Что строят для пополнения запасов пресной воды
Промышленные методы добывания воды
В современных условиях количество пресной воды постепенно уменьшается, а добыча золота в мире растет, несмотря на большие перспективы добычи основы всех живых организмов.
Водные запасы Земли
Наша планета на 80% состоит из воды. В организме человека содержится приблизительно столько же этой жидкости. Под термином «водные ресурсы» понимают всю совокупность небольших рек, озер, каналов, морей и океанов. В общие запасы также входят и подземные воды, почвенная влага, ледники и водяная пара в атмосфере.
Ученые говорят, что вода появилась на нашей планете приблизительно 3,6 млрд лет тому. Изначально она находилась не в жидком состоянии, а в парообразном. Только в процессе эволюции она начала постепенно приобретать тот вид, который мы знаем. Способы которые используют для выкачивания воды из недр земли довольно просты и легкодоступны.
Виды водных ресурсов
Все запасы ресурса можно классифицировать на несколько подгрупп:
Способы добывания воды
Традиционные подходы
Добыча воды ведется несколькими традиционными способами:
Перед началом работ все проекты бурлящей компании проходят детальную проверку документации и технической части работ. Только после этого дается разрешение на бурление недр. Стоит отметить, что определение перспективного места осуществляется путем гидрогеологических исследований.
Бурление происходит в две колонны, делается это для того, чтобы сохранить качественную структуру воды. Такой метод максимально эффективно защищает ресурс от вытекания в затрубное пространство или на залегающие горизонты свыше. Кроме этого, бурление в две колонны обеспечивает максимальную защиту жидкости от загрязнения и попадания микробов.
В непромышленных целях вода добывается в индивидуальных хозяйствах. То есть, в частных домах тоже сверлятся или выкапываются скважины в месте протекания подземных вод. В простонародье такие скважины называются криницами.
Функционируют они следующим образом: скважина постепенно наполняется подземными водами по мере убывания запасов в кринице. Такой способ извлечения пользуется большой популярностью среди владельцев частных домов и дач, поскольку вода в криницах практически никогда не заканчивается.
Нетрадиционные подходы
В последнее время человечество все больше задумывается о нетрадиционных источниках водных ресурсов. К ним относятся:
Человечество дошло до переломного момента, где вода стала считаться товаром, который можно продавать другим странам. Например, на современном этапе можно проследить, как огромные танкеры перевозят миллионы кубометров жидкости в отдаленные уголки мира, где наблюдается ее дефицит:
Последнее изобретение человечества – это атомные реакторы, которые могут одновременно опреснять и перерабатывать воду в электроэнергию. На данный момент этот метод считается самым простым и дешевым способом опреснения. Стоимость одного литра, добытого таким образом, в 10 раз дешевле, чем добыча золота в мире.
Дефицит помогут преодолеть и водохранилища, количество которых на современном этапе развития человечества превысило 30 тыс. штук. Особенно их много в развитых странах и государствах с засушливым климатом.
Скважина водяная — обустройства после буренияВоду можно добывать даже из воздуха. Этот факт подтвердили исследования австралийца Эдварда Линкара. Он создал уникальную систему орошения – airdrop. К решению этой проблемы австралиец подошел нестандартно – он наблюдал за жуками Намибии, которые научились в процессе эволюции добывать влагу из воздуха.
Эдвард пошел по тому же пути, что и пустынные жуки – установил несколько насосов. Первый насос затягивает воздух, а второй транспортирует влагу к корневой системе растений. За свое изобретение австралиец получил 10 тыс. фунтов. Его изобретением заинтересовались ведущие компании мира по сохранению пресной воды на нашей планете.
Почему водные ресурсы нужно охранять?
Сложившаяся ситуация отчетливо демонстрирует необходимость защиты питьевой воды. Сохранить ее количество можно двумя способами:
Почему нужно уменьшать количество потребляемой жидкости на предпринимательствах? Дело в том, что они используют слишком много ограниченного ресурса для производства. Например, в США на изготовление 1 тонны хлеба требуется около 4000 л, в Европе около 1000 л. Что касается консервации фруктов и овощей, то для создания 1 тонны товара требуется больше 30 тыс. л.
