Тема 10. Гидросфера как природный ресурс

Изучение этой темы предполагает знания химических и физических свойств воды, роли воды в биологических системах, гидрофильных и гидрофобных соединений, климатообразующее значение воды. Студенту необходимо уяснить структуру водных ресурсов, запасы пресных вод, потребность в воде различных отраслей хозяйства, биологическую, хозяйственную потребность человека. Изучая эту тему, следует выделить основные виды и источники загрязнений и особое внимание обратить на методы очистки сточных вод.

Базовые знания

Вода - важнейший природный ресурс, а гидросфера — важнейший элемент биосферы. Гидросфера объединяет все воды земного шара, включая океаны, моря и поверхностные воды суши, подземные воды, лед и снег Арктики и Антарктиды, атмосферную воду и воду, содержащуюся в живых организмах. В отличие от минеральных ресурсов, вода является возобновляемым природным ресурсом. Находясь в природном круговороте, вода выпадает на землю в виде дождей, твердых осадков, с речными потоками возвращается в моря, затем с поверхности морской глади испаряется в атмосферу и вновь превращается в облака, чтобы затем опять выпасть на землю.

Вода как вещество обладает уникальными свойствами, к числу которых относятся следующие:

-способность к растворению очень многих веществ (универсальный растворитель);

- высокая теплоемкость;

- нахождение в жидком состоянии в интервале температур от 0 до 100° С;

- большая легкость воды в твердом состоянии (льда), нежели в жидком.

Вода в Мировом океане соленая. Среднее содержание солей составляет около 3,5% по массе, или 35 г/л. Их качественный состав следующий: из катионов преобладают Na+, Mg2+, K+, Ca2+, из анионов — Сl, SO4, Br, СО3, F. 96,4% всей воды гидросферы приходится на минерализованные воды морей и океанов, а пресная вода составляет только 2,65% — хотя и эта цифра не отображает реальное количество доступной для потребления пресной воды. Если принять всю пресную воду за 100%, то становится очевидным, что большая ее часть — 70,2% «заперта» в виде льда и постоянного снежного покрова, главным образом в ледниковых щитах Антарктиды и Гренландии. Другая значительная часть — 28,7% находится в литосфере. И только 0,27% общего количества пресной воды, легкодоступной для использования, течет по поверхности планеты в виде рек, скапливается в озерах и водохранилищах. Но и этих небольших процентов пресной воды хватило бы, если бы она была равномерно распределена по планете, и ее расходование предполагалось исключительно в бытовых целях. При пересчете на каждого жителя планеты величина водозабора увеличилась с 140 до 780 литров в сутки. Наибольшая величина расхода пресной воды приходится на Азию (60% общемирового расхода), где располагаются основные орошаемые площади планеты, около 15% — на Северную Америку, в пределах 13% — на Европу, оставшиеся 12% распределяются примерно поровну между Южной Америкой и Африкой. И, несмотря на долю воды, используемой в промышленном производстве и для муниципальных нужд, львиная доля потребления воды как в начале XX века, так и сейчас приходится на сельское хозяйство, в развивающихся странах на него приходится до 80% совокупного водопотребления.

Основные виды загрязнения гидросферы:

1. Загрязнение нефтью и нефтепродуктами;

2. Загрязнение сточными водами в результате промышленного производства, минеральными и органическими удобрениями в результате сельскохозяйственного производства, а также коммунально-бытовыми стоками;

3. Загрязнение ионами тяжелых металлов нарушает жизнедеятельность водных организмов и человека;

4. Кислотные дожди приводят к закислению водоемов и к гибели экосистем;

5. Радиоактивное загрязнение связано со сбросом в водоемы радиоактивных отходов;

6. Тепловое загрязнение вызывает сброс в водоемы подогретых вод ТЭС и АЭС;

7. Механическое загрязнение повышает содержание механических примесей;

8. Бактериальное и биологическое загрязнение связано с разными патогенными организмами, грибами и водорослями.

Источники загрязнения:

1. Атмосферные воды, несущие массы вымываемых из воздуха загрязнителей промышленного происхождения;

2. Городские сточные воды, включающие в себя преимущественно бытовые стоки;

3. Промышленные сточные воды.

Методы очистки сточных вод

1. Механический;

2. Физико-химический;

3. Биологический.

