ЕКОЛОГІЯ. Вода в природі

Вода - найпоширеніша речовина в біосфері, що грає виключно важливу роль у природі. Це хімічна сполука водню з киснем у такому співвідношенні елементів по вазі: 11% водню і 88,89% кисню. Кожна молекула води в цілому є електрично нейтральною. Проте в ній існує перерозподіл зарядів: та частина, де розташований атом кисню, є негативною, а частина, де знаходяться атоми водню, - позитивною. Виникає так званий дипольний момент, у результаті якого дві сусідні молекули притягуються одна до іншої за рахунок електростатичної зв'язку, яка називається водневої. У результаті молекула рідкої води складається в основному з об'єднання двох простих молекул - Н2O2 (диполь). Є відомості про те, що при кімнатній температурі кожна молекула води створює тимчасові зв'язки з трьома-чотирма сусідніми молекулами. Водяна пара має найпростішу формулу Н2O (гідрологіч). Лід представляє об'єднання трьох простих молекул - (Н2O) 3 (трігідроль).

У природних умовах у воді завжди розчинені різні гази, солі і знаходяться в підвішеному стані тверді частинки.

Вода має здатність збільшуватися в обсязі при охолодженні нижче 0 ° С. Обсяг води мінімальний при +4 ° С. Більшість речовин при охолодженні стискається, а щільність їх підвищується. Але вода, утворюючи лід, кристалізується. Його щільність менше щільності води, а обсяг більше. Тому лід не тоне, а вода, замерзаючи в скляній посудині, рве його на частини. Чим більше тиск відчуває обсяг води, тим нижче температура її замерзання. Тому океанська вода при температурі -3 ° С на глибині 4000 м не замерзає.

Вода має велику теплоємність, що виключно важливо для окремих живих організмів і біосфери в цілому. Вода в більшою мірою, ніж інші речовини, сприймає тепло, сама при цьому нагріваючись незначно. Відомо, що для нагрівання 1 л води на 1 ° С необхідно затратити в 3300 разів більше енергії, ніж на нагрівання 1 л повітря. Тому вода грає на планеті роль головного акумулятора і розподільника сонячної енергії.

Одне з разючих властивостей води - здатність підніматися вгору по вузьких канальцям, переборюючи силу власної ваги. Це явище - капілярність - зіграло величезну роль у розвитку життя на Землі. Завдяки цій властивості рослини отримують з грунту розчини поживних речовин. Пов'язано з цим і рух крові та тканинних рідин в живих організмах.

 Світові запаси води складаються з рідкої (солона і прісна), твердій (прісна) і газоподібної (прісна) води.

Води прісні - води з вмістом розчинних солей до 1 г / л (в залежності від хімічного складу), солонуваті - від 1 до 3 г / л. Води солоні - це води з вмістом розчинних солей від 3 г / л і вище. Вони поділяються на слабосолоні (засолені) з концентрацією солей від 3 до 10 г / л, солоні і дуже солоні - від 10 до 50 г / л і ропні (ропа) - більше 50 г / л розчинних солей.

Загальні запаси води на планеті становлять 1338000 тис. км3. З цієї кількості 96,5% припадає на частку Світового океану, 1,7% становлять підземні води, 1,74% - льодовики і постійні снігу. Загальні запаси прісної води становлять усього лише 2,53% від загальних світових запасів води.

Частина води у водних об'єктах. Водний об'єкт - це річка, озеро, болото, водосховище, льодовик або інша форма зосередження води на поверхні суші.

Для використання в промисловості, сільському господарстві і побуті придатні в основному прісні води. До них відносяться: підземні води, річки, прісні озера, льодовики і постійні снігу, болота, грунтова волога і вода в атмосфері.

Прісні водні ресурси існують завдяки вічному кругообігу води в природі (рис. 4). Глобальний водообмін - це процес випаровування води з поверхні океану і суші, перенесення водяної пари, їх конденсації з випаданням опадів, перерозподілу всіх видів стоку, що в кінцевому підсумку призводить до повернення вод в океан. У результаті випару утворюється гігантський обсяг води, який досягає 525 000 км3 рік. При цьому 86% води випаровується з поверхні Світового океану і внутрішніх морів: Каспійського, Аральського й ін Інша частина випаровується на суші, у тому числі половина - завдяки транспірації вологи рослинами. Транспірацією називається випаровування води надземними органами рослин і перш за все листям.

Щороку з поверхні суші випаровується в середньому 485 мм води, а з водної поверхні - шар води товщиною близько 1250-1400 мм.

