Научно-методическое обоснование.
Вода является одним из важнейших элементов внешней Среды, необходимым для жизни человека, животных и растений. Вода участвует в образовании структурных элементов тела человека, необходима для нормального течения физиологических процессов, теплового баланса с окружающей средой. Потеря воды в количестве 10% массы тела приводит к заметному нарушению обмена веществ, потеря в количестве 15-20% при температуре воздуха выше 30 0 является уже смертельной, а потеря в количестве 25% смертельна и при более низких температурах воздуха (Э. Адольф).
Кроме удовлетворения физиологических потребностей, значительное количество воды расходуется на гигиенические, хозяйственно-бытовые и производственные нужды.
Вода всегда рассматривалась как важный фактор передачи многих инфекционных заболеваний.
Вода может выполнять свою гигиеническую роль лишь в том случае, если она обладает необходимым качеством, которое характеризуется ее органолептическими свойствами, химическим составом и характером микрофлоры.
В Гомельской области, например, насчитывается более 2 тысяч источников централизованного водоснабжения, и лишь из 188 (9%) источников вода не требует дополнительной очистки.
Основными ингредиентами загрязнения питьевой воды на территории области являются железо, марганец, соли, формирующие общую жесткость, нитраты.
Воду, не удовлетворяющую гигиеническим требованиям, необходимо подвергать обработке для приведения ее качества в соответствие с требованиями СанПиНа.
СОСТОЯНИЕ ИСТОЧНИКОВ ПРЕСНОЙ ВОДЫ НА ПЛАНЕТЕ
На долю пресных вод приходится около 3,5% общего объема воды на Земле. Из них речные воды имеют общий объем 1,2 х 10 3 км 3 , подземные – 6 х 10 4 км 3 , озера и водохранилища – 230 х 10 3 км 3 , почвенная вода – 82 х 10 3 км 3 .
Традиционно люди получают большую часть пресной воды для домашнего хозяйства, промышленности и орошения из поверхностных водоемов. Чтобы обеспечить более стабильное водоснабжение строят плотины, создают водохранилища, проводят оросительные каналы.
Каждый город по очереди берет воду из реки, очищает ее, использует, чтобы смыть очередную партию отходов, и сбрасывает обратно в реку, часто после минимальной обработки. Таким образом, каждый следующий город должен бороться все с большим загрязнением воды, и, естественно, от этого страдает водоем как экосистема. Промышленные отходы усугубляют это положение, т.к. крупные промышленные предприятия, как правило, расположены на крупных реках, озерах, заливах.
Потребности в пресной воде постоянно растут. Но чем больше брать воды, тем сильнее будет происходить падение ее уровня в водоеме, и, особенно, из-за безвозвратного водопотребления (т.е. орошения), т.к. вода возвращается в атмосферу за счет испарения и на какое-то время теряется для данного водоема.
Считается, что нельзя использовать более 30% среднегодового речного стока. На ряде рек водозабор превышает 90% среднегодового стока, так что хронический недостаток воды неизбежен.
Чтобы увеличить водозабор, остается интенсивнее использовать грунтовые воды. В настоящее время потребление грунтовых вод также превышает по скорости пополнение их запасов, в результате чего уровень грунтовых вод падает. А это, в свою очередь, влияет на поверхностные водоемы, потому что они питаются за счет родников, представляющих собой выход грунтовых вод на поверхность.
Когда уровень грунтовых вод падает, может происходить постепенное опускание поверхности суши, называемое просадкой грунта. Порой эта просадка может быть внезапной, что ведет к катастрофическим последствиям.
Из-за истощения грунтовых вод возникает еще одна проблема – подток соленой воды в пресные водоемы в приморских районах.
Грунтовые воды обладают хорошим качеством и без дополнительной очистки удовлетворяют требованиям стандарта по питьевой воде. Теперь же случаи загрязнения высококачественных грунтовых вод ядовитыми веществами, патогенными микроорганизмами становятся все более частыми. Загрязнение грунтовых вод – это одна из экологических проблем XX века.
Остановимся кратко на основных факторах и источниках экологического неблагополучия гидросферы.
Атмосферные воды.
Все составляющие биосферы имеют тесную взаимосвязь. Экологическое состояние гидросферы непосредственно связано с экологическим состоянием атмосферы и литосферы.
Большинство загрязняющих веществ из атмосферы и литосферы оказываются в конце концов в жидкой фазе, т.е. в составе гидросферы, а через нее оказывают влияние на все уровни живого.
Состав дождевой воды, пополняющей пресные водоемы, оказывает влияние на водные экосистемы, а зависит состав осадков от состояния атмосферы.
Известны следующие расчеты: 1 дождевая капля весом 50 мг, падая с высоты 1 км, омывает 16 л воздуха. Значит, различные загрязняющие вещества будут легко вымываться из воздуха. Примером этого служит вымывание радиоактивных веществ из атмосферы, приведшее к пятнистому загрязнению территории нашей республики после аварии на ЧАЭС. Многие газообразные соединения, растворяясь в атмосферной влаге, формируют кислотные осадки, которые нарушают экологическое равновесие и наземных и водных экосистем.
