Гидросфера.
Гидросфера, является важным элементом биосферы, играет решающую роль в многих процессах, протекающих в природе и обеспечении жизни человека. Вода широко используется человечеством для его практической деятельности в промышленности, сельском и городском хозяйстве. Она применяется как сырье и хладоагент, как источник энергии, для орошения полей, садов, для создания комфорта в городах, а водные магистрали служат для транспорта грузов и людей.
Распространение воды в природе.
Объем гидросферы 1389 мл.м 3 километров. Она занимает примерно ¾ поверхности земного шара- 449,53 мл. км 3 . (суша- 165,34 мл.км 3 ). Из общего количества воды 1350 мл.км 3 или свыше 97,2%- океанская вода. Приведем баланс других источников (в км 3 ) воды.
Полярные воды и ледники: 29*10 6 .
Грунтовые воды до глубины в 750м.: 4,2*10 6 .
Грунтовые воды до глубины 750- 4000м.: 5,3*10 6 .
Вода в озерах: 120*10 3.
Вода в реках: 12*10 3 .
Влага в почве: 24*10 3 .
Влага в атмосфере: 13*10 3 .
Всего: 39*10 6 .
Значительное количество воды, порядка (10-11)*10 3 км 3 является составной частью живых организмов, обитающих на земле. Организм человека примерно на 70% состоит из воды. Ежедневно человек поглощает 2л. воды.
Вода в природе находится в круговороте. Под действием тепла, излучаемого солнцем, она испаряется с поверхности мирового океана, морей, рек, озер, а затем осаждается на поверхность водных бассейнов и суши. Объем воды испаряемой с поверхности океанов, превышает объем осадков примерно на 35- 45 тыс.км 3 . в год.
В настоящее время человек использует для своих нужд примерно 3000 км 3 стоков в год, в том числе для промышленных целей 6000 км 3 . Предполагается, что к 2000 году общее мировое потребление воды из стоков достигает 15-18 км 3 .
По данным водного кадастра в нашей стране имеется 775 тыс. рек длиной более 10 км., их общий годовой сток определяется 4,7 тыс.км 3 . Речной сток в Европейской части России составляет 23% (проживает 80% населения), в Азиатской части 77% (проживает 20% населения). Речной сток складывается из подземных (устойчивых) и поверхностных (паводковых) стоков. Три четверти стоков относятся к поверхностным стокам. В соответствии с основами водного законодательства разрабатываются генеральные бассейновые и территориальные схемы комплексного использования и охраны вод.
На базе этих разработок осуществляются меры по регулированию стоков с помощью специальных гидросистем- регулируемых водохранилищ. Создание таких водохранилищ позволяет обеспечить белее организованную подачу воды на гидростанции и оросительные системы. Общая, протяженность каналов в бывшем СССР 4000 км. Например, создание Каракумского канала позволило обводнить часть пустыни и превратить ее в зону интенсивного земледелия. Комплексные планы организации водного хозяйства позволяют осуществлять меры направленные к экономному расходованию воды и прекращению сброса неочищенных сточных вод. Этому способствует совершенствование технологии производственных процессов и схем водоснабжения (применение безводных технологических процессов, воздушного охлаждения, оборотного водоснабжения и т.д.).
Рассмотрим среднегодовой баланс воды в бывшем СССР (в км 3 ):
Атмосферные осадки 8480.
Полный речной сток- 4220.
Полный подземный (устойчивый) сток- 880.
Полный поверхностный (паводковый) сток 3340.
Влажность почвы 5140.
Испарение влаги- 4260.
В связи с ростом населения количество воды приходящейся на одного жителя земли постепенно уменьшается. В настоящее время на человека в сутки приходится в среднем 33 м 3 воды из природных источников. В отдельных странах этот показатель различается значительно: например, в Норвегии- 250, в Бразилии- 100, в СССР- 50 (в Европейской части- 16), в США- 34 (без Аляски- 20), Румынии, Венгрии- 11, Китае, Индии- 9, Польше, Германии- 4,5, Египте- 3,5.
Потребление воды.
Потребление воды промышленностью (и энергетикой) определяется примерно равной 25-35%, населением городов и поселков 5-6% от общего расхода. Основная масса воды расходуется в сельском хозяйстве, в растениеводстве. Растение используют влагу для формирования новых растительных элементов в процессе транспирации- испарения влаги, поступающей в растения через корневую систему. Например, при выращивании 1т. зерна пшеницы требуется 500т. воды.
Многообразие применения воды для различных практических целей объясняются ее химическими, физическими и биологическими свойствами.
Свойства воды.
Формула воды Н 2 О- была предложена Гей-Люресаком в 1805г. В связи с тем, что водород имеет 3 изотопа а кислород 5- может существовать 36 видов изотопной воды. Так как в молекуле воды имеется ассиметричное распределение электронных зарядов она является диполем с высоким диполем 1,87 дебол. Вода обладает высокой диэликтрической постоянной (80,1 при t- 20 0 С). Благодаря этому она является универсальным растворителем.
Твердая вода (лед)- кристаллическое вещество. Жидкая вода по мнению ряда ученых имеет квази- кристаллическую структуру, она состоит из ассоциированных молекул, образуемых за счет водородной связи. Свойства воды могут меняться, например, в результате ее намачивания.
Следует отметить еще две качественные особенности воды: ее большую стабильность как химического вещества. Вода одно из наиболее распространенных и стабильных веществ на земле. Её можно испарять, конденсировать, замораживать, смешивать с другими веществами без изменения её состава. Количество воды на земле и атмосфере сегодня практически такое же что и миллионы лет назад.
Второе свойство воды- её растворяющая способность. Вода особенно пресная растворяет почти все неорганические вещества, но в разной степени. Поэтому поддержание высокой степени частоты воды представляют большие трудности.
Большую часть нашей планеты — 79 % — занимает вода, и даже если углубиться в толщу земной коры, то в трещинах и порах можно обнаружить воду. Кроме того, все известные на Земле минералы и живые организмы имеют в своем составе воду.
Велико значение воды в природе. Современные научные исследования воды дают возможность рассматривать се как уникальное вещество. Она участвует во всех физико-географических, биологических, геохимических и геофизических процессах, происходящих на Земле, является движущей силой многих глобальных процессов на планете.
Вода вызвала на Земле такое явление, как круговорот воды — замкнутый, непрерывный процесс перемещения воды, охватывающий все важнейшие оболочки Земли. Движущей силой круговорота воды служит солнечная энергия, вызывающая испарение воды (с океанов в 6,6 раза больше, чем с суши). Поступившая в атмосферу вода переносится воздушными течениями в горизонтальном направлении, конденсируется и под действием силы тяжести падает на Землю в форме осадков. Одна часть их через реки поступает в озера и океан, а другая — идет на увлажнение почвы и пополнение подземных вод, которые принимают участие в питании рек, озер и морей.
В годовой круговорот вовлечено 525,1 тыс. км 3 воды. В среднем за год на нашей планете выпадает 1030 мм осадков и примерно столько же испаряется (в объемных единицах 525 000 км 3).
Равенство между количеством воды, поступающим на поверхность Земли с осадками, и количеством воды, испаряющей с поверхности Мирового океана и суши, за одинаковый период времени называется водным балансом нашей планеты (табл. 19).
