Джерела та наслідки забруднення водних ресурсів. Гідросфера – (від. грец. ϋδωρ – вода; σφαιρα – куля)

Гідросфера – (від. грец. ϋδωρ – вода; σφαιρα – куля). Вільна (не зв’язана в різних сполуках) вода утворює ґеологічну оболонку Землі – гідросферу, тісно пов’язану з літосферою і атмосферою.

Вода покриває більше 70% поверхні Землі. В процесі біолоґічного колообігу води, внаслідок механічного руйнування ґрунтів і гірських порід здійснюється перерозподіл, осадження і наґромадження твердих осадів на суші і на дні водоймищ.

Вода – найрозповсюдженіша речовина в біосфері. В океанах, морях, озерах, ріках, льодовиках, ґрунті та атмосфері міститься її біля 1,5 млрд. км3 в різних формах. В океані приблизно 1,375 млрд. км3 – 94,21% всієї води на Землі. Вода в океанах солона (~3.5%) і температура її 3,7°С (в середньому). Для виробничої діяльності людини потрібна прісна вода, кількість якої складає всього 2,7% від загального об’єму води на Землі, і тільки 0,36% її знаходиться в легкодоступних місцях. Більша її частина – в снігах і айсберґах південного полярного кола. Річний світовий стік річкової води (прісної) становить ~ 37,3 тис. км3, а підземних рік ~13 тис. км3.

Тіла живих організмів в основному складаються з води. В рослинах її від 40 до 98%; в стовбурах дерев 50÷55%, в листі 79÷82%, у водоростях – 96÷98%. Рослини гинуть при втраті 50% води. Людина вмирає при втраті 20÷30% води. Важливу роль в колообміні води відіграє транспірація, тобто випаровування її листям. Зелені рослини щорічно випаровують 16·1012 і розкладають 13·109 т води.

Формально для того, щоб вся вода Землі пройшла через живі організми, потрібно було би 2 млн. років. Однак вільна, а особливо прісна вода, виконує повний обіг через живі організми через більш короткий термін. Об’єм річкового стоку України складає 52 млрд.м3, або 86,6 тис.м3 за рік на 1 км2 території. На одного жителя України припадає 1130 м3 води за рік, що в 15 разів менше, ніж в цілому по Європі.

Вода, як елемент глобальної екосистеми, виконує дуже важливі функції:

вода — це основна складова частина всіх живих організмів (тіло людини, наприклад, на 70 % складається з води, а деякі організми, такі як медуза або огірок, на 98—99 %);

– з участю води здійснюються численні процеси в екосистемах (наприклад, обмін речовин, тепла);

– води Світового океану — основний кліматоутворюючий фактор, головний акумулятор сонячної енергії й «кухня» погоди для всієї планети;

– вода — один із найважливіших видів мінеральної сировини, основний природний ресурс, що споживається людством (сьогодні води використовується в тисячі разів більше, ніж нафти чи вугілля).

Величезну роль відіграє гідросфера у формуванні поверхні Землі, її ландшафтів, у розвитку екзогенних процесів (вивітрювання гірських порід, ерозія, карст тощо), в перенесенні хімічних речовин, у тому числі й забруднювачів довкілля. Для багатьох організмів вода — це середовище їхнього життя. Хімічний склад морської води дуже схожий на склад плазми крові людини: містить ті самі хімічні елементи й приблизно в тих самих пропорціях. Це один із доказів того, що предки людини, як і решти ссавців, колись жили в морі.

Вода меє цілу низку специфічних особливостей, що накладають відбиток на будівлю і життєдіяльність організмів, що її населяють. Насамперед, вода є єдиною речовиною на Землі, що одночасно й у великих кількостях зустрічається у твердому рідкому і газоподібному стані.

Як рідина, вода має дуже високу універсальну розчинну здатність, що обумовлено полярністю її молекул і здатністю утворювати водневі зв'язки. Вона є середовищем і безпосереднім учасником більшості біохімічних реакцій і процесів, що проходять в живих організмах. Водяні розчини - основа ґрунтового харчування рослин, транспорту речовин по організму.

Більшість речовин при нагріванні розширюються, а вода, навпаки, стискується. При замерзанні обсяг льоду збільшується. Ці об'ємні зміни води - один з найважливіших факторів екологічного значення, що формує вигляд поверхні Землі, руйнуючи гори до материнських порід.

При 4 о С у води найбільша щільність. У результаті цієї властивості - лід утворюється тільки на поверхні водойм, зберігаючи придонний шар води від замерзання.

Висока прихована теплота плавлення льоду (336 Дж/г) забезпечує поступове замерзання рік, озер, морів, а також поступове танення снігу і льоду. Завдяки цій властивості на Землі сезонні (температурні) переходи відбуваються плавно.

Вода володіє найвищою питомою теплоємністю серед рідких і твердих тіл, а також високою для рідких тіл теплопровідністю, що робить її ідеальною рідиною для підтримки теплової рівноваги організмів. Висока теплоємність робить воду головним акумулятором і розподільником сонячної і термічної енергії на планеті.

Висока діелектрична проникність води обумовлює інтенсивну дисоціацію солей, кислот, основ на іони, присутність яких підвищує розмаїтість біохімічних реакцій.

До числа біологічно значимих властивостей води варто віднести високий поверхневий натяг, з яким пов'язане явище капілярності й адгезії (прилипання), завдяки чому здійснюється пересування води і її розчинів по стеблу рослин, адсорбційні процеси в кореневих системах, системах травлення, подиху, руху. Поверхнева плівка води використовується багатьма живими організмами для пересування (водомірки, тропічні ящірки).

Вода має повну прозорість у видимій частині спектра, що має першорядне значення для більшості життєво важливих процесів - фотосинтезу, фотоперіодизму, пошуку їжі.

Важливою властивістю води є її не стискальність, що важливо для росту і підтримки форми органів тварин і частин рослини.

Вода впливає на всі життєві процеси, що відбуваються в організмі людини. З її допомогою здійснюється більшість реакцій обміну речовин, що забезпечують безупинний процес руйнування і відновлення живих тканин. Майже всі хімічні, фізіологічні і колоїдні процеси в організмі (асиміляція, дисиміляція, дифузія, осмос і ін.) протікають у водяних розчинах або при обов'язковій участі води.

Разом з водою з організму виводяться шкідливі речовини чи продукти обміну. При несвоєчасному їхньому видаленні настає важка форма отруєння токсичними речовинами, і навіть смерть.

Щодня дорослій людині потрібно 2...2,5 л питної води, а в рік людина випиває кількість води, яка приблизно дорівнює десятикратній масі його тіла. Для травлення потрібно 9...10 л води на добу.

Людський організм погано переносить зневоднювання. При втраті 1...1,5 л води з'являється відчуття спраги. Якщо людина втрачає 6...8 % своєї маси за рахунок дефіциту води, у її організмі порушується обмін речовин, сповільнюються окисні процеси, збільшується в'язкість крові, підвищується температура тіла, прискорюється пульс, червоніє шкіра, з'являються м'язова слабість, запаморочення, головний біль, млявість. При втраті 10 % води патологічні явища стають не оборотними. На шкірі з'являються тріщини, западають очні яблука, погіршується зір, спостерігаються спазми в горлі, розвивається анурія, людина втрачає розум. Утрата 21 % води приводить до смерті. Позбавлення людського організму води най небезпечніше, ніж позбавлення його їжі: без їжі людина може прожити до 40 днів, а без води людина помирає на восьму добу.