Вода, падающая на землю в виде осадков, может либо впитываться в почву, либо стекать по ней. Попадая на поверхность земли, дождевая вода захватывает частицы почвы, растворенные химикаты, детрит с питающимися им микроорганизмами. Поэтому поверхностный сток может быть сильно загрязнен. Большая часть воды впитывается в грунт. Частицы грязи, детрит и микроорганизмы отфильтровываются из нее. Однако, растворенные химические соединения не задерживаются почвой, а уносятся водой. Следовательно, любое химическое вещество, примененное, размещенное, разлитое, рассыпанное на земле или попавшее в нее, может загрязнить грунтовые воды.
Вот почему химический состав пресной воды зависит от физико-географических особенностей местности (характера почвы, грунта, особенностей водообмена и экологического благополучия объектов окружающей среды).
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИСТОЧНИКОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
Одним из главных принципиальных вопросов гигиены питьевой воды является выбор водоисточника. Этот выбор проводится путем техгнико-экономического сравнения вариантов источников водоснабжения, которыми могут быть атмосферные, подземные и поверхностные.
Атмосферные воды, весьма слабо минирализованы, очень мягкие, содержат мало органических веществ и свободны от патогенных бактерий. В дальнейшем на качество воды влияет способ сбора и хранения.
Подземные воды, пригодны для целей питьевого водоснабжения, залегают на глубине не более 250 - 300 м. По условиям залегания различают верховодку, грунтовые и межпластовые воды, значительно отличающиеся друг от друга по гигиеническим характеристикам.
Подземные воды, залегающие наиболее близко к земной поверхности, называются верховодкой. Вследствие поверхностного залегания, отсутствия водоупорной кровли и малого объема верховодка легко загрязняется, как правило, в санитарном отношении она ненадежна и не может считаться хорошим источником водоснабжения.
Грунтовые воды - воды первого от поверхности земли постоянно существующего водоносного горизонта. Они не имеют защиты из водоупорных слоев; область питания грунтовых вод совпадает с областью их распространения.
Грунтовые воды характеризуются весьма непостоянным режимом, который целиком зависит от гидрометеорологических факторов, частоты выпадения и обилия осадков. Вследствие этого имеются значительные сезонные колебания уровня стояния, химического и бактериального состава грунтовых вод. Запас их пополняется за счет инфильтрации атмосферных осадков либо воды рек природы высокого уровня. В процессе инфильтрации вода в значительной мере освобождается от органического и бактериального загрязнения; при этом ухудшается и ее органолептические свойства. Используются грунтовые воды главным образом в сельской местности при организации колодезного водоснабжения.
Межпластовые подземные воды залегают между водоупорными слоями и в зависимости от условий залегания могут быть напорными или безнапорными. Межпластовые воды отличаются от грунтовых невысокой температурой (5-12 0), постоянством состава. Обычно они прозрачны, бесцветны, лишены запаха и какого-либо привкуса.
Благодаря длительной фильтрации и наличию водоупорной кровли, защищающей межпластовые воды от загрязнения, последние отличаются почти полным отсутствием микроорганизмов, и могут использоваться для питья в сыром виде. Добываются межпластовые воды путем устройства глубоких трубчатых и, реже, шахтных колодцев.
Постоянный и большой дебит (от 1 до 200 м 3 /ч) и хорошие качества воды позволяют рассматривать межпластовые водоносные горизонты как лучший источник водоснабжения для небольших и средних водопроводов, большинство которых подает воду населению без какой-либо очистки.
Родники . Подземные воды могут самостоятельно выходить на поверхность земли. В таком случае они носят название родников, из которых образуются ключи или ручейки.
Поверхностные воды стекают по естественным уклонам к более пониженным местам, образуя проточные и непроточные водоемы: ручьи, реки, проточные и непроточные озера. Открытые водоемы питаются не только атмосферными, но и частично подземными водами.
Открытые водоемы подвержены загрязнению извне, поэтому с эпидемиологической точки зрения все открытые водоемы в большей или меньшей степени потенциально опасны. Особенно сильно загрязняется вода в участках водоема, лежащих у населенных пунктов и в местах спуска сточных вод.
При необходимости использовать открытый водоем для водоснабжения
следует, во-первых, отдать предпочтение крупным и проточным незарегулированным водоемам, во-вторых, охранять водоем от загрязнения бытовыми и промышленными сточными водами и, в-третьих, надежно обеззараживать воду.
В связи с изложенными о гигиенической характеристике водоисточников разного происхождения ГОСТ предусматривает при выборе источников водоснабжения в первую очередь ориентироваться на напорные, межпластовые-артезианские воды. При невозможности их использования изыскивают другие в следующем порядке: а) межпластовые напорные воды, в том числе родниковые; б) грунтовые воды; в) открытые водоемы.
