Лекция 7 Тема Воздействие человека на гидросферу

Лекция № 7 Тема: Воздействие человека на гидросферу 1. Общая характеристика водных ресурсов. 2. Поверхностные и подземные воды суши. 3. Водопользование и связанные с ним экологические проблемы.

1. Общая характеристика водных ресурсов. • Водные ресурсы – все воды гидросферы, пригодные для использования: воды рек, озёр, каналов, водохранилищ, морей и океанов, подземные воды, почвенная влага, льды горных и полярных ледников, водяные пары атмосферы. В понятие водных ресурсов входят также водные объекты: реки, озёра, моря, - поскольку для некоторых целей (судоходство, гидроэнергетика, рыбное хозяйство, отдых и туризм) они используются без изъятия из них воды. В более широком понимании водные ресурсы – это все природные воды Земли, составляющие её гидросферу.

• Процесс круговорота связывает воду океанов, морей, рек, озер и других водоемов в единое целое — гидросферу. Цикл испарение => конденсация => (кристаллизация => плавление) => испарение соединяет различные состояния воды гидросферы. Энергия воздушных и водных течений способствует вовлечению вод всей гидросферы в круговорот, хотя и с различными скоростями. Вода попадает в атмосферу, главным образом испаряясь с поверхности океана, занимающего около 70% поверхности Земли, испарение происходит с поверхности озер, рек, почвы и других влажных поверхностей.

• Значительное количество воды поступает в атмосферу при транспирации растениями. Сочетание испарения и транспирации называют эвапотранспирацией. Из всех выпадающих осадков 80% попадает непосредственно в океан и 20% выпадают на сушу. Последние либо аккумулируются в поверхностных водотоках и водоемах, либо инфильтруются в грунтовые и подземные водоносные горизонты, пополняя их запасы.

Запасы водных ресурсов Земли

• Запасы пресных вод всех континентов исключая Антарктиду составляют 15 млн. км 3, но распределение их весьма неравномерно. • Наименьшими статическими ресурсами обладают Европа и Австралия с Океанией, а набольшими – Северная Америка и Азия, в меньшей мере Африка и Южная Америка

• Пресная вода составляет около 3% мировых запасов. Учитывая, что 75% пресной воды "заморожено" в горных ледниках и полярных шапках, 24% находится под землей в виде грунтовых вод, а еще 0. 5% "рассредоточено" в почве в виде влаги, то на наиболее доступный и дешевый источники воды — поверхностные водотоки и водоёмы приходится чуть больше 0. 01% мировых запасов пресной воды. Пресными являются воды рек, проточных озёра и большая часть подземных вод зоны активного водообмена.

2. Поверхностные и подземные воды суши • Основной фактор пополнения запасов поверхностных и подземных вод суши – осадки. Распределение осадков по Земле - от почти нуля в одних регионах до 3 м и более в других – зависит общей циркуляции атмосферы, а в пределах отдельных регионов – от степени континентальности и особенностей рельефа. • Вода, попадающая на землю в виде осадков, может следовать двумя различными путями: либо впитываться в почву (инфильтрация), либо стекать по ней (поверхностный сток). Очень важный показатель – соотношение инфильтрации и поверхностного стока. По поверхности вода стекает в ручьи и реки, болота, моря или в другие поверхностные водоемы, где происходит испарение. Все пруды, озера, ручьи, реки и другие водоемы под открытым небом называются поверхностными водами.

• Реки – это постоянные водотоки, которые текут, как правило в течение всего года. Однако некоторые реки могут на непродолжительное время пересыхать или промерзать. В формировании рек, их водотоков значительная роль принадлежит климату, хотя геоморфология, почвы, растительность и др. также влияют на их формирование и режим. • Важнейшей характеристикой поверхностных вод является сток – процесс стекания воды вместе с содержащимися в ней веществом и теплотой. Речной сток – важный элемент материкового звена глобального круговорота воды и веществ. • Наиболее крупные реки находятся в Южной Америке, Африке, Азии. Наибольшую среди всех рек площадь бассейна имеет Амазонка, она самая водоносная река мира (16, 6% стока всех рек).

