Понятие гидросферы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

гидросфера вода океан

Введение

1. Свойства воды

2. Состав гидросферы

3. Гидросфера в России

4. Экологическая проблема гидросферы

Вывод

Список используемой литературы

Введение

Гидросфера - водная оболочка Земли, включающая океаны, моря, озёра, реки, подземные воды, ледники в океане, снежный покров и водяные пары. Вода, наряду с кислородом, является одним из важнейших веществ на земле. Она входит в состав всех живых организмов на планете. Например, человек состоит из воды приблизительно на 80%. Вода также играет важную роль в формировании рельефа поверхности Земли, переносе химических веществ в глубинах Земли и на ее поверхности. Воды гидросферы находятся в постоянном взаимодействии с атмосферой, литосферой и биосферой. Взаимодействие это выражается в переходы вод из одних видов в другие, и называется круговоротом воды. По мнению большинства учёных, именно в воде зародилась жизнь на нашей планете.

Гидросфера состоит из 97% солёной воды и 3% пресной воды. Солёная вода морей и океанов отличается по своему химическому составу. В соленой воде всегда присутствуют растворенные вещества: соли, минералы, газы, органические вещества. Соленая вода океана содержит в своем составе 35 гр. соли на один килограмм воды. Морская вода может иметь концентрацию солей, как выше так и ниже. Но самая большая концентрация соли в воде в ”солёных озёрах” до 300 гр./кг. и глубинных водах - 600 гр./кг.

Пресная вода - противоположность морской воды, охватывает ту часть доступной воды 3емли, в которой соли содержатся в минимальных количествах. Вода, содержание в которой не превышает 0,1 % солей, т.е. в 1г солей на 1л воды - считается пресной водой.

Таблица содержания запасов пресной воды в частях гидросферы. [1]

“Анализ водного баланса 3емли показывает, что общее количество осадков, выпадающих на поверхность Мирового океана, всегда меньше испарения, так как часть испарившейся воды уносится на сушу и уже там выпадает в виде осадков. В среднем с поверхности океана ежегодно испаряется слой воды, равный 1400мм, а осадков выпадает 1270мм. Разницу балансирует речной сток в океан. На суше, наоборот, количество атмосферных осадков больше, чем количество испарившейся влаги, до 38% всех выпавших осадков речной сток уносит в океан.” [2]

[2]

[2]

Из таблицы «Водный баланс и ресурсы пресных вод континентов и суши в целом» видно, что наиболее богата водными ресурсами на единицу площади Южная Америка, затем следует Европа, Азия и Северная Америка. По объему речного стока наиболее обеспечена водными ресурсами Азия. Несмотря на неравномерность распределения пресных вод по континентам 3емли, в целом они пока обеспечивают биосферу.

1. Свойства воды

Вода - единственное химическое соединение, которое существует в природе в виде и жидкости, и твердого вещества (лед), и газа (пары воды). Всем хорошо известно, что вода при нормальных условиях - бесцветная прозрачная жидкость без запаха. Она обладает целым рядом удивительных физико-химических свойств: высоким поверхностным натяжением (с этим свойством связано значительное капиллярное поднятие воды, что способствует питанию растений по корневым системам); высокими температурами кипения и замерзания; удельные энтальпии (теплосодержание) плавления и испарения выше, чем у большинства веществ; плотность воды в жидкой фазе больше плотности льда, поэтому лед плавает на поверхности воды, и водоемы не замерзают до дна. Воду можно рассматривать с химической точки зрения как оксид водорода или гидрид кислорода. Вода является прекрасным растворителем для многих веществ. Благодаря высокой растворяющей способности воды в ней содержатся практически все химические элементы, из которых наиболее важны для живых организмов. Почти все биохимические процессы, обеспечивающие жизнедеятельность организмов, сводятся к реакциям в водных растворах.

Анализ данных из таблицы «Температуры плавления и кипения водородных соединений элементов главной подгруппы VI группы периодической системы» и рисунка «Точки кипения и замерзания четырёх гидридов элементов» показывает, нелогичность поведения воды: переходы воды из твёрдого состояния в жидкое и газообразное проходят при температурах, на более высоких, чем должно было быть.