Таблица 19. Водный баланс Земли (по М. И. Львовичу, 1986)
Для испарения воды требуется определенное количество тепла, которое освобождается при конденсации водяного пара. Следовательно, водный баланс тесно связан с тепловым балансом, при этом влагооборот равномерно распределяет тепло между его сферами, а также регионами Земли, что имеет большое значение для всей географической оболочки.
Огромно значение воды и в хозяйственной деятельности. Невозможно перечислить все сферы деятельности человека, в которых используется вода: бытовое и промышленное водоснабжение, орошение, получение электроэнергии и многие другие.
Крупнейший биохимик и минералог академик В. И. Вернадский отмечал, что вода стоит особняком в истории нашей планеты. Только она может пребывать на Земле в трех агрегатных состояниях и переходить из одного в другое (рис. 158).
Вода, находящаяся во всех агрегатных состояниях, образует водную оболочку нашей планеты - гидросферу.
Так как вода содержится в литосфере, атмосфере и в разных живых организмах, определить границы водной оболочки очень сложно. Кроме того, существуют два толкования понятия «гидросфера». В узком смысле гидросфера — это прерывистая водная оболочка Земли, состоящая из Мирового океана и внутри- материковых водоемов. Второе толкование — широкое — определяет ее как непрерывную оболочку Земли, состоящую из открытых водоемов, паров воды в атмосфере и подземных вод.
Рис. 158. Агрегатные состояния воды
Пары воды в атмосфере называются рассеянной гидросферой, а подземные воды — погребенной гидросферой.
Что касается гидросферы в узком смысле, то чаще всего за ее верхнюю границу принимают поверхность земного шара, а нижнюю границу проводят по уровню подземных вод, который находится в осадочной рыхлой толще земной коры.
При рассмотрении гидросферы в широком смысле ее верхняя граница располагается в стратосфере и весьма неопределенна, т. е. лежит выше географической оболочки, не выходящей за пределы тропосферы.
Ученые утверждают, что объем гидросферы составляет примерно 1,5 млрд км 3 воды. Подавляющая часть площади и объема воды приходится на Мировой океан. В нем заключено 94% (по другим данным 96 %) объема всей воды, содержащейся в гидросфере. Около 4 % составляет погребенная гидросфера (табл. 20).
Анализируя объемный состав гидросферы, нельзя ограничиваться одной количественной стороной. При оценке компонентных частей гидросферы следует учитывать ее активность в круговороте воды. С этой целью известный советский гидролог, доктор географических наук М. И. Львович ввел понятие активности водообмена , которое выражается числом лет, необходимых для полного возобновления объема.
Известно, что во всех реках на нашей планете одновременный объем воды невелик и составляет 1,2 тыс. км 3 . При этом русловые воды полностью обновляются в среднем каждые 11 дней. Почти такая же активность водообмена свойственна рассеянной гидросфере. А вот подземным водам, водам полярных ледников иокеана для полного обновления требуются тысячелетия. Активность водообмена всей гидросферы составляет 2800 лет (табл. 21). Самая низкая активность водообмена у полярных ледников — 8000 лет. Поскольку в данном случае замедленный водообмен сопровождается переходом воды в твердое состояние, массы полярных льдов составляют законсервированную гидросферу.
Таблица 20. Распределение водных масс в гидросфере
|
Части гидросферы |
Доля в мировых запасах, % |
||
|
от общих запасов воды |
от запасов пресных вод |
||
|
Мировой океан |
|||
|
Подземные воды |
|||
|
Ледники и постоянный снежный покров |
|||
|
в том числе в Антарктиде |
|||
|
Подземные воды в зоне многолетнемерзлых пород |
|||
|
в том числе пресные озера |
|||
|
Вода в атмосфере |
|||
|
Общие запасы пресных вод |
|||
|
Общие запасы воды |
|||
Таблица 21. Активность водообмена гидросферы (но М. И. Львовичу, 1986)
* С учетом подземного стока в океан, минуя реки: 4200 лег.
Таблица 21. Активность водообмена гидросферы (по М. И. Львовичу, 1986)
Гидросфера прошла длинный путь эволюции, неоднократно меняясь по массе, соотношению отдельных частей, движению волы, соотношению растворенных газов, взвесей и других компонентов, изменения которых записаны в геологической летописи, далеко не полностью расшифрованной.
Когда же на нашей планете появилась гидросфера? Оказывается, она существовала уже в самом начале геологической истории Земли.
Как мы уже знаем, приблизительно 4,65 млрд лет назад возникла Земля. Древнейшие найденные горные породы достигают возраста 3,8 млрд лет. Они сохранили на себе отпечатки одноклеточных организмов, которые проживали в водоемах. Это позволяет судить о том, что первичная гидросфера появилась не позднее 4 млрд лет назад, однако она составляла только 5-10 % современного ее объема. Согласно одной из самых распространенных на сегодняшний день гипотез, вода при образовании Земли появилась путем выплавления и дегазации вещества мантии (от лат. отрицат. частицыde и франц.gaz — газ) — удаление растворенных газов из мантии. Скорее всего, первоначально большую роль сыграла ударная (катастрофическая) дегазация вещества мантии, вызванная падением на Землю крупных метеоритных тел.
Первоначально возрастание объема поверхностной гидросферы протекало очень медленно, так как значительная часть воды расходовалась на другие процессы, в том числе на присоединение воды к минеральным веществам (гидратацию, от греч. hydro — вода). Объем гидросферы стал интенсивно расти после того, как темпы выделения связанных в горных породах вод превысили темпы их аккумуляции. Одновременно с этим шло поступление в гидросферу ювенильных вод (от лат.juvenilis - юный) — goдзcмныx вод, образовавшихся из кислорода и водорода, выделяющихся из магмы.
Вода и сейчас выделяется из магмы, попадая на поверхность нашей планеты при извержении вулканов, при образовании земной коры океанического типа в зонах растяжения литосфсрных плит, и так будет происходить еще многие миллионы лет. Объем гидросферы сейчас продолжает нарастать со скоростью около 1 км 3 воды в год. В связи с этим предполагают увеличение объема водной массы Мирового океана в течение ближайшего миллиарда лет на 6-7 %.
Исходя из этого еще совсем недавно люди были уверены, что запасов воды хватит навсегда. Но на самом деле в связи со стремительными темпами потребления количество воды резко сокращается, и ее качество также резко уменьшилось. Поэтому одной из важнейших проблем на сегодняшний день является организация рационального использования вод и их охрана.
Содержание статьи
ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, вóды в жидком, твердом и газообразном состоянии и их распределение на Земле . Они находятся в естественных водоемах на поверхности (в океанах, реках, озерах и болотах); в недрах (подземные воды); во всех растениях и животных; а также в искусственных водоемах (водохранилищах, каналах и пр.).
Круговорот воды в природе.
Хотя общие запасы воды в мире неизменны, постоянно происходит ее перераспределение, и, таким образом, она является возобновимым ресурсом. Круговорот воды происходит под влиянием солнечной радиации, которая стимулирует испарение воды. При этом осаждаются растворенные в ней минеральные вещества. Водяной пар поднимается в атмосферу, где конденсируется, и благодаря силе тяжести вода возвращается на землю в виде осадков – дождя или снега . Бóльшая часть осадков выпадает над океаном и лишь менее 25% – над сушей. Около 2/3 этих осадков в результате испарения и транспирации поступает в атмосферу и лишь 1/3 стекает в реки и просачивается в грунт.