САНИТАРНАЯ ОХРАНА ИСТОЧНИКОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ.
С целью охраны источников водоснабжения от загрязнения организуются зоны санитарной охраны (ЗСО), которые имею три пояса.
Первый пояс ЗСО подземных и поверхностных источников водоснабжения и водопроводных сооружений устанавливается в целях устранения возможности случайного или умышленного загрязнения воды источника в месте нахождения водозаборных и водопроводных сооружений. Водозаборы подземных вод должны располагаться, как правило вне территории промышленных предприятий и жилой застройки. Первый пояс ЗСО устанавливается не расстоянии не менее 30 м от водозабора - при использовании защищенных подземных вод и на расстоянии не менее 50 м - при использовании недостаточно защищенных подземных вод. При использовании группы подземных водозаборов, граница первого пояса должна находиться на расстоянии не менее 30 м и 50 м, соответственно, от крайних скважин (или шахтных колодцев).
Граница второго пояса ЗСО определяется гидродинамическими расчетами, исходя из условий, что если за ее пределами в водонасосный горизонт поступят микробные /нестабильные/ загрязнения, то они не достигают водозабора. Для эффективной защиты подземного источника водоснабжения от микробного (нестабильного) загрязнения необходимо, чтобы расчетное время продвижения загрязнения с подземными водами от границ второго пояса до водозабора было достаточным для утраты жизнеспособности и вирулентности патогенных микроорганизмов, т.е. для эффективного самоочищения.
Граница третьего пояса ЗСО определяется гидродинамическими расчетами, исходя из условия, что если за ее пределами в водонасосный гори-
зонт поступят химические (стабильные) загрязнения, они или не достигают водозабора, перемещаясь с подземными водами вне области питания, или достигают водозабора, но не ранее расчетного времени.
Схема водоснабжения определяет взаимное, технологически увязанное расположение сооружений системы водоснабжения и порядок подачи воды от источника и потреблению. Выбор схемы зависит от источника водоснабжения, требований к количеству и качеству воды, надежности и живучести системы водоснабжения, рельефа местности и других особенностей.
Питьевая вода во всех случаях должна быть безопасной в эпидемическом отношении, безвредной по химическому составу и иметь благоприятные оганолептические свойства, т.е. должна удовлетворять гигиеническим требованиям ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая".
2. Гигиенические требования к качеству питьевой воды (централизованное водоснабжение):
Соответствовать всем органолептическим свойствам: быть прозрачной, бесцветной, без привкусов, без запахов, не содержать видимых примесей, осадков.
Вода должна быть безвредной по химическому составу, не содержать канцерогенные, радиоактивные и вредные химические вещества.
Вода должна быть безопасной в эпидемическом и радиационном отношении, не содержать патогенных бактерий, вирусов, простейших, яиц гельминтов, соответствовать по показателям и β активности.
При децентрализованном водоснабжении допускаются органолептические свойства до 3 баллов, нитратов не более 45 мг/л, число бактерий группы кишечной палочки (коли-индекс) по количеству БГКП в 1000 мл воды не более 10.
Основные источники загрязнения вод у нас – это Жлобинский металлургический завод БМЗ, Речицкий гидролизный завод. Контролирует качество воды - Гомельский водоканал.
Нередко с помощью одного и того же метода можно решать несколько задач улучшения качества воды. Например, методом фильтрования можно достичь осветления воды, частичного обеззараживания, обезвреживания и т.п.
Осветление и обесцвечивание воды заключается в освобождении ее от веществ, обусловливающих мутность и цветность. Это достигается методами отстаивания, фильтрования через пористые материалы и коагулирования. Очень часто эти методы применяются в комбинации друг с другом. Например, отстаивание с фильтрованием или коагулирование с отстаиванием и фильтрованием.
В составе большинства очистных сооружений водопроводных станций имеются специальные сооружения, называемые отстойниками. По структуре потока отстойники условно делят на горизонтальные, радиальные и вертикальные. Воды в них двигаются с очень малой скоростью, благодаря чему создаются условия для оседания многих частиц определенной степени дисперстности и удельного веса. При этом мелкие частицы нередко агломерируют (укрупняются) и также приобретают способность к оседанию. Для ускорения этого процесса в некоторых отстойниках устраивают так называемые модули, которые представляют собой системы параллельных полок (каждая высотой 20–40 см), обеспечивающих сокращение пути движения частиц до дна полки, что существенно увеличивает пропускную способность отстойников.
При длительном отстаивании, которое нередко имеет место в естественных условиях (пруды, водохранилище), наблюдается не только увеличение прозрачности, но снижается и цветность, а также и количество микроорганизмов (по Хлопину на 75–90 %).