[3]

[4]

«Это объясняется строением молекулы воды, она построена в виде тупоугольного треугольника, угол между связями кислород-водород равен 104°27' (рисунок молекулы воды).

[4]

Но, так как оба атома водорода расположены по одну сторону от кислородного атома, то электрические заряды в ней рассредоточиваются, и молекула воды приобретает полярность. Полярность - это причина, химических взаимодействий между разными молекулами воды. Атомы водорода в молекулах воды, имею частично положительный заряд, вступают в связь с электронами атомов кислорода и соседними молекулами. Такая химическая связь носит название - водородной. Взаимодействие между молекулами воды объясняется и температурами кипения и плавления. Для того чтобы “расшатать” связи водорода, нужна большая энергия, это и объясняет большую теплоёмкость воды.» [5]

При температуре 0 °C вода превращается в лёд. Аномалия воды заключается в том, что после плавления вода сжимается, а затем при температуре 4°C начинает расширяться. При 0°C 100г льда занимает объем 109,05 куб.см, а 100г воды - 100.01 куб.см. Поэтому лёд обладает плавучестью.

Существует семь модификаций льда. Они получены искусственно. Их физические характеристики показаны на «Фазовой диаграмме воды».

[6]

2. Состав гидросферы

Мировой океан. Самым большим звеном гидросферы является Мировой океан - это совокупность всех океанов, морей, заливов, проливов. Мировой океан занимает более 70% поверхности Земли. Он кормит людей, дает им электроэнергию, в его водах растворено много ценных химических элементов. Наука, изучающая океаны называется - океанология.

Океан - это большой объем соленой воды. Всего на земном шаре 4 океана: самый крупный и глубокий - это Тихий океан, затем идет Атлантический океан, Индийский и Северный Ледовитый океан.

[7]

Море - это часть океана, более или менее обособленная и отличающаяся особенностями температуры, солености, характером приливов и отливов. По происхождению моря делятся на тектонические, и образовавшиеся в результате опускания суши (почти все прибрежные моря). По местоположению моря бывают: окраинными (Северное, Баренцево), средиземными располагающимися между материками (Средиземное, Карибское), внутриматериковые находящиеся внутри материков (Балтийское, Белое, Черное), межостровные расположенные между островами и моря располагающиеся в центре океанов.

Рис. Синим цветом изображены холодные течения, а красным - тёплые течения Мирового океана.

Проливы - узкие части океана, разделяющие материки или острова либо их соединяющие. Например, Берингов пролив соединяет Северный Ледовитый и Тихий океаны.

Река - может начинаться с небольшого родника, а может широким потоком изливаться из озера. Жизнь рекам, начинающимся в горах, дают талые воды ледников, с шумом прокладывающие себе путь среди каменных отложений. На равнине в начале пути рек нередко находится болото. Отдельные струи воды, сливаясь, образуют ручьи, которые в свою очередь соединяются в реки. Река принимает притоки, постепенно увеличивается вниз по течению. Площадь суши, с которой вода стекает в реку, также увеличивается. Эта площадь называется водосборным бассейном. Маленький ручей получает питание с площади, редко превышающей несколько тысяч квадратных километров. Большие реки стекают в океаны, моря, озера или теряются в безводных пустынях. Большие реки со всеми впадающими в них реками - притоками большими и малыми - образуют речную сеть. Густота речной сети зависит от природных условий. Питание рек осуществляется несколькими способами. Первый способ - дождевое питание, за счет атмосферных осадков. Второй способ связан с таянием снега и называется - снеговым питанием. Часть воды, находящейся внутри земной коры, также питают реки, и такой способ называется - подземным. Возникшие в давние времена из атмосферных осадков - выпавшего снега, ледники и снежники сохраняют влагу и отдают ее во время таяния (ледниковое питание). Река редко получает питание только от одного источника, такое питание называется смешанным.