Сила тяжести способствует перераспределению жидкой влаги с более высоких участков на более низкие как на земной поверхности, так и под ней. Вода, первоначально приведенная в движение солнечной энергией, в морях и океанах перемещается в виде океанических течений, а в воздухе – в облаках.
Географическое распределение осадков.
Объем естественного возобновления водных запасов за счет атмосферных осадков различается в зависимости от географического положения и размеров частей света. Например, Южная Америка ежегодно получает почти втрое больше осадков, чем Австралия, и почти вдвое больше, чем Северная Америка, Африка, Азия и Европа (перечислены в порядке уменьшения годового количества осадков). Часть этой влаги возвращается в атмосферу в результате испарения и транспирации растениями: в Австралии эта величина достигает 87%, а в Европе и Северной Америке – лишь 60%. Остальная часть осадков стекает по земной поверхности и в конце концов с речным стоком достигает океана.
В пределах материков количество осадков также в значительной степени варьирует от места к месту. Например, в Африке, на территории Сьерра-Леоне, Гвинеи и Кот д"Ивуара ежегодно выпадает более 2000 мм осадков, на большей части центральной Африки – от 1000 до 2000 мм, но при этом в некоторых северных районах (пустыня Сахара и Сахель) количество осадков составляет лишь 500–1000 мм, а в южных – Ботсване (включая пустыню Калахари) и Намибии – менее 500 мм.
Восточная Индия, Бирма и часть Юго-Восточной Азии получают более 2000 мм осадков в год, а бóльшая часть остальной Индии и Китая – от 1000 до 2000 мм, при этом северный Китай – лишь 500–1000 мм. На территории северо-западной Индии (включая пустыню Тар), Монголии (включая пустыню Гоби), Пакистана, Афганистана и бóльшей части Среднего Востока ежегодно выпадает менее 500 мм осадков.
В Южной Америке годовое количество осадков в Венесуэле, Гайане и Бразилии превышает 2000 мм, бóльшая часть восточных районов этого материка получает 1000–2000 мм, но Перу и некоторые районы Боливии и Аргентины – лишь 500–1000 мм, а Чили – менее 500 мм. В расположенных севернее некоторых областях Центральной Америки выпадает свыше 2000 мм осадков в год, в юго-восточных районах США – от 1000 до 2000 мм, а в ряде районов Мексики, на северо-востоке и Среднем Западе США, в восточной Канаде – 500–1000 мм, тогда как в центральной Канаде и на западе США – менее 500 мм.
На крайнем севере Австралии годовое количество осадков составляет 1000–2000 мм, в некоторых других северных районах оно колеблется от 500 до 1000 мм, но бóльшая часть материка и особенно его центральные районы получают менее 500 мм.
На бóльшей части бывшего СССР также выпадает менее 500 мм осадков в год.
Временные циклы доступности воды.
В любой точке земного шара речной сток испытывает суточные и сезонные колебания, а также меняется с периодичностью в несколько лет. Эти вариации часто повторяются в определенной последовательности, т.е. являются цикличными. Например, расходы воды в реках, берега которых покрыты густым растительным покровом, обычно выше ночью. Это объясняется тем, что с рассвета до заката растительность использует грунтовые воды для транспирации, вследствие чего происходит постепенное сокращение речного стока, но его объем снова увеличивается ночью, когда транспирация прекращается.
Сезонные циклы водообеспеченности зависят от особенностей распределения осадков в течение года. Например, на Западе США дружное таяние снега происходит весной. В Индии зимой выпадает незначительное количество осадков, а в разгар лета начинаются обильные муссонные дожди. Хотя среднегодовой речной сток почти постоянен на протяжении ряда лет, экстремально высоким или экстремально низким он бывает раз в 11–13 лет. Возможно, это связано с цикличностью солнечной активности. Сведения о цикличности хода осадков и речного стока используются при прогнозе водообеспеченности и повторяемости засух, а также при планировании водоохранной деятельности.
ИСТОЧНИКИ ВОДЫ
Основным источником пресной воды являются атмосферные осадки, но для потребительских нужд могут также использоваться и два других источника: подземные и поверхностные воды.
Подземные источники.
Примерно 37,5 млн. км 3 , или 98% всей пресной воды в жидком состоянии приходится на подземные воды, причем ок. 50% из них залегает на глубинах не более 800 м. Однако объем доступных подземных вод определяется свойствами водоносных горизонтов и мощностью откачивающих воду насосов. Запасы подземных вод в Сахаре оцениваются примерно в 625 тыс. км 3 . В современных условиях они не пополняются за счет поверхностных пресных вод, а при откачке истощаются. Некоторые наиболее глубоко залегающие подземные воды вообще никогда не включаются в общий круговорот воды, и только в районах активного вулканизма такие воды извергаются в форме пара. Однако значительная масса подземных вод все же проникает на земную поверхность: под действием силы тяжести эти воды, двигаясь вдоль водонепроницаемых наклоннозалегающих пластов горных пород, выходят у подножий склонов в виде источников и ручьев. Кроме того, они откачиваются насосами, а также извлекаются корнями растений и затем в процессе транспирации поступают в атмосферу.
Зеркало грунтовых вод представляет собой верхний предел доступных подземных вод. При наличии уклонов зеркало грунтовых вод пересекается с земной поверхностью, и образуется источник. Если подземные воды находятся под большим гидростатическим давлением, то в местах их выхода на поверхность формируются артезианские источники. С появлением мощных насосов и развитием современной буровой техники извлечение подземных вод облегчилось. Для обеспечения подачи воды в мелкие колодцы, установленные на водоносных горизонтах, применяются насосы. Однако в скважинах, пробуренных на бóльшую глубину, до уровня напорных артезианских вод, последние поднимаются и насыщают вышележащие грунтовые воды, а иногда выходят на поверхность. Подземные воды перемещаются медленно, со скоростью нескольких метров за сутки или даже за год. Ими обычно насыщены пористые галечные или песчаные горизонты или относительно водонепроницаемые пласты глинистых сланцев, и лишь изредка они сосредоточены в подземных полостях или в подземных потоках. Для правильного выбора места бурения колодца обычно требуются сведения о геологическом строении территории.
В некоторых частях земного шара растущее потребление подземных вод имеет серьезные последствия. Откачка большого объема подземных вод, несопоставимо превышающего их естественное пополнение, приводит к нехватке влаги, а понижение уровня этих вод требует бóльших затрат на дорогостоящую электроэнергию, используемую для их извлечения. В местах истощения водоносного горизонта земная поверхность начинает проседать, и там осложняется восстановление водных ресурсов естественным путем.
В прибрежных районах чрезмерный забор подземных вод приводит к замещению пресной воды в водоносном горизонте морской, соленой, и таким образом происходит деградация местных источников пресной воды.
Постепенное ухудшение качества подземных вод в результате накопления солей может иметь еще более опасные последствия. Источники солей бывают как природными (например, растворение и вынос минералов из грунтов), так и антропогенными (внесение удобрений или чрезмерный полив водой с высоким содержанием солей). Реки, питающиеся от горных ледников, обычно содержат менее 1 г/л растворенных солей, но минерализация воды в иных реках достигает 9 г/л вследствие того, что они на большом протяжении дренируют территории, сложенные соленосными породами.
