Колообіг води у природі

Вода морів, річок, озер, нагріваючись, випаровується. Від цього великі річки міліють, а мілководні часто навіть пересихають. Вода, що випарувалась, утворює росу, туман, хмари.

Хмари - це скупчення водяної пари у повітрі. Молекули води у хмарах можуть об'єднуватися, утворюючи краплі. Як тільки краплі починають важити стільки, що повітря їх не утримує, вони падають на землю у вигляді дощу, снігу чи граду.

Пригадай, як влітку після дощу відчувається свіжість і прохолода. Це тому, що повітря очистилося від пилу, шкідливих газоподібних речовин.

Сніг - це не лише розвага для дітей, а й надійна, легка, пухнаста ковдра для тварин і для коріння рослин, які зимують у ґрунті. Тому і з'явилось прислів'я: «Взимку - сніг на полі, восени - врожай у коморі».

Тож у природі трапляються всі агрегатні стани води та відбувається її перетворення з одного агрегатного стану в інший. Це і є колообіг води в природі.

Охорона прісних водойм

Запаси прісної води на Землі постійно зменшуються, бо з кожним роком зростає її споживання.

Трапляється, що джерела прісної води забруднюються шкідливими для живих істот речовинами. Загалом водойми здатні до самоочищення завдяки тваринам і рослинам, які в них мешкають. Але це потребує дуже багато часу. Тому вже тепер потрібно дбайливо охороняти чистоту водойм. У жодному разі не можна зливати в них відходи лазень, пральних комбінатів, хімчисток тощо. Стічні води заводів, фабрик, тваринницьких ферм потребують очищення.

Для цього будують відстійники, на зливні труби встановлюють фільтри, здійснюють знезараження.

Надійним способом очищення питної води є її знезараження на водоочисних станціях, за допомогою побутових фільтрів тощо.

Пам'ятай! Справа кожного і твоя особиста - піклуватися про чистоту водойм. А це означає, що не слід засмічувати їх побутовими відходами, гіллям дерев.

Підсумки

•    Наявність води - необхідна умова існування всіх живих істот на Землі.

•    У природі постійно відбувається колообіг води.

•    Унаслідок господарської діяльності людини прісна вода забруднюється, зменшуються її запаси на планеті.

•    Охорона водойм від забруднення - справа кожного з нас.

Сторінка ерудита

Справленім дивом нашої планети є озера із солоною водою, їх дуже мало, але неповторність кожного з них не перестає дивувати.

Одне із солоних озер дістало назву Мертве море. Вода в цьому озері у кілька разів солоніша за воду океанів. Мертвим його назвали через відсутність у ньому будь-яких живих істот. А морем - бо воно подібно до моря має великі розміри. Завдяки високому вмісту солей, густина води Мертвого моря велика і людина з легкістю тримається на його поверхні, навіть не вміючи плавати. Тіло плавця просто виштовхується на поверхню озера.

Доведено, що солі Мертвого моря мають неабиякі лікувальні властивості. З них виготовляють різні мазі, шампуні, косметичні креми тощо.

Не залежно від того, в якому стані перебуває вода (рідкому, твердому – лід, чи газоподібному – пара), якщо концентрація солі в ній не перевищує 0,1% - така вода класифікується, як прісна.

Найбільші запаси прісної води, несуть в собі полярні льоди. З прісної води складаються прісні озера, річки та струмки. Відношення кількості всього світового запасу прісної води до об’єму води на планеті складає всього лише 3%.

Переважна більшість запасів прісних вод (понад 90%) закуті в антарктичних льодах.

Вважається, що джерела прісної води є невичерпними. Самовідновлення відбувається в результаті природного кругообігу води в природі. Щорічно в результаті випаровування вод світового океану утворюються колосальні запаси прісної води (близько 525 тисяч км3) у вигляді хмар. Деяка її кількість знову повертається в океани, але основна частина, досягаючи суші і випадаючи там у вигляді дощу, снігу або інших опадів, породжує озера, льодовики, ріки та підземні води.

