Распределение воды в гидросфере

Общие запасы гидросферы оцениваются в 1,5 млрд.км. По оценкам ученых, на соленые воды морей и океанов приходится 97,5%. Иными словами, пресная вода составляет только 2,5% ее мировых запасов. Но даже из всего этого количества 75% пресной воды «заморожено» в вечных ледниках и полярных шапках. Если весь лед, имеющийся на планете, равномерно распределить на поверхности Земли, то образуется слой толщиной 53 метра, что количественно равно запасу стока всех рек планеты за 500 лет.

Почти четверть воды – 24% находится под землей в виде грунтовых вод, а еще 0,5% «рассредоточено» в почве в виде влаги. Получается, что на наиболее доступные и дешевые источники пресной воды - реки, озера и другие наземные водоемы приходится чуть больше 0,01% мировых запасов воды.

В зависимости от содержания растворенных солей (минерализации) все природные воды делятся на:

- пресные (до 1 г/л),

- слабосолоноватые (от 1 до 3 г/л),

- солоноватые (3-5 г/л),

- сильносолоноватые (5-10 г/л),

- соленые (10-25 г/л),

- сильносоленые, или морской солености (25-50 г/л),

- рассолы (выше 50 г/л).

Термин «минерализация» означает содержание растворенных минеральных веществ, выраженное в граммах на 1 литр исходной воды.

Хорошо известно, что вода на Земле пребывает в состоянии постоянного кругооборота. Ежедневно под действием солнечной энергии с поверхности мирового океана испаряется около 0,5 км , а затем выпадает в виде атмосферных осадков. Большая часть их (90%) выпадает на поверхность Мирового океана, но оставшееся количество, которое приходится на сушу планеты, делает запасы поверхностных вод практически неисчерпаемыми.

Водные ресурсы Украины

Основными источниками пресной воды на территории Украины являются стоки рек Днепра, Днестра, Северского Донца, Южного и Западного Буга, Дуная с притоками, Тиссы и Прута, а также малых рек северного побережья Черного и Азовского морей. Водные ресурсы рек Западной Украины частично используются на сопредельных территориях, а воды Дуная – для нужд водопотребления придунайских стран.

Кроме того, стоки рек Днепра, Десны и Северского Донца используются в России и Белоруссии, Днестра – в Молдавии. Суммарная величина стока рек Украины без Дуная в средний по водности год составляет примерно 87 км . Непосредственно на территории нашей страны формируется около 60% пресной воды, остальная часть поступает с территории сопредельных государств.

Объективным показателем естественной обеспеченности территории является величина речного стока местного формирования, рассчитанная на 1км². Так, для наиболее водообеспеченных областей (Ивано-Франковская, Закарпатская, Львовская) этот показатель равен 225-618 тыс. м³/год, для засушливых областей он во много раз меньше – от 5 до 23 тыс.м³/год (Запорожская, Николаевская, Одесская, Херсонская, Крым).

В природных водах в больших количествах присутствуют семь основных ионов. Согласно этому все природные воды делятся на три больших класса: гидрокарбонатные (и карбонатные) сульфатные и хлоридные. Качество поверхностных вод зависит от сочетания климатических и геологических факторов. Основными климатическими факторами являются количество и частота осадков, а также экологическая ситуация в регионе. Выпадающие осадки несут с собой определенное количество нерастворенных частиц, таких как пыль, вулканический пепел, пыльца растений, бактерии, грибковые споры, а иногда и более крупные микроорганизмы.

В целом поверхностные воды характеризуются относительной мягкостью, высоким содержанием органики и наличием микроорганизмов.

Подземные воды

Подземные воды классифицируются по происхождению, физическому состоянию, а также по характеру вмещающих их грунтов, гидравлическим условиям, температуре, минерализации и химическому составу.

В ситуации, когда подземные воды рассматриваются как источник питьевой воды, наиболее важной информацией будет минерализация и химический состав воды. Так, поэтому показателю все подземные воды, как и все природные воды, делятся на пресные (до 1%), солоноватые (1-25%), соленые (25-50%) и рассолы (более 50%).

Состав пресных подземных вод часто близок к составу связанных с ними поверхностных вод (преобладают ионы НСО₃^‑, Са²⁺, SO₄^2‑). Солоноватые подземные чаще всего относятся к гидрокарбонатному или сульфатному классу. Преобладают катионы кальция, натрия, магния, калия, железа и реже марганца.

Совместно с присутствующими в водах анионами – карбонатами, гидрокарбонатами, сульфатами и хлоридами – катионы образуют соли. Концентрация солей зависит от глубины. В водных горизонтах с больших глубин содержание солей достаточно высокое, поэтому эти воды можно классифицировать как солоноватые. К этому типу относится большинство известных минеральных вод.

Подземные воды, оказывающие бальнеологическое воздействие на организм человека, называют минеральными водами. Они в свою очередь подразделяются на углекислые (например, северокавказские минеральные воды – боржоми, нарзан), сульфидные, или сероводородные (например, воды Мацесты или Арчмана), железистые и мышьяковистые (минеральные воды Кавказа, Закарпатья, Урала и др.), а также бромистые и йодистые воды с большим содержанием органических веществ (Трускавец), существуют также радоновые воды (Цхалтубо и Пятигорск).

На качество грунтовых вод влияют несколько факторов:

1. Химический состав дождевых вод на данной местности (кислотность, насыщенность солями и т.д.).

2. Состав воды в подземном резервуаре. Возраст такой воды может достигать десятков тысяч лет.

3. Характер слоев, через которые вода просачивается.

4. Геологическая природа водоносного слоя.

Воды, качество которых наиболее близко соответствует требованиям ГОСТа для питьевой воды, располагаются в известняковых слоях. Но глубины их залегания, как правило, довольно большие, поэтому использование вод подобного класса как источника питьевой воды экономически нецелесообразно. В целом, в отсутствие антропогенного фактора, грунтовые воды характеризуются высокой минерализацией, жесткостью, низким содержанием органики и ионов нитратной группы, а также практически полным отсутствием микроорганизмов.

Артезианские воды

Этот тип подземных вод залегает глубоко под землей в водоносных горизонтах между водоупорными слоями, образуя водонапорные подземные бассейны.

Артезианские воды залегают значительно глубже горизонта грунтовых вод и имеют более стабильный состав. Такой класс вод нередко имеет повышенную минерализацию. Артезианские воды считаются менее загрязненными в сравнении с поверхностными и грунтовыми.

Вода – вечный минерал, т.е. количество воды на земном шаре не изменяется. Она самое распространенное и аномальное вещество на Земле. Вследствие чрезвычайной распространенности воды многим из ее уникальных свойств обычно не придают достаточного внимания. Наиболее важными свойствами воды, связанными с существованием на Земле жизни, являются температуры кипения и замерзания. Так, в процессе охлаждения поверхностный слой воды замерзает, образующийся при этом лед служит тепловым барьером, предохраняя водоемы от промерзания, за исключением совсем мелких водоемов. Это свойство воды важное еще тем, что позволяет применять его для опреснения воды.

Следует отметить такую особенность воды, как ее большую количественную стабильность. Количество воды на земле и в атмосфере сегодня практически такое же, что и миллионы лет назад.

Контрольные вопросы

1. Сколько воды в организме эмбриона?

2. Сколько воды в зрелом возрасте?

3. Сколько пресной воды?

4. Как делятся подземные воды?

5. Какая температура кипения и замерзания воды?