В промышленности «портится» еще больше питьевой воды. Например, целлюлозно-бумажная промышленность считается одной из самых водоемких. На производство 1 тонн бумаги требуется больше 150 тыс. л воды. Второе место по расходам занимает топливная промышленность. На изготовление 1 тыс. л качественного авиационного бензина расходуется до 25 тыс. л.
По этой причине водные ресурсы необходимо сохранять, постоянно ища более эффективные способы производства. Практика показала, что воду лучше всего хранить в подземных хранилищах. В законсервированном состоянии она не загрязняется и не испаряется. Также для уменьшения потери ресурса во время его транспортировки рекомендуется сооружать каналы.
Ученые пришли к выводу, что самым эффективным методом сохранения драгоценной жидкости является очистка сточных вод. На современном этапе удалось достичь почти стопроцентной чистоты сточных вод.
Видео: Великая тайна воды
Основные запасы пресной воды
Пресная вода жизненно важна, но ее ресурс ограничен. Из всей воды на Земле только 3% – это пресная вода. Хотя пресная вода имеет решающее значение для природных и человеческих сообществ, ей угрожает множество факторов, включая чрезмерную застройку, загрязненный сток и глобальное потепление. Поэтому важно бороться с уменьшением загрязнения, повышать эффективность использования воды и защищать природные территории, чтобы обеспечить наличие достаточного количества чистой воды для сохранения дикой природы и обеспечения здорового будущего для всех.
Пресная вода сосредоточена
Хотя воды на поверхности Земли много, пресная вода – очень ограниченный ресурс . На Земле она существует в нескольких формах. К ним относятся озера, которые составляют 0,009% мировых запасов воды, реки (0,0001%), атмосферная вода, включая пар, облака и осадки (0,001%), неглубокие грунтовые воды в почве и подземных водоносных горизонтах (0,31%), а также полярные ледяные шапки и ледники (2,15%).
Круговорот воды
Вода – удивительный элемент. Он уникален тем, что в природе встречается в твердом, жидком или газообразном состоянии. По мере повышения температуры озер, океанов, рек и ручьев часть воды превращается из жидкости в газ, собираясь вместе в облака влаги. Поскольку эти облака плывут над более прохладными морями или сушей, часть влаги выпадает в виде дождя или снега. Дождь и снег, выпадающие на землю, либо просачиваются в низкие места, питая водоносные горизонты и уровни грунтовых вод, либо стекают с холма, образуя истоки. Эти истоки впадают в ручьи, которые, в свою очередь, впадают в реки или озера. В конце концов, эти воды текут в море, начиная цикл снова.
Соленая и пресная вода
Воду можно разделить на соленую и пресную воду. Соленая вода составляет 97% всей воды и находится в основном в наших океанах и морях. Пресная вода содержится в ледниках, озерах, водохранилищах, прудах, реках, ручьях, заболоченных территориях и даже в грунтовых водах. Эти пресноводные среды обитания составляют менее 1% общей площади земной поверхности, но при этом содержат 10% всех известных животных и до 40% всех известных видов рыб. Несмотря на их важность для жизни как источника питьевой воды, поддержания урожая за счет ирригации, обеспечения продовольствием в виде рыбы, снабжения электроэнергией домов через плотины и перевозки товаров на баржах – пресноводные среды обитания исчезают с угрожающей скоростью.
Ресурсы пресной воды (Поверхностные и подземные воды)
Поверхностные и грунтовые воды являются важными источниками коммунального водоснабжения.
1. Подземные воды
являются обычным источником для частных домов и небольших городов, а реки и озера – обычными источниками для больших городов. Хотя примерно 98 процентов жидкой пресной воды существует в виде грунтовых вод, большая часть из них находится очень глубоко. Это делает перекачку очень дорогостоящей, что не позволяет полностью освоить и использовать все ресурсы подземных вод.
2. Поверхостные воды
Общая площадь суши, которая вносит поверхностный сток в реку или озеро, называется водоразделом, водосборным бассейном или водосборной площадью. Объем воды, доступной для муниципального водоснабжения, в основном зависит от количества выпавших осадков. Это также зависит от размера водосбора, уклона земли, типа почвы и растительности, а также от типа землепользования.
