обещание государственных субсидий и перспективы экспорта сельхозпродукции привели в сельское хозяйство богатейших предпринимателей Саудовской Аравии, которые не имели ни малейшего представления о том, как оно функционирует, ведь в пустыне такая экспертиза не требуется и потому не развивается. При этом именно у них, а не у мелких фермеров, были средства на закупку иностранной техники, современных технологий, приглашение иностранных специалистов и завоз удобрений.
Несмотря на ожидания, основным результатом этой политики стало отнюдь не увеличение продовольственной безопасности страны. Конкурентоспособной производимую в пустыне сельхозпродукцию назвать сложно. При средней цене за тонну пшеницы на мировых рынках за последние тридцать лет в 120 долларов — тонна пшеницы, произведенной в Саудовской Аравии, стоит больше 500. Кроме того, зависимость от удобрений и техники зарубежного происхождения только возросла.
Главным последствием агрессивной сельскохозяйственной политики Саудовской Аравии в итоге стала не продовольственная безопасность, а стремительное исчерпание невосполнимых водных ресурсов.
Что такое Аравийский водоносный горизонт
Основным источником пресной воды на Аравийском полуострове является Аравийский водоносный горизонт, образовавшийся, по подсчетам гидрологов, 20 тысяч лет назад. Это один из крупнейших мировых водоносных горизонтов, вода в котором залегает на глубине от 100 до 500, а иногда и 2500 метров.
На такие водоносные горизонты, представляющие собой водопроницаемую горную породу, приходится в среднем 35 % потребляемой человечеством воды. И чем суше климат или сезон, тем выше эта цифра. Темпы пополнения водных горизонтов зависят от множества факторов, включая тип горизонта (открытый, закрытый), пористость породы, из которой он состоит, климатические особенности региона и сферу применения воды (промышленное, ирригация, бытовое). Темпы естественного пополнения, таким образом, могут варьироваться от 10 до 1200 мм/год при средней продолжительности залегания воды в горизонте от 6 до 20 тысяч лет.
В случае Аравийского водоносного горизонта этот показатель приближается к нулю, поскольку средний уровень осадков составляет 59 мм в год, а температура воздуха летом достигает 55 градусов. 95 % территории составляет пустыня, а крупных озер и рек в стране нет.
Статистика Министерства сельского хозяйства и водных ресурсов расходится со статистикой Министерства планирования, поэтому исследователям сложно назвать точные объемы потребления водных ресурсов сельским хозяйством Саудовской Аравии.
Неудивительно, что Аравийский водоносный горизонт испытывает самую высокую относительную нагрузку, и считается, что точка невозврата в его случае давно пройдена. Он обеспечивает водой 60 млн человек и является основным источником воды для сельскохозяйственного сектора Саудовской Аравии. Недальновидность политики регулирования водных ресурсов в Саудовской Аравии особенно удивляет, если учесть, что сельское хозяйство потребляет 88 % пресной воды, производя при этом всего 2 % ВВП.
Мировая эпидемия засух
Однако не стоит думать, что этот случай уникален. Всего таких крупных систем водоносных горизонтов в мире насчитывается 37. И 21 из них испытывают нагрузку, существенно превышающую возможность обновления запасов воды.
С 2002 по 2021 годы НАСА и Немецкое аэрокосмическое агентство проводили революционное исследование под названием GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment). Замеряя расстояние между двумя спутниками-близнецами, ученые следили за изменением в гравитационном поле Земли, связанном с перемещением больших водных масс — как в результате естественного движения воды, так и в результате деятельности человека.
Проблема пресной воды
Интенсивное использование невозобновляемых водных ресурсов наносит вред экологии. Дефицит воды становится ограничителем экономического роста в развивающихся странах. Рассмотрим основные проблемы.
Нехватка водных ресурсов
Многим кажется, что пресная вода это неиссякаемый природный источник. И подтверждением тому служит круговорот воды в природе. Но не все учитывают человеческую жизнедеятельность, перенаселение планеты и меняющийся в сторону потепления климат.
Огромное количество природных водоемов высыхают, сельскохозяйственная отрасль использует воду неэффективно, а потребляет ее в гораздо большем количестве, чем любая другая промышленность. Все эти факторы приводят к тому, что отсутствие достаточных запасов пресной воды становится все ощутимее.
Пути выхода из сложившейся ситуации, такие как создание водохранилищ, опреснение соленой воды, экономное расходование, пока не дают должных результатов.
Загрязнения
Выделяют природные причины и искусственно созданные причины загрязнений.
К природным относятся те процессы, которые не зависят напрямую от человека:
- грязевые потоки;
- сели;
- наводнения;
- землетрясения.
Искусственные последствия наступают в связи с человеческой деятельностью. Некоторые предприятия нередко пренебрегают экологическими нормативами и требованиями и сбрасывают отходы непосредственно в водоемы.
Выбросы в атмосферу вредных веществ от автомобильного транспорта, фабрик и заводов приводят к кислотным дождям.
Значение воды для человека
Ежедневно человек на протяжении все жизни нуждается в воде. Она нужна для питья и приготовления еды, для соблюдения чистоты и гигиены. Без воды можно прожить не более 5 дней, в противном случае в результате обезвоживания в организме происходит сбой в роботе всех органов и систем. Именно поэтому каждому необходимо употреблять не меньше 1,5 л чистой воды. Уменьшение водных запасов – прямая угроза для людей. Чтобы ее избежать, действовать надо уже сейчас.