Механической метод используют с целью выделения из стоков

нерастворенных них веществ посредством фильтрования, отстаивания и процеживания. Физико-химической очистки стоков заключается в том, что в очищаемые воды вводятся специальные вещества-реагенты -флокулянты и коагулянты для очистки сточных вод.Биологический метод основывается на жизнедеятельности специальных микроорганизмов, способствующих разложению органических веществ до минеральных.

Вопросы для самоконтроля

1. Перечислите основные свойства воды, ее значение для экосистемных и биосферных процессов.

2. С какими видами деятельности связано основное потребление воды человеком?

3. Что понимается под водоемкостью производств и каково его значение при получении отдельных видов продукции?

4. Каково соотношение объемов пресных и соленых вод на земле?

5. Какие виды деятельности ведут к уменьшению запасов воды в источниках?

6. Что понимается под безвозвратным водопотреблением? Для какой отрасли хозяйства оно наиболее характерно?

7. Какие объемы воды (км³) человечество потребляет в настоящее время? Как это соотносится с годовым стоком рек мира?

8. Какова скорость обновления речных, озерных и подземных вод? Какое значение этот показатель имеет для водопотребления?

9. Назовите основные загрязняющие воду вещества и источники загрязнения для пресных и морских вод.

10. Какие цепные реакции являются следствием эвтрофикации, их значение для качества вод и водных экосистем.

11. Назовите основные источники теплового загрязнения вод, а также причины и следствия данного явления.

12. В чем сущность самоочищения в гидросфере?

13. Когда возникла угроза гидросфере со стороны хозяйственной деятельности человека?

14. Какую питьевую воду следует считать безопасной?

15. Как получают питьевую воду?

16. Какие основные источники загрязнения водоемов и рек вам известны?

17. Какие требования предъявляются к составу и свойствам воды водных объектов?

18. Какие вы знаете методы и средства очистки сточных вод?

19. Назовите основные пути и способы решения проблемы истощения и загрязнения водных ресурсов.

Тема 11. Почвенные ресурсы

При изучении почвенных ресурсов необходимо обратить внимание на определение почвы, биосферное, климатическое и производственно-хозяйственное значение почвы, структуру земельного фонда нашей планеты, России, Костромской области, характеристику почв нашей области, выяснить основные причины эрозии почвы и изучить мероприятия по защите почвы от эрозии.

Базовые знания

Почва играет в наземных экосистемах прежде всего роль накопителя и резерва тех ресурсов, которые необходимы для жизни биоценоза. Экосистемы, которые не имеют почв,- водные, наскальные, на отмелях и отвалах – очень неустойчивы. Круговорот веществ в них легко прерывается и трудно возобновляется. В почвах наиболее ценная часть – гумус - сложное вещество, которое образуется из мертвой органики в результате деятельности многочисленных организмов. Гумус обеспечивает долговременное и надежное питание растений, так как разлагается очень медленно и постепенно, освобождая биогенные организмы.

Сравните ежегодный прирост зеленой массы и запасы мертвых растительных остатков (подстилки – в лесах, ветоши – в степях) в разных экосистемах (табл. 6)

Таблица 6. Продуктивность экосистем

Экосистемы	Прирост, ц/га	Подстилка, ветошь, ц/га
Арктическая тундра
Ельники средней тайги
Дубравы
Степи
Пустыни саксауловые		-
Влажные тропические леса
Сфагновые болота		1000 и более

Наиболее значимые антропогенные загрязнения почвы представлены

в таблице 7.

Таблица 7. Антропогенные воздействия почвы

	Вид воздействий	Основные изменения
1.	Уничтожение растительности	Усиление ветровой и водной эрозий, усиление испарения, иссушение
2.	Ежегодная вспашка	Усиление взаимодействий с атмосферой Усиление ветровой и водной эрозий, изменение жизни почвенных организмов
3.	Сенокошение, уборка урожая	Уменьшение некоторых химических элементов, усиление испарения
4.	Выпас скота	Уплотнение почвы, уничтожение растительности, эрозия, биологическое загрязнение, иссушение
5.	Орошение	Заболачивание и засоление почв
6.	Осушение	Снижение влажности, ветровая эрозия
7.	Применение ядохимикатов, пестицидов	Гибель ряда почвенных организмов, замедление почвообразовательного процесса, накопление опасных ядов
8.	Свалки промышленных и бытовых отходов	Снижение площади сельскохозяйственных Земель, отравление почвенных организмов
9.	Сточные воды	Увлажнение почв, загрязнение органическими и химическими веществами
10.	Выбросы в атмосферу	Загрязнение почв химическими веществами, изменение кислотности и состава