Розподіл вод річок по континентах далеко не рівномірний. Так, наприклад, на частку Європи та Азії з їх 70-ма відсотками світового населення, припадає всього 39% світових річкових запасів. У найбільш вигідному – в плані забезпечення річковими водами – положенні знаходяться північно-східні та північні регіони Російської Федерації. Тут зосереджено 80% всіх запасів води країн СНД.

Факторами, що відіграють величезну роль у визначенні якості прісних вод, є клімат і геологічні особливості місцевості. До головних кліматичних факторів відносяться частота опадів і їх кількість. У наші дні з’явився ще один важливий кліматичний фактор – це стан екології в тому чи іншому районі. Вирішальну роль в якості річкових вод відіграє такий геологічний фактор, як будова річкового русла. При переважанні вапнякових порід – вода жорстка і прозора. У випадку, коли структура річки складається з більш твердих мінералів, наприклад граніту, через наявність нерозчинних частинок, вода буде відрізнятися м’якістю і мутністю.

Річкова вода має одну дуже важливу особливість – вона самоочищається. Шляхом природних біохімічних реакцій і процесів, які безперервно протікають у водах річок, регулюється концентрація забруднюючих речовин та зменшується їх кількість. Водні ресурси, доступні для людини, визначаються швидкістю їх самовідновлення.

Полярні льоди проходять весь цикл відновлення за 8 тисяч років, в океанах же цей процес протікає з набагато більшою швидкістю. У континентальних водоймах, таких як моря, озера і т.п., самовідновлення води триває в 500 разів швидше від того ж процесу для океану. Найбільш швидко відновлюваними водоймами вважаються річки: цикл їх поновлення знаходиться в межах 10-12 діб.

Споконвіку річки використовувалися людиною в якості джерела прісної води. Сьогодні ж ці водні артерії перетворилися на магістралі, якими переносяться «досягнення» трудової діяльності людини. Саме річками відходи змиваються в моря й океани. На сьогоднішній день зростання потреби людства в чистій воді багаторазово перевищує темпи будівництва очисних споруд. Може здатися, що, вирішивши цю проблему, ми знайдемо вихід із ситуації, що склалася. Але це далеко не так. Причиною цьому є той факт, що, незважаючи на використання найсучасніших очисних систем, які включають в себе методи біологічного очищення, неорганічні речовини, розчинені у воді і близько 10-ти відсотків органічних речовин, проходячи через очисні споруди, все ж залишаються у складі води.

Загальний обсяг річок землі варіюється у значенні 1,2 тис. км3. Сумарна ж кількість світових стоків в 30 разів перевищує цей показник і наближається до цифри, яка жахає своєю величиною – 36 тис. км3. Бачачи, наскільки швидким став ріст населення землі, вчені припускають можливість того, що недостатня кількість води, належної якості, може відразу стати стримуючим чинником у подальшому розвитку людського суспільства. Саме ця небезпека і повинна послужити приводом для більш раціонального використання резерву нашої планети.

Усі наявні на Землі запаси прісної води складають лише невелику частку загальної кількості води. Вони виникають в результаті випаровування води з океанів та з поверхні суші, a також з листя рослин. Пара, що накопичується в атмосфері, переноситься внаслідок глобальної циркуляції атмосфери в інші географічні широти, де випадає у вигляді опадів - дощу або снігу. Вода, яка випадає у вигляді опадів, стікає в річки або збирається в озера і підземні резервуари. Зрештою вона випаровується або несеться річками назад в океани.

Приблизно 10% прісної води витрачається на домашні потреби, решту йде на потреби сільського господарства і промисловості. Для отримання одного фунту цукру потрібно близько 200 л води, для вирощування одного фунту зерна (з урахуванням опадів) 700 л води, a для отримання одного фунту синтетичної гуми 1200 л води.