Процесс фильтрования воды заключается в пропускании ее через какой-либо пористый или мелкозернистый материал. В качестве фильтрующего материала употребляются песок, уголь, шлак, антрацитовая крошка, опилки, ткань, фарфор и т.п.
На поверхности фильтра и отчасти в толще происходит задержка взвешенных веществ, некоторой части микроорганизмов и в зависимости от природы фильтрующего материала – сорбция химических веществ.
Вопрос: Рассмотри рисунки. Прочитай подписи. Расскажи какие источники воды есть на Земле.
Ответ: К источникам пресной воды относят наземные воды, подземные воды, ледники и снега.
Основным источником пресной воды на земле являются реки и озера. Это уникальные по своей сути «дары» природы. Человечество уже много веков пользуется пресной водой для удовлетворения своих нужд. Самым крупным озером в мире является озеро Байкал, расположенное на территории Российской Федерации.
Водные бассейны, которые располагаются под землей на глубине от десятков до сотен метров – это своеобразные сосуды, где вода окружена твердой породой и находится под высочайшим давлением. Вода, скапливающаяся на небольшой глубине, является отличной основой для колодцев, водопроводных колонок.
Ледники в высоких горах, на остове Гренландия, в Антарктиде являются огромнейшим источником пресной воды на всей земле. Приблизительно это от 20 до 30 миллионов кубокилометров пресной и что самое главное чистой питьевой воды.
Немало пресной воды выпадает и в виде самых различных осадков (снега, дождя, росы).
Задание: Подготовьте рассказ - описание любого водоема (как называется, пресный или соленый, его обитатели).
Ответ: Озеро Байкал – величайшее пресное озеро на нашей планете. Оно неразрывно связанно с Россией и является одним из ее символов. Расположенное рядом с центром Азии, озеро Байкал известно во всем мире. Байкал – древнейшее озеро Земли. Ему около 25 миллионов лет. Озеро лежит в глубокой впадине, окруженной со всех сторон горными хребтами. Байкал является глубочайшим озером Земли. Его максимальная глубина составляет 1620 метров. Это позволяет Байкалу при сравнительно небольшой площади поверхности (31500 км2.) заключать 20% общемировых запасов пресной воды.
Говоря об исключительной чистоте Байкала, следует упомянуть одного из его обитателей, благодаря которому воду из озера можно безбоязненно пить без какого бы то ни было дополнительного очищения. Это крохотный рачок эпишура, являющийся одним из эндемиков озера (то есть он не встречается нигде, кроме Байкала). Именно этот рачок, многократно пропуская через себя воды озера очищает ее. Эпишура не единственный байкальский эндемик. Две трети представителей флоры и фауны озера живут только в Байкале. Наиболее известны байкальская нерпа, байкальский омуль, байкальский тюлень, некоторые виду бычков, а также живородящая рыба голомянка. Всего в озере обитает 2,6 ты. Жизнь многих характерных для Байкала животных неразрывно связана не только с самим озером, но и с его побережьем. Чайки, крохали, гоголи, турпаны, огари, орланы-белохвосты, скопы и многие другие виды птиц гнездятся на берегах озера и на его островах. Замечательна и такая неотъемлемая часть жизни великого озера, как массовый выход на берега бурых медведей, целиком обусловленный особенностями природы Байкала. В горной тайге Прибайкалья водится кабарга - самый маленький олень на Земном шаре. Растительность Байкала – это тайга и таежные травы и цветы.
Среди деревьев здесь преобладают кедровый стланик, знаменитая сибирская лиственница и, конечно же, всем известная сибирская кедровая сосна. Тут же можно встретить редчайшее растение рододендрон даурский. Рододендрон очень красивое растение, которое покрыто розовыми цветами, диаметр которых нередко достигает 7 см.
Флора озера Байкал представлена огромным количеством лекарственных растений. Здесь их насчитывается более 1000 видов. К самым знаменитым из них можно отнести: родиола розовая, толокнянка, солодка, бадан, боровая матка, анис, брусника, ромашка, щитовник, орляк, полынь и т.д.
Не стоит и забывать о флоре и самого озера. Она здесь представлена разнообразными водорослями и различными одноклеточными организмами. Всего их насчитывается не менее 250 видов.
Растения озера Байкал находятся под тщательной защитой и охраной, т.к. очень большое количество растений находится на грани исчезновения и занесены в Красную книгу.
Домашнее задание
Вопрос: Подготовь рассказ о том, почему нужно охранять водоемы и реки, беречь воду.
Ответ: Водоемов с пресной водой, пригодной для питья, на Земле совсем мало. К тому же, экологическая ситуация ухудшается с каждым годом, поэтому качество пресной воды портится, а ее количество неуклонно уменьшается.
Люди с давних времен селились по берегам рек и озер, которые являются источниками пресной воды.
Поэтому источники, от которых питаются населенные пункты, должны особенно оберегаться. Если произойдет загрязнение такого водоема, то без воды могут остаться тысячи или даже миллионы людей.