В результате беспорядочного сброса или захоронения токсичных химических веществ происходит их просачивание в водоносные горизонты, являющиеся источниками питьевой или ирригационной воды. В ряде случаев достаточно всего нескольких лет или десятилетий, чтобы вредные химические вещества попали в подземные воды и накопились там в ощутимых количествах. Однако, если водоносный горизонт был однажды загрязнен, для его естественного самоочищения потребуется от 200 до 10 000 лет.
Поверхностные источники.
Лишь 0,01% от общего объема пресной воды в жидком состоянии сосредоточена в реках и ручьях и 1,47% – в озерах. Для накопления воды и постоянного обеспечения ею потребителей, а также для предотвращения нежелательных паводков и производства электроэнергии на многих реках сооружены плотины. Наибольшие средние расходы воды, а следовательно, и наибольший энергетический потенциал имеют Амазонка в Южной Америке, Конго (Заир) в Африке, Ганг с Брахмапутрой в южной Азии, Янцзы в Китае, Енисей в России и Миссисипи с Миссури в США.
Естественные пресноводные озера, вмещающие ок. 125 тыс. км 3 воды, наряду с реками и искусственными водохранилищами являются важным источником питьевой воды для людей и животных. Они также используются и для орошения сельскохозяйственных земель, навигации, рекреации, рыболовства и, к сожалению, для сброса бытовых и промышленных стоков. Иногда вследствие постепенного заполнения наносами или засоления озера пересыхают, однако в процессе эволюции гидросферы в некоторых местах образуются новые озера.
Уровень воды даже в «здоровых» озерах может понижаться в течение года в результате стока воды через вытекающие из них реки и ручьи, из-за просачивания воды в грунт и ее испарения. Восстановление их уровня обычно происходит за счет осадков и притока пресной воды впадающих в них рек и ручьев, а также из родников. Однако в результате испарения накапливаются соли, поступающие с речным стоком. Поэтому спустя тысячелетия некоторые озера могут стать очень солеными и непригодными для обитания многих живых организмов.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДЫ
Потребление воды.
Водопотребление повсюду быстро растет, однако не только из-за увеличения численности населения, а также вследствие урбанизации, индустриализации и в особенности развития сельскохозяйственного производства, в частности орошаемого земледелия. К 2000 суточное мировое потребление воды достигло 26 540 млрд. л, или 4280 л на человека. 72% от этого объема расходуется на орошение, а 17,5% – на промышленные нужды. Около 69% ирригационных вод утрачено безвозвратно.
Качество воды,
используемой для разных целей, определяется в зависимости от количественного и качественного содержания растворенных солей (т.е. ее минерализации), а также органических веществ; твердых взвесей (ил, песок); токсичных химических веществ и патогенных микроорганизмов (бактерий и вирусов); запаха и температуры. Обычно пресная вода содержит растворенных солей менее 1 г/л, солоноватая 1–10, а соленая 10–100 г/л. Вода с большим содержанием солей называется рассолом, или рапóй.
Очевидно, что для навигационных целей качество воды (соленость морской воды достигает 35 г/л, или 35‰) не имеет существенного значения. Многие виды рыб приспособились к жизни в соленой воде, однако другие обитают только в пресной. Некоторые мигрирующие рыбы (например, лосось) начинают и заканчивают жизненный цикл во внутренних пресных водах, но бóльшую часть жизни проводят в океане. Одним рыбам (например, форели) жизненно необходима холодная вода, а другие (подобно окуню) предпочитают теплую.
В большинстве отраслей промышленности используется пресная вода. Но если такая вода является дефицитом, то некоторые технологические процессы, например охлаждение, могут протекать на основе использования низкокачественной воды. Вода для бытовых целей должна быть высокого качества, но не абсолютно чистой, так как такую воду слишком дорого производить, а отсутствие растворенных солей делает ее безвкусной. В некоторых районах земного шара люди еще вынуждены для повседневных потребностей использовать низкокачественную мутную воду открытых водоемов и родников. Однако в промышленных странах сейчас все города снабжаются водопроводной, отфильтрованной и прошедшей специальную обработку водой, которая соответствует хотя бы минимальным потребительским стандартам, особенно в отношении пригодности для питья.
Важной характеристикой качества воды являются ее жесткость или мягкость. Вода считается жесткой, если содержание карбонатов кальция и магния превышает 12 мг/л. Эти соли связываются некоторыми компонентами моющих средств, и таким образом ухудшается пенообразование, на выстиранных изделиях остается нерастворимый осадок, придающий им матовый серый оттенок. Карбонат кальция жесткой воды образует в чайниках и котлах накипь (известковую корку), которая сокращает срок их службы и теплопроводность стенок. Воду смягчают добавлением солей натрия, замещающих кальций и магний. В мягкой воде (содержащей менее 6 мг/л карбонатов кальция и магния) мыло хорошо пенится, она больше подходит для стирки и мытья. Такая вода не должна использоваться для орошения, так как избыток натрия вреден для многих растений и может нарушать рыхлую комковатую структуру почв.
Хотя повышенные концентрации микроэлементов вредны и даже ядовиты, их небольшое содержание может благотворно влиять на здоровье людей. Примером служит фторирование воды с целью профилактики кариеса.
Повторное использование воды.
Использованная вода не всегда утрачивается полностью, часть ее или даже вся она может быть возвращена в круговорот и вновь использована. Например, вода из ванны или душа по канализационным трубам попадает в городские очистные сооружения, где проходит обработку и затем используется повторно. Как правило, более 70% городских стоков возвращается в реки или подземные водоносные горизонты. К сожалению, во многих больших приморских городах муниципальные и промышленные сточные воды просто сбрасываются в океан и не утилизируются. Хотя такой способ избавляет от затрат на их очистку и возвращение в оборот, происходит потеря потенциально пригодной к употреблению воды и загрязнение морских акваторий.
При орошаемом земледелии посевы потребляют огромное количество воды, высасывая ее корнями и безвозвратно теряя до 99% в процессе транспирации. Однако при орошении фермеры обычно расходуют больше воды, чем необходимо для посевов. Часть ее стекает к периферии поля и возвращается в оросительную сеть, а остальная – просачивается в почву, пополняя запасы грунтовых вод, которые можно откачивать с помощью насосов.
Использование воды в сельском хозяйстве.
Земледелие – самый крупный потребитель воды. В Египте, где почти не бывает дождей, все земледелие основано на орошении, тогда как в Великобритании практически все сельскохозяйственные культуры обеспечиваются влагой за счет атмосферных осадков. В США орошается 10% сельскохозяйственных земель, в основном на западе страны. Значительная часть сельскохозяйственных угодий искусственно орошается в следующих азиатских странах: Китае (68%), Японии (57%), Ираке (53%), Иране (45%), Саудовской Аравии (43%), Пакистане (42%), Израиле (38%), Индии и Индонезии (по 27%), Таиланде (25%), Сирии (16%), Филиппинах (12%) и Вьетнаме (10%). В Африке, кроме Египта, существенна доля орошаемых земель в Судане (22%), Свазиленде (20%) и Сомали (17%), а в Америке – в Гайане (62%), Чили (46%), Мексике (22%) и на Кубе (18%). В Европе орошаемое земледелие развито в Греции (15%), Франции (12%), Испании и Италии (по 11%). В Австралии орошается ок. 9% сельскохозяйственных угодий и ок. 5% – в бывшем СССР.
