Глобальный гидрологический цикл и его структура (стр. 1 )

CОДЕРЖАНИЕ

Введение	3
Глава 1. Глобальный гидрологический цикл и его структура	4
Определение понятий гидрологического цикла	4
Структура глобального гидрологического цикла	7
Океаническое звено	8
1.2.2 Континентальное звено	13
Глава 2. Химия континентальных вод, дельт рек и морской воды	23
2.1. Химия континентальных рек	23
2.1.1. Химия элементов	23
2.1.2. Химия воды и режимы выветривания	25
2.1.3. Кремний и алюминий	27
2.1.4. Биологические процессы	29
2.1.5. Питательные вещества и эвтрофикация	31
2.1.6. Загрязнение подземных вод	34
2.2. Процессы в дельтах	35
2.2.1. Агрегация коллоидного материала в дельтах	37
2.2.2. Процессы перемешивания в дельтах	38
2.2.3. Гальморолиз и ионный обмен в дельтах	39
2.2.4. Микробиологическая деятельность в дельтах	40
2.3. Химия главных ионов в морской воде	41
2.4. Химический круговорот главных ионов	44
2.4.1. Потоки море-воздух	44
2.4.2. Эвапориты	45
2.4.3. Катионный обмен	45
2.4.4. Осаждение карбонатов	46
2.4.5. Опаловые силикаты	51
2.4.6. Сульфиды	52
2.4.7. Баланс запасов главных ионов морской воды	53
2.4.8. Антропогенное воздействие на главные ионы	54
Заключение	56
Список использованных источников	58

ВВЕДЕНИЕ

Проблема охраны окружающей среды сложна и многопланова. Она включает как чисто научные, так и экономические, соци­альные, правовые и эстетические аспекты. В основе процессов, обусловливающих современное состояние биосферы, лежат физико-химические превращения веществ. Это направление рассматривает физические изменения и химические процессы в биосфере, пути миграции и трансформации химических соединений природного и антро­погенного происхождения в атмосфере, гидросфере, литосфере, дает характеристику основных химических загрязнителей, спосо­бов определения уровня загрязнения, предлагает методы защиты и борьбы с загрязнением окружающей среды.

Временные пределы изучаемых химией окружающей среды процессов составляют от долей минуты до нескольких столетий.

В своей контрольной работе я рассмотрю понятия глобального гидрологического цикла, его структуру и строение гидросферы, химию континентальных вод, дельт рек и морской воды, основные загрязняющие вещества подземных вод, опишу химический круговорот главных ионов в гидросферных комплексах.

Глава 1. ГЛОБАЛЬНЫЙ ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ ЦИКЛ И ЕГО СТРУКТУРА

Определение понятий гидрологического цикла

Глобальный гидрологический цикл - это важнейшая составная часть общепланетарного обмена веществ и энергии, представляющая собой перемещение водных масс и их трансформацию в процессе круговорота воды на Земле [1].

Вода покрывает 70% поверхности Земли, но трудно представить себе общую сумму воды, так как мы можем увидеть только небольшую часть ее. Следующая диаграмма отображает объемы воды, содержащейся на Земле, в океанах и в атмосфере. Стрелки указывают на ежегодный обмен воды между ними [2].

Рис.1. Диаграмма содержания и обмена воды на Земле, в океанах и атмосфере

Океаны содержат 9,.5% всей воды, земля 2,4% и атмосфера - менее чем 0,001%, что может показаться очень удивительным, поскольку вода играет очень важную роль в формировании погоды. Ежегодные осадки, выпадающие на землю, более чем в 30 раз превышают суммарное количество воды, способное удерживаться атмосферой. Этот факт указывает на быструю циркуляцию воды между поверхностью земли и атмосферой [2].

Водные массы - генетически и качественно единые объемы воды, образующиеся в определенных районах гид­росферы и распространяющиеся из этих очагов своего формирова­ния в процессе круговорота воды как единое целое. Таким образом, это - разнокачественные объемы природной воды из-за различного состава и концентрации в ней растворенных и взвешенных мине­ральных и органических веществ и водных организмов [1].

Итак, глобальный гидрологический цикл (ГГЦ), если так по­нимать термин «водные массы», - это гораздо более общее поня­тие, чем просто влагооборот или круговорот воды на Земле, по­скольку ГГЦ включает и перенос с водой других веществ, орга­низмов с заключенной в них энергией [1].