Скорость потока или расход реки меняется со временем. Весной обычно бывает более высокая скорость потока, а зимой – более низкая, хотя в районах с муссонными системами этого не происходит. Когда среднего расхода воды в реке недостаточно для надежного водоснабжения, можно построить водохранилище. Поток воды перекрывается плотиной, что позволяет образовать искусственное озеро.
В водохранилищах накапливается вода во время периодов влажной погоды для использования во время засухи и низкого стока. Внутри резервуара построена водозаборная конструкция с впускными отверстиями и клапанами на нескольких глубинах. Поскольку качество воды в резервуаре меняется в зависимости от сезона с глубиной, многоуровневый забор позволяет забирать воду самого высокого качества. Иногда по экономическим причинам целесообразно предусмотреть универсальный резервуар. Многоцелевой резервуар предназначен для удовлетворения совокупных потребностей населения в воде. В дополнение к питьевой воде водохранилище может также обеспечивать защиту от наводнений, гидроэнергетику и отдых.
Запасы пресной воды во всем мире
Антарктический ледяной щит содержит около 90 процентов пресной воды, которая существует на поверхности Земли. Ледяной покров покрывает приблизительно 8,7 миллиона квадратных миль. Ледяной щит Гренландии также содержит большие объемы пресной воды. На эти два ледяных щита приходится более 99 процентов пресноводного льда на планете.
На долю Великих озер Америки приходится 21 процент пресной воды на поверхности Земли.
Озеро Байкал в России считается самым глубоким и старейшим пресноводным озером в мире. В нем содержится около 20 процентов незамерзшей пресной воды на поверхности Земли, что является самым большим объемом в мире.
Озеро Виктория, которое простирается по африканским странам Кении, Уганде и Танзании, является вторым по величине пресноводным озером в мире по площади. Озеро Танганьика в Африке – второе по глубине пресноводное озеро и второе по величине пресной воды. Это самое длинное озеро, простирающееся на территории Бурунди, Замбии, Танзании и Демократической Республики Конго.
Факты о воде – Мировое водоснабжение
Доступ к воде
Вся жизнь на Земле зависит от воды, жизненно важного природного ресурса. Природные ресурсы, такие как вода, воздух, растения, дикая природа, почва и ископаемое топливо, используются людьми для удовлетворения основных жизненных потребностей, включая пищу, питьевую воду, энергию и жилье. Доступ к пресной воде как важнейший ресурс для жизни человека исторически определил, где зарождались и процветали цивилизации.
Поскольку ресурсы пресной воды распределены по всему миру неравномерно, многие группы населения не имеют доступа к чистой и безопасной питьевой воде .
По данным Организации Объединенных Наций, в 2017 году 2,1 миллиарда человек во всем мире не имели доступа к безопасной питьевой воде. Вместо этого они имели доступ только к загрязненной воде, которая может переносить загрязнение и инфекционные заболевания. Население, употребляющее грязную воду, подвержено повышенному риску диареи, холеры, дизентерии и других заболеваний. Отсутствие доступа к чистой питьевой воде приводит к гибели более 3 миллионов человек ежегодно.
Остальные группы населения, все еще не имеющие доступа к чистой воде, сконцентрированы в основном в Африке и Азии и составляют почти 1 миллиард человек.
1. Проблема пресной воды
Хотя пресная вода считается возобновляемым ресурсом, использование ее в некоторых регионах превышает способность естественных процессов пополнять запасы. Когда потребность в такой воде не может быть удовлетворена, это может привести к политической напряженности и проблемам общественного здравоохранения.
Проблемы с распределением могут возникнуть, когда запасы пресной воды, например озера, пересекают политические границы. Они также могут возникать, когда деятельность человека выше по течению реки отрицательно сказывается на сообществах, живущих ниже по течению. Эти действия могут включать сброс загрязняющих веществ в реку или отвод большого количества воды от того места, где она обычно течет.
