Распределение воды на земном шаре
26. Распределение воды на земном шаре
Из общей площади земного шара Мировой океан занимает 71%, суша-29%. Мировой океан- водная оболочка земного шара.
Часть суши, с которой реки несут воду в моря, соединенные с Мировым океаном называют областью внешнего стока (78%), а часть, с которой вода поступает в замкнутые, находящие на суше водоемы, не имеющие стока в океан- областью внутреннего стока (22%).
Область внешнего стока разделяют на Тихоокеанско-Индийский (бассейны рек, впадающих в Тихий и Индийский окенаны) и Атлантико-Ледовитый склон. К Северному Ледовитому океану относится 14% площади суши, к Атлантическому- 35%, к Тихому-15%, к Индийскому-14%. В пределах Атлантико-Ледовитого склона протекают такие крупные реки: Амазонка, Миссисипи, Конго, Нил, Обь, Енисей, Лена. Крупнейшими реками Тихооакеанского –Индийского склона является Амур, Янцы, Ганг, Бранхапутра.
Общий объем воды, заключенный в Мировом океане, равен 1338 млн.км3
Если объем воды Мирового океана распределить равномерно на земной поверхности, то она окажется покрытой слоем воды глубиной 2600 м.
За счет притока солнечной энергии с поверхности океанов, морей, суши испаряется 577 тыс км3 воды в год, -458 тыс.км3 испарившейся с поверхности океанов снова возвращается снова в океан в виде осадков- малый круговорот.
Небольшая часть воды из объемв учавствующего в круговороте -9 тыс.км3 совершает круговорот в пределах бессточных областей. Особенностью влагообмена бессточных областей с Мировым океаном то, что вода из бессточных областей попадает в океан не путем непосредственного стока, а путем переноса ее в парообразном виде.
Чтобы испарить 577 тыс.км3 расходуется более 40% солнечной энергии. Для осуществления круговорота воды расходуется 22% всей достигающей земли солнечной энергии.
Рекомендуемые материалы
Основные физические свойства воды.
Вода состоит из 11,11% Н2 и 88,89% О2 ( по весу). В молекуле воды атомы водорода и кислорода расположены по углам равнобедренного треугольника. Угол при вершине равен 105о. Молекула воды характеризуется значительной полярностью, т .к в ней оба атома водорода располагаются не на прямой, а по одну сторону от атома кислорода, что приводит к неравномерному распределению Эл. Зарядов. Сторона молекулы с атомом кислорода имеет избыток отрицательного заряда, а противоположная сторона избыток положительного заряда.
Вода — продукт соединения двух химических элементов: водорода и кислорода. Оба эти элемента имеют несколько изотопов. Для водорода характерны три изотопа:
протий — Н— массой 1,007822 углеродных единиц (у.е.);
дейтерий — D — 2,0141 у.е.;
тритий — Т— 3,017001 у.е., образуется при ядерном распаде.
Для кислорода характерны изотопы с массовыми числами 16,
17 и 18. Соотношение их в природной смеси: 2670 : 1 : 5. Вода состава ОНО является тяжелой, ТНО — сверхтяжелой. Тяжелую воду получают путем электролиза природной воды.
По свойствам тяжелая вода отличается от обычной: замерзает при температуре —3,8 °С, кипит при температуре 101,4 оС, ее плотность — 1,1059 г/см3 при 20 °С, максимальная плотность — +11 °С. Растворимость солей в ней ниже, чем в обычной. Тяжелая вода оказывает тормозящее действие на кинетику процессов в животных и растительных организмах, применяется в атомных реакторах как замедлитель нейтронов при ядерном распаде.
Вода — это смесь девяти видов молекул, поэтому в зависимости от их количественного соотношения все ее свойства, особенно плотность, изменяются.
Вода: снеговая, дождевая, речная, океанская, из живого организма, из растительных организмов, кристаллизационная вода минералов.
Простейшую формулу имеет воды имеет молекула парообразной воды.
