Пресная вода на земле

Реки

На всех материках, кроме Антарктиды, протекают крупные, средние и мелкие реки. Самая густая речная сеть в Южной Америке, а самая разреженная — в Австралии.

Большинство рек мира несут свои воды в Атлантический океан. В этот океан впадают крупнейшие реки Южной Америки, Северной Америки и Африки. Больше всего крупных рек в Евразии. Из-за особенностей рельефа этот материк имеет области стока во все четыре океана, а также огромную по размерам область внутреннего стока (30 % площади материка). Реки на всех материках в зависимости от климата имеют разные источники питания и различаются режимом.

Большинство рек мира полноводны в какой-либо один сезон года. Чтобы задержать быстро стекающую во время половодий воду, реки перегораживают плотинами и создают водохранилища. Они регулируют (то есть перераспределяют) речной сток по сезонам года, уменьшают риск наводнений, создают запасы воды, а также используются для производства электроэнергии на гидроэлектростанциях (ГЭС). В мире создано более 40 тыс. водохранилищ, а их общая площадь составляет около 400 тыс. км2.

Солёные источники

Это моря и океаны. Нет в мире ни одного пресного океана. Все океаны и моря солёные. Средняя глубина океанов равна 3 682,2 метра, а средняя площадь поверхности составляет 361,84 млн км3, получили запасы солёной влаги 1,3324 млрд км3.

Справка: Для сравнения, на каждые сто литров солёной воды приходится два литра пресной.

Воды на планете огромное количество, но распределена она неравномерно, что является глобальной проблемой человечества. В некоторых регионах её очень мало, а в других с избытком. Проблему неравномерного рассредоточения пресной воды по всей планете учёные предлагают решить опреснением солёных, но пока разработок нет.

Изменение вод суши под влиянием хозяйственной деятельности

Люди с давних времен селились у воды. Великие цивилизации прошлого зародились именно в долинах крупных рек. И с тех пор человек стал изменять воды суши.

Главный фактор антропогенного воздействия — использование питьевой и технической воды, вода не только непосредственно используется самим человеком, но и идет и на промышленность, и на сельское хозяйство, и на теплоэнергетику, и на коммунальное и рыбное хозяйство. Можно продолжать бесконечно: вода нужна везде — от поддержания жизнедеятельности людей до всех сфер экономики.Вода является важнейшей частью всех живых организмов.

Постоянно растущие потребности в воде привели к глобальным экологическим проблемам:

1. Истощение запасов воды.
2. Изменение качества воды, связанное с ее загрязнением хозяйственными стоками, продуктами нефти, металлами, радиоактивными соединениями. Загрязнение Мирового океана.
3. Изменение режима рек.
4. Понижение уровня воды в водоемах.
5. Изменение уровня грунтовых вод.
6. Активность сейсмического характера искусственных водоемов и многое другое.

Все эти проблемы не могут не беспокоить и многие из стран пытаются исправить ситуацию или хотя бы снизить вред от человеческой деятельности. Решение экологических проблем — это общая ответственность!

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:

1. грязевые потоки;
2. сели;
3. наводнения;
4. 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.

Поверхностные воды

Водотоки могут быть постоянными или временными (пересыхающими или перемерзающими).

Водоем — это скопление вод в естественной (озеро) или искусственной (водохранилище, пруд) впадине, сток из которой отсутствует или замедлен. Лишь малая часть гидросферы содержится в реках, примерно в четыре раза меньше, чем в болотах, и в шестьдесят раз менее, чем в озерах.

Реки.

Значение рек в водном круговороте неизмеримо больше, чем воды в них содержится, поскольку вода в реках обновляется в среднем каждые 19 дней.

Для сравнения — в болотах полное обновление воды происходит за 5 лет, в озерах – за 17 лет.

Благодаря проточности воды реки лучше насыщаются кислородом и качество воды здесь лучше. Именно по берегам рек возникали и первые поселения людей.

