Мировой океан, как важнейшая экосистема Земли

План.

1. Введение.
2. Несколько слов о гидросфере.
3. Функции гидросферы.
4. Использование водных ресурсов.
5. Загрязнение гидросферы: 

• физическое
• химическое
• биологическое 
• тепловое.

6. Мировой океан, как важнейшая экосистема Земли.

7. Заключение.
8. Список используемых источников.

 

Реки нужно считать важнейшей государственной ценностью. Только так можно уберечь Радость, которую нам дают воды, текущие, и возможность в любую минуту утолить жажду. Ведь нет на Земле напитка лучшего, чем стакан холодной чистой воды.

(В. М. Песков, русский  писатель, журналист).

 

Водная оболочка Земли - гидросфера играет важнейшую роль в существовании биосферы и человека. Собственно без воды не могло бы быть человека, животного и растительного мира, так как большинство растений и животных состоит в основном из воды. Проблемы чистой воды и охраны водных экосистем становятся все более острыми по мере исторического развития общества, стремительно увеличивается влияние на природу, вызываемого научно- техническим прогрессом.

Из-за нарушения экологического равновесия в водоемах создается серьезная угроза значительного ухудшения экологической обстановки в целом. Поэтому перед человечеством стоит огромная задача охраны гидросферы и сохранения биологического равновесия в биосфере.

Гидросфера, или водная оболочка Земли - это ее моря и океаны, ледяные шапки приполярных районов, реки, озера и подземные воды. Запасы воды на Земле огромны - 1,46 109 км3 (0,025% ее массы). Но это преимущественно горько-соленая морская вода, непригодная для питья и технологического использования. Пресная вода составляет всего 2% ее общего количества на планете, причем 85% ее сосредоточено в ледниковых щитах Гренландии и Антарктиды, айсбергах и горных ледниках. И только 1% пресной воды содержат реки, озера и подземные воды; именно эти источники и использует человечество для своих нужд.

Табл. 1. Распределение водных масс в гидросфере Земли

Часть гидросферы	Объем воды, тыс. км3	Доля в общем объеме вод, %
Мировой океан	1 370 000	94,1
Подземные воды	60 000	4,1
Ледники	24 000	1,7
Озера	280	0,02
Вода в почве	80	0,01
Пары атмосферы	14	0,001
Реки	1,2	0,0001

 

 

Космонавты говорят, что если смотреть на Землю с высоты космической орбиты, то глаз различает преимущественно два цвета: белый цвет облаков и ледяных полярных шапок и голубой цвет Мирового океана, покрывающего 71% поверхности нашей планеты.

Вода на Земле присутствует во всех трех агрегатных состояниях, однако наибольший объем ее приходится на жидкую фазу, которая весьма значима для формирования других особенностей планеты. Весь природный водный комплекс функционирует как единое целое, находясь в состоянии непрерывного движения, развития и обновления. Поверхность Мирового океана расположена между атмосферой и литосферой. Поперечник Земли, т.е. ее экваториальный диаметр, составляет 12 760 км, а средняя глубина океана в его современном ложе – 3,7 км. Следовательно, толщина слоя воды в жидком состоянии в среднем составляет лишь 0,03% земного диаметра. В сущности, это тончайшая водяная пленка на поверхности Земли, но, как озоновый защитный слой, играющая исключительно важную роль в биосферной системе.

Функции гидросферы.

Вода, как элемент глобальной экосистемы, выполняет очень важные функции:

• Вода - это основная составляющая часть всех живых организмов (тело человека, например, на 70% состоит из воды, а некоторые организмы, такие как медуза или огурец, на 98-99%);

• С участием воды осуществляются многочисленные процессы в экосистемах (например, обмен веществ, тепла);

• Воды Мирового океана - основной климатообразующих фактор, главный аккумулятор солнечной энергии и «кухня» погоды для всей планеты;

• Вода играет важнейшую роль в формировании ландшафтов Земли.

• Вода - один из важнейших видов минерального сырья, основной природный ресурс, потребляемой человечеством (сегодня воды используется в тысячи раз больше, чем нефти или угля).

 

Общеизвестно, что большую часть живых организмов — растений и животных — составляет вода, но общая масса воды как часть органического мира незначительна относительно объема гидросферы, и не по этому признаку следует судить о биологической роли воды. В данном случае взаимосвязь гидросферы с биосферой гораздо сложнее, чем с литосферой и атмосферой. Важный фактор — участие воды в биологических процессах, начиная от возникновения жизни. Следует «исключить совершенно сухие участки из числа мест зарождения жизни и рассматривать жизнь как явление, присущее лишь гидросфере», и «жизнь в сущности есть производное воды», — писал Д. Бернал. В своей теории происхождения жизни на Земле этот автор в значительной мере следует теории А. И. Опарина.

