Анализ солености воды (стр. 2 )

Наконец, глобальная потребность в воде постоянно возрастает: так, в ХХ в. водопользование увеличилось в 6-7 раз, в 2 раза превысив темпы роста населения. Это происходит в том числе по причине увеличения производства водоёмкой продукции. Так на промышленность и сельское хозяйство уходит порядка 90% всей потребляемой пресной воды. Самое ужасное заключается в том, что по расчётам учёных, примерно к 2040 г. Объём потребления воды в мире сравняется с её ресурсами, вызывая её огромную нехватку.

2.        Проблема загрязнения

Помимо всего прочего, даже доступные источники пресной воды не всегда пригодны для употребления из-за их загрязнения. По данным WWF, в список наиболее загрязнённых рек мира на данный момент включают азиатские, европейские, американские, австралийские водные потоки.  В их числе такие крупны е реки, как Ганг, Миссисипи и, к глубочайшему сожалению для всех жителей России, Волга.

Стоит отметить, что водные ресурсы загрязняются от естественных источников только на 4%. И, как правило, естественной причиной загрязнения являются выбросы алюминия из земной коры.

Главные источники загрязнения водных ресурсов:

• Промышленные сточные воды;

• Сточные воды коммунальных трасс;

• Сливы с полей (когда вода перенасыщена химикатами и удобрениями);

• Захоронение в водоёмах радиоактивных веществ;

• Стоки от животноводческих комплексов (в такой воде много биогенной органики);

• Судоходство.

Природой, разумеется, предусмотрены способы самоочищения водоёмов: круговорот воды в природе, жизнедеятельность планктона, действие ультрафиолетовых лучей, оседание нерастворимых частиц и т. п. Но, к сожалению, все эти процессы уже не могут справиться с тем объёмом загрязнений, который доставляет водным ресурсам планеты деятельность человека.

3.  Проблема нерационального использования водных ресурсов человеком

Так же, на данный момент одной из основных проблем, связанных с водными ресурсами, является их нерациональное использование, которое, в свою очередь, приводит к истощению водных запасов, которого можно избежать. Так, на пример, некогда третье по величине озеро в мире – Аральское море сейчас стоит на грани исчезновения по причине нерационального использования вод рек, его подпитывающих.  К счастью, данная проблема, как и все прочие не остаются незамеченными правительством. Сейчас принимается множество мер по сохранению водных запасов и их охране, что в дальнейшем поможет избежать подобных проблем.

Значение воды для человека

Без воды нет ничего живого

Без пищи человек может прожить порядка 50 дней, а без воды с вероятностью в 100% умрет уже через пять дней. Медицинские эксперты подсчитали, что при потере влаги в размере 6-8% от веса тела человек впадает в предобморочное состояние, при потере 10% — начинаются галлюцинации. Если же недостаток воды составит 12-20%, то наступает неизбежная смерть. Даже когда человек не испытывает явного чувства жажды, он должен постоянно поддерживать в норме водный баланс организма.

Потребность человека в воде

В зависимости от погоды, влажности, климата и рода занятий в день человек теряет порядка двух-трех литров воды. Только в процессе дыхания организм теряет почти пол-литра воды ежедневно. Очень важно, чтобы потери воды вовремя восполнялись, ведь большинство жизненно важных органов по большей части состоят из воды, поэтому при ее недостатке не могут правильно функционировать. К примеру, мозг человека на 75 % состоит из воды, печень — на 69%; мышцы — на 70%; кости — на 20—30%. Содержание воды в почках доходит до 82%, а в крови — до 85%.

Разумеется, часть необходимого соединения H2O человек получает с пищей, но это лишь малая часть того, что нужно человеку.

По некоторым сведениям к 60 годам человек успевает выпить целую цистерну воды — порядка 50 тонн. Однако, медики советует пить понемногу, но часто, поскольку единократное чрезмерное употребление воды дает сильные нагрузки на почки и сердце, а также способствует вымыванию солей и витаминов. Даже полезное должно быть в меру.