Реки длительное время служили и основными транспортными артериями и оборонительными рубежами, были источниками воды и рыбы. Рекой обычно называют естественный постоянный водный поток, протекающий в разработанном им углублении (русле). Речные долины — вытянутые углубления на земной поверхности, выработанные постоянными водными потоками. Все речные долины имеют склоны и ровное дно. Водный поток постоянно несет множество продуктов размыва, которые откладывает в днище долины или выносит в море. Речные наносы называют аллювием. Особенно много аллювия накапливается в днищах долин в нижних течениях рек, где меньше всего уклоны поверхности. Во время таяния снега часть днища (пойма) заливается полыми водами. Речной поток всегда стремится углубить свое русло до определенного уровня. Этот уровень называется базисом эрозии. Для реки базисом эрозии служит уровень моря, озера или другой реки, куда эта река впадает. Река постоянно углубляет свое русло и наступает такое время, когда в половодье река уже не может больше затапливать свою пойму. Река начинает разрабатывать новую пойму на более низком уровне, а старая пойма превращается в террасу — высокую ступень в днище речной долины. Чем древнее и крупнее река, тем больше террас можно насчитать в ее долине.

В действительности река — это сложное природное образование (система), состоящее из множества элементов. Территория, с которой речная система собирает свои воды, называется речным бассейном. Между соседними речными бассейнами проходит граница — водораздел.

Самый большой бассейн имеет река Амазонка, она является и самой многоводной рекой (среднегодовой сток равен 220 000 куб. м/сек).

Свойства морской воды

Температура воды в океане зависит от географической широты, иными словами, чем ближе к экватору, тем вода теплее. Но сильнее всего прогревается вода, до 35 °C, в замкнутых внутренних морях, особенно в Красном море. Самая холодная вода, меньше 2 °C, — в полярных морях и океанах. Вода во всех океанах и морях солёная, но солёность их разная. Самые солёные моря — Красное и Аравийское, а самые пресные — Балтийское и моря Северного Ледовитого океана.

Солёность Кара-Богаз-Гола составляет 164 %. Это в 4 раза выше, чем у самого солёного моря в Мировом океане — Красного, но почти вдвое меньше, чем у самого солёного водоёма Земли — Мёртвого моря.

В среднем на каждый литр воды в океане приходится около 35 г различных солей (35%), преимущественно это обыкновенная поваренная соль. Морскую соль обычно можно употреблять в пищу. Но не бывает правил без исключений. На восточном берегу Каспийского моря в залив Кара-Богаз-Гол, что переводится как «чёрная пасть», расположенный почти на 35 м ниже уровня моря, непрерывно льётся водопад каспийской воды. Она там полностью испаряется, образуя рассол, формирующий залежи мирабилита. Когда русские моряки в XIX в. впервые вошли в этот залив, у кока кончилась соль, и он решил посолить борщ солью, извлечённой из воды. Последствия запомнились всем надолго: ведь мирабилит, или английская соль, сильное слабительное.

Модель строения воды

Молекула воды включает два атома водорода (Н) и один атом кислорода (О). Элементы, из которых состоит жидкость, определяют всю функциональность и особенности. Модель молекулы воды имеет форму треугольника. Вершину этой геометрической фигуры представляет крупный элемент кислорода, а внизу находятся небольшие атомы водорода.

Молекула воды обладает двумя положительными и двумя отрицательными полюсами зарядов. Отрицательные заряды формируются из-за излишка электронной плотности у атомов кислорода, а положительные – из-за нехватки электронной плотности у водорода.

Неравномерное распределение электрических зарядов создает диполе, где диполярный момент составляет 1,87 дебай. Вода обладает способностью растворять вещества, поскольку ее молекулы пытаются нейтрализовать электрическое поле. Диполя приводят к тому, что на поверхности погруженных в жидкость веществ становятся слабее межатомные и межмолекулярные связи.

Вода отличает большой устойчивостью при растворении прочих соединений. В обычных условиях из 1 млрд молекул только 2 распадаются, а протон переходит в строение иона гидроксония (образуется при растворении кислот).

