Меню
ГлавнаяУтепление дома

Водные ресурсы и их значение. Водные ресурсы мира: характеристика и использование

Введение

Вода - единственное вещество, которое в природе присутствует в жидком, твердом и газообразном состояниях. Значение жидкой воды существенно меняется в зависимости от местонахождения и возможностей применения. Пресная вода шире используется, чем соленая. Свыше 97% всей воды сосредоточено в океанах и внутренних морях. Еще около 2% приходится на долю пресных вод, заключенных в покровных и горных ледниках, и лишь менее 1% - на долю пресных вод озер и рек, подземных и грунтовых.

Гармоничное сотрудничество человека с природой, его разумная общественная деятельность, которая регулирует и контролирует обмен веществ между природой и обществом, стало в современную эпоху одной из актуальнейших задач. Увеличение материальных благ общества, которое сопровождается антропогенным прессингом, привело к серьезному загрязнению окружающей среды. Особенно это заметно в области использования природных ресурсов.

Общая характеристика водных ресурсов мира

Планета Земля обладает колоссальным объемом воды около 1,5 млрд. куб. км. Однако 98% этого объема составляют соленые воды Мирового океана, и только 28 млн. куб. км - пресные воды. Поскольку уже известны технологии опреснения соленых морских вод, воды Мирового океана и соленых озер можно рассматривать, как потенциальные водные ресурсы, использование которых в будущем вполне возможно. Ежегодно возобновляемые запасы пресных вод не столь велики, по разным оценкам они колеблются от 41 до 45тыс. куб. км (ресурсы полного речного стока). Мировое хозяйство расходует для своих нужд около 4-4,5 тыс. куб. км, что равно примерно 10% общего водозапаса, и, следовательно, при условии соблюдения принципов рационального водопользования эти ресурсы можно рассматривать как неисчерпаемые. Однако при нарушении этих принципов ситуация может резко обостриться, и даже в планетарном масштабе может ощущаться дефицит чистых пресных вод. А пока природная среда ежегодно "дарит" человечеству в 10 раз больше воды, чем ему нужно для удовлетворения самых разнообразных потребностей.

Водные ресурсы имеют исключительно важное хозяйственное значение. Они считаются неисчерпаемыми, но в своем размещении они испытывают прямое и косвенное воздействие других компонентов природного комплекса, вследствие этого они отличаются большой изменчивостью неравномерностью распределения.

Своеобразие природных ресурсов определяется главным образом непрерывной подвижностью участвующей в круговороте воды. В соответствии с местом в этом круговороте воды на Земле выступают в различных формах, имеющих неодинаковую ценность с точки зрения удовлетворения человеческих потребностей, т.е. в качестве ресурсов.

Для водных ресурсов характерна сильная изменчивость режима во времени, начиная от суточных и заканчивая вековыми колебаниями каждого источника. Сложное взаимодействие множества факторов придает колебаниям стока характер случайного процесса. Поэтому расчеты, относящиеся к водным ресурсам, неизбежно принимают вероятностный, статистический характер.

Водные ресурсы отличаются большой сложностью территориальных форм. Многие особенности водных ресурсов вытекают из своеобразия способов их использования. За редкими исключениями, вода не используется непосредственно для создания каких-либо материалов с преобразованием в другое вещество и безвозвратным изъятием из природного круговорота, как это происходит с минерально-сырьевыми или лесными ресурсами. Наоборот, в ходе использования водные ресурсы либо остаются в природных каналах стока (водный транспорт, гидроэнергетика, рыбное хозяйство и т.д.), либо возвращаются в круговорот воды (орошение, все виды хозяйственного и бытового водоснабжения). Поэтому принципиально использование водных ресурсов не ведет к их истощению.

Однако на практике дело обстоит сложнее. Использование воды для растворения и транспортировки полезных веществ или отходов, охлаждение тепловыделяющих агрегатов или в качестве теплоносителя ведет к качественным изменениям (загрязнение, нагрев) отходящих вод и (при их сбросе) самих источников водоснабжения. При использовании воды для орошения она лишь частично (и зачастую в измененном качественном состоянии) возвращается в местные каналы стока, в основном в результате испарения с почвы уходит в атмосферу, включаясь в наземную фазу круговорота в других, обычно весьма отдаленных, районах.

В связи со стремительным ростом водопотребления по мере возникновения дефицита водных ресурсов во все большем числе районов ситуация стала меняться. Возникла необходимость в механизме регулирования использования ограниченных водных ресурсов и распределения их между потребителями - экономическом или административном.

Характерна возможность многоцелевого использования водных ресурсов, осуществляемого многими отраслями, предъявляющими специфические требования к их количеству и качеству. Поскольку в большинстве случаев одни и те же водные источники служат удовлетворению различных потребностей, в бассейнах рек складываются (стихийно или планомерно) определенные водохозяйственные сочетания (комплексы), включающие всех потребителей и пользователей данного бассейна.

Один из главных водопотребителей - орошаемое земледелие. Изымая значительные объемы воды из источников поверхностных или подземных водных ресурсов, оно по существу превращает их в ресурсы сельскохозяйственные, искусственно пополняя недостающий для нормального развития культурных растений расход воды на транспирацию. Следующий вид водопотребления - это водоснабжение, охватывающий широкую гамму разнообразных способов использования водных ресурсов. Общим свойством для них является высокий удельный вес безвозвратных потерь. Различия определяются спецификой требования отраслей водопотребителей.

Непосредственно с коммунальным и производственным водоснабжением связан сброс канализационных и промышленных стоков. Их объем пропорционален масштабам водопотребления. В зависимости от роли воды в технологическом процессе значительная часть приходится на загрязненные стоки. Это создает все обостряющуюся по мере роста масштабов производства проблему качественного истощения водных ресурсов. В этой проблеме можно различать два аспекта: собственно качественный и количественный. В экономическом аспекте это выражается либо в дополнительных затратах, которые необходимы для обработки воды и доведения ее до нужной кондиции другими потребителями, либо в убытках, следующих из невозможности использовать данный источник водных ресурсов вследствие его загрязнения.