Збільшення витрати води на домашні потреби обганяє зростання населення, оскільки зростає використання таких побутових приладів, як автоматичні посудомийки, пральні машини і пристрої для видалення сміття. Для автоматичної посудомийки потрібно 40 л води на одне завантаження, що приблизно вдвічі більше, ніж при митті посуду вручну. Середній американець щодня витрачає приблизно 200 л води, не рахуючи води, що витрачається на поливання газонів і садів.

Вода для домашніх потреб, сільського господарства або промислових підприємств поступає з озер, річок і підземних джерел або зі штучних резервуарів. Більша частина води, що потрапляє в систему водопостачання, була попередньо «використана»; вона вже пройшла через одну або кілька каналізаційних систем або промислових підприємств. Тому її зазвичай доводиться попередньо обробляти, перш ніж вона потрапить в наші водопровідні крани.

Після використання воду знову необхідно обробляти, щоб вона не забруднювала озера і річки, куди її повертають. Важливість обробки каналізаційних і стічних вод після їх промислового використання становиться все більш очевидною, так як велика кількість води використовується багатократно, перш ніж вона потрапляє в моря і океани.

Види прісної води

 Прісна вода розділяється на дві групи: звичайну воду і мінеральну.

В межах кожної групи вода сильно відрізняється за складом у зв’язку з геологічними і географічними особливостями. Ця класифікація справедлива для вод природного походження, але, крім них, існують штучні води, що створюються людиною цілеспрямовано або в якості відходів господарської діяльності. До них відносяться штучні мінеральні води, опріснена вода (з морської) і дистильована вода, a також особливі води, насичені тим чи іншим компонентом, наприклад срібна вода. Що стосується рідких відходів, то вони представлені зливами і стічними водами.

Звичайна прісна вода

Прісні води річок та озер відмінні за хімічним складом. Ці відмінності виникли споконвіків і пов’язані з кліматичною зоною і особливостями місцевості, в якій знаходиться водойма. Вода – універсальний розчинник, a це означає, що її насиченість мінералами залежить від ґрунту і гірських порід, що залягають під нею. Крім того, вода рухлива, і тому на її склад впливають опади, танення снігів, повені і притоки, що впадають в більшу річку чи озеро.

Прісна вода не є ідеально чистою. У ній містяться розчинені гази (в основному О2, N2 і СО2), безліч катіонів (переважно Na+, K+, Mg2+, Ca2+ і Fe2+), a також аніонів (переважно Cl-, SO42- і НСО3-). Зазвичай в ній присутні завислі частинки твердих речовин, наприклад глини.

Розчинений кисень

Кількість розчиненого у воді кисню є важливим показником її якості. Кисень необхідний для життя риб та більшості інших водних форм життя. Аеробні бактерії поглинають розчинений у воді кисень для окислення органічних речовин, які слугують їм їжею і задовольняють їхні енергетичні потреби. Органічні речовини, здатні окислюватися бактеріями, називаються біорозкладними.

Окислення відбувається в результаті складної послідовності хімічних реакцій, які супроводжуються поступовим зникненням органічної речовини. Вуглець, водень, кисень, азот, сірка і фосфор, які містяться в біорозкладних речовинах, перетворюються в основному в СО2, Н2О, NO3-, SO42- і фосфати. Окислювальні реакції, що відбуваються у воді, іноді знижують кількість розчиненого кисню до рівня, при якому неможливе подальше існування аеробних бактерій. У цих умовах процес розкладу виконують анаеробні бактерії, в результаті чого утворюються такі продукти, як СН4, NH3, H2S і PН3.

Кількість розчиненого кисню, необхідного для розкладу всіх біорозкладних органічних відходів у воді, називається біохімічною потребою в кисні (БПК). БПК вказує перевантаженість води органічними забруднювачами. Стандартною пробою на такі органічні речовини є п’ятиденна проба БПК. При проведенні цієї проби забруднену воду розбавляють насиченою повітрям дистильованою водою, щоб забезпечити надлишок кисню, і вимірюють кількість розчиненого кисню в отриманому розчині.