Вода не меняет свой состав при взаимодействии с другими веществами и не влияет на структуру этих соединений

Такая жидкость считается инертным растворителем, что особо важно для живых организмов. Полезные вещества поступают к различным органам через водные растворы, поэтому важно, чтобы их состав и свойства оставались неизменными

Вода сохраняет в себе память о растворенных в ней веществах и может применяться многократно.

Каковы особенности пространственной организации молекулы воды:

• Соединение проводится противоположными зарядами;
• Появляются межмолекулярные водородные связи, которые исправляют электронную неполноценность водорода с помощью дополнительной молекулы;
• Вторая молекула фиксирует водород по отношению к кислороду;
• Благодаря этому образуются четыре водородные связи, которые могут контактировать с 4 соседями;
• Такая модель напоминает бабочку и имеет углы равные 109 градусам.

Атомы водорода соединяются с атомами кислорода и образуют молекулу воды с ковалентной связью. Водородные соединения более сильные, поэтому, когда они разрываются, то молекулы присоединяются к другим веществам, способствуя их растворению.

Прочие химические элементы, в состав которых входит водород, замерзают при -90 градусах, а закипают при 70 градусах. Но вода становится льдом, когда температура достигает нуля, а закипает при 100 градусах. Чтобы объяснить такие отклонения от нормы, требуется разобраться, в чем особенность строения молекулы воды. Дело в том, что вода – это ассоциированная жидкость.

Это свойство подтверждается и большой теплотой парообразования, что делает жидкость хорошим энергоносителем. Вода – отличный регулятор температуры, способен нормализировать резкие перепады этого показателя. Теплоемкость жидкости повышается, когда ее температура 37 градусов. Минимальные показатели соответствуют температуре человеческого тела.

Относительная молекулярная масса воды составляет 18. Рассчитать этот показатель достаточно легко. Следует заранее ознакомиться с атомной массой кислорода и водорода, которая равна 16 и 1 соответственно. В химических задачах нередко встречается массовая доля воды. Этот показатель измеряется в проценте и зависит от формулы, которую требуется рассчитать.

Вода — основа жизни

Все живые существа на 75 % состоят из воды. Это самый необходимый элемент живой природы. Вода постоянно совершает круговорот между морями, атмосферой и сушей, создавая условия, в которых может существовать и развиваться жизнь.

Вода — на первый взгляд простейшее химическое соединение — является основой жизни на Земле. Вода транспортирует тепло, растворяет и переносит колоссальные массы химических веществ и элементов, разрушает и перераспределяет горные породы, образует формы рельефа и даже участвует в образовании полезных ископаемых. Кроме того, вода задействована в ряде метеорологических явлений, таких как осадки, туманы, облака. Она участвует в создании течений, волнений, перемещении русел рек и формировании водоемов. А еще она является средой жизни для множества организмов.

Под лучами Солнца вода испаряется из водоемов и поднимается в воздух. Там капельки воды собираются в облака и тучи и выпадают на землю в виде дождя или снега, который превращается в воду. Она впитывается в землю и снова возвращается в моря, реки и озера. И все начинается сначала. Так происходит круговорот воды в природе.

Круговорот воды в природе

Воды суши. Подземные воды

Воды суши составляют менее 4% всей воды, находящейся на нашей планете. Примерно половина их количества содержится в ледниках и постоянных снегах, остальное — в реках, озёрах, болотах, искусственных водоёмах, подземных водах и подземных льдах вечной мерзлоты. Все природные воды Земли называются водными ресурсами.

Самыми ценными для человечества являются запасы пресных вод. Всего на планете 36,7 млн. км3 пресных вод. Они сосредоточены, прежде всего, в крупных озёрах и ледниках и распределены между континентами неравномерно. Наибольшими запасами пресных вод обладают Антарктида, Северная Америка и Азия, несколько меньшими — Южная Америка и Африка, а наименее богаты пресными водами Европа и Австралия.

Подземными называются воды, содержащиеся в земной коре. Они связаны с атмосферой и поверхностными водами и участвуют в круговороте воды на земном шаре. Подземные воды находятся не только под континентами, но и под океанами и морями.