Озера среди поверхностных вод суши занимают особое место. Они отличаются замедленным водообменом, своеобразным термическим режимом, химическим составом, значительными изменениями уровня. Озера образуются в замкнутых понижениях на суше, которые возникают в результате проявления эндогенных процессов, протекающих внутри Земли и внешних экзогенных процессов. По способу образования выделяют свыше 70 типов озерных котловин. Строение озерных котловин, форма, величина, глубина и даже некоторые свойства озерных вод во многом зависят от происхождения. Чаще всего на Земле встречаются озера тектонического происхождения, ледниково-аккумулятивного, эрозионно-аккумулятивного, мерзлотного, карстового, эолового происхождения. Значительно реже можно встретить вулканические озера и совсем редко - озера метеоритные.

Подземные воды - К данному типу гидросферы относятся родники, источники, ключи, грунтовые воды, воды, залегающие в верхних и нижних слоях литосферы. По предварительным подсчетам их примерно в три раза меньше чем вод Мирового океана. Нахождение вод под землей также связано с характером водовмещающих пород. «Подземные воды имеют различное происхождение и подразделяются на:

-ювенильные, образовавшиеся( по гипотезе М.В. Ломоносова) при магмагенных процессах;

-инфильтрационные, сформировавшиеся за счет просачивания атмосферных осадков сквозь толщу проницаемых почв и грунтов и скопившиеся на водонепроницаемых слоях;

-конденсационные, накопленные в горных породах при переходе водяного пара в грунтовой атмосфере в жидкое состояние;

-воды, погребенные осадками в поверхностных водоемах.» [8]

Рис. Подземные воды.

Болота - чтобы образовалось болото необходимо скопление на поверхности земли большого количества стоячей воды. Чаще всего этому способствует влажный климат, а также неглубоко залегающие грунтовые воды. Болота нередко возникают на месте заросших озер. Также болота развиваются в районах вечной мерзлоты. Болота различаются по преобладающей на них растительности, по рельефу, по местоположению. Низинные болота располагаются в понижениях рельефа - речных долинах, по берегам озер. К ним близко подходят грунтовые воды, питающие растения необходимыми солями, поэтому растительный покров таких болот представлен разнообразной растительностью. В верховых болотах растительность отделена от почвы слоем торфа и получает питание лишь с атмосферными осадками, которые крайне бедны солями, необходимыми растениям. Низинные болота очень медленно накапливают торфяной слой (в среднем 1 мм в год) и постепенно превращаются в верховые болота.

[9]

3. Гидросфера в России

«На географической карте России обращает на себя внимание обширная речная сеть. В России 120 тыс. рек длиной свыше 10 км, в том числе более 3 тыс. средних (200-500 км) и больших (более 500 км). Ежегодный речной сток 4270 км3 (в том числе по бассейну Енисея - 630, Лены - 532, Оби - 404,Амура - 344, реки Волга - 254).» [10] Родовой речной сток принимается за исходную величину при оценке водообеспеченности страны. На многих реках созданы водохранилища, некоторые из которых по площади превосходят крупные озера.

Огромные гидроэнергетические ресурсы России распределены также неравномерно. Более 80% гидроэнергетического потенциала находится в азиатской части страны.

Помимо функции хранилищ воды для работы гидроэлектростанций водохранилища используются для обводнения земель, водоснабжения населения и предприятий промышленности, судоходства, лесосплава, борьбы с наводнениями, организации отдыха. Крупные водохранилища изменяют природные условия: регулируют сток рек, влияют на климат.

Российские озера, которых более 2 млн, содержат свыше половины всей пресной воды страны. При этом в Байкале около 95% озерной воды России. «Крупных озер в стране сравнительно мало, только 9 из них (без учета Каспийского) имеют площадь более 1 тыс. км2 -- Байкал, Ладожское, Онежское, Таймыр, Ханка, Чудско-Псковское, Чаны, Ильмень, Белое.» [11] На крупных озерах налажено судоходство, их вода используется для водоснабжения и орошения. Часть озер богата рыбой, имеет запасы солей, целебных грязей, используется для отдыха.

