Круговорот воды

Министерство  образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский  Государственный Горный  Институт им. Г.В. Плеханова

(технический  университет)

Кафедра геоэкологии

Реферат

По  дисциплине:                         Общие проблемы экологии___________             

                      (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: Круговорот воды

Выполнил: студент  гр. МЦ-09                                           /Тутынин К.И. /

                                                                                                     ^{(подпись)                                           (Ф.И.О.)}  

Оценка: _____________

Дата: __________________

ПРОВЕРИЛ:

Доцент:                ____________               /Исаков А.Е./

                                                        ^{(подпись)                                                  (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2011

 

Оглавление

Введение 4

Появление воды на Земле 4

Свойства  воды 5

Роль  воды 6

Понятие круговорота веществ 8

Виды  круговорота воды в природе 8

Характеристика  круговорота воды в природе 9

Значение  круговорота воды 11

Влияние хозяйственной деятельности человека на круговорот воды 11

Литература 13 

 

 

Введение

     Для того чтобы биосфера существовала, в природе должен происходить непрерывный круговорот вещества и химических элементов.  Он выражается в циркуляции веществ между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами. Такая циркуляция называется биогеохимическим круговоротом. Круговорот веществ подчиняется закону сохранения вещества и энергии. Благодаря круговороту веществ и потоку энергии обеспечивается длительное существование жизни.  

Появление воды на Земле

     Земля образовалась более четырех миллиардов лет назад. И любая первичная  атмосфера, которая могла бы появиться  в то время, была бы уничтожена потоками энергетических частиц от новорожденного Солнца. Ранняя Земля представляла собой горячий голый шар в космосе. В течение долгого времени, благодаря извержениям вулканов и другим геотермальным процессам, газы (в том числе и водяной пар) из недр Земли поступали в образующуюся атмосферу.

       Многолетними исследованиями геологических процессов, происходящих на нашей планете, академик АН Украины Н.П. Семененко установил, что именно вода и составляющие ее элементы играли определяющую роль во всей геологической истории Земли. Исследуя содержание кислорода в составе земной коры, ученый сделал вывод, что в образовании протоземли участвовали громадные количества воды. Помимо этого, ее элементы входили в состав основных компонентов исходного облака: водород - в состав гидридов металлов, кислород - в состав оксидов.

       С тех пор общее количество воды на поверхности планеты практически не изменилось. Однако в отдельно взятый момент воду можно обнаружить в различных местах в разных агрегатных состояниях.

Свойства воды

     Химическая формула воды — Н₂О — поражает своей простотой. Однако кажущаяся столь простой вода по своей структуре и свойствам — вещество совершенно уникальное. 
Вода является одним из самых сложных веществ, как с физической, так и химической точек зрения. Вода относится к веществам, которые наиболее трудно получить в чистом виде. Чистая вода всегда является смесью легкой воды (Н₂ О) и очень малых количеств тяжелой и сверхтяжелой воды. 
Вода — это вещество, физические константы которого отличаются наибольшим количеством аномалий.

1. При нагревании от 0 до 4°С объем воды не увеличивается, а уменьшается, и максимальная плотность достигается не в точке замерзания (0°С), а при 4°С.
2. При замерзании вода расширяется, а не сжимается, как все другие тела, плотность ее уменьшается.
3. Температура замерзания воды с увеличением давления понижается, а не повышается.
4. Удельная теплоемкость воды чрезвычайно велика по сравнению с удельной теплоемкостью других веществ.
5. Вследствие высокой диэлектрической постоянной вода обладает большей растворяющей и диссоциирующей способностью в сравнении с другими жидкостями.
6. У воды самое большое поверхностное натяжение из всех жидкостей: 75?10-3 Дж/м².

 

       Одна из причин аномалии — в особенностях строения и способности молекул воды к сильному взаимодействию. Благодаря аномалии воды, в конечном счете обеспечивается жизнь на Земле. Вода может находиться в жидком, твердом и газообразном состояниях. Она остается жидкостью в температурных интервалах, наиболее подходящих для жизненных процессов. Для огромной массы организмов вода является средой их жизни и эволюции.