Частина її знову випадає опадами в океан, а частина переноситься вітрами на сушу і тут живить ріки, озера, підземні води, льодовики і інші водні об'єкти. Є відомості про те, що на цю «природну дистиляцію» води витрачається приблизно 20% енергії Сонця, що приходить на Землю.

Незважаючи на те, що запаси прісних вод на планеті обмежені, вони постійно відновлюються. Швидкість поновлення (водообміну) і визначає доступні людству ресурси. Велика частина прісних вод (85%) зосереджена в льодах полярних зон і льодовиків. Швидкість водообміну складає для полярних льодовиків - 9700 років, Світового океану - 2500 років, льодовиків гірських районів - 1600 років, підземних вод - 1400 років, води озер - 17 років, боліт - 5 років, грунтової вологи - 2 роки, річок - 16 днів , вологи в атмосфері - 8 днів і води в організмах - кілька годин.

Природна вода, тобто вода підземних джерел і поверхневих водойм, - це складна дисперсна система. Дисперсним середовищем є хімічна сполука Н20, а дисперсною фазою - гази, мінеральні та органічні речовини і мікроорганізми. Частина хімічних сполук у воді не розчиняється, утворюючи завислі речовини, суспензії або емульсії, інші розчиняються в різному ступені. Найбільшою мірою в воді розчиняються хлориди, сульфати і нітрати лужних і лужноземельних металів. Неорганічні речовини здатні у воді дисоціювати на катіони металів (Na +, К +, Са2 +, Mg2 +) або водень (Н +) та аніони кислотних залишків (Cl-, S042-, НС03-, I С032-) або гідроксильні аніони ОН-. У воді розчинені газоподібні речовини: кисень, двоокис вуглецю, сірководень, водень, азот та інші.

Містяться у воді елементи можна віднести до макроелементів (натрій, калій, кальцій, магній, азот, сірку, фосфор, хлор і т.д.) і мікроелементів (залізо, мідь, цинк, марганець, кобальт, селен, молібден, фтор, йод та інші).

Макроелемент - це хімічний елемент, що міститься в тілі живих організмів у концентраціях від 0,001% і вище від їхньої маси.

Мікроелемент - це органічний елемент, що міститься в живих організмах у низьких концентраціях (від 0,001 до I 0,000001%) і необхідний для їх нормальної життєдіяльності. В організм людини та інших живих організмів макро-і мікроелементи поступають з навколишнього середовища в основному з питною водою та продуктами харчування. За останніми відомостями, у воді виявлено 65 мікроелементів.

У залежності від переважання кальцію, магнію, натрію, з'єднань соляної, сірчаної і вугільної кислот визначають гідрохімічний клас вод. Прийнято розрізняти води гідрокарбонатно, сульфатного і хлоридного гідрохімічного класів, а також змішані води.

Вода може бути жорсткою - з переважанням гідрокарбонатів кальцію і магнію, - м'якої - з переважанням хлоридів і сульфатів чи просто з малою кількістю солей. Велика частина природних прісних вод віднесена до гідрокарбонатного класу. Це материкові води, що включають багато річок і значну частину підземних вод, тобто води, широко використовувані у водопостачанні населення. До класу хлоридних відносяться в основному води морського походження, ряду материкових озер та підземні води солончакових районів, пустель, напівпустель. Зазвичай це води підвищеної мінералізації (1,5-2,0 г / л).

Вода є найважливішим складовим живої речовини, без якого життя неможливе. Загальна маса води, що міститься в живих організмах, близько 2500 км3. Живі організми на 2 / 3 складаються з води. Відсоток води залежить від маси тіла і віку: найбільший у молодих організмів і найменший в похилому віці. Так, 6-тижневий зародок на 95% складається з води, у новонародженого її кількість складає 75% маси тіла, а у 50-річних - лише 60%.

 Вода поширена в організмі людини і тварин нерівномірно. Близько 70% води зосереджено внутрішньоклітинно і 30% поза клітинами. Найбільше води в склоподібному тілі ока - 99%, в лімфі - 96%, в плазмі крові - 92%, у мозку - 85%, в сполучній тканині - 80%, у м'язах - 75%, і значно менше - в жировій ( 20%) і в кістковій (20-25%) тканинах. Тільки незначна частина води в організмі знаходиться у вільному стані. Більша її частина є комплексом білків, вуглеводів і жирів.

 Хімічний склад крові по ряду хімічних елементів (CI, Na, О, Са, К) близький до хімічного складу морської води Світового океану, де спочатку зародилося життя.

 water-health.org.ua/Voda_v_prirode