 

Трудно переоценить, насколько важную роль вода играет для обмена веществ и здоровья. Буквально каждый процесс в организме происходит с помощью воды. Каждая клетка напитана водой, каждая химическая реакция происходит с помощью воды. Это включает в себя и те химические реакции, которые происходят в вашем теле и производят энергию, помогая вам оставаться активными и обладать эффективным обменом веществ. Поскольку вода является компонентом крови, которая снабжает ваш организм питательными веществами, в крови должно быть достаточно воды, чтобы доставлять питательные вещества в каждую клетку. Недостаток воды замедляет скорость обмена веществ. Вашему телу необходим кислород, чтобы производить энергию. При нехватке воды в крови она хуже снабжает организм кислородом, вы становитесь вялыми, менее активными. Более того, при нехватке воды пища, которую вы едите, витамины, минералы и другие питательные вещества плохо усваиваются и питание становится неполноценным. 

 

 

 Компоненты климатической системы имеют различные физические свойства. Так, например, вода имеет примерно в 4 раза большую удельную теплоемкость, чем воздух, теплопроводность воды превышает теплопроводность воздуха примерно в 20 раз. Следовательно, воды Мирового океана являются хорошим аккумулятором солнечной энергии, значительная часть которой передается затем в атмосферу в виде потоков скрытого и явного тепла.

 

Огромную роль играет гидросфера в формировании поверхности Земли, ее ландшафтов, в развития экзогенных процессов (выветривание горных пород, эрозия, карст и др.), в переносе химических веществ, в том числе и загрязнителей окружающей среды. 
Для многих организмов вода - это среда их обитания. Химический состав морской воды очень похож на состав плазмы крови человека: содержит те же химические элементы и примерно в тех же пропорциях. Это одно из доказательств того, что предки человека, как и остальных млекопитающих, когда-то жили в море. 
Основной источник водоснабжения для человека - речной сток. Первое место по этому показателю занимает Бразилия с ее гигантской полноводной рекой Амазонкой. 
Значительную проблему для человечества составляет неравномерное распределение речного стока по поверхности Земли. Например, Китай готовится осуществить грандиозный проект века - вернуть крупные реки Хуанхэ, Янцзы, Пусть и Гуай на север для обеспечения засушливых северных провинций, в том числе района Пекина, водой. Проект рассчитан на 50 лет. Все реки планируется совместить каналами, общая протяженность которых превысит 1000 км. Объем воды, перебрасываться с юга на север, - 48 млрд. м3/год. Стоимость первого этапа работ (10 лет) оценивается в 19 млрд. долларов США. Стоимость всего проекта пока невозможно оценить. Специалисты-экологи считают, что реализация этого замысла повлечет экологические бедствия и негативные изменения экосистем регионального масштаба. Однако, к сожалению, экономические факторы сегодня преобладают. 
В условиях ненарушенных ландшафтов поверхностный сток практически не несет в реки загрязнений. Именно природные ландшафты, благодаря фильтрационным способностям природных биоценозов, ранее были идеальным фильтром.  Подземные воды имеют не меньшее значение для обеспечения водой населения: около 70% жителей сел и поселков городского типа удовлетворяют свои потребности в питьевой воде за счет грунтовых вод (колодцы) или глубоких водоносных горизонтов (скважин).  В некоторых промышленных районах разработка шахт и карьеров негативно влияет на качество и запасы подземных вод. В результате многолетнего откачки воды из этих объектов ее уровень очень понизился, а с некоторых водоносных горизонтов вода исчезла совсем.