Интересно: Первые животные вышедшие на сушу — описание, рисунки и видео
Способы экономить воду
Вы ошибаетесь, думая, что от вас ничего не зависит. Начните экономить воду. Есть простые и очень эффективные способы. Вот несколько из них:
Во время стирки используйте экономичный режим, а стиральную машинку не включайте при неполной загрузке
Когда вы моете руки, много воды тратиться даром во время их намыливания, она просто течет без надобности. Вы можете просто закрывать кран перед намыливанием, возможно, это неудобно. Но сейчас ведь есть краны с рычагами, а также краны с датчиками движения, которые перекрывают воду сразу же, как вы убираете руки
Следите за состоянием труб, кранов, бачка
Вам может показаться, что это не столь важно, но даже небольшое протекание расходует около 300 л. в месяц!
При поливе растений, используйте капельный полив
Принятие ванны замените душем, а когда принимаете душ, уменьшите напор
Во время чистки зубов следите, чтобы вода не проливалась напрасно
Пользуйтесь унитазом по назначению, не стоит выбрасывать туда мелкий мусор
Для мытья посуды экономнее использовать посудомоечную машину, при условии, если загружать ее полностью.
Все в ваших руках
Всем, кажется, что запасы безграничны или же что выход всегда найдется. Вполне возможно, ведь проблемой уже работают. Сейчас опреснение воды обходится от 2,5 до 4,5 $ за один кубический метр. К тому же ученые считают, что массовое опреснение может привести к нарушению экологического баланса. Может показаться, что все не так глобально, что воды еще на наш век хватит. Но каждому стоит задуматься, что он оставит своим детям и внукам, и каждый раз открывая кран до конца, задавать себе этот вопрос.
Интересно: Моря и океаны, которые омывают Россию — список, карта, описание, фото и видео
Водные ресурсы Земли в жизни человека
Большую часть мировых запасов воды составляют соленые воды мирового океана, запасы технически доступной для человека пресной воды составляют всего лишь 0,3% от всех водных ресурсов Земли.
Вода играет важнейшую роль в жизни человека. Вода необходима для обеспечения жизнедеятельности человеческого организма, вода необходима для обеспечения бытовых и производственных нужд … Поэтому водные ресурсы для нас являются одним из ключевых ресурсов. Человечество в подавляющем большинстве случаях использует пресную воду, которая по разным оценкам составляет от 2,5% до 4% от всех запасов воды на нашей планете. Отметим, что 2/3 пресной воды хранится в твёрдом состоянии в различных ледниках Земли.
Аналитики определили, что 70% используемой человечеством воды используется в сельском хозяйстве. К большому сожалению современные сельскохозяйственные технологии агрессивно загрязняют её различными химическими веществами.
Уже в настоящее время во многих регионах Земли спрос на чистую пресную воду значительно превышает её наличие. Учитывая истощение основных водоносных горизонтов, варварское загрязнение существующих водных ресурсов и растущее население планеты … , конкуренция за доступ к чистой пресной воде быстро растёт.
Пресная вода — угрозы и проблемы
Основные угрозой для запасов пресной воды на Земле являются отходы жизнедеятельности человека, как промышленно-хозяйственной, так и бытовой.
Еще одной глобальной проблемой для человека является неравномерное распределение запасов пресной воды. В некоторых регионах ее с избытком, а в некоторых значительный дефицит.
Вероятно, что это две главные задачи, которые будут стоять перед человечеством в контексте водоснабжения и жизнеобеспечения в ближайшее время.
Проблему неравномерного распределения водных ресурсов во многом можно решить через опреснение морской воды, но на сегодняшний момент времени технологий, которые решали бы эту задачу «правильно», еще нет.
Борьба же с загрязнением пресных вод, в развитых странах, ведется достаточно активно, но, к сожалению, пока безуспешно, возможно нужны новые концепции, решения и новые технологии.
Как же определяется чистота пресной воды, каковы ее признаки. Само понятие «чистая вода» с течением времени трансформируется и приобретает разные окраски. Если отбросить в сторону всевозможные загрязнители, производимые человеком, и все естественные и не естественные бактерии, которые могут находиться в воде, то чистоту воды определяют по таким критериям.
Пресная вода — критерии чистоты:
- Кислотность воды рН;
- Жесткость воды;
- Органолептика – запах, цвет и вкус.
Пресная вода может находиться во всех основных агрегатных состояниях воды, поэтому она принимает активное участие в таком важном для всей нашей планете процессе как круговорот воды в природе. Теоретически, благодаря круговороту воды запасы пресной воды постоянно восполняются, и поддерживается некий баланс
Но это только теоретически. Вследствие агрессивной жизнедеятельности человека, во-первых, как мы уже писали выше, происходит глобальное загрязнение вод, и экосистема уже не справляется с их очисткой естественным путем. Во-вторых, вследствие глобального потепления экосистема нарушена и происходит дисбаланс водных ресурсов. Некоторые ученые прогнозируют глобальную засуху уже через 100 лет.
Через 100 лет можно ожидать засуху, а качество жизни, которое напрямую связано с качеством пресной воды, понижается уже сегодня, поэтому вопрос «чистоты» пресной воды архиважный для всех жителей планеты уже «сейчас и здесь».
Является исчерпаемым ресурсом?
В оптимальных условиях, когда экосфера не страдает от антропогенного и техногенного факторов, пресная вода – неисчерпаемый ресурс, восполняющийся за счет ее круговорота.
Но сейчас проблема истощения ее запасов вследствие влияния антропогенного фактора с каждым годом становится все острее вследствие:
обмеления надземных водоемов с пресной водой;
- все возрастающего расхода воды, потребляемой предприятиями сельскохозяйственной и различных промышленных отраслей, необходимой для снабжения населенных пунктов.
- загрязнения источников отходами антропогенного происхождения.
Поэтому большинство гидрологов признают принадлежность пресной воды уже к ресурсам из категории возобновляемых, а не неисчерпаемых.