Подземные воды образуются потому, что одни горные породы пропускают воду, а другие задерживают. Атмосферные осадки, выпадающие на поверхность Земли, просачиваются сквозь трещины, пустоты и поры водопроницаемых пород (торф, песок, гравий и др.), а водоупорные горные породы (глина, мергель, гранит и др.) задерживают воду.

Существует несколько классификаций подземных вод по происхождению, состоянию, химическому составу и характеру залегания. Воды, которые после дождей или таяния снега проникают в почву, смачивают её и накапливаются в почвенном слое, называют почвенными. На первом от поверхности земли водоупорном слое залегают грунтовые воды. Они пополняются за счёт атмосферных осадков, фильтрации вод водотоков и водоёмов и конденсации водяного пара. Расстояние от земной поверхности до уровня грунтовых вод называется глубиной залегания грунтовых вод. Она увеличивается во влажный сезон, когда выпадает много осадков или тают снега, и уменьшается в сухой сезон.

Ниже грунтовых могут располагаться несколько слоев глубинных подземных вод, которые удерживаются водоупорными пластами. Нередко межпластовые воды становятся напорными. Это происходит, когда слои горных пород залегают в виде чаши и вода, заключённая в них, находится под давлением. Такие подземные воды, именуемые артезианскими, поднимаются вверх по пробуренной скважине и фонтанируют. Часто артезианские водоносные горизонты занимают значительную площадь, и тогда артезианские источники имеют высокий и довольно постоянный расход воды. Некоторые известные оазисы Северной Африки возникли у артезианских источников. По разломам в земной коре артезианские воды иногда поднимаются из водоносных горизонтов, а в период между сезонами дождей они нередко иссякают.

На поверхность Земли подземные воды выходят в оврагах, речных долинах в виде источников — родников или ключей. Они образуются там, где водоносный горизонт горных пород выходит на земную поверхность. Поскольку глубина грунтовых вод меняется в зависимости от сезона и количества осадков, источники иногда внезапно исчезают, а иногда бьют ключом. Температура воды в источниках может быть разной. Холодными считаются источники с температурой воды до 20°C, тёплыми — с температурой от 20 до 37°C, а горячими, или термальными, — с температурой выше 37°C. Большинство горячих источников встречаются в вулканических областях, где горизонты подземных вод нагреваются от раскалённых горных пород и расплавленной магмы, подходящей близко к земной поверхности.

Минеральные подземные воды содержат много солей и газов и, как правило, обладают целебными свойствами.

Значение подземных вод очень велико, их можно отнести к числу полезных ископаемых наряду с углём, нефтью или железной рудой. Подземные воды питают реки и озёра, благодаря им реки не мелеют летом, когда выпадает мало дождей, и не пересыхают подо льдом. Человек широко использует подземные воды: их выкачивают из-под земли для водоснабжения жителей городов и деревень, для нужд промышленности и для орошения сельскохозяйственных угодий. Несмотря на огромные запасы, подземные воды возобновляются медленно, существует опасность их истощения и загрязнения бытовыми и промышленными стоками. Чрезмерный забор воды из глубинных горизонтов уменьшает питание рек в межень — период, когда уровень воды самый низкий.

Река

Рис. 1. Речная система Рекой называется постоянный водный поток, движущийся в выработанном им углублении(русле). Река состоит из истока, устья, речной долины, русла и поймы.

• Исток – место в котором река берет свое начало.Истоком может быть озеро, болото, ледник в горах.
• Устье – место, в котором река впадает в другой водный объект, например, в озеро, море, или другую реку.
• Речная долина – выточенное водой понижение в грунте, тянущееся от истока до устья.
• Русло – углубление, по которому постоянно течет река.
• Пойма – плоское, затопляемое во время половодья дно речной долины.
• В результате постоянного течения реки образуются склоны долины – террасы.

Разницу между высотами точек истока и устья реки принято называть ее падением. Это значение выражается в метрах и обозначается, Н.