Однако по существу входящих в это понятие конкретных мер оно фактически представляет собой водоснабжение безводных или маловодных территорий. С последним обстоятельством связано выделение обводнения в особую водохозяйственную задачу, относимую обычно к определенной площади, хотя фактически подразумевается обеспечение водой конкретных пунктов - центров водопотребления.

Гидроэнергетика предъявляет свои специфические качественные требования к водным ресурсам. Помимо водности, определяющей суммарную величину энергетического потенциала, большое значение имеет режим водотока - изменение расхода воды во времени.

Специфическая форма энергетического использования - освоение ресурсов подземных термальных вод, служащих в какой-то мере в качестве топлива, но такого, которое должно потребляться немедленно, в месте его извлечения из недр.

Водный транспорт практически не влияет на другие виды использования водных ресурсов (не считая сравнительно слабого и легко устранимого загрязнения и воздействия на берега поднимаемых судами волн).

Рыбное хозяйство использует водные ресурсы как средство существования другого вида естественных ресурсов - биологических. В этом оно сходно с орошаемым земледелием, но в отличие от него не связано с изъятием воды из природных источников.

В качестве одного из видов водопотребления нередко рассматривается обводнение.

Следует отметить использование водных ресурсов для отдыха и лечения. Эта функция приобретает растущее значение, хотя ни ее технические требования, ни экономические основы пока не определены. Как правило, в каждый водохозяйственный комплекс входят разные виды использования и потребления водных ресурсов. Однако сам набор видов использования и их количественное соотношение варьируют в широких пределах. Из этого вытекает большой вариант организации водохозяйственных комплексов. Различия в структуре отдельных вариантов обуславливаются природными особенностями каждого бассейна и структуры хозяйства соответствующего района.

Водные ресурсы - это пригодные для употребления пресные воды, заключенные в реках, озерах, ледниках, подземных горизонтах. Пары атмосферы, океанические и морские соленые воды в хозяйстве пока не используются и поэтому составляют потенциальные водные ресурсы.

Значение воды в мировом хозяйстве переоценить трудно. Она используется практически во всех отраслях экономики: в энергетике, для орошения сельскохозяйственных угодий, для промышленного и коммунальном, бытовом водоснабжения. Часто водные источники служат не только для целей водозабора, но и являются объектами хозяйственного использования в качестве транспортных магистралей, рекреационных зон, водоемов для развития рыбного хозяйства".

Объем вод, заключенных в реках, озерах, ледниках, морях и океанах, в подземных горизонтах и в атмосфере достигает почти 1,5 млрд. км 3 . Это и есть водный потенциал нашей планеты. Однако 98% общего объема вод приходится на соленые воды и лишь 28,3 млн. км 3 . " на пресные воды (с минерализацией менее 1г/л). В целом объем пресных вод - весьма значительная величина, особенно если ее сравнивать с современным общемировым потреблением, достигшим в 90-х годах 4-4,5 тыс. км куб. в год. Казалось бы, человечеству не нужно беспокоиться о пресных водах, поскольку их в 10000 раз больше, чем требуется. Но основной объем пресных вод (почти 80%) составляют воды ледников, снежных покровов, подземных льдов многолетнемерзлых пород, глубинных слоев земной коры. В настоящее время они не используются и рассматриваются в качестве потенциальных водных ресурсов. Их будущее освоение зависит не только от совершенствования техники добычи воды и ее экономической целесообразности, но и от решения часто негативных непредсказуемых экологических проблем, неожиданно возникающих при использовании нетрадиционных источников вод.

Единовременный объем речных вод суши невелик - он оценивается всего в 2000 км куб., но благодаря круговороту ежегодно реки сбрасывают в Мировой океан около 40-41 тыс. км куб. По расчетам М. И. Львовича (1986), полный речной сток составляет 38 830 км куб. Кроме того, с суши в океан поступает 3000 км куб. пресных вод в виде льдов и талых вод с ледников Гренландии и Антарктиды и 2400 км куб. - в виде подземного стока (минуя реки). Таким образом, ежегодно в океан с суши поступает около 44,5 тыс. км куб.вод.

Итак, объем пресных водозапасов мира невелик в целом и рассредоточен по территории материков очень неравномерно. К тому же поверхностный сток подвержен резким сезонным колебаниям, снижающим возможности его хозяйственного освоения.

На рисунке 1 отражена обеспеченность ресурсами речного стока в расчете на душу населения (тыс. куб. м/год) по материкам и частям света.

Рис 1. Обеспеченность ресурсами речного стока в расчете на душу населения.

Доступные водные ресурсы рек слагаются из двух категорий - поверхностного и подземного стока. Наиболее ценной в хозяйственном отношении является подземная составляющая стока, так как она в меньшей степени подвержена сезонным или суточным колебаниям объема. Кроме того, подземные воды реже загрязняются. Именно они формируют преобладающую часть "устойчивого" стока, при освоении которого не требуется сооружения специальных регулирующих устройств. Поверхностная составляющая стока включает паводковые и полые воды, обычно быстро проходящие по руслам рек.

В районах с сезонным характером атмосферного увлажнения отношение расходов воды в руслах рек в сухой и влажный периоды года могут достигать 1:100 и даже 1:1000. В таких районах при освоении поверхностного стока необходимо сооружать водохранилища сезонного или даже многолетнего регулирования.

Хозяйственная ценность или качество водно-ресурсного потенциала региона тем выше, чем значительнее доля устойчивой составляющей стока. Ее величина количественно определяется объемом подземного стока и меженным русловым стоком. Общий объем доступных водных ресурсов мира оценивается; в 41 тыс. км куб. в год, из них лишь 14 тыс. км куб. составляют их устойчивую часть (М. И. Львович, 1986).


Рис. 2. Средний расход воды крупнейших рек (м3/с)

Водохозяйственный баланс и его категории. В современном хозяйстве главными потребителями вод являются промышленность, сельское хозяйство и коммунально-бытовые службы. Они изымают из естественных и искусственных водоемов для своих нужд определенные объемы воды, которые составляют водозабор. Так, по новым расчетам М.И.Львовича общий водозабор в 2000 году составит 4780 куб.км.