Каждый загрязненный водоем, даже расположенный вдалеке от города или поселка, все равно представляет опасность. Вода из него испаряется, образует облака и выпадает в виде осадков на окрестные территории. Так называемые кислотные дожди, когда на землю падает вода, смешанная с химическими отходами различных производств, уже не являются редкостью. Они представляют собой опасность для всего живого, а также для других водоемов.
Вода которой пользуется человек должна не просто оберегаться, а экономно расходоваться. Нельзя допускать, чтобы вода лилась «просто так».
Есть восточная пословица: капля за каплей – образуется озеро, а если не будет капать – то образуется пустыня. Беречь воду и водоемы – это то же самое, что и охранять и оберегать жизнь на планете, заботиться о красоте и процветании мира, в котором живут не только люди, но и многие другие живые существа.
Практически 70% территории нашей планеты покрыто водой. Если пересчитывать на кубические километры, то цифра получается довольно внушительная - 1500 миллиона кубических километров. И, кажется, что это огромная цифра, но не стоит забывать, что в эти полтора миллиона входит абсолютно вся вода - морская, океаническая, озерная, речная. Из этих 70% только 3% приходится на долю пресной воды. Около 190 миллионов кубических километров водных ресурсов находятся под земной корой (подземные водоемы). В зависимости от глубины этих источников их подразделяют на подземные и поверхностные воды. При этом учитывая количество проживающих на земле, а, следовательно, нуждающихся людей в питьевой воде - этот показатель мизерный. Сегодня нехватка чистой пресной воды - самая основная проблема человечества. Ученые всего мира разрабатывают программы и технологии, которые направлены на опреснение морской и океанической воды.
Водные бассейны, которые располагаются под землей на глубине от десятков до сотен метров - это своеобразные сосуды, где вода окружена твердой породой и находится под высочайшим давлением. Вода, скапливающаяся на небольшой глубине, является отличной основой для колодцев, водопроводных колонок. Эта вода пригодна для бытовых нужд, но требует особого очищения в случае использования ее в пищу. Вода, находящаяся на глубине в несколько метров от земли имеет один существенный недостаток - она постоянно контактирует с верхним рыхлым слоем почвы и может быть загрязнена пестицидами, тяжелыми металлами, радионуклидами и другими веществами и соединениями. Поэтому водоемы на большей глубине более чистые и безопасные для использования.
Ледники в Гренландии и Антарктиде являются огромнейшим источником пресной воды на всей земле. Приблизительно это от 20 до 30 миллионов кубокилометров пресной и что самое главное чистой питьевой воды.
Немало пресной воды выпадает и в виде самых различных осадков (снега, дождя, росы), а это около 14 тысяч кубических километров. Сегодня разработано множество специальных технологий для опреснения океанической воды. Основным способом для добычи пресной воды является принцип дистилляции. Но помимо этого способа используются и другие физико-химические методы, более дешевые и доступные.
Основным источником пресной воды на земле являются реки и озера. Это уникальные по своей сути «дары» природы. Человечество уже много веков пользуется пресной водой для удовлетворения своих нужд. Самым крупным озером в мире является озеро Байкал, расположенное на территории Российской Федерации. Этот водоем считается не только самым большим в мире, но и самым чистым с богатейшей флорой и фауной. Объемы воды в Байкале составляют около 20 тысяч кубических километров. Состав воды в Байкале приблизительно такой: мышьяк - 0,3 мкг/л (при предельно допустимой концентрации - 10 мкг/л), свинец 0,7 мкг/л (ПДК составляет 10 единиц), ртуть - 0,1 мкг/л (норма - 1 мкг/л), кадмий - 0,02 мкг/л (при максимально допустимой норме в 1 мкг/л). Около шести тысяч кубических километров воды находится во всех животных и растительных организмах на планете, в том числе и в самих людях. Поэтому можно смело утверждать, что природные ресурсы воды распределены буквально по всей планете.
Человек на 80% состоит именно из жидкости, уменьшение водного баланса в организме приводит к достаточно печальным последствиям. Самое интересное то, что мы совершенно не обращаем внимания на процессы обмена жидкостью с природой. А происходит это не только через пот и мочу, но и через выдыхаемые нами капельки жидкости. Но чтобы отдавать жидкость, мы черпаем ее же у самой природы.И вряд ли кто-то из нас задался вопросом «А что будет, если обмен жидкостями прекратится?». В случае прекращения поступления жидкости в человеческий организм произойдет дегидратация - другими словами обезвоживание организма.
Основные симптомы обезвоживания: слабость, головная боль, учащенное сердцебиение, головокружение, тошнота, отдышка. При потере 10% жидкости от массы человеческого тела приводит к потерям сознания, нарушению речи, ухудшению слуха и зрения. Если произойдет потеря жидкости в районе от 15 до 20%, происходят осложнения в сердечнососудистой и нервной системе и в итоге летальный исход.
