1 общая характеристика гидросферы. Роль воды в развитии планеты. Основные ф-ции воды
Гидросфера - водная оболочка Земли, включающая океаны, моря, реки, озера, подземные воды и ледники, снеговой покров, а также водяные пары в атмосфере. Гидросфера Земли на 94% представлена солеными водами океанов и морей, более 75% всей пресной воды законсервировано в полярных шапках Арктики и Антарктиды
Вода на Земле присутствует во всех трех агрегатных состояни-ях, однако наибольший объем ее приходится на жидкую фазу, ко-торая весьма значима для формирования других особенностей планеты. Весь природный водный комплекс функционирует как единое целое, находясь в состоянии непрерывного движения, развития и обновления. Поверхность Мирового океана, зани-мающая около 71% земной поверхности, расположена между ат-мосферой и литосферой. Поперечник Земли, т.е. ее экваториаль-ный диаметр, составляет 12 760 км, а средняя глубина океана в его современном ложе - 3,7 км. Следовательно, толщина слоя воды в жидком состоянии в среднем составляет лишь 0,03% земного диаметра. В сущности, это тончайшая водяная пленка на поверх-ности Земли, но, как озоновый защитный слой, играющая ис-ключительно важную роль в биосферной системе.
Без воды не могло бы быть человека, животного и раститель-ного мира, так как большинство растений и животных состоит в основном из воды. Кроме того, для жизни необходимы темпера-туры в диапазоне от 0 до 100° С, что соответствует температурным пределам жидкой фазы воды. Для многих живых существ вода служит средой обитания. Таким образом, главнейшей особенно-стью гидросферы является изобилие жизни в ней.
Велика роль гидросферы в поддержании относительно неиз-менного климата на планете, поскольку она, с одной стороны, выступает как аккумулятор тепла, обеспечивая постоянство сред-ней планетарной температуры атмосферы, а с другой - за счет фитопланктона продуцирует почти половину всего кислорода ат-мосферы.
Водная среда используется для лова рыбы и других морепро-дуктов, сбора растений, добычи подводных залежей руды (мар-ганца, никеля, кобальта) и нефти, перевозки грузов и пассажиров. В производственной и хозяйственной деятельности человек при-меняет воду для очистки, мытья, охлаждения оборудования и ма-териалов, полива растений, гидротранспортировки, обеспечения специфических процессов, например выработки электроэнергии и т.п.
Важным обстоятельством, присущим водной среде, является то, что через нее в основном передаются инфекционныезаболе-вания (примерно 80% всех заболеваний). Простота процесса за-топления по сравнению с другими видами захоронения, недос-тупность глубин для человека и кажущаяся изолированность воды привели к тому, что человечество активно использует водную среду для сброса отходов производства и потребления. Интенсив-ное антропогенное загрязнение гидросферы ведет к серьезным изменениям ее геофизических параметров, губит водные экоси-стемы и потенциально опасно для человека.
Экологическая угроза гидросфере поставила перед междуна-родным сообществом задачу принятия срочных мер по спасению среды обитания человечества. Их особенностью является то, что ни одно государство в отдельности даже с помощью строгих мер не способно справиться с экологической угрозой. Поэтому необ-ходимо международное сотрудничество в этой области, принятие оптимальной экологической стратегии, включающей концепцию и программу совместных действий всех стран. Эти меры должны соответствовать принципам современного между-народного права.
2. краткая характеристика водных ресурсов украины и дон. Обл. понятия сток и его показатели.
Основные источники пресной воды на территории Украины - стоки рек Днепра, Днестра, Южного Буга, Северского Донца, Дуная с притоками, а также малых рек северного побережья Черного и Азовского морей. Нарушение норм качеств воды достигло уровней, которые ведут к деградации водных экосистем, снижения производительности водоемов. Значительная часть населения Украины использует для своих жизненных потребностей недоброкачественную воду, что угрожает здоровью нации.
Суммарная величина стоков рек Украины без Дуная в средний за водностью год составляет 87,1 млрд. куб. метров, снижаясь в маловодный год до 55,9 млрд. куб. метров. Непосредственно на территории государства формируется соответственно 52,4 и 29,7 млрд. куб. метров воды, остальные поступают из смежных территорий. Водные ресурсы Дуная составляют в средних 123 млрд. куб. метров воды на год.
Прогнозные ресурсы подземных вод питьевых качеств распределены на территории Украины крайне неравномерно и составляют 22,5 млрд. куб. метров на год (61,7 млн. куб. метров на сутки), из которых 8,9 млрд. куб. метров (24,4 млн. куб. метров на сутки) гидравлически не связанные с поверхностным стоком и составляют дополнительную составляющую к поверхностному стоку. Водозабор подземных вод в составе прогнозных ресурсов составляет 21 процент, что свидетельствует о возможности более широкого использования их во многих областях.
