Лекция 4 Химия гидросферы 1 2 3 4

Лекция 4 Химия гидросферы 1. 2. 3. 4. 5. Содержание лекции Общая характеристика гидросферы Химический состав гидросферы Классификации вод Гидрологический цикл воды Экологическте проблемы гидросферы

Гидросфера (от греч. hydor- вода и sphaira – шар) – водная оболочка Земли Поверхностная гидросфера – это воды, находящиеся на поверхности литосферы: океаны, моря, реки, озера и т. д. Не образует сплошного слоя, покрывая поверхность Земли на 70. 8% %. Подземная гидросфера – это воды, находящиеся в верхней части земной коры: подземные и грунтовые воды

Возникновение гидросферы • 4, 5 - 3, 8 млрд. лет назад образовались океаны • Источник воды при образовании гидросферы до сих пор неясен. Мнения: • Возможно, это были метеориты или кометы, обогащенные водяным паром. • Водяной пар, выделяющийся из мантии, должен был сконденсироваться при остывании планеты до 100° С.

Значение гидросферы • • Источник воды для живых организмов Климатообразование Основа водных экосистем (среда обитания живых организмов) Хозяйственная деятельность человека

Вода на Земле V общ. = 1. 4 млрд. км 3 Пресные воды (менее 1%) Ледники (2%) Океаны и моря (97, 41%)

Резервуары гидросферы • Океаны – 97 % • Полярные ледяные шапки и ледники – 2% • Глубинные подземные воды - 0, 38% • Поверхностные подземные воды - 0, 30% • Озера - 0, 01% • Атмосфера - 0, 001% • Почвенная влага - 0, 005% • Реки - 0, 0001% • Биосфера - 0, 00004%

Пресные воды Подземные - глубинные 0. 38% - поверхностные 0. 30% Поверхностные - Озера 0. 01% - Почвенная влага 0. 005% - Реки 0. 0001% Из 1. 4 млрд. км 3 мировых запасов Н 2 О ~9000 км 3 может быть использовано человеком. Проблема нехватки пресной воды !!!

Количество воды на Земле • Запас воды достаточен для обеспечения 20 млрд. чел. в год • 70% пресной воды расходуется на сельскохозяйственные нужды 70% • Городское водопотребление – 450 л/сутки/чел. 50% - хозяйственно-питьевые нужды 20% - коммунально-бытовые нужды 30% - производственные нужды

практическая работа Использование пресной воды нужды Гигиенические процедуры Приготовление пищи Бытовые нужды 1 день (л) Неделя (л)

Гидрологический цикл Круговорот между резервуарами воды в гидросфере, в который входят три основных потока: осадки, испарения и влагоперенос. Осадки - в океаны 385 тыс. км 3 в год Осадки - на сушу - 111 тыс. км 3 в год.

Биологические формы воды • Биологически доступная – жидкая, тёплая, p. H=6– 9. Биологически доступная – • Биологически недоступная – газообразная, твёрдая, Биологически недоступная – жидкая холодная, р. Н менее 6 и более 9 Почему в тундре произрастают засухоустойчивые растения?

Химический состав гидросферы СОСТАВ ПРИРОДНЫХ ВОД (% по массе) Морская вода Катионы Речная вода Анионы Катионы Анионы Na+ 1, 08 Cl– 1, 94 Ca 2+ 0, 0013 HCO 3– 0, 0059 Mg 2+ 0, 13 SO 42– 0, 27 Na+ 0, 000 5 SO 42– 0, 0012 Ca 2+ 0, 04 S 2– 0, 09 Mg 2+ 0, 000 3 Cl– 0, 0006 K+ 0, 04 HCO 3– 0, 01 K+ 0, 000 2 S 2– 0, 0004 1. Образование растворимых гидрокарбонатов Ca. CO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO 3)2 2. Разложение гидрокарбонатов с выпадением осадка Ca(HCO 3)2 = Ca. CO 3Ї + H 2 O CO 2 +

Содержание катионов металлов в земной коре и речных водах

Растворимость N 2 и O 2 воздуха и чистых азота и кислорода при атмосферном давлении

Качество воды • Качество воды - это сочетание химического и биологического состава и физических свойств воды, определяющее ее пригодность для конкретных видов водопользования, в зависимости от назначения воды и особенностей технологического процесса. • Требования к качеству всех видов вод, кроме сточных, Требования к качеству устанавливаются отечественными государственными стандартами (ГОСТами). ГОСТ 27065 -86.