Роль  воды

1. В любом организме вода является средой, в которой происходят химические реакции, без которых не могут жить живые организмы.
2. Вода составляет 89— 90% массы растений и 75% массы животных. В составе человеческого тела воды 65%.
3. Вода является главным фактором, определяющим климат на поверхности Земли.
4. Главная роль воды состоит в том, что она является средой и источником водорода для жизненных процессов.
5. Вода — единственный источник кислорода, выделяемый в атмосферу при фотосинтезе.
6. В ходе фотосинтеза у растений происходит фотолиз воды - водород из состава воды входит в органические вещества, а свободный кислород выделяется в атмосферу.                                  Уравнение фотосинтеза:        6H₂O+6CO₂=C₆H₁₂O₆+ 6O₂
7. Вода участвует в гидролизе — разрушении веществ с присоединением воды. Например, гидролиз жиров, белков и углеводов происходит при переваривании пищи, а при гидролизе АТФ выделяется энергия, обеспечивающая нужды клетки.
8. При гидролизе солей вода является источником протонов и электронов.

9. Поддержание структуры клеток. Вода практически не сжимаема (в жидком состоянии), и поэтому служит гидростатическим скелетом клетки. За счет осмоса вода создает избыточное давление внутри вакуолей растительных клеток, это тургорное давление обеспечивает упругость клеточной стенки и поддержание формы органов (например, листьев).

10. Транспорт веществ

• У растений, благодаря, капиллярному эффекту, характерному для воды (ее молекулам свойственна когезия – взаимодействие между молекулами одного вещества) осуществляется подъем от корня к другим частям растения растворенных в воде минеральных солей по сосудам. Также

из-за когезии вода в почве доступна для всасывания через корневые волоски.

• Транспорт продуктов фотосинтеза происходит посредством перемещения по ситовидным трубкам водного раствора сахарозы.

• Выведение, перемещение продуктов обмена веществ в растворенном виде у животных (вода – основной  компонент крови и лимфы, и играет  роль в выделительной системе).

11. Участие в терморегуляции

• Вследствие  своей большой теплоемкости — 4200 Дж/(кг·К) — вода обеспечивает примерное постоянство температуры внутри клетки. Вода может переносить большое количество теплоты, отдавая ее там, где температура тканей ниже, и забирая там, где температура более высокая.
• При испарении воды происходит значительное охлаждение из-за того, что много энергии тратится на разрыв водородных связей при переходе из одного агрегатного состояния (жидкость) в другое (газ).

 

Понятие круговорота веществ

     Круговорот  воды в природе - постоянный обмен влагой между гидросферой, атмосферой и земной поверхностью, состоящий из процессов испарения, передвижения водяного пара в атмосфере, его конденсации в атмосфере, выпадения осадков и стока. Атмосферные осадки частично испаряются, частично образуют временные и постоянные водостоки и водоемы, частично — просачиваются в землю и образуют подземные воды.

     Моря теряют из-за испарения больше воды, чем получают с осадками, на суше — положение обратное. Вода непрерывно циркулирует на земном шаре, при этом её общее количество остаётся неизменным.

     Три четверти поверхности земного шара покрыты водой. Водную оболочку Земли называют гидросферой. Большую ее часть составляет соленая вода морей и океанов, а меньшую — пресная вода озер, рек, ледников, грунтовые воды и водяной пар.

Виды круговорота воды в природе

     Различают несколько видов круговоротов воды в природе:

1. Большой, или мировой, круговорот — водяной пар, образовавшийся над поверхностью океанов, переносится ветрами на материки, выпадает там, в виде атмосферных осадков и возвращается в океан в виде стока. В этом процессе изменяется качество воды: при испарении соленая морская вода превращается в пресную, а загрязненная — очищается.
2. Малый, или океанический, круговорот — водяной пар, образовавшийся над поверхностью океана, сконденсируется и выпадает в виде осадков снова в океан.
3. Внутриконтинентальный круговорот — вода, которая испарилась над поверхностью суши, опять выпадают на сушу в виде атмосферных осадков. В конце концов, осадки в процессе движения опять достигают Мирового океана.

Характеристика  круговорота воды в природе

     Круговорот  веществ  включает три основные "петли":