Уклон реки – это соотношение величины падения к общей длине реки. Оно обозначается (м/км). Реже – в процентах или промилле.

Поступление воды в реки называется их питанием.

В зависимости от источника питания существуют разные типы.

1. Если реку питают дождевые осадки, то такой тип называется дождевым, к таким рекам относится Амур, Амазонка. Аналогично.
2. Если питают тающие снега – снеговое (Обь, Енисей),
3. Если тающий ледник – ледниковое (Аракс, Риони, Тара, Футалефу, Лоа и другие реки горных регионов).
4. Если реку питает подземный источник, то тип её питания – подземный (Сырдарья, Амударья).
5. Существуют реки со смешанным питанием. ( Янцзы).

Воды суши. Закономерности их питания и режима

К водам суши относятся реки, озера, водохранилища, ледники, подземные воды, болота.

Подземные воды

Эти воды располагаются в толще горных пород верхней части земной коры. Они находятся там в жидком, твердом и газообразном состоянии, а по условиям залегания делятся на:

• почвенные;
• межпластовые;
• артезианские;
• минеральные;
• грунтовые.

Подземные воды являются важной частью водных ресурсов земного шара и рассматриваются, как полезное ископаемое. Они играют большую роль в образовании природных комплексов, участвуют в питании рек, озер и болот

Ледники

Они занимают 10% всей поверхности суши. Размещают во всех климатических поясах, бывают покровные и горные. В жарком поясе ледники лежат на вершинах тропических Анд, на высоких вулканах Мексики. Есть ледники и в горах южного острова Новой Зеландии. Областью мощного оледенения считаются Гималаи и соседние горные массивы.

В умеренном климатическом поясе много ледников на территориях влажного океанического климата и в горах, например, Альпах. Наибольшим распространением покровных ледников являются холодные пояса. В Антарктиде, Гренландии (местами) и других островах Арктики ледники спускаются до уровня океана.

Реки

Самую важную роль в круговороте воды на планете играют реки. Количество воды, скорость течения, режим и тип питания реки определяется главным образом рельефом и климатом.

Водный режим, то есть изменение различных характеристик реки за год, определяют климатические условия местности, где протекает река и тип ее питания.

Одной из важных характеристик реки является расход воды, то есть количество воды, которое протекает через поперечное сечение русла реки за определенный промежуток времени.

Классификация реки в зависимости от источников, условия питания и водного режима (зональные типы):

Выделяются также реки субарктического типа и полярного. К первым относятся такие реки, как Яна, Индигирка, Хатанга. Они имеют в основном снеговое питание, подземное отсутствует, так как протекают они в условиях вечной мерзлоты. В связи с этим многие реки не имеют стока и промерзают до дна. Половодье летом.

Реки полярного типа большую часть года находятся в замерзшем состоянии, сток имеют в летнее, очень короткое время.

Озера

По земному шару распределены неравномерно, 150 самых крупных озер мира содержат 95% всего объема озерных вод. Размещаются они закономерно, в соответствии с происхождением их котловин, с количеством атмосферных осадков, особенностями рельефа.

Самые крупные озера планеты имеют тектоническое происхождение. Самое глубокое в мире озеро — занимает гигантским разлом земной коры — находится в нашей стране и называется Байкал. Его наибольшая глубина составляет 1621 м. В глубоких тектонических разломах находятся также озера Танганьика, Ньяса и другие Великие африканские озера, Великие озера Северной Америки… В прогибах платформы находятся Псковское и Чудское озера, Чад, Ильмень. Много котловин озер занимают предгорные и межгорные прогибы, например, Балхаш. А вот в образовании котловины озера Виктория в Восточной Африке участвовали как вогнутые складки, так и разрывы земной коры. Такое же происхождение имеет и озеро Иссык-Куль.

На северо-западе России в Карелии, Финляндии, севере Канады много озер древнего ледникового происхождения. Самые обширные озера планеты, такие как Ладожское, Онежское и некоторые другие имеют смешанное ледниково-тектоническое происхождение.