Всего по Донецкой области протекает 110 речек. Около половины из них имеют протяженность русла более 25 км. И, хотя некоторые реки в засушливые периоды склонны к пересыханию, стабильное водоснабжение поддерживается за счет 20 водохранилищ. Кроме этого, на территории Донетчины сооружены более 1 тыс. прудов с общей площадью водного зеркала около 8 тыс. га.
Поверхностный сток - это любые осадки и воды свойства которых ухудшены в результате действий человека, отводимые с промышленных территорий, а так же населенных пунктов в водоемы через канализационную системы или самотеком.
В формировании и распределении водных ресурсов в целом на земной поверхности, на отдельных материках, в бассейнах морей и рек, на территории государств определяющее значение имеет соотношение прихода (осадки) и расхода воды (испарение и речной сток). Эти соотношения характеризуют водный баланс.
Дебит - объём жидкости (воды, нефти и др.) или газа, поступающих в единицу времени из естественного или искусственного источника (колодца, буровой скважины и др.). Д. жидкости выражается в литрах в секунду или кубических метрах в секунду, час или сутки. Д. характеризует устойчивое поступление жидкости или газа в течение длительного времени. Объём воды, протекающий в единицу времени через поперечное сечение реки или водоносного горизонта, называется расходом воды.
3. общая характеристика показателей качества природных вод
• Цветность. Вода в нормальном состоянии представляет собой бесцветную жидкость; цвет, а именно голубоватый оттенок, она обычно приобретает только при условии, что толщина слоя составляет не менее 2м. Поэтому цветность воды может служить достаточно хорошим основанием для того, чтобы определять ее качество.
Наибольшую цветность имеют природные поверхностные воды рек и озер, расположенных в зонах торфяных болот и заболоченных лесов, наименьшую - в лесостепных и степных зонах. Зимой содержание органических веществ в природных водах минимальное, однако, в период половодья и паводков, а также летом в период массового развития водорослей - «цветения» водоемов - оно повышается.
• Мутность. Мутность воды тесно связана с ее цветностью. Однако мутность следует отличать от цветности. Вода становиться мутной из-за того, что в ней содержится примесь относительно крупных (диаметром более 100 нм) частиц, тогда как цвет воде придает примесь более мелких веществ. Кроме того, мутной вода, как правило, становится в водоемах с небольшой скоростью течения (то есть со стоячей водой).
• Запах. Вода не обладает запахом. Это означает, что запах воды всегда свидетельствует о том, что в ней растворены какие-то вещества.
• Вкус. Вода не имеет вкуса. А потому наличие ярко выраженного вкуса или привкуса говорит о присутствии примесей.
Химические показатели качества воды
• Кислотность и щелочность воды. Данная характеристика воды также известна многим людям благодаря рекламе, поскольку именно эта характеристика измеряется величиной рН, то есть мерой активной кислотности, которая обусловливается наличием в воде активных ионов водорода. Вода хозяйственно-питьевого назначения должна иметь величину рН = 6,5-8,5. В большинстве случаев характеристики воды природных источников с этой точки зрения не выходят за пределы нормы.
• Общая жесткость воды представляет собой сумму карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости.
• Карбонатная жесткость обусловлена присутствием в воде в основном гидрокарбонатов кальция и магния, она почти полностью устраняется при кипячении воды. Гидрокарбонаты при этом распадаются с образованием угольной кислоты; в осадок выпадают карбонат кальция и гидроксид магния.
• Некарбонатная жесткость обусловлена присутствием кальциевых и магниевых солей серной, соляной, азотной кислот и при кипячении не устраняется. Хотя ионы Mg2+, Ca2+ и не приносят особого вреда живым организмам, однако наличие их в воде в большом количестве нежелательно, поскольку такая вода непригодна для хозяйственных нужд. В жесткой воде увеличивается расход мыла при стирке белья, медленно развариваются мясо и овощи. Жесткая вода не пригодна и для систем оборотного водоснабжения, для питания паровых котлов и пр.
• Ионы Mn2+, Fe2+, Fe3+ в истинно растворенном состоянии находятся в очень небольших концентрациях. Большая часть железа и марганца в природных водах содержится в виде коллоидов и суспензий. В подземных водах преобладают соединения железа и марганца в виде гидрокарбонатов, сульфатов и хлоридов, в поверхностных - в виде органических комплексных соединений (например, гуминовокислых) или в виде высокодисперсной взвеси. В поверхностных водах средней полосы России содержится до 1 мг/л железа и до 0,05 мг/л марганца, в подземных водах содержание железа часто превышает 15-20 мг/л, концентрация марганца колеблется в пределах 0,5-3,0 мг/л. Железо и марганец придают воде неприятную красно-коричневую или черную окраску, ухудшают ее вкус, вызывают развитие железобактерий, отложение осадка в трубопроводах и их засорение. Избыток железа в организме увеличивается риск инфарктов, длительное употребление человеком железосодержащей воды вызывает заболевание печени, оказывает негативное влияние на репродуктивную функцию организма. Марганецсодержащие воды отличаются вяжущим привкусом, окраской, оказывают элебриотическое и гонадотоксическое воздействие на организм.