Поверхностные воды гидросферы - это совокупность взаимодействующих и трансформирующихся водных масс. А воз­душные массы, из которых состоит атмосфера, рассматриваются в качестве газообразной модификации океанических и континен­тальных водных масс, по-разному претерпевших метаморфизм в процессе испарения воды в очагах формирования генетически и качественно различных воздушных масс. Они отличаются от вод­ных масс многократно меньшей плотностью и большей подвиж­ностью, иным соотношением в своем составе N2, 02, С02 и дру­гих газов, содержанием воды в виде пара, капель и ледяных кри­сталлов, минеральных и органических микрочастиц аэрозоля. Та­ким образом, и водные, и воздушные массы имеют генетически обусловленную вещественную структуру, т. е. индивидуальное для каждой массы соотношение составляющих ее веществ [1].

Закономерное размещение этих масс в гидросфере и атмосфе­ре образует обычно весьма изменчивую пространственную струк­туру обеих геосфер подобно тому, как разнообразные по проис­хождению и составу почвы и породы - гораздо более стабильную структуру литосферы Земли. Части пространства, разделяющие в гидросфере водные массы (а в атмосфере воздушные массы), в которых происходит взаимодействие и смешение соседних вод­ных (воздушных) масс, называют фронтальными зонами. Эти зоны характеризуются существенно большими пространственными градиентами физических и химических характеристик воды (возду­ха) по сравнению с ядрами водных (воздушных) масс. Находящаяся внутри таких зон граница водных масс называется гидрологиче­ским фронтом, воздушных масс - атмосферным фронтом. Наряду с водными массами фронтальные зоны представляют собой важ­ные пространственные элементы гидрологической структуры раз­нообразных водных объектов гидросферы [1].

Термин «глобальный гидрологический цикл» введен основоположником отечественной гидрологии : «Явления гидрологического цикла представляют собой перемещение водных масс из одной комбинации в другую». Девятью возможными ком­бинациями им названы три физических состояния, в кото­рых может находиться вода: в виде пара, в виде жидкости и в твер­дом виде (лед и снег) в трех средах: в атмосфере, на земной поверх­ности и в литосфере. «Перемещение воды из одной среды в дру­гую, - писал  Глушков, - происходит преимущественно под влиянием силы тяжести, перемена состояния - под влиянием теп­лоты. Возможность обращаться в легкий пар сводит на нет резуль­таты работы силы тяжести, и вода снова поднимается на высоту, чтобы оттуда начать новый путь своего снижения. Таким образом, явления гидрологии в некоторой своей части представляют собой вечную борьбу двух сил - силы тяжести и теплоты: вода, являясь могучим конденсатором тепловой энергии, получаемой от солнца, расходует громадные количества ее или в форме отдачи теплоты, или в форме работы против силы тяжести» [1].

Водяной пар очень легкий по сравнению с воздухом. При тем­пературе 00С плотность водяного пара примерно в 300 раз мень­ше, чем плотность сухого воздуха. При 20°С это различие мень­ше, но все равно остается очень большим, порядка 70 раз. Вода - превосходный аккумулятор тепловой энергии. Это еще одно из физических свойств воды связано с ее очень большой теплоемко­стью. Теплоемкость воды более чем в 3000 раз превышает тепло­емкость воздуха. Чтобы нагреть в Мировом океане на 10С слой воды толщиной 1 м, нужно затратить столько же теплоты, сколь­ко ее требуется для нагревания слоя воздуха толщиной 3 км, т. е. практически почти всю массу воздуха в тропосфере. Но свойство поглотителя тепловой энергии у воды резко увеличивается в мо­мент ее фазового превращения из твердого состояния в жидкое и еще больше (примерно в 7 раз) - при ее переходе в пар. Таковы основные тепловые свойства воды в ее трех агрегатных состояни­ях, имеющие определяющее значение в энергетике ГГЦ [1].

Используемый в определении ГГЦ термин «водная масса» как объем воды со специфическими физическими и химическими свой­ствами введен в 1929 г. австрийским метео­рологом и океанологом А. Дефантом при исследовании смешения двух или трех разнокачественных водных масс. Так назвал он «од­нородный ограниченный или неограниченный водный объект, характеризующийся вполне определенными физико-химически­ми свойствами» по аналогии с «воздушными массами» - терми­ном, возникшим несколькими годами ранее в норвежской си­ноптической метеорологии, ведущим теоретиком которой был в то время В. Бьеркнес. В современной океанологии, по ­вольскому, «водной массой следует называть некоторый, сравни­тельно большой объем воды, формирующийся в определенном районе Мирового океана - очаге, источнике этой водной массы, обладающей в течение длительного времени почти постоянным и непрерывным распределением физических, химических и биоло­гических характеристик, составляющих единый комплекс, и рас­пространяющийся как одно, единое целое» [1].