В процессе использования некоторое количество изъятой воды теряется на испарение, просачивание, технологическое связывание и т.д., причем у различных потребителей масштабы такого расхода неодинаковы. Для небольших по площади территорий эти потери рассматриваются как безвозвратные. Наиболее значителен их объем (до 80-90%) при сельскохозяйственном использовании. В некоторых отраслях промышленности разработаны и продолжают интенсивно совершенствоваться схемы замкнутого или многократного водопользования, при помощи которых существенно снижаются как объемы водозабора в целом, так и величины безвозвратных потерь.

Коммунальное и сельское хозяйство, промышленность; и гидроэнергетика предъявляют различные требования к качеству воды. Наиболее высокими санитарными и вкусовыми качествами должны обладать воды, используемые в питьевых целях и в некоторых отраслях промышленности (пищевой, химической и др.). Металлургическое или, например, горнорудное производство может обходиться водами низкого качества, использовать оборотные системы водоснабжения.

Неоднократное использование одного и того же объема воды сокращает водозабор, но заставляет ввести в водохозяйственный баланс еще одну категорию - водопотребление - общий объем воды, используемый данной отраслью хозяйства за определенный отрезок времени.

В сфере коммунального хозяйства водопотребление и водозабор равны между собой, потому что оборотное водоснабжение в данной отрасли на современном уровне практически не осуществляется. В промышленности водозабор оказывается намного ниже водопотребления за счет применения замкнутых циклов водоснабжения, когда из источников вода забирается лишь для компенсации безвозвратных потерь.

В сельском хозяйстве водопотребление тоже может количественно превышать водозабор из источников, поскольку для орошения часто используются органические стоки городских коммунальных систем или частично очищенные отработанные воды некоторых промышленных предприятий.

Структура водозабора и водопотребления, т. е. распределение изъятых объемов воды между потребителями, может существенно меняться от района к району, отражая и общий уровень экономического развития хозяйства, и его специализацию, и, в немалой степени, специфику природных условий. Любое хозяйственное использование вод различными потребителями сопровождается появлением отработанных вод или стоков. Они перегружены огромным количеством инородных веществ промышленного, сельскохозяйственного или коммунального происхождения, изменяющих физические и химические свойства водной массы. Даже если применяются наиболее совершенные из известных современной науке методы очистки отработанных вод (механические, химические, биологические), для разбавления 1 м 3 таких стоков необходимо потратить не менее 8-10 м 3 чистых природных вод. Если же сбрасываются неочищенные стоки, то расход воды возрастает в несколько раз. В настоящее время в мире среди хозяйственных стоков, сбрасываемых в естественные водоемы, превалируют категории слабо очищенных или вообще неочищенных вод.

В результате кризисные явления поражают не только районы, изначально обедненные водными запасами, но и такие, где существуют благоприятные природные предпосылки для образования значительных объемов воды. Неконтролируемое техногенное преобразование качества водных геосистем ставят экономику подобных стран перед угрозой "водного голода".

Мировое водопотребление. По подсчетам (Львович, 1986), в начале 80-х годов в мире для хозяйственных различных нужд использовалось около 4,5 тыс. км куб., а в 1987 г.- 3,3 тыс. км куб. воды. Этот объем составляет почти 8% общего полного стока с поверхности суши в океан. Можно заключить, что в целом мировое хозяйство вполне обеспечено пресными водами в количестве, необходимом для удовлетворения своих потребностей. Следует, однако, обратить внимание на очень резкий, почти безудержный рост недопотребления во второй половине XX в. За последние 80 лет сельскохозяйственное использование воды увеличилось в 6 раз, коммунальное - в 7 раз, промышленное - в 20 раз, а общее - в 10 раз.

По отдельным составляющим водохозяйственный баланс мира в современный период складывается следующим образом.

Коммунально-бытовое водоснабжение. В начале 80-х годов на нужды населения расходовалось около 200 км куб., и при этом 100 км куб. терялось безвозвратно. В 1990 г, для этих целей изымалось уже более 300 км куб. Нормы водопотребления на 1 человека составляют в среднем 120-150 л в сутки. В действительности они сильно колеблются. В городах промышленно развитых стран водопотребление особенно велико. Например, в странах Европы оно поднимается до 300-400 л/сутки. В городах развивающихся стран, расположённых в субаридных или аридных районах, нормы снижаются до 100-150 л/сутки. Много меньше расходует воды сельский житель. В гумидных областях в развитых странах он потребляет в сутки до 100-150 л воды, а в сухих тропических районах - не более 20-30 л.

Согласно данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) в настоящее время в мире более 1,5 млрд. человек не обеспечены чистой, безопасной для здоровья водой, а к 2000 г. их число может достигнуть 2 млрд. человек.

Промышленное водоснабжение. Уникальные свойства воды как природного тела позволяют очень широко использовать ее в разнообразных отраслях промышленности. Она употребляется в энергетических целях, в качестве растворителя, охладителя, составного компонента многих технологических процессов. Водоемкость различных производств меняется в зависимости от вида продукции, применяемых технических средств и технологических схем. На производство 1 т готовой продукции в настоящее время расходуется следующее количество пресных вод: бумаги 900-1000 м 3 , стали - 15-20 м 3 , азотной кислоты - 80-180 м 3 , целлюлозы - 400-500 м 3 , синтетического волокна 500 м 3 , хлопчатобумажной ткани 300-1100 м 3 и т.д. Огромные объемы воды потребляют энергетические установки для охлаждения энергоблоков. Так, для работы ТЭС мощностью в 1 млн. кВт необходимо 1,2-1,6 км 3 воды в год, а для работы АЭС той же мощности - до 3 км 3 (Розанов, 1984), Только на нужды энергетики забирается из водных источников 320 км 3 воды, при этом 20 км 3 теряется.

Теплоэнергетика широко применяет оборотные системы водоснабжения, привлекая часть отработанных и очищенных вод других промышленных производств, так как для охлаждения можно употреблять воды относительно низкого качества. Водопотребление в энергетических целях дает 300 км 3 термических стоков, требующих для разбавления 900 км 3 свободных пресных вод.