• Сероводород встречается в основном в подземных водоисточниках, образуясь в результате процессов восстановления и разложения некоторых минеральных солей (гипса, серного колчедана и др.). В поверхностных водах он почти не встречается, так как легко окисляется. Появление его в поверхностных источниках может быть следствием протекания гнилостных процессов или сброса неочищенных сточных вод.
Наличие в воде сероводорода придает ей неприятный запах, ощущаемый уже при концентрациях 0,5 мг/л, интенсифицирует процесс коррозии трубопроводов и вызывает их зарастание вследствие развития серобактерий.
Бактериологические показатели качества воды. Загрязнение микробиологическое (микробное) - появление необычно большого количества микроорганизмов, связанное с массовым их размножением на различных субстратах или средах, изменённых в ходе естественный процессов или хозяйственной деятельности человека.
Различают патогенные (болезнетворные) и сапрофитные бактерии. Для оценки загрязненности воды патогенными бактериями определяют содержание в ней кишечной палочки. Бактериальное загрязнение измеряют коли-титром и коли-индексом.
Степень бактериологической загрязненности воды определяют по общему числу бактерий в 1 см3 воды и по величине коли-индекса, который отражает количество индикаторных бактерий группы кишечной палочки в 1 л воды. Коли-титр - обьем воды, в котором содержится одна кишечная палочка, должен составлять не менее 300. В соответствии с СанПиН 2.1.4.1074-01 общее число бактерий в 1 см3 неразбавленной воды должно быть не более 50, а коли-индекс - не более 3.
4. характеристика водных объектов в границах города.
К водным объектам, расположенным в городской черте, относятся поверхностные водные объекты: водотоки, водоемы, моря и подземные воды. Территория, сток с которой формирует водный объект, называется водосборной площадью. Водотоки подразделяются на реки, каналы, ручьи; водоемы – на озера, водохранилища, пруды.
Реки - это водные потоки, текущие постоянно или большую часть времени года по поверхности суши, питающиеся стоком атмосферных осадков со своего водосбора в разработанных ими долинах.
Ручей – небольшой постоянный или временный водный поток, образованный стеканием снеговых или дождевых вод, или выходами на поверхность подземных вод.
Городские каналы – искусственные водотоки, прокладываемые для судоходства, переброски стока рек или для предотвращения наводнений при сгонно-нагонных явлениях. Русло канала устраивается их железобетона, реже из каменной кладки, в отдельных местах канал забирается в трубу.
Моря подразделяются на окраинные, внутренние и территориальные. Устьевая область реки, впадающей в море безрукавным руслом, называется эстуарием, или лиманом.
Подземные воды подразделяются на водоносные горизонты и комплексы, образуя в подземелье бассейны и месторождения. Подземные воды, изливающиеся на поверхность, называются родниками 9источниками).
Водотоки. Реки подразделяются на малые, средние и большие.
По функциональному назначению городские водоемы делятся в основном на природные, природно-рекреационные, рекреационные для купания, декоративные, технические (пруды-регуляторы, отстойники).
Эстуарии классифицируются по преобладающему гидрогеологическому режиму: стоковые, приливно-отливные, сгонно-нагонные,
В пределах городской черты водные объекты служат градообразующим фактором: вдоль и вокруг них создаются и развиваются жилые кварталы, ориентируются улицы и проезды. Городские водотоки и водоемы обладают эстетической значимостью, они используются для рекреации. При наличии судоходных рек и каналов, в приморских городах в пределах городской черты располагаются порты.
Виды водопользования на территории городских поселений довольно многочисленны: К хозяйственно-питьевому водопользованию относится использование водных объектов в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения и для водоснабжения предприятий пищевой промышленности. К коммунально-бытовому водопользованию относится использование водных объектов для купания, занятия спортом и отдыха. К рыбохозяйственному водопользованию относится использование водных объектов в качестве среды обитания рыб и других водных организмов. Кроме того, водоемы и водотоки на территории городских поселений могут использоваться для судоходства, в технических целях (забор воды для промышленных предприятий) и даже для отведения сточных вод
5. общая характеристика водопотребления. Осн. Элементы принципиальной схемы для поверхностных источников.
Водоснабжéние — подача поверхностных или подземных вод водопотребителям в требуемом количестве и в соответствии с целевыми показателями качества воды в водных объектах[1]. Инженерные сооружения, предназначенные для решения задач водоснабжения, называют системой водоснабжения, или водопроводом[2].