Суточная физиологическая потребность взрослого человека в воде рассчитывается по следующей схеме: 35—45 г воды на один килограмм веса. Иными словами, человеку весом 60 кг нужно ежедневно выпивать примерно 2,1—2,7 л воды. Малышам до полугода воды требуется в 4 раза больше.

Итак, человек для поддержания здоровья и хорошего самочувствия должен потреблять не менее 2,5 литров воды в день. Причем воды качественной и чистой, ведь только такая вода будет полезной для организма.

Полезные свойства воды 

Вода обладает массой не просто полезных, но даже лечебных свойств. В медицине существует целое направление, основанное на правильном употреблении и лечебных свойствах воды — акватерапия.

В силу своей распространенности и универсальности вода используется везде:

1. вода-среда жизни. в которой живут организмы

2. вода-основа цитоплазмы клеток, из которых состоят организмы

3. вода-участник химических реакций в клетка (гидролиз, фотолиз и др.) , без нее невозможен обмен веществ

4. вода-растворитель, а все вещества поступают в клетки в растворенном виде

5. вода создает среду для протекания реакций

6. вода выполняет транспортную функцию. перемещая вещества по клетке и по организму

7. вода обеспечивает упругость клеток

8. вода создает осмотическое давление

9. вода выполняет терморегуляторную функцию (испаряясь-охлаждает)

10. благодаря тому что лед легче воды, под ним зимой сохраняется жизнь в водоемах

Химический состав воды

Если капельку природной воды нанести на стекло и подождать, пока она испарится, то на месте капли будут видны белые разводы - это кристаллизуются растворенные в воде соли. Содержание солей в природных водах различается в тысячи раз. Например, в литре дождевой воды содержатся единицы, максимум десятки миллиграммов солей. А в литре воды из залива Кара-Богаз-Гол (Каспийское море) - 300 г, почти треть от массы раствора

Основные (преобладающие) компоненты

В водных растворах подавляющее большинство солей существует в виде ионов. В природных водах преобладают три аниона (гидрокарбонат HCO3-, хлорид Cl - и сульфат SO42-) и четыре катиона (кальций Ca2+, магний Mg2+, натрий Na+ и калий K+) - их называют главными ионами. Хлорид-ионы придают воде солёный вкус, сульфат-ионы, ионы кальция и магния - горький, гидрокарбонат-ионы безвкусны. Они составляют в пресных водах свыше 90-95 %, а в высокоминерализованных - свыше 99 % всех растворенных веществ. Обычно нижним пределом концентрации для главных ионов считают 1 мг/л, поэтому в ряде случаев, например для морских и некоторых подземных вод, к главным компонентам можно отнести также Br-, B3+, Sr3+ и др. Отнесение ионов K+ к числу главных является спорным. В подземных и поверхностных водах эти ионы, как правило, занимают второстепенное положение. Только в атмосферных осадках ионы K+ могут играть главную роль.

Однако ионная форма главных компонентов свойственна в полной мере лишь маломинерализованным водам. При увеличении концентрации между ионами усиливается взаимодействие, направленное на ассоциацию, т. е. процесс, обратный диссоциации. При этом образуются ассоциированные ионные пары, например MgHCO3+, CaHCO3+.

Под влиянием климатических и других условий химический состав природных вод изменяется и приобретает характерные черты, иногда специфические для различных видов природных вод (атмосферные осадки, реки, озера, подземные воды).

Побочные компоненты

Также в природных водах растворены органические вещества, газы, мезоэлементы и микроэлементы.

Органические вещесвта

Органическим веществом природных вод называют комплекс истинно растворенных веществ органических соединений. Незагрязненные природные воды обычно содержат мало органических веществ. Например, по , в воде океанов концентрация органического вещества составляет только 2,0-5,4 мг/л (в среднем 3,0 мг/л, а в воде рек в среднем 20 мг/л).

Газы

Наиболее широко распространены в поверхностных водах кислород O2 и двуокись углерода CO2, а в подземных - сероводород H2S и метан CH4. Иногда CO2 в значительных количествах может насыщать также воды глубоких горизонтов. Кроме того, во всех природных водах постоянно присутствует азот N2.