Именно по этой причине следует внимательно относиться к потребностям собственного организма и не игнорировать его тревожные сигналы. И самое главное - следует беречь источники воды на земле, чтобы предотвратить их загрязнение и исчезновение .
Водоснабжение дома состоит из источника воды, системы подачи воды, фильтров и сантехнических приборов в доме. Самый хороший источник воды - артезианская скважина глубиной от 100 м. Но получить разрешение на сооружение такой скважины очень сложно и дорого. Поэтому обычно бурят одну такую скважину на целый поселок. Дальше вода накапливается в водонапорной башне и подается на участки (в дома) по летнему (надземному) или нормальному (подземному) водопроводу.
Водоснабжение представляет собой систему сложных сооружений для забора воды из природных источников, очистки ее, хранения необходимых запасов и подачи потребителю воды соответствующего качества.
Источники водоснабжения делятся на поверхностные и подземные. К поверхностным источникам, которые могут быть использованы в целях водоснабжения, относятся реки и водохранилища. К подземным источникам относятся воды почвенные и грунтовые, межпластовые (артезианские) и родники (ключи).
Вода из поверхностного источника содержит различные примеси - минеральные и органические вещества, а также бактерии. К минеральным примесям относятся частицы песка, глины, ила, растворенные в воде соли, железо, к органическим - гниющие вещества растительного и животного происхождения. Появление в воде бактерий - возбудителей разных болезней - связано с попаданием в реки и озера сточной воды из жилых поселков и городов. Речные воды, как правило, содержат большое количество взвешенных веществ, особенно в период паводков, а также органических веществ, микроорганизмов, в том числе болезнетворных бактерий, и небольшое количество солей. Санитарные качества речной воды часто бывают низкими, вследствие загрязнения ее поверхностными стоками. В водохранилищах вода содержит меньше взвешенных частиц, но она недостаточно прозрачна. Воды пресных озер большей частью прозрачны, но иногда бывают загрязнены поверхностными стоками.
Подземной является значительная часть воды, выпавшей на землю в виде осадков и просочившейся сквозь почву. Она проникает вглубь земли, растворяет отдельные породы и заполняет поры между частицами водоносных пластов и свободное пространство до водонепроницаемых грунтов: глины, гранита и мрамора. Подземные воды залегают на различной глубине.
Верховодка - подземные воды, которые накапливаются в верхних слоях почвы, неровностях и углублениях водонепроницаемых грунтов и не образуют сплошного водоносного слоя . Верховодка обычно встречается на небольшой глубине и используется для устройства сельских срубовых колодцев, используемых для поливов садов и огородов. Вода в колодце стоит на одном уровне с водой в грунте. В летний период колодцы иногда могут пересыхать. Верховодка легко загрязняется поверхностными стоками и непригодна для водоснабжения загородного дома.
Грунтовые (безнапорные) воды залегают в сплошном водоносном слое , под которым находится верхний водонепроницаемый слой грунта. Вода в питьевых срубовых деревенских колодцах, прорытых в водоносном слое, стоит на том же уровне, что и вода в водоносном слое. Эта вода может быть использована для водоснабжения. Колодцы опущенные в водоносный слой пересыхают крайне редко.
Артезианские (напорные) воды находятся в глубоких водоносных слоях , которые залегают между водонепроницаемыми грунтами. По сути, это уже не озеро, а река или море воды. Если в водоносном слое присутствует большое давление - вода из скважины бьет фонтаном.
Ключевые воды - это грунтовые воды, которые находят естественный выход на поверхность земли. Ключи бывают нисходящие, когда выходят на земную поверхность сверху в результате обнажения водоносных пластов, например, на склонах оврагов и балок, и восходящие, когда они выходят на земную поверхность снизу из напорных слоев.
Вода, применяемая для хозяйственно-питьевых нужд населения, должка удовлетворять следующим санитарно-гигиеническим требованиям: быть прозрачной, невредной для здоровья, не содержать болезнетворных бактерий, не иметь запаха и привкуса. Этими качествами обладает вода подземных источников (ключи и особенно «артезианские» воды). Такая вода может быть подана потребителям без очистки. Однако подземные источники часто содержат много солей и обладают значительной жесткостью. Воды подземных источников с растворенными солями кальция, хлористого натрия, извести называются жесткими; они требуют умягчения, т. е. удаления излишнего количества растворенных солей (жесткая вода подземных источников - скорее правило, нежели исключение).