Доля остальных производств в общем водопотреблении на нужды промышленности еще больше - 440 км 3 ; за счет систем оборотного водоснабжения расходуют 700 км 3 , одновременно теряя более 10% этого объема. Именно в промышленных установках возникают стоки, обогащенные особо токсичными соединениями, трудно поддающимися удалению из отработанных вод. Общий объем стоков - 290 км 3 . Поскольку современная технология водоочистки еще далека от совершенства и многие предприятия в различных странах сбрасывают свои стоки в водоемы недостаточно или слабо очищенными, то в результате на разбавление этого объема загрязненных вод требуется 5800 км 3 свободных вод, т. е. в 20 раз больше.

Водоснабжение сельского хозяйства. Самый крупный водопотребитель -сельское хозяйство. По приблизительным расчетам в 1990 г. эта отрасль-мировой экономики израсходовала более 3000 км 3 , т.е. в 3,5 раза больше, чем промышленность. Почти весь этот объем использовался на полив орошаемых угодий и всего 55 км 3 - на водоснабжение животноводства.

К началу 80-х годов в мире орошалось 230 млн. га земель. При средней норме орошения 12-14 тыс. м 3 /га на полив тратилось от 2500 до 2800 км 3 чистых свободных вод и значительная часть (около 600 км 3) очищенных и разбавленных стоков бытового сектора и некоторых промышленных производств. По весьма ориентировочным подсчетам примерно 1900 км 3 испарялось с поверхности поливных земель и транспортировалось растительностью, 500 км 3 дренировалось в подземные горизонты. Таким образом, в отличие от промышленного водопотребления использование вод для орошения резко увеличивает безвозвратные потери на непродуктивное испарение с поверхности поливных земель и создает стоки в виде ирригационных или возвратных вод, которые трудно уловить, очистить и вновь использовать. В то же время их объем огромен, они насыщены биосильными (азотом, фосфором) и другими легкорастворимыми соединениями, за счет которых увеличивается минерализация вод. Появление в субаридных или аридных ландшафтах с поливными угодьями значительных объемов минерализованных грунтовых вод создает опасность вторичного засоления почв и их деградации.

Особую проблему представляют стоки животноводческих ферм. Хотя их общий объем в мировом водопотреблении на нужды сельского хозяйства невелик (всего 10 км 3), они чрезвычайно перегружены органическими соединениями, трудно восстанавливаются и вызывают особенно быстрое загрязнение водоемов.

По расчетам М.И. Львовича (1994г), современный водозабор из различных источников (рек, озер, водохранилищ, подземных горизонтов) для промышленных и бытовых нужд, орошения и животноводческих комплексов составляет более 4000 км 3 , а объем стоков примерно 2000 км 3 . Если допустить, что все стоки нормативно очищаются, то и в этом случае потребуется не менее 8300 км 3 чистых вод для их разбавления (20% полного стока и 60% -устойчивого). Но в результате несовершенства современного водопользования и очистки загрязняется воды намного больше. Таким образом, если количественное истощение водозапасов традиционных источников в глобальном масштабе в ближайшем будущем человечеству не грозит, то качественное ухудшение - налицо уже в наши дни.

Резкая напряженность водохозяйственного баланса и кризисные ситуации в водопользовании неизмеримо возрастают в странах с ограниченным водоресурсным потенциалом, где реально отсутствуют свободные водозапасы для разбавления отработанных и очищенных вод. Подобные явления типичны для многих промышленно развитых стран мира, где недопотребление практически поглощает все водные ресурсы. Такова ситуация в странах зарубежной Европы, во многих районах США. Еще более остро встает проблема водоснабжения в развивающихся странах, в которых часто обнаруживается нехватка качественных питьевых вод, а имеющиеся водотоки и поверхностные водоемы служат коллекторами для сбросов совершенно неочищенных промышленных стоков.

По-разному складывается водопотребление и его структура на отдельных материках. Особенности современного водного хозяйства зависят и от природных факторов (прежде всего обеспеченности речным стоком, климатических особенностей, устройства поверхности), и от социально-экономических структур. Наибольшие объемы воды поглощает хозяйство азиатских стран. Почти на 90% этот объем в Азии расходуется на нужды сельского хозяйства. Сходная ситуация характерна и для Южной Америки и Африки, хотя в целом участие этих материков в мировом водопотреблении незначительно. В Северной Америке и в Европе промышленное и сельскохозяйственное расходование воды примерно равны между собой.

Прогнозы будущего водопотребления. Существует несколько вариантов глобальных прогнозов использования природных вод мировым хозяйством. Один из вариантов водохозяйственного баланса мира на конец текущего столетия разработан М.И. Львовичем (1986). По его расчетам, возросшее к 2000 г. до 6,2 млрд. человек население мира (из них 3,2 млрд. человек будут проживать в городах, и пользоваться централизованными системами водоснабжения) израсходует около 480 км 3 вод на коммунально-бытовые нужды, появится 320 км 3 стоков. Если стоки будут полностью очищаться, то на их последующее разбавление потребуется лишь около 1000 км 3 воды. При сохранении практики современного водопотребления (сброс недоочищенных или вовсе не прошедших очистку стоков в водоемы) загрязненными окажутся 6000 км 3 вод.

Производство энергии в мире, по прогнозу МИРЕК-ХП, достигнет к концу столетия 300-330 тыс. Дж. Ориентировочно на нужды энергетики будет изъято около 200 км 3 вод и одновременно образовано 140 км 3 термальных стоков. На их разбавление потребуется примерно 400 км3 свободных вод. Остальные отрасли промышленности с учетом роста объема их продукции к 2000 г. будут нуждаться в 1800 км 3 вод. Совершенствование систем замкнутого оборотного водоснабжения, развитие маловодных или "сухих" технологий, сокращение практики водоотведения стоков с промышленных предприятий, совершенствование технологии очистки позволят, как предполагается по данному прогнозу, ограничить водозабор для промышленных целей до 500 км 3 . Безвозвратный расход составит 120 км 3 , а отработанные стоки - 380 км 3 . На их разбавление будет затрачено 5700 км 3 . воды.

В сельском хозяйстве общая площадь поливных земель возрастет предположительно до 320-350 млн. га, а норма полива сократится до 9,5 тыс. м 3 /га за счет водосберегающих методов полива (дождевания, капельного и пр.). В результате на нужды ирригации будет изыматься до 3000 км воды, из которых 2600 км 3 составят расходы на испарение и инфильтрацию. Расход воды в животноводстве увеличится до 110 км. Хотя объем стоков возрастет слабо, но за счет более совершенной очистки и утилизации они будут загрязнять намного меньше чистых вод - около 180 км 3 .