• Озера – естественные водоемы с замедленным водообменном, и не имеют непосредственной связи с океаном. Они распространены на поверхности суши повсеместно. Наибольшая озерность характерна для увлажненных районов древнего оледенения (север Канады, Европы, США), для районов развития многолетнемерзлых пород. В России более 2 млн. озер, причем в пресных озерах сосредоточено 26 5000 км 3 воды, в восьми крупнейших (Байкал, Ладожское, Онежское, чудское с Псковским, Таймыр, Ханка, Белое) находится 91, 5% воды

• Для впитавшейся воды также существуют два альтернативных пути. Она может удерживаться в почве в количестве, зависящем от водоудерживающей способности последней. Такая вода называется капиллярной (почвенной) и возвращается в атмосферу путем эвапотранспирации. Впитавшаяся вода, которая не удерживается в почве, называется гравитационной, под воздействием силы тяжести, она стекает, или просачивается, вниз по порам и трещинам в горных породах. Когда гравитационная вода достигает водонепроницаемого слоя горной породы (например плотной глины), она накапливается над ним, заполняя здесь все поры, трещины и пустоты. Такие воды называют подземными. Первый от дневной поверхности горизонт подземных вод называют грунтовыми водами, а их верхнюю границу уровнем грунтовых вод

• Подземные слои горных пород часто залегают наклонно, что заставляет грунтовые воды передвигаться с различной. Слои пористого материала, по которым они движутся, называются водоносными горизонтами. Фактическое их расположение бывает весьма сложным. Пористые слои часто залегают между водонепроницаемыми, прерываются или сминаются складками. • Подземные воды можно обнаружить на различной глубине, а место, где водоносный горизонт пополняется запасами воды (область питания), временами располагается на расстоянии многих десятков километров от района, где они его покидают. Если зона пополнения находится на большей высоте, а водовмещающие слои имеют вогнутую форму, то создается повышенное давление, создающее напор подземных вод, которые в таком случае называются артезианскими.

• Под действием силы тяжести грунтовые воды могут двигаться по водоносному слою до тех пор, пока не выйдут на поверхность, образуя естественные родники. Родник образуется только тогда, когда уровень грунтовых вод проходит выше него, а, если он понижается, родник пересыхает. Иногда вода вытекает на поверхность на относительно широком пространстве, а в других случаях довольно мощной струей бьет из одной точки. В свою очередь родники питают ручьи, реки и озера. Таким образом, грунтовые воды, участвуя в круговороте воды, вновь становятся частью поверхностных.

3. Водопользование и связанные с ним экологические проблемы • В настоящее время человечество ежегодно использует 3, 8 тыс. куб. км воды. Каждый житель Земли в среднем потребляет 650 куб. м воды в год (1780 л в сутки). Однако для удовлетворения физиологических потребностей достаточно 2, 5 л в день, т. е. около 1 куб. м в год. Большое количество воды требуется сельскому хозяйству (69%) главным образом для орошения; 23% воды потребляет промышленность; 6% расходуется в быту.

• Водопотребление является главной причиной возникновения и усугубления экологических проблем, связанных с гидросферой. С увеличением потребления пресной воды в сельском хозяйстве, промышленности, энергетике и коммунальном хозяйстве возрастает ее дефицит и обостряется проблема нарушения баланса между потреблением чистой и возвращением в биосферу очищенной от загрязнений воды.

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 промышленном производстве вода используется как теплоноситель, поглотитель, растворитель, как средство транспортировки. На атомных и тепловых электростанциях, системах теплоснабжения населенных пунктов городского типа вода используется как теплоноситель. Она переносит тепловую энергию от места преобразования (электростанция, котельная, бойлерная и т. п. ) к месту потребления. • Использование воды в качестве растворителя осуществляется, главным образом, на предприятиях нефтехимической и химической промышленности, а также в сельском хозяйстве (растворение химических соединений для питания растений и борьбы с вредителями и т. п. ). В химической промышленности, строительной индустрии и других отраслях хозяйства вода используется для изготовления новых искусственных веществ и материалов. Она входит в состав продукции этих предприятий.

• В ряде случаев вода потребляется в качестве средыпоглотителя (мойка, очистка сырья и продукции и т. п. ). При этом она загрязняется механическими примесями и растворимыми химическими веществами. • Жилищно-коммунальное хозяйство городов обеспечивает удовлетворение потребностей жителей в воде для питьевых, пищевых, гигиенических нужд. Но кроме этого, само хозяйство имеет предприятияпотребители воды. Это – котельные, банно-прачечное хозяйство, строения водно-спортивного и оздоровительного характера, из которых вода поступает уже загрязненной поверхностно-активными веществами (синтетические моющие средства), а также органическими, бактериальными и биологическими примесями

Экологические проблемы связанные с использованием водных ресурсов загрязнение вод; безвозвратное водопотребление; явления водной эрозии, Экологические проблемы мелиорации земель • Перерасход поверхностных вод. • Перерасход грунтовых вод. • •

• • • Сокращение поверхностных вод. Просадка грунта. Подток соленой воды. Результаты изменений в землепользовании. Береговая эрозия. снижения инфильтрации и паводки.