Начиная рассказ о природных источниках воды, стоит пояснить, почему в заголовок статьи мы внесли определение «условно». Дело в том, что по-настоящему чистой питьевой воды на Земле осталось крайне мало, и количество таких источников с каждым годом неуклонно сокращается. Но оставим наше малоприятное для человечества вступление, и перейдем непосредственно к самой теме нашего разговора, отметив примерное количество питьевой воды на нашей планете. По подсчетам ученых-экологов, доля пресной воды на Земле составляет всего 3%, большая часть которых — это горные и покровные ледники, встречающиеся на Северном и Южном полюсах, а также в ряде северных регионов, в частности в Гренландии, которая считается одним из крупнейшим мест залегания чистой питьевой воды на планете. Остальная, условно пригодная для питья вода сосредоточена в реках и озерах, а также в поверхностных и подземных водах, которая добывается с помощью . Также, незначительная доля пресной воды приходится на атмосферные осадки. Однако, какими бы большими запасами воды не обладали реки и озера, в общей своей массе, использовать ее для питье без предварительной очистки невозможно, ибо хозяйственная деятельность человека зашла так далеко, что практически все подобные источники питьевой воды на Земле давно уже загрязнены не просто вредными, а даже опасными для здоровья людей веществами. Поэтому, в большинстве случаях, для водообеспечения населения используются поверхностные и подземные воды, о которых мы поговорим подробно, коснувшись в заключении статьи способов добычи пресной воды из айсбергов и опреснения соленой морской и океанской воды.
Поверхностные источники
Поверхностными источниками называют реки и озера, на долю которых приходится всего 0,01% от объема всей пресной воды на Земле. При этом, большая ее часть находится в реках, и только 1,47% приходится на озера. Большинство рек на планете имеют такое течение, что обеспечить подачу воды из них естественным способом не представляется возможным. Поэтому, многие из них перекрыты плотинами, образующими искусственные открытые резервуары для хранения пресной воды, которые в ряде случаев используются для производства электроэнергии, которая вырабатывается при сбрасывании воды из хранилищ на турбины. В мире не так-то и много рек, которые способны обеспечить сброс больших объемов воды за единицу времени. К ним относятся: в России - Енисей, в Южной Америке - Амазонка, в США - Миссури и Миссисипи, в Южная Азия - Брахмапутра и Ганг, в Китае - Янцзы, в Африке - Конго (Заир). На втором месте по значимости, в качестве источников питьевой воды, после рек и водохранилищ, стоят озера, которые суммарно вмещают до 125 тысяч кубических километров воды. Помимо подачи воды из них непосредственно на бытовые нужды, часть пресной воды из озер идет на обеспечение хозяйственной деятельности человека - это орошение сельскохозяйственных угодий, выращивание рыб, промышленное, а чаще всего - пищевое, производство и т. п. Иногда, бесконтрольный забор пресной воды из озер, которые так быстро, как реки не могут восполнить ее запас, приводит к полному пересыханию озер. Ярким примером служит Аральское море, которое является по сути озером, и уже практически исчезло с поверхности Земли. Также, встречаются ситуации, когда образуются новые пресные озера, например, в результате сейсмической активности, но такие случаи довольно редки.
В отличии от рек, значительную часть которых питают множество небольших ручейков и родников, даже в «благополучных» озерах в течении года возможны значительные колебания уровня воды. Это связано с различными факторами, основными из которых являются: увеличение естественного сброса воды через вытекающие из водоемов реки, испарение воды и просачивание ее в грунт. Однако, если озеро «здоровое», то, как правило, до критических отметок уровень воды не падает, и водоем пополняется за счет атмосферных осадков, а также впадающих в него рек и родников. Этот процесс длится тысячелетиями, и ряд довольно старых озер на Земле в скором времени утратят свой потенциал, как естественные резервуары пресной воды. Дело в том, что в результате испарения воды, в таких водоемах постепенно накапливаются соли, процент которых в определенный момент становится настолько высоким, что пресное озера превращается в соленое, а значит использовать воду из него для питья уже невозможно. Конечно, можно при заборе воды из таких водоемов пропускать ее через специальные установки-опреснители. Но как показывает практика, внедрение такого оборудования делает получаемую пресную воду настолько дорогой, что ее опреснение не рентабельно. Что касается болот с пресной водой, которые по сути являются ближайшими родственниками озер, то их потенциал, как источников пресной воды, используется очень слабо. Ученые полагают, что в ближайшем будущем, проблема пресной воды станет такой острой, что болота, о консервации которых необходимо думать уже сегодня, будут одним из источников питьевой воды.