Молекула воды в жидком состоянии представляет собой объединение 2 простых молекул (Н2О)2, молекула льда- объединение 3 простых молекул.
Н2О- гидроль, (Н2О)2- дигидроль, (Н2О)3- тригидроль. Образование дигидроля и тригидроля происходит за счет полярности.
В жидком состоянии вода представляет собой смесь гидроля, дигидроля, тригидроля, соотношения м/у ними меняется с изменением температуры.
Существует и вторая модель воды. Структура расположения кристаллов в молекуле воды при температуре меньше 4 оС (включая и фазу льда) сходна со строением кристалла тридимита, а при более высоких температурах со строением кварца. При понижении температуры кварцевая структура воды постепенно замещается тридимитовой-, что приводит к анамалии воды—уменьшению плотности при замерзании.
Плотность.
P = m/V г/см3
За единицу плотности принята плотность дистиллированной воды при 4 оС.
Плотность воды зависит от ее температуры, минерализации, давления, количества взвешенных веществ и растворенных газов. С повышением температуры плотность всех жидкостей, уменьшается. Наибольшая плотность воды наблюдается при 4С . При переходе воды из одного агрегатного состояния в другой плотность также меняется, Так плотность воды при Оо – 0,99987, льда - при той же температуре 0,9167. Изменение плотности воды оказывает существенное влияние на режим водоемов, вызывая конвекционные токи и течения.
Плотность снега выражается в виде отношения веса снега к весу воды, взятых в равных объемах или отношение веса снега в граммах к его объему в см3. Слой воды содержащийся в снеге, выражается как произведение высоты снега на плотность снега. С плотностью снега непосредственно связаны пористость, теплопроводность, водоудерживающая способность. Наименьшей плотность обладает свежий снег, выпавший при низкой температуре.
Вода как фактор здоровья
Основными источниками загрязнения гидросферы: пром.сточные воды, хозяйственно-бытовые, дренажные воды с орашаемых земель, организованные и некорганизованные стоки с торритории населенных пунктов и пром.площадок, водный транспорт и др.
По данным ООН, в мире выпускается до 1 млн. наименований в год ранее не существующей продукции. В том числеи до 100 тыс. химических соединений, из которых более 15 тыс. являются потенциальными токсикантами. По экспетртным оценкам, до 80% всех химических соединений, поступающих во внешнюю среду, рано или поздно поступает в водоисточники. Подсчитано, что ежегодно в мире выбрасывается более 420 км3 сточных вод, которые в состоянии сделать непригодной к употреблению около 7 тыс км3 чистой воды, что в 1,5 раза больше всего речного стока бывшего СССР.
Многие реки, используемые как источники питьевой воды, содержат, не менее 10% очищенных сточных вод. Во всем мире уже примерно 100 млн. человек потребляют питьевую воду с большим содержанием очищенных сточных вод. Если в отношении поверхностных вод усилия в борьбе с загрязнением имеют некоторый успех, то очистка от загрязнения грунтовых вод представляет более трудную задачу. Грунтовые воды дают около 50% питьевой воды в городах и до 90% в сельской местности. При просачивании воды в водоносный слой далеко не все токсичные вещества перерабатываются микроорганизмами или отфильтровываются почвой. К наиболее устойчивым загрязнителям относятся хлорированные углеводороды, в частности трихлорэтилен, тетрахлорэтилен,, тетрахлорметан. Даже разлитая по бутылям вода из артезианских скважин содержит ацетальдегид, бензол, дихлорпропан, диэтиловаый спирт, толуол и т.д.
Главным с гигиенических позиций требованием к качеству питьевой воды является ее безопасность в эпидемиологическом отношении. По данным ВОЗ, около 80% всех инфекционных болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды. Водным путем передаются большинства кишечных инфекций: холера, брюшной тиф, паратиты, сальмонеллезы и др. Доказана роль воды в распространении таких болезней как гепатит А и полиомиелит, гельминтоз.
