Вода как вещество, ресурс и условие жизни

28. Вода как вещество, ресурс и условие жизни

Все воды Земли составляют единое целое. Они вместе с атмосферой и литосферой являются самостоятельной сферой – гидросферой , которая характеризуется отличительными особенностями. Именно она выступает самостоятельной средой жизни (наряду с наземно-воздушной, организменной, почвенной). В то же время она пронизывает иные сферы (атмосферу, литосферу) и среды жизни.

Вода – обязательное условие и фактор жизни, и собственно на нее воздействует человек в больших масштабах.

Существенное внимание при этом уделяют причинам, экологическим следствиям и потенциальным путям решения экологических проблем.

Основные уникальные свойства воды, обусловливающие ее влияние на важнейшие процессы в биосфере, следующие.

1. Неисчерпаемость как природного ресурса и как вещества; все другие природные ресурсы уничтожаемы или рассеиваемы.

2. Только для воды характерно расширение при затвердевании (замерзании) и уменьшение объема при переходе в жидкое состояние.

3. Наибольшая плотность при температуре +4 °С и связанные с этим очень важные свойства для природных и биологических процессов, в частности исключение глубокого промерзания водоемов.

4. Высокая теплоемкость и значительная теплопроводность.

5. Способность очень легко переходить в газообразное состояние как при положительных, так и при отрицательных температурах.

6. Поглощение тепла при таянии и испарении, выделение его при конденсации из пара и замерзании.

7. Вода – универсальный растворитель. В лабораторных условиях совсем чистой воды нет. Эти и другие свойства воды оказывают огромное влияние на биосферные процессы, все живые существа и среду их обитания.

Вода – почти единственный источник пополнения кислородом атмосферы при ее разложении в фотосинтетических процессах. Она же является условием миграции химических элементов и соединений, большого и малого круговоротов веществ.

Жизнь на Земле зародилась в воде. До настоящего времени сохранились организмы (водоросли и др.), в теле которых количество воды зависит от степени обводненности среды. Доля воды в теле человека около 60 %. Некоторые биологически важные свойства воды остаются еще слабоизученными. Вода является важным как биологическим, так и социальным фактором для жизни человека. Для удовлетворения биологических потребностей человеку хватает 2 – 5 л воды в сутки. Определяющим фактором первобытных поселений человека и очагами зарождения цивилизаций являлась вода. Чаще всего поселения возникали в поймах рек. Вода – неотъемлемый элемент и условие почти всех технологических процессов                                                                                                                                               

Проблемы, возникающие в связи с развитием техники и нарушением природного равновесия объединяются под общим названием “загрязнение окружающей среды”. В последнее время человечеству становится всё более очевидной актуальность таких проблем, и в разных странах создаются государственные и частные организации для их исследования и решения.

Решение проблем загрязнения окружающей среды – комплексная проблема. Может показаться, что устранить каждую конкретную причину загрязнения очень просто—достаточно ликвидировать его источник; однако подобные действия могли бы серьезно повлиять на социальное или экономическое благополучие отдельного региона или даже целой страны. Например, одна из основных причин загрязнения морей и океанов в современном обществе является прямым результатом потребления огромных количеств нефти; однако было бы в высшей степени неудобно и сопряжено с чудовищными экономическими последствиями для современного образа жизни полностью прекратить добычу нефти. При решении проблем загрязнения воды нужно принимать во внимание множество различных факторов, и не последним из их числа является приемлемость каждого такого решения для тех людей, которых оно затрагивает. Вместе с тем применение подходящих химических и физических принципов очистки воды позволяет эффективно уничтожать многие отходы, при этом извлекая из них полезные вещества и повторно используя последние.

В странах и регионах, где много пресной воды, люди мало заботятся о ее сохранении и экономном использовании. Однако человечество быстро приближаемся к ощутимой нехватке пресной воды, особенно в больших городах, и это приводит к необходимости экономного расходования и повторного использования воды. Так, например, вода Рейна, который служит одной из важнейших транспортных артерий в Центральной Европе, используется до 30 раз, прежде чем она достигает берегов Северного моря. Это означает, что города и промышленные предприятия, расположенные по берегам Рейна и пользующиеся его водой, должны очищать использованную воду, прежде чем сбрасывать ее снова в реку.

По имеющимся оценкам учёных, на земную сушу ежегодно выпадает около 120000 км3 пресной воды в виде дождя и снега. Из этого количества 32000 км3 воды стекает по земле в ручьи, реки и далее в океаны. Большая часть остальной воды испаряется или остается в растительном или животном мире. В США для ежедневных нужд используется примерно 3600 миллиардов литров воды. В 1900 г. использовалось только 160 миллиардов литров пресной воды; в 1960 г. эта цифра превысила 1200 миллиардов, а по оценкам на 2000 г. она достигла 3500 миллиардов литров в день. Таким образом, США уже стоят перед проблемой повторного использования пресной воды.