Классификации вод По водопользованию: • • питьевая речная озёрная артезианская морская сточная смешанная (дождевая, колодезная, кипячёная)

Питьевая вода Вода, в которой бактериологические, органолептические показатели и показатели токсичных химических веществ находятся в пределах норм питьевого водоснабжения • отсутствие запаха, вкуса, цвета • минерализация не более 1 г/л • жесткость не должна превышать 7, 0 ммоль/л • р. Н в пределах 6, 5 -9, 5 • концентрация нитрат-иона не более 45 -50 мг/л • коли-индекс не более 3

Классификация вод По минерализации: 1) рассолы (соленость > 50%); 2) морские (соленость 25 – 30%); 3) солоноватые (соленость 1 – 25%); 4) пресные (соленость до 1%).

Классификация вод По преобладающему аниону: 1) гидрокарбонатные и карбонатные (маломинерализованные) гидрокарбонатные и карбонатные HCO 3 - * Ca 2+ + Mg 2+. 2) сульфатные (воды большинства озер, рек и подземные воды с сульфатные малой и умеренной минерализацией) HCO 3 - * Ca 2+ + Mg 2+ * HCO 3 - + SO 2 -4. 3) хлоридные (высокоминерализованные воды океана, морей, хлоридные соленых озер, подземные воды закрытых структур и т. д. ). HCO 3 - + SO 24 - * Ca 2+ + Mg 2+ и Cl- * Na+. 4) кислые (болотные, шахтные, вулканические или воды, сильно кислые загрязнённые промышленными стоками) HCO 3 - = 0.

Экологические проблемы гидросферы • Загрязнение (тепловое, соли, кислоты, щелочи, фенолы, нефтепродукты, ПАВ, бактерии, ТБО). • Уменьшение количества пресной воды (90% пресной воды возвращается в реки и озёра в виде сточных вод) • Гибель флоры и фауны водоёмов • Иссушение водоёмов

Загрязнение гидросферы Источники загрязнения гидросферы: 1. Производственные или промышленные сточные воды. 2. Городские сточные воды (преимущественно бытовые стоки). 3. Атмосферные воды - дождевые и от таяния снега, несущие массы вымываемых из воздуха загрязнителей промышленного происхождения. 4. Сточные воды сельскохозяйственных предприятий, включающие канализационные воды и смывы с полей удобрений и пестицидов. Количество загрязненных сточных вод во всем мире достигает 250 - 300 млрд. м 3 в год.

Загрязнение гидросферы тяжёлыми металлами НАИБОЛЕЕ ОПАСНЫЕ ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ Металл Современное использование Отказались от применения Вредное воздействие Ртуть Hg Термометры, лампы искусственного света, красители, электроприборы При изготовлении фетровых шляп, в процессах золочения Нарушение обмена веществ, поражение нервной системы Свинец Pb Аккумуляторы, электрические кабели, припои, красители Для сооружения водопроводов Общее отравляющее действие Кадмий Cd Покрытия на металлах, красители, никелькадмиевые источники тока, припои, фотография Для покрытия металлической кухонной утвари Поражение нервной системы, печени и почек, разрушение костей

Эфтрофикация • Эвтрофикация (греч. εὐτροφία — хорошее питание) — обогащение водоёмов Эвтрофикация биогенными элементами (азотом и фосфором), сопровождающееся повышением продуктивности растительности в водных экосистемах. • Причины: - естественное старение водоёмов - антропогенное загрязнение • Последствия: - бурное развитие водорослей и планктона ( «цветение» вод) - слабое проникновение солнечных лучей вглубь водоёма - отсутствие фотосинтеза - дефицит кислорода - размножение анаэробных бактерий - замор рыб и животных - разрушение экосистемы

Резюме: • Вода – основа жизни, среда для протекания всех биохимических процессов. • Вода является возобновляемым ресурсом. • Сложность классификаций вод связана с разнообразным химическим составом и качеством воды в различных местах. • Химическое загрязнение водоёмов – глобальная экологическая проблема.