Потребление воды разными культурами.
Для получения высоких урожаев требуется много воды: так, например, на выращивание 1 кг вишни расходуется 3000 л воды, риса – 2400 л, кукурузы в початках и пшеницы – 1000 л, зеленых бобов – 800 л, винограда – 590 л, шпината – 510 л, картофеля – 200 л и лука – 130 л. Примерное количество воды, затрачиваемое только на выращивание (а не на переработку или приготовление) пищевых культур, потребляемых ежедневно одним человеком в западных странах, – на завтрак ок. 760 л, на обед (ланч) 5300 л и на ужин – 10 600 л, что в целом за сутки составляет 16 600 л.
В сельском хозяйстве вода идет не только на полив посевов, но также на пополнение запасов подземных вод (чтобы предупредить слишком быстрое опускание уровня грунтовых вод); на вымывание (или выщелачивание) солей, накопившихся в почве, на глубину ниже корнеобитаемой зоны возделываемых культур; для опрыскивания против вредителей и болезней; защиты от заморозков; внесения удобрений; снижения температуры воздуха и почвы летом; для ухода за домашним скотом; эвакуации обработанных сточных вод, используемых для орошения (преимущественно зерновых культур); и переработки собранного урожая.
Пищевая промышленность.
Для переработки разных пищевых культур требуется неодинаковое количество воды в зависимости от продукта, технологии изготовления и доступности воды соответствующего качества в достаточном объеме. В США на производство 1 т хлеба расходуется от 2000 до 4000 л воды, а в Европе – лишь 1000 л и всего 600 л в некоторых других странах. Для консервирования фруктов и овощей требуется от 10 000 до 50 000 л воды на 1 т в Канаде, а в Израиле, где вода представляет собой большой дефицит, – только 4000–1500. «Чемпионом» по затратам воды является лимская фасоль, на консервирование 1 т которой в США расходуется 70 000 л воды. На переработку 1 т сахарной свеклы затрачивается 1800 л воды в Израиле, 11 000 л во Франции и 15 000 л в Великобритании. На переработку 1 т молока требуется от 2000 до 5000 л воды, а на производство 1000 л пива в Великобритании – 6000 л, а в Канаде – 20 000 л.
Промышленное водопотребление.
Целлюлозно-бумажная промышленность – одна из самых водоемких вследствие огромного объема перерабатываемого сырья. На производство каждой тонны целлюлозы и бумаги в среднем затрачивается 150 000 л воды во Франции и 236 000 л в США. В процессе производства газетной бумаги на Тайване и в Канаде расходуется ок. 190 000 л воды на 1 т продукции, производство же тонны высококачественной бумаги в Швеции требует 1 млн. л воды.
Топливная промышленность.
Для производства 1000 л высококачественного авиационного бензина необходимо 25 000 л воды, а автомобильного бензина – на две трети меньше.
Текстильная промышленность
требует много воды для замачивания сырья, его очистки и промывки, отбеливания, крашения и отделки тканей и для других технологических процессов. Для производства каждой тонны хлопчатобумажной ткани необходимо от 10 000 до 250 000 л воды, шерстяной – до 400 000 л. Изготовление синтетических тканей требует значительно больше воды – до 2 млн. л на 1 т продукции.
Металлургическая промышленность.
В ЮАР при добыче 1 т золотой руды расходуется 1000 л воды, в США при добыче 1 т железной руды 4000 л и 1 т бокситов – 12 000 л. Для производства железа и стали в США требуется примерно 86 000 л воды на каждую тонну продукции, но до 4000 л из них составляют безвозвратные потери (главным образом, на испарение), и, следовательно, примерно 82 000 л воды может быть использовано повторно. Водопотребление в черной металлургии значительно варьирует по странам. На производство 1 т чугуна в чушках в Канаде тратится 130 000 л воды, на выплавку 1 т чугуна в доменной печи в США – 103 000 л, стали в электропечах во Франции – 40 000 л, а в Германии – 8000–12 000 л.
Электроэнергетика.
Для производства электроэнергии на ГЭС используется энергия падающей воды, приводящая в движение гидравлические турбины. В США на ГЭС ежедневно расходуется 10 600 млрд. л воды .
Сточные воды.
Вода необходима для эвакуации бытовых, промышленных и сельскохозяйственных стоков. Хотя около половины населения, например США, обслуживается канализационными системами, стоки из многих домов все еще просто сбрасываются в отстойники. Но все бóльшая осведомленность о том, к каким последствиями приводит загрязнение воды через подобные устаревшие канализационные системы, стимулировала прокладку новых систем и сооружение водоочистных станций для предотвращения инфильтрации загрязняющих веществ в подземные воды и поступления неочищенных стоков в реки, озера и моря .
ДЕФИЦИТ ВОДЫ
Когда водопотребление превышает поступление воды, разница обычно компенсируется ее запасами в водохранилищах, так как обычно и спрос и поступление воды варьируют по сезонам. Отрицательный водный баланс формируется в условиях, когда испарение превышает количество осадков, поэтому умеренное снижение запасов воды – обычное явление. Острый дефицит наступает, когда приток воды оказывается недостаточным из-за продолжительной засухи или когда вследствие неудовлетворительного планирования потребление воды постоянно растет более быстрыми темпами, чем это ожидалось. На протяжении всей своей истории человечество время от времени страдало из-за нехватки воды. Чтобы не испытывать недостатка в воде даже во время засух, во многих городах и районах стараются ее запасать в водохранилищах и подземных коллекторах, но временами необходимы дополнительные водосберегающие мероприятия, а также ее нормированный расход.
ПРЕОДОЛЕНИЕ ДЕФИЦИТА ВОДЫ
Перераспределение стока направлено на обеспечение водой тех районов, где ее не хватает, а охрана водных ресурсов – на уменьшение невосполнимых потерь воды и сокращение потребности в ней на местах.
Перераспределение стока.
Хотя традиционно многие крупные поселения возникали близ постоянных водных источников, в настоящее время некоторые населенные пункты создают также в районах, которые получают воду издалека. Даже в тех случаях, когда источник дополнительного водоснабжения находится в пределах того же штата или страны, что и пункт назначения, возникают технические, экологические или экономические проблемы, но если импортируемая вода пересекает государственные границы, то число потенциальных осложнений возрастает. Например, распыление йодистого серебра в облаках приводит к увеличению количества осадков в одном районе, но это может повлиять на уменьшение осадков в других районах.
Один из масштабных проектов переброски стока, предложенный в Северной Америке, предусматривает отведение 20% избыточной воды из северо-западных районов в аридные области. При этом ежегодно перераспределялось бы до 310 млн.м 3 воды, сквозная система водохранилищ, каналов и рек способствовала бы развитию навигации во внутренних районах, Великие озера ежегодно получали бы дополнительно 50 млн.м 3 воды (что компенсировало бы понижение их уровня), и вырабатывалось бы до 150 млн. кВт электроэнергии. Другой грандиозный план переброски стока связан с сооружением Большого Канадского канала, по которому вода направлялась бы из северо-восточных районов Канады в западные, а оттуда – в США и Мексику.