Рис. Озеро Байкал

Болота распространены на равнинах в зонах избыточного увлажнения и многолетней мерзлоты. «В зоне тундры, например, заболоченность территории достигает около 50%». Сильная заболоченность характерна для тайги. Болота лесной зоны богаты торфом. Лучший по качеству торф -- малозольный и калорийный дают верховые болота, расположенные на водоразделах. Болота -- источник питания многих рек и озер. Самый заболоченный район мира -- Западная Сибирь. Здесь болота занимают почти 3 млн км2, в них сосредоточено более 1/4 мировых запасов торфа.

Подземные воды -- источник чистой воды. Они значительно лучше поверхностных вод защищены от загрязнения. Повышение содержания ряда химических элементов и соединений в подземных водах приводит к образованию минеральных вод. «В России известно около 300 источников, 3/4 которых находится в европейской части страны (Минеральные Воды, Сочи, Северная Осетия, Псковская область, и т.д.).

Почти 1/4 запасов пресной воды России находится в ледниках, занимающих около 60 тыс. км2. В основном это покровные ледники арктических островов (55,5 тыс. км2, запасы воды 16,3 тыс. км3).» [12]

Большие площади в нашей стране занимает многолетняя мерзлота -- толщи пород, содержащие лед, не оттаивающий в течение длительного времени, -- около 11 млн км2. Это территории восточнее Енисея, север Восточно-Европейской равнины и Западно-Сибирской низменности.

Рис. Процесс таяния многолетней мерзлоты.

4. Экологическая проблема гидросферы

Антропогенное воздействие на атмосферу проявляется в загрязнении и истощении вод. Природная способность самоочищения имеет свои пределы. Впервые проблемы загрязнения рек возникли во время промышленной революции вместе с ростом городов и становлением машинно-фабричного производства. Промышленные и бытовые стоки сливались в водоемы, а затем неочищенные, загрязненные воды поступали в водопровод, вызывая вспышки инфекционных заболеваний.

Основными источниками загрязнения поверхностных вод являются: сбросы в водоемы неочищенных сточных вод; смыв пестицидов, минеральных и органических удобрений; газовые выбросы; утечки нефти и нефтепродуктов.

Прошло 200 лет, в течение которых росло количество жителей на планете, происходила интенсификация сельского хозяйства, развивалась промышленность, росли города. По мере увеличения всех этих составляющих объем загрязняющих веществ, и число их видов росли в геометрической прогрессии, приводя источники природных вод к удручающим показателям загрязненности. Многие реки, поглощающие отходы, стали похожи на сточные безжизненные канавы, по которым течет уже не вода, а “химический коктейль”.

Загрязнением водной среды уже охвачена не только суша, но и Мировой океан. Океан собирает загрязнение всех воздушных и речных потоков, являясь конечным пунктом разгрузки. «Под воздействием завихрений подводных течений весь пластиковый мусор, выброшенный людьми в океан, собирается в одном месте. Эта помойка начинается примерно в 500 милях от побережья Калифорнии, тянется через северную часть Тихого океана мимо Гавайев и доходит почти до Японии. 100 миллионов тонн плавучего мусора занимают площадь, вдвое превышающую континентальную часть США.» [13] Океанологи, следящие за этим явлением, что помойка передвигается по планете. Когда она приближается к суше, на берег попадает огромное количество пластика. Еще 50 лет назад мусор, попавший в океан, подвергался гниению, но современный пластик настолько прочный, что сохраняется в морской воде десятилетиями. По мере увеличения степени загрязнения, возрастает опасность не только снижения разнообразия живых организмов в природных водах -- критическая загрязненность может привести к тому, что выловленную рыбу употреблять в пищу скоро будет небезопасно.

Эта громадная куча плавучего мусора фактически величайшая свалка планеты держится на одном месте под влиянием подводных течений, имеющих завихрения.