Экосистемы различаются по количеству содержащейся в них воды. В местах с жарким и сухим климатом, например в пустынях, не так много пресной воды, как в районах с прохладным и влажным климатом. Северная Африка и Ближний Восток, которые в основном представляют собой пустыню, являются двумя районами, наиболее пострадавшими от нехватки воды. Даже в богатой водой экосистеме, например в экосистеме, расположенной вдоль большой реки, количество доступной пресной воды может быть ограничено. Факторы, влияющие на водоснабжение в этих районах, включают количество осадков, а также деятельность человека, такую как промышленность и сельское хозяйство, которая может ухудшить качество воды.
2. Качество пресной воды
В населенных пунктах качество поверхностных и подземных вод напрямую зависит от землепользования и деятельности человека. Например, ливневые стоки, загрязненные сельскохозяйственными пестицидами и удобрениями для газонов, а также химикатами для борьбы с обледенением дорог или моторным маслом, могут попадать в ручьи и озера. Кроме того, сточные воды из неисправных септиков и полей с пестицидами могут просачиваться в грунтовые воды.
Потребность в пресной воде для экономического развития
Доступ к пресной воде также важен для экономического развития. Например, источники пресной воды позволяют развивать рыболовство. Люди во всем мире ловят рыбу в этих местах обитания, обеспечивая организм животным белком, достаточным для того, чтобы накормить 158 миллионов человек во всем мире. Эти промыслы являются одновременно источником существования для местных рыбаков и источником дохода для торговцев.
Потребность в пресной воде для сельского хозяйства
Помимо использования пресной воды в качестве среды обитания, пресная вода также является важным ресурсом для других видов экономической деятельности, таких как сельское хозяйство. Согласно одной из оценок, около 70 процентов пресной воды в мире используется для сельского хозяйства. Фермеры во всем мире используют орошение для транспортировки воды из поверхностных и грунтовых источников на свои поля. В этой сельскохозяйственной деятельности задействовано более 1 миллиарда человек во всем мире, и ежегодно она приносит более 2,4 триллиона долларов экономической стоимости.
В будущем спрос на пресную воду для сельского хозяйства будет только увеличиваться по мере роста населения мира. Согласно одной из оценок, к 2050 году потребность в пресной воде увеличится на 50 процентов. Это увеличение водопотребления еще больше усугубит ограниченные запасы пресной воды на Земле и сделает доступ к пресной воде еще более важным.
Дефицит пресной воды или геополитика
Битву за пресную воду можно увидеть уже сегодня в международной геополитике. Например, Эфиопия и Египет долгое время вели борьбу за водные ресурсы Нила в районе Африканского Рога. Река Нил – важный водный путь, который снабжает почти 85 процентов воды Египта. Однако примерно 85 процентов воды Нила берут начало в Эфиопии. Поскольку Эфиопия планирует построить плотину на части реки Нил для выработки электроэнергии, Египет обеспокоен тем, что это может отрицательно повлиять на их доступ к водам Нила. Хотя разногласия еще не переросли в открытый конфликт, ясно, что обеспечение безопасности этого важного ресурса пресной воды будет определять эфиопско – египетские отношения на многие годы в будущем.
Эти конфликты из-за водных ресурсов распространены во всем мире. Даже в Соединенных Штатах, где ресурсы пресной воды относительно велики, различные группы населения борются за использование пресной воды. Одна из основных дискуссий, которая ведется в настоящее время, касается системы реки Колорадо. Эта система водоснабжения поставляет воду в Аризону, Калифорнию, Неваду, Колорадо, Нью-Мексико, Юту и Вайоминг, но из-за засухи, которая привела к сокращению потока воды в этой речной системе, этим семи штатам необходимо решить, как сократить использование воды, чтобы сохранить реку для всех остальных пользователей.
По мере роста населения и изменения климата во всем мире эти конфликты из-за воды будут происходить и с большей частотой в будущем.
Сколько пресной воды на Земле: основные источники, проблема дефицита
Вода покрывает огромную площадь земного шара. На ее долю приходится около 70 % поверхности, только 3 % от всего водного запаса составляет пресная вода – та, которую мы пьем, и без которой человечество просто не может прожить.
Что такое пресная вода
Пресной называют воду, в которой содержится не более 0,1 % соли. От общего объема водных ресурсов на Земле она составляет – 2,5-3%. Из этого пресного запаса доступен для человека только 1 %, остальной спрятан в ледниках и айсбергах.