 
Потребление воды. 
Все отрасли хозяйства отношении водных ресурсов делятся на потребителей и пользователей. Потребители забирают воду из источника водоснабжения, используют ее для изготовления продукции, а затем возвращают, но уже в меньшем количестве и другого качества. Пользователи воду не забирают, а используют ее как среду (водный транспорт, рыболовство, спорт и т.п.) или как источник энергии (ГЭС). Однако и они могут изменять качество воды (например, водный транспорт загрязняет воду). 
Промышленность использует около 20% воды, потребляемой человечеством. Количество потребляемой воды предприятием, зависит от того, какую продукцию оно выпускает, от системы водоснабжения (прямоточная или обратимая) и от других причин. 
По прямоточной системы вода из источника поступает на промышленный объект, используется в процессе изготовления продукции, затем подвергается очистке и после этого сбрасывается в водосток или водоем. По оборотной системы отработанная вода после очистки не возвращается в водоем, а снова используется в процессе производства. Расход воды при такой системе гораздо ниже. Например, ТЭС мощностью 1 млн. кВт в случае прямого водоснабжения (для охлаждения агрегатов) потребляет 1,5 км3 воды ежегодно, а за оборотной системы - лишь 0,12 км3, т.е. в 13 раз меньше. 
Количество воды (м3), необходимой для производства 1 т продукции, называют водоемкость производства. По этому показателю различные производства весьма отличны. Например, для производства 1 т металлопроката требуется 10-15 м3 воды, а 1 т химволокна - 2000 - 5000 м3. К крупнейших потребителей воды в промышленности относятся атомные электростанции. Так, Хмельницкая АЭС, расположенная в верховьях реки Горынь, «выпивает» всю воду из этой реки, которая некогда была основным источником водоснабжения населения и промышленности Ровенской области. 
Основной же потребитель воды - сельское хозяйство (70% ее общего использования). Это обусловлено прежде всего увеличением площадей орошаемого земледелия. Орошаемые земли намного продуктивнее от неорошаемых. Сегодня в мире площадь орошаемых земель составляет 15% общей площади сельскохозяйственных угодий, а дают эти земли более 50% всей продукции. 
Удельное водопотребление во время орошения зависит от вида выращиваемых сельскохозяйственных культур, климата, технического состояния оросительных систем и способов полива. Так, нормы полива для зерновых культур составляют 1500-3500 м3/га, для сахарной свеклы - 2500-6000, а для риса - 8000-15 000 м3/га. 
Большая часть воды (20-60%), которая используется для орошения, безвозвратно теряется (испаряется), определенная ее количество возвращается обратно в водоемы в виде так называемых возвратных вод, сильно загрязненных солями. 
Водоснабжение населения (около 10% всей потребляемой человечеством воды) удовлетворяет потребности в питьевой воде и коммунально-бытовые (работа предприятий бытового обслуживания, поливки улиц и зеленых насаждений, противопожарные мероприятия и т.д.). Есть понятие удельное водопотребление, т.е. суточный объем воды (л), необходимый для удовлетворения потребностей одного жителя города или села. В крупных городах мира удельное водопотребление сегодня такое (л / сутки): Нью-Йорк - 600, Париж - 500, Москва - 400, Киев - 333, Лондон - 263. Для сравнения: в развивающихся странах (Центральная Африка, Ближний Восток), этот показатель составляет лишь 10-15 л / сутки. 

 
Использование водных ресурсов

 

В зависимости от того, каким образом используют водные ресурсы, все отрасли народного хозяйства подразделяют на две категории:

1) водопользователи –  это отрасли, которые используют  водоемы для различных целей, но безвозвратный водозабор не  ведут. К ним относятся гидроэнергетика, водный транспорт, рыбное хозяйство, местные органы, использующие воду  для целей и нужд населения, т.е. службы хозяйственно-питьевого  потребления.

2) водопотребители – это отрасли, которые берут воду из водоемов, причем часть ее используется безвозвратно. Крупнейшими водопотребителями являются теплоэнергетика (особенно АЭС), сельское хозяйство, а из промышленности - химическая и металлургическая.

Современный город с населением 1 млн человек потребляет в сутки 300 тыс.м3 воды, из которых 75-80% превращаются в сточные воды.

Существует следующая классификация пресных вод по целевому назначению (рис. 1).

Рис 1. Классификация природных вод по целевому назначению

 

Вода питьевая – вода, в которой бактериологические, органолептические показатели и показатели токсических химических веществ находятся в пределах норм питьевого водоснабжения.

Вода минеральная – вода, компонентный состав которой отвечает лечебным требованиям.

Вода промышленная – вода, компонентного состава и ресурсов которой достаточно для извлечения этих компонентов в промышленных масштабах.

Вода теплоэнергетическая – термальная вода, теплоэнергетические ресурсы которой могут быть использованы в любой отрасли народного хозяйства.

Вода техническая – любая вода, кроме питьевой, минеральной и промышленной, пригодная для использования в народном хозяйстве. При этом различают:

- хозяйственно-бытовые воды  – воды, используемые для бытовых  и санитарно-гигиенических целей  населением, а также прачечными, банями, столовыми, больницами и  т.д.;

- поливную воду, используемую  для орошения земель и полива  сельскохозяйственных растений.

- энергетическую воду, используемую  для получения пара и нагревания  помещений, оборудования и сред, а также для охлаждения жидких  и газообразных продуктов в  теплообменных аппаратах, а твердых  тел – непосредственно; может  быть оборотной и подпиточной (добавочной).

Воду весьма часто используют для охлаждения жидких и газообразных продуктов в теплообменных аппаратах. В этом случае она не соприкасается с материальными потоками и не загрязняется, а лишь нагревается. В промышленности 65-80% расхода воды потребляется для охлаждения.

Технологическую воду подразделяют на средообразующую, промывочную и реакционную. Средообразующую воду используют для растворения и образования пульп, при обогащении и переработке руд, гидротранспорте продуктов и отходов производства; промывочную – для промывки газообразных (абсорбция), жидких (экстракция) и твердых продуктов и изделий, а также реакционную – в составе реагентов, при отгонке и аналогичных процессах. Таким образом, технологическая вода непосредственно контактирует с продуктами и изделиями.