Мезоэлементы

Кроме главных ионов, содержание которых в воде достаточно велико, ряд элементов: азот, фосфор, кремний, алюминий, железо, фтор - присутствуют в ней в концентрациях от 0,1 до 10 мг/л. Они называются мезоэлементами.

Микроэлементы

К этой группе относятся элементы, соединения которых встречаются в природных водах в очень малых концентрациях, поэтому их и называют микроэлементами. Их концентрация измеряется микрограммами в 1 л (мкг/л), а часто имеет и более малые значения. Микроэлементы представляют собой самую большую группу элементов химического состава природных вод, в нее входят все элементы периодической системы, не включенные в предыдущие группы рассмотренных компонентов. Микроэлементы необходимы для нормальной жизнедеятельности растений, животных и человека. Однако при повышенной концентрации многие микроэлементы вредны и даже ядовиты для живых организмов

Соленость

Показателем количества растворенных в воде химических веществ служит особая характеристика, которая называется соленостью. Солёность – это выраженная в граммах масса всех солей, содержащаяся в 1 кг морской воды. Соленость измеряется в тысячных долях, или промилле (‰).На поверхности открытого океана колебания солёности невелики: от 32 до 38‰. Средняя поверхностная солёность Мирового океана составляет около 35‰ (более точно – 34,73‰). Воды Атлантического и Тихого океанов имеют солёность чуть выше среднего значения (34,87‰), а воды Индийского океана – чуть ниже (34,58‰). Здесь сказывается распресняющее действие антарктических льдов. Для сравнения укажем, что обычная солёность речных вод не превышает 0,15‰, что в 230 раз меньше, чем поверхностная солёность морской воды. Наименее солёными в открытом океане являются воды приполярных районов обоих полушарий. Это объясняется таянием материковых льдов, особенно в Южном полушарии, и большим объёмам речных стоков в Северном полушарии. К тропикам солёность увеличивается. Наибольшая концентрация солей наблюдается не на экваторе, а в полосах широт 3°-20° к югу и северу от экватора. Эти полосы иногда называют поясами солёности. Тот факт, что в экваториальной зоне поверхностная солёность воды относительно низкая, объясняется тем, что экватор – это зона проливных тропических дождей, опресняющих воду. Нередко в районе экватора плотные облака закрывают океан от прямых солнечных лучей, что снижает в такие моменты испарение воды. В окраинных и особенно во внутренних морях солёность отличается от океанской. Например, в Красном море поверхностная солёность воды достигает самых высоких в Мировом океане значений – до 42‰. Объясняется это просто: Красное море находится в зоне высокого испарения, причём с океаном оно сообщается через мелководный и неширокой Баб-эль-Мандебский пролив, а пресных вод с континента не получает, так как в это море не впадает ни одна река, а редкие дожди не в состоянии сколько-нибудь заметно распреснить воду. Балтийское море, далеко вдающееся в пределы суши, сообщается с океаном через несколько мелких и узких проливов, находится в зоне умеренного климата и принимает воды множества крупных рек и небольших речек. Поэтому Балтика один из самых распресненных бассейнов Мирового океана. Поверхностная солёность центральной части Балтийского моря составляет всего 6-8 ‰, а на севере, в мелководном Ботническом заливе опускается даже до 2-3 ‰). С увеличением глубины солёность меняется. Это объясняется движением подповерхностных вод, то есть гидрологическим режимом конкретного бассейна. Например, в экваториальных широтах Атлантического и Тихого океанов ниже глубины 100-150 м прослеживаются слои очень солёных вод (выше 36 ‰), которые образуются за счёт переноса глубинными противотечениями с западных окраин океанов более солёных тропических вод. Солёность резко изменяется только до глубин порядка 1500 м. Ниже этого горизонта колебания солёности почти не наблюдается. На больших глубинах разных океанов показатели солёности сближаются. Сезонные изменения солёности на поверхности открытого океана незначительны, не более 1 ‰.Аномалией солёности специалисты считают солёность воды в Красном море на глубине около 2000 м, которая достигает 300 ‰.