Расчеты свидетельствуют о том, что напряженность ситуации сохранится в ближайшем будущем. Мировое хозяйство в целом в конце текущего столетия будет поглощать примерно 5,7 тыс. км 3 воды (16%) полного стока), а сточные воды в объеме 1300 км 3 будут загрязнять 8,5 тыс. км 3 , что равно 21% полного и 61%) устойчивого стока.

Вода является наиболее распространенным веществом на нашей планете: хотя и в разных количествах, она доступна повсеместно, и играет жизненно важную роль для окружающей среды, и живых организмов. Наибольшее значение имеет пресная вода, без которой человеческое существование невозможно, и заменить ее ничем нельзя. Люди всегда потребляли свежую воду и использовали ее в различных целях, включая бытовое, сельскохозяйственное, промышленное и рекреационное использование.

Запасы воды на Земле

Вода существует в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. Она образует океаны, моря, озера, реки и подземные воды, находящиеся в верхнем слое коры, и почвенного покрова Земли. В твердом состоянии, она существует в виде снега и льда в полярных, и горных районах. Определенное количество воды содержится в воздухе в виде водяного пара. Огромные объемы воды находятся в составе различных минералов земной коры.

Выявить точное количество запасов воды во всем мире довольно сложно, поскольку вода динамичная и находится в постоянном движении, изменяя свое состояние от жидкого до твердого и газообразного, и наоборот. Как правило, общее количество водных ресурсов мира оценивается как совокупность всех вод гидросферы. Это вся свободная вода, существующая во всех трех агрегатных состояниях в атмосфере, на поверхности Земли и в земной коре до глубины 2000 метров.

Текущие оценки показали, что на нашей планете содержится огромное количество воды - около 1386000000 кубических километров (1,386 млрд. км³). Однако 97,5% этого объема - соленая вода и только 2,5% - пресная. Большая часть пресной воды (68,7%) находится в виде льдов и постоянных снежных покровов в Антарктике, Арктики, и горных районах. Далее, 29,9% существует как грунтовые воды, и только 0,26% от общего количества пресной воды на Земле сосредоточено в озерах, водохранилищах и речных системах, где они наиболее легко доступны для наших экономических потребностей.

Эти показатели были рассчитаны за длительный промежуток времени, однако если принимать во внимание более короткие периоды (один год, несколько сезонов или месяцев), количество воды в гидросфере может изменяться. Это связано с обменом воды между океанами, землей и атмосферой. Этот обмен, как правило, называется , или глобальным гидрологическим циклом.

Ресурсы пресной воды

Пресная вода содержит минимальное количество солей (не более 0,1%) и подходит для человеческих потребностей. Однако, не все ресурсы доступны для людей, а даже те, которые доступны не всегда пригодны для использования. Рассмотрим источники пресной воды:

  • Ледники и снежные покровы занимают около 1/10 суши в мире и содержат около 70% запасов пресной воды. К сожалению, большая часть этих ресурсов расположена вдали от населенных пунктов, поэтому является трудно доступной.
  • Подземные воды на сегодняшний день являются наиболее распространенным и доступным источником пресной воды.
  • Пресноводные озёра в основном расположены на больших высотах. В Канаде находится около 50% пресноводных озёр мира. Многие озёра, особенно, которые находятся в засушливых районах, становятся солеными за счет испарений. Каспийское море, Мертвое море, и Большое Солёное озеро являются одними из крупнейших в мире соленых озёр.
  • Реки образуют гидрологическую мозаику. На Земле насчитывается 263 международных речных бассейна, которые охватывают более 45% суши нашей планеты (исключение - Антарктика).

Объекты водных ресурсов

Основными объектами водных ресурсов являются:

  • океаны и моря;
  • озёра, пруды и водохранилища;
  • болота;
  • реки, каналы и ручьи;
  • влажность почв;
  • подземные воды (почвенные, грунтовые, межпластовые, артезианские, минеральные);
  • ледяные шапки и ледники;
  • атмосферные осадки (дождь, снег, роса, град и т.п.).

Проблемы использования водных ресурсов

В течение многих сотен лет воздействие человека на водные ресурсы было незначительным и носило исключительно локальный характер. Великолепные свойства воды - ее возобновление благодаря круговороту и возможность очищаться - делают пресную воду относительно очищенной и обладающей количественными и качественными характеристиками, которые будут неизменными в течение длительного времени.

Однако, эти особенности воды породили иллюзию неизменности и неисчерпаемости данных ресурсов. Исходя из этих предубеждений возникла традиция небрежного использования чрезвычайно важных водных ресурсов.

Ситуация сильно изменилась за последние десятилетия. Во многих частях мира были обнаружены результаты долгосрочных и неправильных действий по отношению к столь ценному ресурсу. Это касается как прямого использования воды, так и косвенного.

Во всем мире в течение 25-30 лет наблюдается массовое антропогенное изменение в гидрологическом цикле рек и озер, влияющих на качество воды и их потенциал в качестве природного ресурса.

Объем водных ресурсов, их пространственное и временное распределение, определяются не только естественными колебаниями климата, как ранее, но теперь также по видам экономической деятельности людей. Многие части мировых водных ресурсов становятся настолько истощенными и сильно загрязненными, что они уже не в состоянии удовлетворить постоянно растущие потребности. Это может
стать основным фактором, препятствующим экономическому развитию и росту численности населения.

Загрязнение водных ресурсов

Основными причинами загрязнения водных ресурсов являются:

  • Сточные воды;

Бытовые, промышленные и сельскохозяйственные сточные воды приводят к загрязнению многих рек и озёр.

  • Захоронение отходов в морях и океанах;

Захоронение мусора в морях и океанах может вызвать огромные проблемы, ведь оно отрицательно сказывается на живых организмах, которые обитают в водах.

  • Промышленность;

Промышленность - это огромный источник загрязнений вод, который производит вещества, вредные для людей и окружающей среды.