Потім розчин витримують протягом 5 днів при 20 °С, після чого знову вимірюють кількість розчиненого в ньому кисню.

П’ятиденну БПК обчислюють як кількість витраченого розчиненого кисню. П’ятиденна БПК зазвичай складає приблизно три чверті повної БПК води.

Мікробіологічний склад

Мікробіологічний склад води залежить від водної флори і фауни, від лісів і лугів на берегах водойми і ще від безлічі інших факторів, не виключаючи фактори космічного впливу. Патогенність мікробів різко зростає в роки сонячної активності – спочатку майже нешкідливі стають небезпечними.

Велике значення в характеристиці властивостей прісної води відіграє показник її чистоти. Існує кілька важливих показників якості прісної природної води: кислотність рН (або водневий показник), жорсткість і органолептика.

рН пов’язаний з концентрацією іонів водню в середовищі і вимірюється за допомогою простого приладу рН-метрa. Він дає поняття про кислотні чи лужні властивості води як розчинника:

рН <7 – кисле середовище;

рН = 7 – нейтральне середовище;

рН> 7 – лужне середовище.

Це дуже важливий показник не тільки для води, а й для людського організму, кислотний баланс якого повинен витримуватися в певних рамках: допустимі значення рН складають від 7,38 до 7,42 і не можуть відхилятися навіть на 10% від цього діапазону. При рН = 7,05 людина впадає в передкоматозний стан, при рН = 7,00 настає кома, a при рН = 6,80 – смерть. рН людського організму зберігається так званими буферними розчинами фізіологічних рідин (сечі, крові, лімфи і слини) в склад яких входять карбонатний і фосфатний буфери.

Жорсткість прісної води

Жорсткістю називається властивість води, обумовлена вмістом в ній іонів кальцію Сa2+ і магнію Mg2+. Жорсткість визначають за спеціальною методикою, описаною в стандартах на питну воду, одиниці її вимірювання - моль на кубічний метр (моль/м3) або мілімоль на літр (ммоль/л).

Розрізняється кілька видів жорсткості –загальна, карбонатна, некарбонатна, усувна і неусувна. Але найчастіше говорять про загальну жорсткість, пов’язану з сумою концентрацій іонів кальцію і магнію.

Органолептичні характеристики прісної води

Під органолептичними характеристиками води розуміють її запах, смак, колір і мутність.

Визначають запах (землистий, хлорний, запах нафтопродуктів і т. д.) і оцінюють його інтенсивність за п’ятибальною шкалою (нуль відповідає повній відсутності запаху):

1 – дуже слабкий, практично невідчутний запах;

2 – запах слабкий, помітний лише в тому випадку, якщо звернути на нього увагу;

3 – запах легко помічається і викликає несхвальний відгук про воду;

4 – запах виразний, звертає на себе увагу і примушує утриматися від пиття;

5 – запах настільки сильний, що робить воду непридатною до вживання.

Смак води характеризується за такими критеріями: солоний, кислий, солодкий, гіркий, a всі решту смакові відчуття називають присмаками. Оцінюють смак за такою ж п’ятибальною шкалою, як і запах, з градаціями: дуже слабкий, слабкий, помітний, виразний, дуже сильний.

Колір води визначають фотометричним способом, шляхом порівняння зразка води з еталонними розчинами, що імітують колір природної води. Оцінюють колір за спеціальною шкалою кольоровості з градаціями від 0 до 14. Аналогічним чином досліджують і каламутність.

Властивості прісної води вивчаються методами якісного і кількісного хімічного аналізу. На кожну домішку є свій ГДК – гранично допустима концентрація, тобто така, яка не завдає шкоди нашому організму. Але є речовини, віруси і бактерії, для яких ГДК рівний нулю, тобто їх взагалі не повинно бути у воді. Шкідливі речовини і мікрофлора можуть бути присутніми у воді, але в настільки мізерній концентрації, що їх не визначити найточнішими методами аналізу.