Мониторинг морских вод
Для решения проблемы охраны морских и океанических вод от загрязнения необходимо составление научно-обоснованных рекомендаций по ограничению или полному запрещению сброса отходов, согласно которым процессы самоочищения должны постоянно превосходить процесс загрязнения и приводить к устранению нарушений в морской среде. Для этого следует осуществлять ряд мероприятий, среди которых наиболее важными являются:
- проведение систематических наблюдений и оценка состояния морских вод и влияния загрязнения на естественные физико-химические и гидробиологические условия;
- изучение путей и параметров распространения;
- изучение путей и параметров распространения, а также естественной утилизации загрязняющих веществ для последующего определения возможного режима их сброса в море;
- составление прогноза динамики загрязнения морских вод на ближайшую и дальную перспективу по заданным значениям сброса отходов, гидрометеорологическим и гидрохимическим условиям;
- разработка рекомендаций по оптимальному режиму сбросов в конкретных участках морей и океанов;
В отличие от пунктов наблюдений за качеством поверхностных вод пункты наблюдений за качеством морских вод подразделяются на I, II и III категории.
В пунктах наблюдений, расположенных на устьевом взморье в замыкающем створе при глубине реки 1-5 м, замеры осуществляются на поверхности и у дна реки. При глубине реки 5-10 м наблюдения проводятся на поверхности, на половине глубины и у дна, а при глубине реки более 10 м- на поверхности, через каждые 5 м и у дна реки.
Программа наблюдений за качеством морских вод без гидробиологических покахзателей включает в себя следующие мероприятия:
1. Определение концентрации химических соединений:
- нефтяных углеводородов- мг/дм3 (мг/л);
- растворенного кислорода, мг/дм3 (мг/л, 5)
- водородного показателя рН
- хлорированных углеводородов, в том числе пестицидов, мкг/дм3, мкг/л)
- тяжелых металлов- ртути, свинца, кадмия, меди, мкг/дм3, мкг/л)
- фенолов, ( мкг/дм3, мкг/л)
- СПАВ, (мкг/дм3, мкг/л)
2. Определение показателей и содержания веществ, характерных для данного района:
- нитритного азота, (мкг/дм3, мкг/л)
- кремния, (мкг/дм3, мкг/л)
- солености воды, 5
- температуры воды и воздуха, оС
- Скорости и направления ветра, м/с
- прозрачности воды (единицы цветности)
- волнения моря (баллы)
3. Проведение визуальных наблюдений за состоянием поверхности морского водного объекта
Наблюдения за качеством морских вод по гидробиологическим показателям проводятся по сокращенной и полной программам :
Сокращенная: (объект наблюдений и его харакьтеристики)
- Фитопланктон: общая численность клеток, (клетка/дм3), видовой состав, число и список видов
- Зоопланктон: общая численность организмов, экз/м3, видовой состав, число и список видов
- Микробные показатели: общая численность микроорганизмов, клетка/см3, численность сапритных бактерий, клетка/см3, (клетка/мл), концентрация хлорофилла фитопланктона, мкг/дм3 (мкг/л)
Полная:
Люди также интересуются этой лекцией: Морфологические особенности строения болот.
Зоопланктон: общая биомасса, мг/м3, численность основных групп и видов, экз/м3, биомасса основных групп и видов, мг/м3
Фитопланктон: общая биомасса, г/м3, видовой состав, число и список видов; число основных систематических групп, число групп
Микробные показатели:
Общая биомасса, мг/м3, численное распределение индикаторных групп морской микрофлоры (сапрофитные, нефтеокисляющие, ксилолокисляющие, фенолокисляющие, липолитические бактерии, клетка/м3, интенсивность фотосинтеза фитопланктона).
В пунктах 1 категории наблюдения осуществляются 2 раза в месяц (1 и 3 декады) по сокращенной программе. По полной программе наблюдения проводятся 1 раз в месяц (2-я декада).
В пунктах 2 категории наблюдения проводятся 5-6 раз в год по полной программе, в пунктах 3 категории-2-4 раза в год.