В природных условиях проблема очистки загрязненной воды просто, и решается в результате дистилляции. Хотя вода—прекрасный растворитель и уносит с земли в океаны ил и взвешенные вещества, простые процессы испарения и конденсации удаляют из нее все, кроме растворенных газов. В результате природа создает огромные количества пресной воды даже из самых загрязненных вод. На испарение моля воды при 20 С расходуется энергия, равная 10,42 ккал. Эта энергия поставляется солнцем. Она воз­вращается в атмосферу при конденсации водяного пара в жидкую воду. Однако эти две стадии естественного процесса дистилляции воды обычно происходят не в одном месте, так как скорость испарения максимальна в зонах земли с наиболее теплым климатом, т. е. в тропиках. Конденсация водяного пара протекает тогда, когда с теплым, насыщенным влагой воздухом соприкасается холодный воздух. В целом круговорот воды в природе приводит к охлаждению тропических зон и нагреванию умеренных зон. Если бы на земле не было воды или другого вещества, обладающего столь же высокой эффективностью в качестве теплоносителя, экваториальные области оказались бы перегретыми, а полярные области— сильно переохлажденными. Это было бы неудобно для тех форм жизни, которые распространены на Земле. Очистка воды происходит также в результате ее последовательного замерзания и оттаивания, что создает такие источники пресной воды, как айсберги.

Таким образом, благодаря круговороту воды в природе человек получает пресную воду в качестве одного из важнейших природных ресурсов. Используя воду, мы загрязняем ее различными веществами, так что ее нельзя повторно применять без предварительной очистки. Если наши потребности в воде превышают природные ресурсы чистой воды, приходится повышать эти ресурсы искусственным путем.                                                                                                                              

Академик В. И. Вернадский

Вода — основа жизни на нашей планете. Вряд ли кто-нибудь станет оспаривать это утверждение. Покрывая две трети поверхности Земли, вода влияет практически на все процессы, которые происходят на нашей планете. Тяжело найти такое природное тело, которое бы не содержало в себе воды. Влагу содержат даже камни и огненная магма. Растительный мир состоит из воды на 70–95%.

Вода является распространенным, простым, но в то же время самым сложным и таинственным веществом на Земле. Воде посвящено огромное количество научных работ, но до сих пор она остается недостаточно изученной. Вода считается священной основой жизни, с ней связаны важнейшие ритуалы практически всех религий.

До середины ХVIII века вода считалась неделимым веществом. И только в 1783 году французский химик Антуан Лоран Лавуазье пришел к выводу, что она имеет сложное строение: в ее состав входят водород и кислород. После этого свыше ста лет все считали, что вода — соединение, описываемое единственно возможной формулой H2O. Но в 1932 году мир облетела сенсация: кроме обычной воды, в природе существует еще и так называемая тяжелая вода. Сегодня известно, что изотопных разновидностей воды может быть 135.

Даже в наши дни ученые продолжают делать открытия. Например, сегодня доказана теория об информационной памяти воды — свойствах воды воспринимать и передавать негативную или позитивную информацию о материи, с которой она контактировала ранее.

Вода для человеческого организма — это второе по значимости вещество после кислорода. Общеизвестно, что наши тела состоят почти на две трети из воды. Не случайно человек может жить без пищи более 4 недель, а без воды — не более 7 дней. Многие ученные считаю, что человеческая жизнь, представляет собой «борьбу за воду». Вода — индикатор старения. Тело ребенка от рождения до годовалого возраста содержит 80–85% воды. При достижении возраста 18 лет содержание воды уменьшается до 65–70%, а в старости — до 25%. Многие ученые склоняются к мысли, что в обеспечении организма качественной водой и в количестве, необходимом для нормального процесса обмена веществ, заключается секрет продления молодости.

Вода помогает функционировать почти каждой части человеческого тела:

Мозг на 75% состоит из воды. Обезвоживание может причинять головные боли и головокружение.

Регулирует температуру тела.

Кровь на 92% состоит воды.

Несет питательные вещества и кислород ко всем клеткам тела.

Вода требуется для выдоха, увлажняет кислород для дыхания.

Защищает и буферизирует жизненно важные органы.

Помогает преобразовывать пищу в энергию.

Помогает питательным веществам усваиваться органами.

Выводит отходы.

Кости на 22% состоят из воды.