  • Радиоактивные вещества;

Радиоактивное загрязнение, при котором в воде находится высокая концентрация радиации, является самым опасным загрязнением и может распространяться в океанические воды.

  • Разлив нефти;

Разлив нефти несет угрозы не только водным ресурсам, но и поселениям людей, расположенным вблизи загрязненного источника, а также всем биологическим ресурсам, для кого вода является средой обитания или жизненно важной необходимостью.

  • Утечки нефти и нефтепродуктов из подземных хранилищ;

Большое количество нефти и нефтепродуктов хранятся в резервуарах, изготовленных из стали, которая со временем подвергается коррозии, что в следствии создает утечки вредных веществ в окружающую почву и грунтовые воды.

  • Атмосферные осадки;

Атмосферные осадки, такие как кислотные осадки, образовываются при загрязнении воздуха и изменяют кислотность воды.

  • Глобальное потепление;

Повышение температуры воды вызывает гибель многих живых организмов и разрушает большое количество мест обитания.

  • Эвтрофикация.

Эвтрофикация - процесс снижения качественных характеристик воды, связанный с чрезмерным обогащением питательными веществами.

Рациональное использование и охрана водных ресурсов

Водные ресурсы предусматривают рациональное использование и охрану, начиная от частных лиц до предприятий и государств. Существует много способов, благодаря которым мы можем уменьшить наше воздействие на водную среду. Вот некоторые из них:

Экономия воды

Такие факторы, как изменение климата, рост численности населения и увеличение засушливости усиливают давление на наши водные ресурсы. Лучшим способом сохранить воду является сокращения потребления и избежание роста сточных вод.

На бытовом уровне, есть много способов для экономии воды, такие как: более короткий душ, установка водосберегающих приборов, стиральные машины с низким расходом воды. Другой подход заключается в высаживании садов, которые не требуют большого количества воды.

Подробное решение Параграф § 16 по географии для учащихся 8 класса, авторов И.И. Баринова 2015

Вопросы в начале параграфа

1)Вспомните из курсов природоведения, ботаники, истории, предшествующих курсов географии, какую роль в жизни человека играет вода.

Вода – питье, удовлетворение бытовых нужд, необходимое сырье для промышленности, универсальный растворитель, составная часть всех живых организмов.

2)В каком состоянии вода находится в природе?

Вода в природе встречается в жидков, твердом и газообразном состоянии.

3)Что такое мировой круговорот воды? Какую роль в жизни и деятельности человека он играет?

Круговорот воды в природе (гидрологический цикл) - процесс циклического перемещения воды в земной биосфере. Значение круговорота воды велико, так как он не только объединяет части гидросферы, но и связывает между собой все оболочки Земли: атмосферу, гидросферу, литосферу и биосферу. Вода во время круговорота может быть в трех состояниях: жидком, твердом, газообразном. Она переносит огромное количество веществ, необходимых для жизни на Земле.

Вопросы в параграфе

*Как вы считаете, какие реки нашей страны наиболее богаты энергоресурсами? Почему вы так решили?

Реки Сибири обладают огромным гидроэнергетическим потенциалом. Именно здесь, на реках Енисей, Ангара - построены крупнейшие ГЭС. Это связано с их многоводность, значительными падением и уклоном.

*По карте определите, какие районы нашей страны богаты водными ресурсами, а какие бедны. Вспомните, откуда получают питание крупные реки России.

В целом страна хорошо обеспечена водными ресурсами, но по её территории распределены они крайне неравномерно, как в пространстве, так и во времени. Хорошо обеспечены этими ресурсами северные районы, Сибирь, реки этого региона обладают огромным гидроэнергетическим потенциалом. А наиболее освоенные регионы страны испытывают недостаток воды, особенно это, касается южной части европейской России. Затрудняет использование водных ресурсов и то, что больше всего воды реки несут в период весеннего половодья, а наибольшая потребность в воде ощущается летом. Реки бассейна Северного Ледовитого океана самые длинные и полноводные. Это - реки Лена, Енисей, Обь. Питание этих рек смешанное, преимущественно снеговое. Реки бассейна Тихого океана Основная - Амур с притоками - Зея, Бурея, Уссури. Питание преимущественно дождевое. Реки бассейна Атлантического океана. Это реки, впадающие в Черное, Азовское и Балтийское море. Такие как - Нева, Западная Двина, Днепр, Дон, Кубань. Питание преимущественно снеговое.

*Почему бывают наводнения на реках. Какие меры принимаются для борьбы с ними?

Продолжительные дожди, таяние снегов, прорыв плотин и водохранилищ. Наиболее эффективный способ борьбы с наводнениями на реках - регулирование речного стока путём создания водохранилищ. Они выравнивают сток реки, делая его больше летом и меньше весной, чем в его отсутствие. Для борьбы с наводнениями на морском берегу используются оградительные дамбы. Ещё одним способом борьбы с наводнениями является углубление перекатов и других мелей. Для защиты от наводнений при таянии льда на реках чаще всего применяют динамит (или иное взрывчатое вещество), взрываемый в определённых местах реки, который, уничтожая торосы, даёт возможность воде течь свободно и направить её по нужному направлению.

Вопросы в конце параграфа

1. Что такое водные ресурсы? Что надо знать, чтобы дать оценку водных ресурсов страны?

Водные ресурсы – поверхностны е и подземные воды, которые используются или могут быть использованы для водоснабжения населения, в сельском хозяйстве и промышленности. Для оценки необходимо знать распределение водных ресурсов по территории, их распределение по сезонам.

2. Укажите главные особенности водных ресурсов России.

Они крайне неравномерно распределены по территории, неравномерно и распределение стока по сезонам года, районы потребления и районы концентрации ресурсов разобщены.

3. Как влияет на водные ресурсы деятельность человека? Приведите положительные и отрицательные примеры?

Отрицательное влияние – загрязнение при строительстве ГЭС, судоходстве, сброс промышленных вод, вырубка леса усиливает неравномерность стока.

Положительное влияние – регулирование стока.

4. Какие меры принимаются в нашей стране по защите и охране водных ресурсов?

Установка очистных сооружений на предприятия облесение склонов и высадка лесополос, строительство водохранилищ в горных районах.

ИТОГОВЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ТЕМЕ

1. Назовите все виды внутренних вод. Охарактеризуйте роль каждого из них в природе и хозяйственной деятельности.

Реки, озера, болота, подземные воды, ледники, многолетняя или вечная мерзлота, искусственные водохранилища и пруды, каналы. В реки осуществляется сток вод с суши. Крупные реки служат транспортными путями. Некоторые реки обладают гидроэнергопотенциалом. Реки, озера, водохранилища, подземные воды – это все источники для бытового водоснабжения, водообеспечения сельского хозяйства, промышленности.

В ледниках концентрируются значительные запасы пресных вод. зера регулируют сток рек. По ним проходят судоходные пути. На их берегах расположены многочисленные места отдыха. Озера активно влияют на другие компоненты природы. Они изменяют рельеф, формируя дно и берега. Наполняя свои котловины торфом, илом и солями, озера создают залежи полезных ископаемых.

Озера влияют на климат. Летом они умеряют жару, зимой смягчают холода, увлажняют берега испаряющейся с их поверхности влагой. Болота - важный источник питания рек и озер.

На болотах растет много полезных ягод: клюква, морошка. Они - естественная среда обитания многих животных. Поэтому сохранение болот важно для охраны и рационального использования богатств природы. Разнообразно и практическое использование болот. В болотах сосредоточено около 80% запасов торфа страны, который используется как сырье для химической промышленности и удобрение в сельском хозяйстве. Многолетняя мерзлота оказывает существенное воздействие как на природу, так и на жизнь и деятельность человека. Мерзлота влияет на растительность, так как постоянно охлаждает почву и приземный слой воздуха. Она ограничивает глубину проникновения в грунт корней растений, их водоснабжение. Поэтому в районах многолетней мерзлоты произрастают растения, имеющие неглубокую корневую систему.

Многолетняя мерзлота водонепроницаема, поэтому способствует заболачиванию территорий. При строительстве дорог, трубопроводов, зданий многолетняя мерзлота может оттаивать. Это грозит просадками и провалами грунта и разрушением построенных сооружений. Поэтому при строительстве многолетнюю мерзлоту нужно сохранять. Для этого дома и трубопроводы приподнимают над землей на специальных сваях, а дороги создаются на высоких защитных подушках из грунта.

3. Что такое режим реки? От чего он зависит? На что он влияет?

Режим реки - регулярные (суточные, годовые) изменения состояния реки, обусловленные физико-географическими свойствами ее водосборного бассейна, в первую очередь климатом. Режим реки проявляется в колебаниях уровней и расходов воды, времени установления и схода ледового покрова, температуре воды, количестве переносимых рекой наносов и др. Водный режим влияет на расход воды и сток.

4. Какие характеристики реки надо знать для использования ее ресурсов в хозяйстве?

Уклон, режим, величина стока.

5. Объясните причины образования многолетней мерзлоты. Как влияет многолетняя мерзлота на другие компоненты природы, на жизнь и деятельность человека?

Причина образования многолетней мерзлоты сильное промерзание грунтов, которое не оттаивает в течение долгого времени. Многолетняя мерзлота ограничивает глубину проникновения корней, что препятствует ведению сельского хозяйства. Воды, скапливающиеся в мерзлоте заболачивают местность. Образуются просадки, вспучивания. Мерзлота осложняет строительство дорого, зданий, добычу полезных ископаемых.

7. Докажите справедливость поговорки «Вода – это жизнь».

Роль воды в жизни человека неоспоримо высока. Она служит основой для хорошего функционирования всего организма. В воде находятся различные вещества, характер происхождения которых разнообразен, как органический, так и неорганический. Она составляет почти три четверти веса взрослого человека. Ведь именно вода создала Землю, сделала ее такой, как сейчас, породила жизнь. Больше того, вода – самое удивительное вещество на Земле, и чем больше мы о ней узнаём, тем больше поражаемся.

Вероятно, мало кто из вас задумывался над удивительными свойствами воды, и это, пожалуй, понятно: ведь вода повсюду окружает нас, она очень обычна на нашей планете. Вода занимает 3/4 поверхности Земли. Около 1/5 суши покрыто твердой водой (льдом и снегом), добрая половина ее всегда закрыта облаками, которые состоят из водяных паров и мельчайших капелек воды, а там, где никаких облаков нет, в воздухе всегда есть водяные пары. Очень обычна она на нашей планете, даже тело человека на 71 процент состоит из воды. При утрате 6-8% влаги от массы тела человек впадает в полуобморочное состояние, при потере 12% и выше процентов влаги наступает смерть.

Водные ресурсы Земли состоят из подземных и поверхностных вод планеты. Они используются не только людьми и животными, а также нужны для различных природных процессов. Вода (H2O) бывает в жидком, твердом или в газообразном состоянии. Совокупность всех водных источников составляет гидросферу, то есть водную оболочку, составляющую 79,8% поверхности Земли. Она состоит из:

  • океанов;
  • морей;
  • озер;
  • болот;
  • искусственных водоемов;
  • грунтовых вод;
  • паров атмосферы;
  • влаги в почве;
  • снежных покровов;
  • ледников.

Для того чтобы поддерживать жизнь, люди должны пить воду каждый день. Для этого подходит только пресная вода, но на нашей планете ее менее 3 %, но доступны сейчас только 0,3%. Самыми крупными запасами питьевой воды обладают Россия, Бразилия и Канада.

Использование водных ресурсов

Вода на Земле появилась примерно 3,5 млрд. лет назад, и ее невозможно заметить каким-либо иным ресурсом. Гидросферу относят к неисчерпаемым богатствам мира, к тому же ученые изобрели способ соленые воды делать пресными, чтобы их можно было использовать для питья.

Водные ресурсы необходимы не только для поддержания жизни людей, флоры и фауны, но и поставляют кислород в процессе фотосинтеза. Также вода играет ключевую роль климатообразования. Используют люди этот ценнейший ресурс в быту, в сельском хозяйстве и промышленности. Специалисты проведи подсчеты, что в больших городах в сутки человек расходует около 360 литров воды, и сюда входит использование водопровода, канализации, приготовление еды и напитков, уборка в доме, стирка, полив растений, мытье транспортных средств, тушение пожаров и т.п.