Мировой океан солёный, воды суши могут быть пресными и солёными, вода в атмосфере только пресная. При испарении все соли остаются в водоёме, а испаряется только вода.
Источники пресной воды
Ученые-гидрологи выделяют два типа водных ресурсов.
Существует 6 источников водных ресурсов:
Запасы
Большинство пресной воды невозможно пить без специальной обработки. Причиной этому являются не только природные процессы (например, эрозия), но и человеческий фактор, который сыграл здесь не последнюю роль.
Лидеры по годовым объемам водных ресурсов, в среднем за 2011-2019, км 3 /год
| Страна | км 3/год |
| Бразилия | 8233 |
| Россия | 4498 |
| Канада | 3300 |
| США | 3069 |
| Индонезия | 2838 |
| Китай | 2739 |
| Колумбия | 2132 |
| Перу | 1913 |
| Индия | 1908 |
Наибольший запас пресной воды приходится на Бразилию. На втором месте находится наша страна.
Ледники Антарктиды содержат большое количество запасов пресной воды на Земле, если они разом растают, уровень воды Мирового океана поднимается на 70 метров.
Самым большим хранилищем в мире является расположенное в России озеро Байкал, в нем сосредоточена 1/5 всех мировых запасов.
Сибирь, озеро Байкал
Помимо него, немалая часть пресных источников содержится в Ладожском и Онежском озерах, а также в специальных водохранилищах, таких как Красноярское, Волгоградское, Самарское и др.
Состав пресной воды
Он различается в зависимости:
В состав могут входить многочисленные газы (углекислый газ, углерод, кислород, азот), частички микроорганизмов, катионы (например, HCO3), анионы (например, Ca2+).
Виды и водоёмы пресной воды
Существует два вида пресной воды:
Последняя, в зависимости от содержания в ней солей и минералов, бывает столовой, лечебно-столовой и просто лечебной.
Чрезвычайно полезными свойствами обладает природная талая вода, которую добывают в экологически чистых районах, растапливая снег или горный лед.
В настоящий момент, большой популярностью в развитых странах пользуется бутилированная питьевая вода. Она является экологически чистым продуктом. Реализуется в гигиенически чистой емкости и соответствует всем установленным требованиям чистоты.
Водоёмы пресной воды можно разделить на 3 группы: поверхностные, подземные и осадочные воды.
Поверхностные
Именно они соответствуют большинству человеческих потребностей. Их очень мало – чуть свыше 1,2 % от общего количества пресноводных источников. Это озера, ручьи, реки, ледники. Огромная их часть сосредоточена во льдах. И лишь около 21 % — в озерах. Но большую часть необходимой жидкости человек получает из рек, на которые приходится 0,49 %.
В этой группе можно также выделить и моря с океанами. Но вода в них слишком соленая и использовать ее в таком виде неприемлемо для здоровья человека.
Если удалить соли и минералы из водного раствора, можно добиться использования, хотя бы в промышленных или сельскохозяйственных целях. Но этот процесс слишком дорогостоящий, чтобы решить мировую проблему нехватки пресной воды.
Тепловая емкость пресной воды составляет 4,182 Дж / (г К), а тепловая емкость соленой — 3,993 Дж / (г К).
Пресная вода закипает быстрее соленой, поскольку соль увеличивает температуру нагревания. Учитывая, что ионы соли тяжелее молекул воды, то плотность морской воды затрудняет солевое испарение, и это слишком осложняет процесс опреснения.
Подземные
В зависимости от того, на какой глубине они располагаются, выделяют несколько групп.
Вода, получаемая из подземных источников, пополняется за счет атмосферных осадков. Но за счет роста населения и бесконтрольного потребления природных ресурсов, соблюдать этот баланс становится все сложнее и сложнее.
Осадочные
Это дожди, град, снега. Если еще относительно недавно дожди были весьма популярны для пополнения запасов пресной воды, то в настоящее время этими источниками пользуются в основном лишь сильно засушливые регионы.
Осадочную воду продолжают часто использовать для полива в садоводческих целях. Рассматривать её в качестве воды для питья сейчас довольно проблематично в связи с химическими загрязнениями и бактериальными заражениями.