Еще озера могут образовываться в кратерах вулканов, которые потухли, в старицах рек, карстовых провалах. А если оползень или обвал перегородит реку, может образоваться подпрудное озеро.

Болота

Болота — это обширные участки суши со слоем торфа, покрытые влаголюбивой растительностью. В природе они играют огромную роль.

Они противодействуют развитию парникового эффекта, и болота так же, как и леса, можно назвать «легкими» нашей планеты. За один год 1 га болота поглощает из атмосферы примерно в 7 раз больше углекислого газа, чем такой же по площади участок леса. И во столько же раз больше выделяет кислорода. Они, как будто большая губка, впитывают избыток воды в атмосфере и водоемах, расходуя её постепенно, пока длится сухой сезон, таким образом болота не дают обмелеть рекам, протекающим через них, а через грунтовые подземные воды питают ручьи. Размещение связано с климатом, рельефом, составом горных пород. Чаще всего встречаются в областях с многолетней мерзлотой, тундре, хвойных лесах и долинах рек. Больше всего болот в Евразии и Северной Америке. Много их в бассейнах Конго, Амазонки, Нила.

Реки, водопады и водохранилища

Воды на нашей планете очень много, но из каждых десяти литров воды девять с половиной литров солёные. На долю пресной воды, без которой на Земле невозможна жизнь, остаётся совсем немного. Чтобы обеспечить себя пресной водой, люди издавна селились у источника, на берегу озера или чаще всего у реки. Изображения многих рек на картах напоминают разветвлённое дерево. Ствол дерева — это главная река, а его ветви — это притоки, большие и малые реки и ручьи, впадающие в главную реку. Начинается каждая ветвь с истока — маленького родничка или болота, озера или ледника. А заканчивается устьем, где река впадает в другую реку, озеро или море. Как ни удивительно, определить, какая река нашей планеты самая большая, непросто.

Река Нил

Споры о том, какую из рек считать длиннейшей, продолжались почти до конца ХХ в. В старых книгах вы можете прочитать, что самые большие реки нашей планеты — это Миссисипи или Нил.

В последнее время с помощью современных методов исследования было уточнено, что длина самой полноводной реки мира Амазонки, принимающей больше пятисот крупных притоков и достигающей в нижнем течении ширины около 5 км, превышает 7 тыс. км. В нашей стране самыми длинными реками признают Обь с Иртышом (5410 км), Лену (4400 км), Амур с Шилкой и Ононом (4279 км), Енисей от истоков Большого Енисея (4012 км) и длиннейшую реку Европы Волгу (3531 км).

Равнинные реки петляют, образуя изгибы и петли — меандры. Горные реки стремительно мчатся вниз, часто спрыгивая с обрывов водопадами. В 1935 г. американский лётчик Джим Эйнджел (по-испански Анхель), пролетая на километровой высоте над руслом неисследованного притока Ориноко, едва не врезался в неожиданно возникшую перед ним гору, с которой низвергался грохочущий поток воды. Высота этого водопада, названного в честь первооткрывателя, — 1054 м. Анхель — самый высокий водопад в мире, в три раза выше Останкинской телебашни.

Анхель — самый высокий в мире водопад

С незапамятных времён земледельцы начали поливать свои посевы, чтобы не погиб урожай. Люди научились создавать искусственные реки-каналы и рукотворные озёра-пруды. Каналы бывают и оросительные, и осушительные. Благодаря им удаётся превращать болотные трясины в луга и поля. Система каналов и плотин-дамб защищает Нидерланды от затопления морем.

Люди не первыми начали создавать водохранилища. Трудолюбивые бобры издавна строили запруды на лесных речках. Но человек их превзошёл: крупные водохранилища соперничают по площади с морями

Как правило, на их плотинах возводятся гидроэлектростанции, которые производят самую дешёвую электроэнергию и не загрязняют природную среду, что очень важно в наше время

В начале XVIII в. российский император Пётр I приказал создать искусственное озеро Сестрорецкий Разлив путём запруды рек Сестры и Чёрной. Это водохранилище считают старейшим из ныне существующих в мире.

Водохранилище