Проблема загрязнения гидросферы

Одной из глобальных проблем является загрязнение водных ресурсов. Источники загрязнения воды:

  • бытовые и промышленные сточные воды;
  • нефтепродукты;
  • захоронение химических и радиоактивных веществ в водоемах;
  • судоходство;
  • твердые бытовые отходы.

В природе есть такое явление, как самоочищение водоемов, но антропогенный фактор настолько влияет на биосферу, что со временем реки, озера, моря восстанавливаются все труднее. Вода загрязняется, становится непригодной не только для питья и бытового использования, но и для жизни морских, речных, океанических видов флоры и фауны. Чтобы улучшить состояние окружающей среды, а в частности – гидросферы, необходимо рационально использовать водные ресурсы, их экономить и проводить охранные мероприятия водных объектов.


Водные ресурсы - это запасы поверхностных и подземных вод, находящихся в водных объектах, которые используются или могут быть использованы.
Вода занимает 71 % поверхности Земли. 97 % водных ресурсов относятся к соленым и только 3 % - к пресным водам. Вода содержится также в почве и в горных породах, в растениях и животных. Большое количество воды постоянно находится в атмосфере.
Вода - один из самых ценных природных ресурсов. Одно из главных свойств воды - ее незаменимость. Сама по себе питательной ценности она не имеет, но ей принадлежит исключительная роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизнедеятельности всего живого на Земле, определяющих его продуктивность.
Суточная потребность человека в воде в нормальных условиях составляет около 2,5 л.
Вода отличается большой теплоемкостью. Поглощая огромное количество тепловой космической и внутриземной энергии и медленно ее отдавая, вода служит регулятором и стабилизатором климатических процессов, смягчая сильные температурные колебания. Испаряясь с водных поверхностей, она переходит в газообразное состояние и переносится воздушными течениями в различные регионы планеты, где выпадает в виде осадков. Особое место в кругообороте воды принадлежит ледникам, так как они сохраняют влагу в твердом состоянии очень длительное время (тысячелетиями). Ученые пришли к выводу, что водный баланс на Земле практически постоянен.
Многие миллионы лет вода активизирует процессы образования почвы. Она в значительной степени очищает окружающую среду, растворяя и удаляя загрязнения.
Недостаток воды может затормозить хозяйственную деятельность, снизить эффективность производства. В современном мире вода приобрела самостоятельное значение как промышленное сырье, нередко дефицитное и весьма дорогое. Вода является обязательным компонентом практически всех технологических процессов. Особой чистоты вода необходима в медицине, при производстве продуктов питания, в ядерной технике, производстве полупроводников и т.д. Огромные количества воды расходуются на бытовые нужды людей, особенно в больших городах.
Преобладающая часть земных вод сосредоточена в Мировом океане. Это богатейшая кладовая минерального сырья. На каждый 1 кг океанской воды приходится 35 г солей. В морской воде содержится более 80 элементов Периодической системы Д.И. Менделеева, наиболее важными из которых для хозяйственных целей являются вольфрам, висмут, золото, кобальт, литий, магний, медь, молибден, никель, олово, свинец,серебро, уран.
Мировой океан - основное звено круговорота воды в природе. Он отдает большую часть испаряющейся влаги в атмосферу. Поглощая огромное количество тепловой энергии и медленно ее отдавая, воды океана служат регулятором климатических процессов глобального масштаба. Тепло океанов и морей расходуется на поддержание жизнедеятельности морских организмов, которые обеспечивают продуктами питания, кислородом, медикаментами, удобрениями, предметами роскоши значительную часть населения планеты.
Водные организмы, населяющие поверхностный слой Мирового океана, обеспечивают возврат в атмосферу значительной части свободного кислорода планеты. Это крайне важно, так как автотранспорт и кислородоемкие металлургические и химические производства часто расходуют кислорода больше, чем может компенсировать природа отдельных регионов.
К пресным водам суши относятся ледниковые, подземные, речные, озерные, болотные воды. Возобновимым ресурсом стратегического значения в последние годы становится питьевая вода хорошего качества. Дефицит ее объясняется значительным ухудшением общей экологической ситуации вокруг источников данного ресурса, а также ужесточением во всем мире требований к качеству потребляемой воды как для питья, так и для высокотехнологичных производств.
Основная часть запасов пресных вод суши сконцентрирована в ледниковых покровах Антарктиды и Арктики. Они представляют собой огромное хранилище пресных вод планеты (68 % всех пресных вод). Эти запасы сохраняются многие тысячелетия.
По химическому составу подземные воды очень различны: от пресных до вод с большой концентрацией минеральных веществ.
Пресные поверхностные воды обладают значительной способностью к самоочищению, которое обеспечивают Солнце, воздух, мик-

роорганизмы и растворенный в воде кислород. Тем не менее, пресная вода становится основным дефицитом на планете.
В болотах воды содержится в 4 раза больше, чем в реках мира; 95% болотной воды располагается в слоях торфа.
В атмосфере вода содержится главным образом в виде водяного пара. Основная ее масса (90 %) сосредоточена в нижних слоях атмосферы, до высоты 10 км.
Пресная вода распределена по Земле неравномерно. Проблема снабжения населения питьевой водой стоит очень остро и в последние годы все сильнее обостряется. Около 60 % поверхности Земли составляют зоны, где пресная вода или отсутствует, или остро ощущается ее недостаток, или она отличается низким качеством. Примерно половина человечества ощущает дефицит питьевой воды.
Пресные поверхностные воды (реки, озера, болота, почвенные и грунтовые воды) подвергаются наиболее сильному загрязнению. Чаще всего источниками загрязнения являются недостаточно очищенные или совсем не очищенные сбросы производственных объектов (в том числе опасных), сбросы больших городов, стоки со свалок.
Загрязнение окружающей среды в бассейне Волги в 3-5 раз выше, чем в среднем по стране. Ни один город на Волге не обеспечен
качественной питьевой водой. В бассейне много экологически опасных производств и предприятий без очистных сооружений.
Эксплуатационные запасы разведанных месторождений подземных вод России оцениваются примерно в 30 км /год. Степень освоения этих запасов в настоящее время в среднем составляет чуть более 30 %.