Большое внимание привлекает проект буксировки айсбергов из Антарктики в аридные районы, например на Аравийский п-ов, что позволит ежегодно обеспечивать пресной водой от 4 до 6 млрд. человек или орошать ок. 80 млн. га земель.
Одним из альтернативных методов водоснабжения является опреснение соленой воды, главным образом океанической, и транспортировка ее к местам потребления, что технически осуществимо благодаря применению электродиализа, вымораживания и различных систем дистилляции. Чем крупнее опреснительная установка, тем дешевле обходится получение пресной воды. Но с увеличением стоимости электроэнергии опреснение становится экономически невыгодным. Его используют лишь в тех случаях, когда энергия легкодоступна и другие способы получения пресной воды нецелесообразны. Коммерческие опреснительные установки действуют на островах Кюрасао и Аруба (в Карибском море), в Кувейте, Бахрейне, Израиле, Гибралтаре, на о.Гернси и в США. В других странах были построены многочисленные демонстрационные установки меньшей мощности.
Охрана водных ресурсов.
Существует два широко распространенных способа сбережения водных ресурсов: сохранение существующих запасов пригодной к употреблению воды и приумножение ее запасов путем сооружения боле совершенных коллекторов. Накопление воды в водохранилищах предотвращает ее сток в океан, откуда она может быть вновь извлечена лишь в процессе круговорота воды в природе или путем опреснения. Водохранилища тоже облегчают водопользование в нужное время. Вода может храниться в подземных полостях. При этом не происходит потерь влаги на испарение, и сберегаются ценные земли. Сохранению существующих запасов воды способствуют каналы, не допускающие просачивание воды в грунт и обеспечивающие ее эффективную транспортировку; применение более эффективных методов орошения с использованием сточных вод; сокращение объема воды, стекающей с полей или фильтрующейся ниже корнеобитаемой зоны посевных культур; бережное использование воды на бытовые нужды.
Однако каждый из этих способов сбережения водных ресурсов оказывает то или иное воздействие на окружающую среду. Например, плотины портят естественную красоту незарегулированных рек и препятствуют аккумуляции на поймах плодородных илистых наносов. Предотвращение потерь воды в результате фильтрации в каналах может нарушить водообеспечение болот и тем самым неблагоприятно отразиться на состоянии их экосистем. Это может также препятствовать пополнению запасов грунтовых вод, влияя таким образом на водоснабжение других потребителей. А для уменьшения объема испарения и транспирации сельскохозяйственными культурами необходимо сокращать посевные площади. Последняя мера оправдана в районах, страдающих от нехватки воды, где при этом проводится режим экономии за счет сокращения расходов на ирригацию из-за высокой стоимости энергии, необходимой для подачи воды.
ВОДОСНАБЖЕНИЕ
Сами источники водоснабжения и водохранилища имеют значение лишь когда вода доставляется в достаточном объеме к потребителям – в жилые дома и учреждения, к пожарным гидрантам (устройствам для отбора воды на пожарные нужды) и другим объектам коммунального хозяйства, на промышленные и сельскохозяйственные объекты.
Современные системы фильтрации, очистки и распределения воды не только удобны, но и способствуют предотвращению распространения таких передающихся через воду болезней, как тиф и дизентерия. Типичная городская система водоснабжения включает забор воды из реки, пропуск ее через грубый фильтр для устранения основной массы загрязнителей, а затем через измерительный пост, где фиксируются ее объем и скорость течения. После этого вода поступает в водонапорную башню, откуда пропускается через аэрационную установку (где происходит окисление примесей), микрофильтр для удаления ила и глины и песчаный фильтр для удаления оставшихся примесей. Хлор, убивающий микроорганизмы, добавляется в воду в магистральной трубе перед поступлением в смеситель. В конечном итоге перед отправкой в распределительную сеть потребителям очищенная вода закачивается в накопительный резервуар.
Трубы на центральной водопроводной станции обычно чугунные, большого диаметра, который постепенно, по мере разветвления распределительной сети, уменьшается. От уличных водопроводных магистралей с трубами диаметром 10–25 см вода подается к отдельным домам по оцинкованным медным или пластиковым трубам.
Орошение в сельском хозяйстве.
Поскольку орошение требует огромных расходов воды, системы водоснабжения сельскохозяйственных районов должны иметь большую пропускную способность, особенно в аридных условиях. Вода из водохранилища направляется в облицованный, а чаще необлицованный магистральный канал и затем по ответвлениям в распределительные ирригационные каналы разного порядка на фермы. На поля вода выпускается разливом или по оросительным бороздам. Поскольку многие водохранилища расположены выше орошаемых земель, вода в основном течет под действием силы тяжести. Фермеры, которые сами запасают воду, откачивают ее из скважин прямо в арыки или накопительные водоемы.
Для полива дождеванием или капельного орошения, практикующегося в последнее время, используют насосы небольшой мощности. Кроме того, существуют гигантские центрально-стержневые ирригационные установки, откачивающие воду из скважин прямо посреди поля непосредственно в трубу, снабженную дождевальными приспособлениями и вращающуюся по кругу. Орошаемые таким образом поля с воздуха кажутся гигантскими зелеными кругами, некоторые из них достигают в диаметре 1,5 км. Такие установки обычны для Среднего Запада США. Они также используются в ливийской части Сахары, где из глубокого нубийского водоносного пласта откачивается более 3785 л воды в минуту.
ТЕМА:
«ВОДА»
(состав, свойства, значение,
распространение в природе)
Цели и задачи:
Образовательные задачи: сформировать у учащихся знания о составе и свойствах воды; о распространении воды в природе; о значении воды для всех живых организмов.
Развивающие: продолжить работу над формированием у учащихся представлений об атомах и молекулах, простых и сложных веществах; умения наблюдать, сравнивать, делать выводы; навыков выполнять правила ТБ при выполнении опытов.
Воспитательные: воспитание трудолюбия, аккуратности, самостоятельности, взаимопомощи.
Оборудование:
1. на столах учащихся: 2 цилиндра высотой 25 см, лист белой бумаги, спиртовка, держатель для пробирок, пробирки в штативе, сухая смесь поваренной соли и кварцевого песка, вода (дистиллированная, водопроводная), стакан с водой, иголка, круг из фильтровальной бумаги, 2 стеклянные палочки;
2. модель состава молекулы воды; схемы «Вода в природе», «Вода в организме человека», «Свойства воды»;
3. выращенные кристаллы поваренной соли и сахара;
4. карта полушарий.
ХОД УРОКА:
Оргмомент. (настрой на урок, порядок на рабочем столе)
Вступительная беседа. Проводит учитель начальных классов.
Много чудес создала волшебница – природа. И, пожалуй, самое удивительное из них – вода. Ежедневно люди встречаются с этим простейшим веществом, совсем не задумываются о его свойствах. Попробуем представить себе, какой вид имела бы наша планета, исчезни с неё вода.
…Мрачные, зияющие «глазницы» морских и океанических впадин, покрытых толстым слоем солей, некогда растворённых в воде. Пересохшие русла рек, навек замолкнувшие родники. Горные породы, рассыпавшиеся в прах, ведь в их состав входило большое количество воды. Ни кустика, ни цветочка, ни единого живого существа на мёртвой Земле. И над ней безоблачное, жуткого, необычного цвета небо.