Мускулы на 75% состоят из воды, в них находится около половины всей воды тела.

Вода природный ресурс

Проблемы, возникающие в связи с развитием техники и нарушением природного равновесия объединяются под общим названием “загрязнение окружающей среды”. В последнее время человечеству становится всё более очевидной актуальность таких проблем, и в разных странах создаются государственные и частные организации для их исследования и решения.

Решение проблем загрязнения окружающей среды – комплексная проблема. Может показаться, что устранить каждую конкретную причину загрязнения очень просто—достаточно ликвидировать его источник; однако подобные действия могли бы серьезно повлиять на социальное или экономическое благополучие отдельного региона или даже целой страны. Например, одна из основных причин загрязнения морей и океанов в современном обществе является прямым результатом потребления огромных количеств нефти; однако было бы в высшей степени неудобно и сопряжено с чудовищными экономическими последствиями для современного образа жизни полностью прекратить добычу нефти. При решении проблем загрязнения воды нужно принимать во внимание множество различных факторов, и не последним из их числа является приемлемость каждого такого решения для тех людей, которых оно затрагивает. Вместе с тем применение подходящих химических и физических принципов очистки воды позволяет эффективно уничтожать многие отходы, при этом извлекая из них полезные вещества и повторно используя последние.

В странах и регионах, где много пресной воды, люди мало заботятся о ее сохранении и экономном использовании. Однако человечество быстро приближаемся к ощутимой нехватке пресной воды, особенно в больших городах, и это приводит к необходимости экономного расходования и повторного использования воды. Так, например, вода Рейна, который служит одной из важнейших транспортных артерий в Центральной Европе, используется до 30 раз, прежде чем она достигает берегов Северного моря. Это означает, что города и промышленные предприятия, расположенные по берегам Рейна и пользующиеся его водой, должны очищать использованную воду, прежде чем сбрасывать ее снова в реку.

По имеющимся оценкам учёных, на земную сушу ежегодно выпадает около 120000 км3 пресной воды в виде дождя и снега. Из этого количества 32000 км3 воды стекает по земле в ручьи, реки и далее в океаны. Большая часть остальной воды испаряется или остается в растительном или жи­вотном мире. В США для ежедневных нужд используется примерно 3600 миллиардов литров воды. В 1900 г. использовалось только 160 миллиардов литров пресной воды; в 1960 г. эта цифра превысила 1200 миллиардов, а по оценкам на 2000 г. она достигла 3500 миллиардов литров в день. Таким образом, США уже стоят перед проблемой повторного использования пресной воды.

В природных условиях проблема очистrи загрязненной воды просто, и решается в результате дистилляции. Хотя вода—прекрасный растворитель и уносит с земли в океаны ил и взвешенные вещества, простые процессы испарения и конденсации удаляют из нее все, кроме растворенных газов. В результате природа создает огромные количества пресной воды даже из самых загрязненных вод. На испарение моля воды при 20 С расходуется энергия, равная 10,42 ккал. Эта энергия поставляется солнцем. Она воз­вращается в атмосферу при конденсации водяного пара в жидкую воду. Однако эти две стадии естественного процесса дистилляции воды обычно происходят не в одном месте, так как скорость испарения максимальна в зонах земли с наиболее теплым климатом, т. е. в тропиках. Конденсация водяного пара протекает тогда, когда с теплым, насыщенным влагой воздухом соприкасается холодный воздух. В целом круговорот воды в при­роде приводит к охлаждению тропических зон и нагреванию умеренных зон. Если бы на земле не было воды или другого вещества, обладающего столь же высокой эффективностью в качестве теплоносителя, экваториальные области оказались бы перегретыми, а полярные области— сильно переохлажденными. Это было бы неудобно для тех форм жизни, которые распространены на Земле. Очистка воды происходит также в результате ее последовательного замерзания и оттаивания, что создает такие источники пресной воды, как айсберги.

Таким образом, благодаря круговороту воды в природе человек получает пресную воду в качестве одного из важнейших природных ресурсов. Используя воду, мы загрязняем ее различными веществами, так что ее нельзя повторно применять без предварительной очистки. Если наши потребности в воде превышают природные ресурсы чистой воды, приходится повышать эти ресурсы искусственным путем.к и т. п. на 99% состоят из воды.                                                                          

Вода — самое удивительное вещество на Земле

Вода — вещество привычное и необычное. Известный советский учёный академик И. В. Петрянов свою научно–популярную книгу о воде назвал "самое необыкновенное вещество в мире". А "Занимательная физиология", написанная доктором биологических наук Б. Ф. Сергеевым, начинается с главы о воде — "Вещество, которое создало нашу планету".