Подземные источники
По самым приблизительным подсчетам, около 98% всей пресной воды на Земле находится в ее недрах. Причем, почти половина от ее объема залегает на глубинах, превышающих 800 метров, что делает ее добычу крайне затратной, а в некоторых случаях, вообще невозможной. А те 50%, которые доступны, так бездумно отбираются, что если кардинально не исправить ситуацию, то уже через 40-50 лет, человечеству придется бурить скважины глубиной более километра, чтобы обеспечить себя питьевой водой. Примером могут служить подземные воды пустыни Сахара, объем которых, по последним подсчетам, составляет до 625 тысяч кубических километров. Но беда в том, что область их залегания такова, что пополнение подземного резервуара естественным путем не происходит, а откачка идет весьма интенсивно. Кроме этого, недавние геологические процессе в данной местности привели к тому, что подземные воды стали выходить на поверхность в виде родников, только небольшая часть которых приходится на места компактного проживания людей. Остальная же вода, в буквальном смысле уходит в песок. Как поясняют ученые, это происходит потому, что огромный пресный резервуар под Сахарой представляет собой несколько крупных озер, поверхность которых, после подвижек земной коры, пересеклась в некоторых местах с поверхностью Земли. От чего и образовались родники и даже артезианские источники, особенно там, где вода оказалась под значительным гидростатическим давлением. Когда воды в недрах Сахары не станет вообще, сказать точно нельзя, но что этот момент не за горами, об этом экологи говорят наверняка. Ко всему прочему, не помешало бы подобную воду пропускать через , но это не всегда возможно.
Добыча подземных пресных вод идет намного большими темпами, чем это было возможно еще лет 20-30 назад. И связано это с появлением высокотехнологичной буровой техники и мощных насосов для подъема воды с больших глубин, что позволяет добывать за единицу времени значительные объемы воды. Однако, в некоторых регионах планеты, растущее потребление воды несет с собой негативные последствия. Дело в том, что подземные резервуары практически не пополняются водой естественным путем, и ее откачка приводит к снижению уровня воды, что влечет за собой увеличение расходов на ее добычу. Более того, в местах, где подземные резервуары полностью истощены, наблюдается проседание земной поверхности, что делает невозможным дальнейшую ее эксплуатацию, например, в качестве сельскохозяйственных угодий. В прибрежных районах ситуация складывается еще драматичней. Опустошенные водоносные горизонты, даже те, воду из которых можно извлекать еще в течении нескольких лет, смешиваются с соленой морской или океанической водой, что приводит к засолению почвы, и того небольшого объема пресной воды, который еще остался в прибрежном регионе. Проблема засоления пресной воды имеет еще одну причину, связанную с хозяйственной деятельностью человека. Ведь источником соли могут быть не только моря и океаны, а и удобрения или вода с высоким содержанием соли, которая используется для полива полей и садов. Такие процессы засоления подземных вод и грунта называются антропогенными, и сталкиваются с ними все больше цивилизованных стран.
Получение пресной воды из айсбергов
В заключении статьи о природных условно чистых источниках пресной воды, мы, как и обещали, уделим внимание добыче питьевой воды из айсбергов. Ученые утверждают, что только в ледниках материковой части Антарктиды находится до 93% всех запасов пресной воды на Земле, что составляет около двух тысяч квадратных километров замерзшей влаги. А поскольку, в скором времени, поверхностных и подземных источник питьевой воды на планете практически не останется, то придет такой момент, когда человечество будет вынуждено обратить свое внимание на айсберги. Идею добывать питьевую воду из ледников впервые высказал еще в XVIII веке английский мореплаватель и первооткрыватель Джеймс Кук, более известный тем, что был съеден аборигенами. И хотя это, всего лишь легенда, помнят его не за революционную по тем временам идею - добывать воду с ледников Антарктиды, а за нелепую смерть в котле людоедов, которого на самом деле и не было. Почему Кук обратил внимание на айсберги, как на источники пресной воды, - доподлинно неизвестно. Но тот факт, что мореплаватель первым предложил использовать куски льда в дальних морских походах в качестве естественных хранилищ запасов воды, об этом мы знаем наверняка из ряда письменных источников, дошедших до наших дней. Современные последователи Кука пошли еще дальше, и предлагают откалывать от ледников огромные куски льда, чтобы доставлять их затем в регионы, где наблюдается дефицит питьевой воды. На первый взгляд идея гениальная, но при реализации подобного проекта могут возникнуть трудности, преодолеть которые невозможно, даже при современном развитии техники.
- Отколоть от ледника айсберг большого размера довольно проблематично, и традиционные механические инструменты, а также направленный взрыв, здесь не подходят, ибо айсберг может расколоться.
- Доставить айсберг к месту назначения, не потеряв при этом значительную его часть, которая просто растает в теплых водах и под палящим солнцем, просто невозможно.
- Даже если будет изобретен действенный способ «консервации» айсберга, исключающий его таяние, для его перемещения понадобится несколько мощных морских судов, работа которых должна быть максимально слаженной.
- Переработать на пресную воду такое огромное количество льда без значительных потерь вряд ли получится.
Как видим, даже в случае, если будет изобретен эффективный способ разработки ледника и доставки его частей к месту назначения, работы эти будут настолько затратными, что стоимость одного литра пресной воды получится астрономической. Однако, ученые полагают, что какими бы трудностями не сопровождалась добыча льда в Антарктиде, и его доставка потребителям, в скором будущем мы станем свидетелями воплощения идеи Джеймса Кука в реальность. Тем более, большую заинтересованность в этом вопросе уже проявляют такие страны, как Австралия, Египет, Саудовская Аравия, Франция и США.