Казалось бы простейшее вещество, а без воды жизнь невозможна. Сегодня на уроке мы познакомимся со свойствами и строением этого необычного вещества – воды. Узнаем, какое значение имеет вода в жизни живых организмов, и какая вода существует в природе.
Состав и свойства воды. Учитель химии.
Благодаря своим уникальным свойствам вода распространена повсюду: и в космосе, и в атмосфере, в океанах, морях, реках и других водоёмах; она входит в состав некоторых камней, всегда находится в почве и в каждом живом организме: растениях, животных, грибах, бактериях и, конечно, в людях.
Начнём знакомство с водой с её состава (показать модель молекулы воды).
Зададим вопрос прямой:
У воды состав, какой?
И ответит весь народ:
Водород и кислород.
(На доске написана формула молекулы воды – Н 2 О).
ВОПРОС: Вода простое или сложное вещество?
ОТВЕТ: Сложное.
ВОПРОС: Почему вода сложное вещество?
ОТВЕТ: Молекула воды состоит из разных атомов.
Сегодня у нас много лабораторных опытов, с помощью которых мы узнаем свойства воды. Перед вами два стакана: один с чистой (дистиллированной) водой (красная метка), другой с водопроводной водой (синяя метка).
ВОПРОС: В каком агрегатном состоянии находится вода?
ОТВЕТ: Вода – это жидкость.
ВОПРОС: Какого цвета вода? Сравните цвет воды с цветом полосок, изображённых на рисунке учебника на стр.33.
ОТВЕТ: Вода бесцветна.
Опыт №1. Исследуем прозрачность воды. Работаем по вариантам:
1 вариант: с чистой водой
2 вариант: с водопроводной водой.
Опускаем в воду стеклянную палочку.
ВОПРОС: Что наблюдаете?
ОТВЕТ: 1 вариант: Палочка видна хорошо.
2 вариант: Палочка видна не очень чётко.
ВОПРОС: О каком свойстве воды это говорит?
ОТВЕТ: 1 вариант: Чистая вода прозрачна.
2 вариант: Водопроводная вода – мутная.
Опыт №2. Определим, имеет ли вода запах. работаем так же по вариантам. Нальём в пробирки по 3 мл воды, закрепим в держалках для пробирок, немного нагреем (до 40-50º) в пламени спиртовки.
ТБ: повторить зажигание спиртовки, нагревание жидкости, тушение спиртовки.
Осторожно понюхайте нагретую воду.
ВОПРОС: Имеет ли вода запах?
ОТВЕТ: 1 вариант: Чистая вода запаха не имеет.
2 вариант: Водопроводная вода имеет слабый запах.
Во многих городах воду хлорируют, то есть добавляют в неё хлор, чтобы уничтожить микробов. Поэтому вода иногда пахнет «хлоркой».
ВОПРОС: Если дистиллированная вода прозрачная и не имеет запаха, то почему водопроводная вода мутная и с запахом?
ОТВЕТ: Эти свойства придают растворённые в воде вещества.
Учитель начальных классов.
Да, вода очень хороший растворитель. Давайте посмотрим, все ли вещества в ней растворяются.
Опыт №3. Насыпьте в пустые стаканчики смесь поваренной соли и речного песка, прилейте воды, размешайте.
ВОПРОС: Что вы наблюдаете?
ОТВЕТ: Поваренная соль растворилась, а речной песок осел на дно.
ВОПРОС: О каком свойстве воды это говорит?
ОТВЕТ: Вода – растворитель. Она растворяет не все вещества.
ВОПРОС: А растворяются ли в воде газы? Вспомните опыты, которые мы делали ранее.
ОТВЕТ: Вода растворяет газы. Например, хлор, воздух, углекислый газ (получается газированная вода).
Говорят, что вода камень точит. Она его не только точит, но и растворяет. Подземные воды растворяют горные породы и образуются огромные гроты и пещеры. Мамонтовая пещера в штате Кентукки (США) – самая большая в мире. Некоторые гроты этой пещеры имеют высоту 40м, а залы могут вместить тысячи человек. Длина ходов приближается к 320км, общая длина пещер приблизительно 800км. С потолков пещер свисают длинные «сосульки» - сталактиты, а им навстречу растут – сталагмиты (показать фотографии подземных пещер Нового Афона). Это кристаллы разных веществ.
Растворённые в воде вещества могут опять превратиться в кристаллы, если вода будет испаряться. Этот процесс и происходит при образовании сталактитов и сталагмитов.
Образование и рост кристаллов можно наблюдать и дома (показываются нитки с выращенными кристаллами сахара и поваренной соли). Попробуйте вырастить кристаллы: в стакане с тёплой водой растворяется как можно больше соли (сахара). На карандаш привязать нитку, сделать несколько оборотов ниткой вокруг карандаша, положить его на стакан. По мере испарения воды, нитку опускать, наблюдать рост кристаллов.
Учитель химии.
Оказывается, вода покрыта плёнкой. Докажем это.
Опыт №4. Возьмите стакан с водой (полный), осторожно положите на поверхность воды кружок фильтровальной бумаги с иголкой.
ВОПРОС: Что вы наблюдаете?
ОТВЕТ: Бумага утонула, а игла осталась на поверхности.
ВОПРОС: Ровная ли поверхность под иглой?
ОТВЕТ: Поверхность воды прогнулась под иглой.
Игла не тонет оттого, что поверхность воды покрыта особой плёнкой из молекул воды, которая не прорывается под малым весом воды.
Эта плёнка при стирке мешает удалению грязи и жира. Её разрушают добавлением моющих средств.
Попробуйте дома проделать такой же опыт, но с мыльной водой. О своих наблюдениях расскажите на следующем уроке.
Итак, ещё одно свойство воды – она имеет на поверхности плёнку из молекул.
А это свойство касается чистой воды – она не проводит электрический ток. Но в природе такой абсолютно чистой воды не существует. Благодаря растворению в ней газов, жидкостей и твёрдых веществ, вода обладает электропроводностью.
ТБ: Мокрыми руками нельзя дотрагиваться до включенных электроприборов, розеток, вилок.
Учитель начальных классов.
По ходу изучения свойств воды мы с вами заполнили таблицу. Используя таблицу, обобщим полученные сведения.
ВОПРОС: Какими же свойствами обладает чистая вода?
ОТВЕТ: Это жидкость, без цвета и запаха, прозрачная; растворяет газы, жидкости и твёрдые вещества; не все вещества растворяются в воде; на поверхности воды есть плёнка из её молекул; не проводит электрический ток.
ВОПРОС: Что придаёт воде непрозрачность, цвет, электропроводность, вкус?
ОТВЕТ: Растворённые в воде вещества.
ТБ: Определять вкус веществ в кабинете химии нельзя! Вкус воды можно определить дома!
Значение воды для живых организмов.
Учитель химии.
Все живые организмы и человек тоже, для поддержания жизни, нуждаются в воде. Ежедневно каждый человек потребляет и выделяет воду, как и любой организм. Но кроме удовлетворения физиологических потребностей вода необходима человеку для личной гигиены, приготовления пищи, уборки помещений. Гораздо больше воды требуется для хозяйственной деятельности человека: орошения полей, промышленности, энергетики. Реки, озёра и моря используются как транспортные пути.