Опріснена вода

Величезний шар солоної води, що покриває велику частину Землі, представляє собою єдине ціле і має приблизно постійний склад. Світовий океан величезний. Його об’єм досягає 1,35 мільярдів кубічних кілометрів. Він покриває близько 72% земної поверхні. Майже вся вода на Землі (97%) знаходиться в світовому океані. Приблизно 2,1% води зосереджено в полярних льодах і льодовиках. Вся прісна вода в озерах, ріках і в складі ґрунтових вод складає лише 0,6%. Решту 0,1% води входять в склад солоної води зі свердловин і солончакових вод.

Морську воду часто називають солоною. Під солоністю морської води розуміють масу (в грамах) сухих солей в 1 кг морської води. В межах світового океану солоність коливається від 33 до 37, в середньому її можна вважати рівною 35. Це означає, що в морській воді міститься приблизно 3,5% розчинених солей. Перелік елементів, які містяться в морській воді, дуже великий. Однак концентрація більшості з них дуже низька.

Відтоді як люди почали стежити за складом океанічної води, він залишається незмінним. Сталість складу води в світовому океані свідчить про рівновагу між процесами надходження і видалення води. У океани постійно стікає річкова воді, яка має зовсім інший мінеральний склад, ніж океанічна вода. Для прикладу, вивітрювання гірських порід призводить до появи у річковій воді алюмінію, кремнію, заліза або кальцію. У морській воді ці елементи поступово включаються в біологічний цикл або видаляються з неї в результаті осадження. Тому середній вміст багатьох елементів в океанічній воді встановлюється в результаті рівноваги між швидкістю процесів надходження цих елементів у морську воду і видалення їх з неї. Цим і пояснюється більш-менш постійний склад океанічної води.

Океан містить величезні запаси води і багатьох хімічних речовин. Проте океан ще мало використовується як джерело сировинних матеріалів, оскільки вартість добування необхідних речовин з води занадто висока. Лише три речовини отримують з морської води в промислових масштабах: хлорид натрію, бром і магній.

Найціннішою складовою частиною морської води є прісна вода. Нестача прісної води все більше відчувається навіть в таких країнах, як Сполучені Штати, де щорічний рівень опадів зовсім немалий. У багатьох областях Сполучених Штатів потреба в прісній воді для побутових потреб, сільського господарства і промисловості перевищує її наявні запаси. У таких країнах, як Ізраїль або Кувейт, де рівень опадів дуже низький, запаси прісної води абсолютно не відповідають потребам в ній, які зростають у зв’язку з модернізацією господарства і приростом населення. Зрештою все людство постане перед необхідністю розглядати океани як джерело води.

Висока концентрація солей робить морську воду непридатною для пиття і для більшості інших цілей. У Сполучених Штатах вміст солей у водопровідній воді, відповідно до вимог органів охорони здоров’я, не перевищує 0,05%. Це набагато менше порівняно із їх 3,5%-вим вмістом в нормальній морській воді або порівняно з 0,5%-вим чи близьким до того вмістом в солонуватих підземних водах. Зниження вмісту солей в морській воді або солонуватих водах до рівня, при якому вода стає придатною для використання, називається опрісненням води.

Існує безліч способів опріснення води (дистиляція, іонний обмін, зворотний осмос, електродіаліз), і на основі будь-якого з них можуть бути побудовані великі виробничі підприємства. Проблема полягає в тому, щоб проводити опріснення з мінімальними затратами енергії та мінімальними витратами на обладнання. Ця вимога важлива тому, що нація, яка змушена в більшій мірі покладатися на опріснену воду, повинна витримувати економічну конкуренцію з іншими націями, що володіють більш дешевими джерелами прісної води. Така невелика країна, як Кувейт, розташована на березі Перської затоки, яка майже не володіє природними джерелами прісної води, може дозволити собі розкіш залежати від опріснення води тільки тому, що вона отримує великі доходи від продажу нафти.