К началу ХХ века более 40% Мирового океана пострадало от хозяйственной деятельности человека и лишь 4% не испытало разрушительного воздействия, сохранив природные экосистемы в неприкосновенности. «Наибольший урон нанесен таким районам, как Северная Атлантика, западная часть Тихого океана, Берингово, Восточно-Китайское, Карибское, Красное, Средиземное и Южно-Китайское моря, а также Персидский залив, многие нарушения экосистем которых признаны необратимыми. В лучшем положении находятся Северный Ледовитый океан и воды остальных океанов, омывающие Антарктиду.» [14]

Среди промышленных сточных вод и наиболее емких отраслей хозяйства «лидируют» крупные потребители воды, к которым относятся энергетика, черная и цветная металлургия, машиностроение, химическая, нефтехимическая, лесохимическая и нефтеперерабатывающая промышленность, а также жилищно-коммунальное и сельское хозяйство. При этом сливные трубы часто достаточно тяжело обнаружить, поскольку они погружены в водоем и находятся, как правило, вне черты поселения. Промышленные сточные воды в зависимости от специфики отраслей промышленности содержат нефтепродукты, синтетические поверхностно активные вещества (СПАВ), фенолы, фториды, тяжелые металлы и так далее.

Газодымовые выбросы попадают в водные объекты с атмосферными осадками и в процессе механического оседания. Они содержат как грубодисперсные загрязнители, к которым можно отнести золу, сажу, пыль, так и газы, в первую очередь сернистый газ и закись азота, которые при соединении с водой образуют серную и азотную кислоту.

Минеральные удобрения и пестициды появились в качестве загрязнителя вместе с «зеленой революцией». Только 30-50% удобрений и инсектицидов, вносимых на поля для повышения урожайности и избавления посевов от вредителей, поглощаются растениями, а остальная часть накапливается в почве и вместе с талыми и дождевыми водами выносится в водоемы. В тех местах, где вода слабопроточная и хорошо прогрета, добавление азота и фосфора в водную среду является идеальной «подкормкой» для водорослей. Начинается их бурное размножение, а вследствие этого -- «цветение» и помутнение воды. Соответственно глубина проникновения солнечных лучей уменьшается, что приводит к гибели донных растений.

Дефицит кислорода впоследствии приводит к массовой гибели рыб и образуется огромная масса гниющих остатков, отравляющих не только море, но и атмосферу.

Рис. Аавария на нефтяном танкере.

Именно нефть и нефтепродукты вышли на первое место среди загрязнителей «Мирового океана и морей. Основными причинами загрязнения этими веществами морей и океанов являются крушение танкеров и выбросы нефти на буровых скважинах, расположенных в открытом море. Известно, что одна тонна нефти, растекаясь по поверхности океана, занимает площадь 12 квадратных километров. Ежегодно в океан, по разным оценкам, попадает около 10 миллионов тонн нефти. Нефть, создавая пленку на поверхности воды, препятствует газообмену, в том числе поглощению водой кислорода.»[15]

На водных экосистемах отражается также влияние кислотных осадков. Наиболее сильно это проявляется во внутренних морях, например в Балтийском море. Развитие атомной энергетики обусловило распространение радионуклидов, источниками которых являются отходы атомных электростанций и судов с атомными двигателями.

Также загрязняют воды военные действия. При взрыве ядерной бомбы в радиоактивное облако вовлекаются десятки тысяч тонн грунта (если взрыв в воде, то частицы воды). Радиоактивные частицы смешиваются с пылью (водой), оплавляются и оседают на местности и воды. При этом воздух загрязняется незначительно.

Рис. Первое испытание ядерного оружия США в районе Карибских островов.

Химическое оружие не только разрабатывалось, но и применялось. Американцы использовали его во время войны в Корее в 1952-1953 гг. и во Вьетнаме десять лет спустя. Например, только за первую половину 1966 г. в «Южном Вьетнаме с американских самолетов было сброшено более 1.3 млн. галлонов отравляющих веществ на общей площади около 21 тыс. гектаров.»[16] До сих пор значительная часть территории Вьетнама напоминает безжизненную пустыню. Вредные химические вещества попадают в воды, в том числе и в грунт, а затем просачиваются сквозь грунт и попадают в подземные воды.