На качество дождевой воды влияют такие факторы, как материалы крыш, расположения зданий, загрязненность воздуха в регионе и др.
Проблема пресной воды
Интенсивное использование невозобновляемых водных ресурсов наносит вред экологии. Дефицит воды становится ограничителем экономического роста в развивающихся странах. Рассмотрим основные проблемы.
Нехватка водных ресурсов
Многим кажется, что пресная вода это неиссякаемый природный источник. И подтверждением тому служит круговорот воды в природе. Но не все учитывают человеческую жизнедеятельность, перенаселение планеты и меняющийся в сторону потепления климат.
Огромное количество природных водоемов высыхают, сельскохозяйственная отрасль использует воду неэффективно, а потребляет ее в гораздо большем количестве, чем любая другая промышленность. Все эти факторы приводят к тому, что отсутствие достаточных запасов пресной воды становится все ощутимее.
Пути выхода из сложившейся ситуации, такие как создание водохранилищ, опреснение соленой воды, экономное расходование, пока не дают должных результатов.
Загрязнения
Выделяют природные причины и искусственно созданные причины загрязнений.
К природным относятся те процессы, которые не зависят напрямую от человека:
Искусственные последствия наступают в связи с человеческой деятельностью. Некоторые предприятия нередко пренебрегают экологическими нормативами и требованиями и сбрасывают отходы непосредственно в водоемы.
Выбросы в атмосферу вредных веществ от автомобильного транспорта, фабрик и заводов приводят к кислотным дождям.
Какая плотность пресной воды кг/м3
Плотность – физическая характеристика вещества, позволяет сравнивать вещества одинакового объема. Вещество, которое больше весит, обладает большей плотностью.
Плотность пресной воды напрямую зависит от температуры. С увеличением температуры её плотность постепенно начинает снижаться. Для наглядности представлена таблица № 2.
Базовая плотность при температуре от 0 до 100 С
| Температура, С | Плотность, кг/м3 |
| 0 | 999.87 |
| 2 | 999.97 |
| 4 | 1000 |
| 6 | 999.97 |
| 8 | 999.88 |
| 10 | 999.73 |
| 12 | 999.53 |
| 14 | 999.27 |
| 16 | 998.97 |
| 18 | 998.62 |
| 20 | 998.23 |
| 22 | 997.80 |
| 24 | 997.33 |
| 26 | 996.81 |
| 28 | 996.26 |
| 30 | 995.68 |
| 32 | 995.06 |
| 34 | 994.40 |
| 36 | 993.72 |
| 38 | 993.00 |
| 40 | 992.25 |
| 42 | 991.47 |
| 44 | 990.7 |
| 46 | 989.8 |
| 48 | 989.0 |
| 50 | 988.1 |
| 52 | 987.2 |
| 54 | 986.2 |
| 56 | 985.3 |
| 58 | 984.3 |
| 60 | 983.2 |
| 62 | 982.2 |
| 64 | 981.1 |
| 66 | 980.1 |
| 68 | 978.9 |
| 70 | 977.8 |
| 72 | 976.7 |
| 74 | 975.5 |
| 76 | 974.3 |
| 78 | 973.1 |
| 80 | 971.8 |
| 82 | 970.6 |
| 84 | 969.3 |
| 86 | 968.0 |
| 88 | 966.7 |
| 90 | 965.3 |
| 92 | 964.0 |
| 94 | 962.6 |
| 96 | 961.2 |
| 98 | 959.8 |
| 100 | 958.4 |
Значения могут иметь небольшую погрешность. Очищенная питьевая будет менее плотной, чем не питьевая из природных источников, так как в ней находятся различные органические и неорганические примеси, например, частички ила, песок и т. д.
Плотность воды измеряют ареометром. Его принцип основан на законе Архимеда.
Формула для определения плотности
При пользовании формулой нужно следить, чтобы все величины были выражены в согласующихся друг с другом единицах, предпочтительно килограммах и кубических метрах.
Заключение
Пресная вода — богатство нашей планеты. Основный запас находится в труднодоступных местах — ледниках. Большой популярностью пользуется бутилированная вода. Она проходит тщательную проверку, является стерильной и соответствует качеству.