Современному человеку в день необходимо 220-230л воды:
5% - питьё, пища;
43% - сливной бачок в туалете;
34% - душ и ванна;
9% - мытьё посуды, стирка, уборка и т.д.;
9% - поливка клумбы перед домом.
Вода составляет 90% массы всех живых организмов на земле. Эмбрион человека на 97% состоит из воды; новорожденный – на 77%; к 50 годам количество воды в теле сокращается до 60-65%.
В организме человека вода распределяется неравномерно:
95-99% - желудочный сок, моча;
90% - кровь;
83% - лёгкие, сердце, почки;
75% - мышцы;
28% - кости;
0,3% - зубная эмаль.
(Т.к. в начальной школе ученики ещё не знакомы с процентами, то делаются цветные круговые диаграммы, где величина сектора показывает долю воды).
Значение воды для человека становится понятным тогда, когда он её лишается. Без пищи человек может существовать 40 дней, а без воды умирает на восьмые сутки. При потере живым организмом 10% воды наступает самоотравление, а при 21% - смерть.
В организме человека идёт «круговорот воды» - за сутки сердце прогоняет жидкости в 150 раз больше массы человека, а почки – 1000л.
Сообщения ребят.
Вода регулирует температуру тела через отделение пота. В сутки через кожу удаляется 600мл воды. Вода испаряется, охлаждает тело и понижает его температуру, а в жарких помещениях и на солнце предохраняет от перегрева.
Об огромном значении воды в организме говорит такой факт. В 525 году до нашей эры при переходе через Ливийскую пустыню в страшных мучениях от жажды погибло пятидесятитысячное войско персидского царя Камбиза – войско, которое не мог одолеть ни один враг.
Вода играет огромную роль в сохранении здоровья человека. Древние индийские мудрецы говорили: «Девять преимуществ даёт омовение: ясность ума, свежесть, бодрость, здоровье, силу, красоту, молодость, чистоту, приятный цвет кожи».
Почему лицо выдерживает сильную стужу морозного дня, а руки зябнут при небольшом понижении температуры? Лицо всегда открыто – оно закалено, а руки прячут в рукавицы. Для сохранения здоровья надо закаляться. Вода – одно из средств закаливания.
В народе говорят: «Холодная вода – для хвори беда», «С холодной водой познаться – с болезнями расстаться».
5. В лечебных целях человек использует минеральные воды. Они
Человека.
Первый водолечебный курорт в России (около города
Петрозаводска) был создан по указанию Петра I. В 1714 году
Рабочий Кончезерского
Медеплавильного завода Иван Ребоев, страдавший «сердечной
Болезнью», случайно открыл источник, воды которого принесли
Ему облегчение. Вода из источника содержала железо, и её назвали
«марциальной», в честь Марса – бога войны и железа.
Вода на Земле.
Учитель начальных классов.
Воды на Земле очень много, ¾ поверхности земного шара покрыто водой. Поэтому нашу планету можно назвать планетой воды или планетой океана. Но это не только океан, но и ледники, озёра и реки на суше, болота. А зимой образуется снежный покров. Снег засыпает тропинки, дороги, тротуары.
Для получения пресной воды человек использует реки, озёра и подземные воды. Большое количество пресной воды содержат айсберги, но люди ещё не научились их использовать.
Реки – водные потоки, которые пополняются за счёт талых и дождевых вод. Есть реки, которые исчезают под землёй, а потом появляются вновь. Некоторые реки летом пересыхают, а зимой промерзают до дна и ток воды прекращается. В пустынях есть реки, по которым вода течёт только при сильных дождях, что обычно случается раз в несколько лет. Сколько всего рек на Земле – никто не знает.
Самая длинная река – Нил (Африка). Самая полноводная река – Амазонка (Южная Америка).
Озёра – смена воды в них идёт медленно. Это скопление воды в углублении на земной поверхности. Озёра бывают пресные и солёные.
Самое длинное озеро на Земле – озеро Танганьика (Африка). Длина его равна расстоянию от Москвы до Санкт Петербурга (650км), а ширина от 40 до 80 км.
Крупнейшие озёра России: Байкал, Ладожское, Онежское.
Есть озёра, которые внезапно исчезают и потом появляются вновь. Обычно они связаны с подземными пустотами. В Западной Африке встречаются озёра, из которых выбрасывается большое количество углекислого газа. Этот газ тяжелее воздуха. В безветренную погоду он растекается по берегам и несёт гибель людям и животным.
Учитель химии.
Ледники – это огромные массы льда, которые образовались из снега, преобразованного в лёд. Они движутся под действием своего веса. В горах ледники принимают форму потоков: ведь лёд, похожий на вязкую жидкость, течёт. Огромные ледниковые покровы Антарктиды и Гренландии похожи на гигантские лепёшки, толстые в центре и тонкие по бокам. От горных ледников откалываются айсберги – это плавающие ледяные горы. Они служат угрозой для судов.
Лёд на ледниках содержит мало примесей. При таянии из него получается самая чистая вода. Поэтому сейчас её всё чаще используют в лечебных целях.
Подземные воды – залегают в толще земной коры. Они насыщены различными веществами. Из них добывают поваренную соль, иод, бром, борную кислоту.
С коварными подземными водами постоянно сталкиваются строители метро.
Существуют горячие подземные источники воды. Горячая вода с парами постоянно выбрасывается на поверхность в виде высоких фонтанов – гейзеров. В России много гейзеров на Камчатке и Курильских островах.
6. Заключительное слово.
Учитель начальных классов.
Вот и закончился первый этап экскурсии в удивительный мир воды. Подводя итог, мы ещё раз утверждаем, что вода – самое удивительное вещество в природе. И для человечества она с каждым днём приобретает всё большее значение.
Вода призвана напоить, накормить, одеть людей. Со временем она станет воистину «живой водой», так как избавит человечество от всех болезней.
7. Закрепление.
Учащимся предлагается выполнить тест, ответы отметить в таблице галочкой или крестиком.
1 вариант:
1. Какое вода вещество по составу?
а) простое; б) сложное; в) не знаю.
2. Какого цвета чистая вода?
а) жёлтая; б) голубая; в) бесцветная.
3. проводит ли чистая вода электрический ток?
а) да; б) нет; в) не знаю.
4. Вода растворяет:
а) все вещества; б) не все вещества; в) только твёрдые вещества.
а) в реках; б) в озёрах; в) в твёрдом виде в ледниках.
2 вариант:
1. Какое агрегатное состояние у воды?
А) жидкое; б) твёрдое; в) газообразное.
2. Какой запах имеет чистая вода?
А) приятный; б) вода без запаха; в) неприятный.
3. проводит ли речная вода электрический ток?
А) да; б) нет; в) не знаю.
4. На поверхности воды:
А) есть плёнка из молекул воды; б) нет плёнки из молекул воды;
В) появляется плёнка, если добавить мыло.
5. Горячая природная вода может быть:
А) в реках; б) озёрах; в) в подземных источниках.
Ответы:
1 вариант.
б) | |||||
8. Домашнее задание.
Подготовить рассказ о свойствах и значении воды; попытаться вырастить кристаллы поваренной соли, провести опыт с иголкой (в присутствии родителей).