Рис. Процесс выброса химических веществ из самолёта.

Также уничтоженные корабли в ходе военных действий и кладбища кораблей которые отработали свой срок наносят загрязнения водным ресурсам. Масла и топлива кораблей попадают в воды и наносят загрязнения, а также есть атомные корабли из которых в воду поступают радиоактивные элементы.

Рис. Кладбище кораблей с залива Нуадибу в котором ржавеет более 300 кораблей.

Вывод

Вода - это главный ресурс и источник жизни на нашей планете. Гидросфера - постоянно взаимодействуют с атмосферой, литосферы и биосферой. Все эти оболочки взаимодействуют между собой, поэтому необходимо беречь природу, так как ухудшение одной оболочки нашей планеты влечет нарушение других оболочек. Гидросферу можно считать частью биосферы, так как для многих организмов на земле она играет роль “дома”. На границах гидросферой и литосферой формируются практически все осадочные горные породы, которые составляют осадочный слой земной коры. Значение воды заключается не только в воздействии на все живое и хозяйственную деятельность человека. Влияние гидросферы на всю планету невозможно оценить. Академик В. И. Вернадский говорил : «Ни одно природное тело так интенсивно, как вода, не воздействует на ход основных, жизненных геологических процессов». Нужно продолжать изучать физические и химические свойства воды, прекращать загрязнять и выбрасывать мусор в воды. Развивать способы очистки водоёмов, улучшать фильтры и системы очистки стоков для промышленных предприятий и канализаций. Стараться уменьшать рождаемость, так как ресурсы истощаются. Развивать и переходить на новые источники энергии, которые не влекут негативных последствий для гидросферы. И понимать что с каждым днём, медленно, шаг за шагом, человек уничтожает один из важных природных ресурсов, наращивая экологический долг, который достанется в наследство будущим поколениям.

Список используемой литературы

1.Таблица содержания запасов пресной воды в частях гидросферы. Данные из интернет источника ru.wikipedia.org

2.Текст и таблица среднегодового водного баланса земного шара из учебника «Экология» А.Д. Потапов 49страница, таблица баланс и ресурсы пресных вод континентов и суши в целом из учебника «Экология» А.Д. Потапов страница 50

3.Таблица «температура плавления и кипения водородных соединений..» Из учебника «Экология» А.Д.Потапов страница 51

.Рисунок «точки кипения и замерзания четырёх гидридов элементов» из учебника «Экология» А.Д.Потапов страница 51.

Рисунок строения молекулы воды из учебника «Экология» А.Д.Потапов страница 51

5.Текст из учебника А.Д. Потапов «Экология» страница 51

6. Рисунок «Фазовая диаграмма воды из учебника» «Экология» А.Д. А.Д.Потапов страница 52

7. Схема экологические области океана из учебника «Экология» А.Д.Потапов страница 54

8. Текст из учебника из учебника «Экология» А.Д. Потапов страница 55.

9. Схема зарастания озера и схема низинного и верхового болота из учебника «Экология» А.Д. Потапов страница 59.

10. Данные о реках на территории РФ Из интернет ресурса http://geographyofrussia.com/vodnye-resursy-rossii/ статья «Водные ресурсы России» страница 1

11.Данные о озёрах на территории РФ Из интернет ресурса http://geographyofrussia.com/vodnye-resursy-rossii/ Статья «Водные ресурсы России» страница 1

12.Данные о ледниках на территории РФ Из интернет ресурса http://geographyofrussia.com/vodnye-resursy-rossii/ страница 1

13.Часть текста из статьи с интернет ресурса www.lifeglobe.net статья «Мусорный остров в Тихом океане» страница 1

14.Данные о загрязнённых водных объектах из статьи «Мусорный остров в Тихом океане» страница 1

15.Данные о нефтяных загрязнениях из Журнал «Экология и Жизнь» № 1 страница 51

16.Данные о применении химического оружия во Вьетнаме из интернет ресурса ru.wikipedia.org

Размещено на Allbest.ru