В міру того як зростає заселеність районів поблизу морських берегів, збільшується потреба в опрісненні морської води. Це робить економічно виправданим перетворення океанічної води в прісну воду. Найбільш розповсюджений спосіб опріснення морської води – це дистиляція. Для опріснення морської води також використовується іонний обмін і зворотний осмос. Осмотичний тиск морської води щодо прісної води складає 22 aтм., тому для здійснення зворотного осмосу необхідно прикласти до морської води тиск, який перевищує цю величину.

Розвиток принципу звичайного діалізу призвів до розробки методу електродіалізу, який також використовується для отримання прісної води. Морська вода закачується між дві напівпроникні мембрани, які відокремлюють її від електродів. При пропусканні струму через електроди, катіони переміщуються в напрямку до катоду, a аніони – в напрямку до аноду. Концентрація іонів поблизу електродів, за межами напівпроникних мембран, знижується за рахунок прокачування морської води, a вода в просторі між мембранами поступово опріснюється. Для роботи установки з опріснення морської води методом електродіалізу використовується напруга 500 В і слабкі струми близько міліампера.

Дистильована вода

Дистильована вода – це чиста Н2О, або вода з мізерно малими домішками чужорідних речовин. Використовується вона в основному для медичних або дослыдницьких цілей. Її виробляють в спеціальних дистиляторах шляхом випаровування звичайної прісної води з подальшою конденсацією дистиляту. При цьому всі присутні у воді домішки залишаються у випареному залишку. Цей процес оснований на тому принципі, що вода є леткою речовиною, a солі – нелеткими сполуками. Так само чинять і з морською водою, щоб позбавитися від солей і мінеральних включень. У тропічних зонах сонячним теплом нагрівають воду в дрібних лотках (парниковий ефект), після чого відбувається конденсaція водяної пари. Ідеальне місце для розміщення подібних установок – прибережні тропічні райони, які сусідять із засушливими землями. Конструкція опріснювальних установок повинна бути добре продумана для того, щоб в ній передбачалось вторинне використання тепла, яке виділяється при конденсації парів.

Принцип дистиляції досить простий, але з його промисловим використанням пов’язано багато проблем. Наприклад, у міру випаровування прісної води з посудини, розчин солі стає все більш концентрованим, і зрештою сіль осаджується. Це призводить до утворення накипу, що в свою чергу погіршує теплопровідність стінок посудини, забруднює труби і т.п. Вирішення цієї проблеми полягає в скиді деякої кількості морської води після дистиляції з неї деякого кількості прісної, a замість неї набирати нову порцію морської води. Але це потрібно робити обережно, щоб не втратити весь резерв тепла, накопичений в нагрітій морській воді, і щоб не довелося підводити додаткове тепло до нової холодної морської води.

Втрати тепла пов’язані з тепловим забрудненням навколишнього середовища і дорожчанням процесу. Слід також врахувати, що якщо дистиляцію проводити при атмосферному тиску, то воду необхідно нагрівати до 100 °С. При більш низькому тиску температура кипіння води знижується, і, відповідно, дистиляція вимагає менших теплових затрат.

Основна частина витрат при здійсненні дистиляції пов’язана з великими потребами в тепловій енергії. Для типової випарної установки вартість пари складає приблизно 40% від вартості отриманої прісної води. У зв’язку з цим запропоновано безліч інших способів опріснення води, які не зв’язані з необхідністю її випаровування.

Інший спосіб отримання прісної води, оснований на заморожуванні морської води, заключається в тому, що її розпилюють у вакуумних камерах. Техніка вакуумного охолодження, яка вже використовується в харчовій промисловості, дозволяє охолоджувати воду нижче температури замерзання, в результаті чого утворюється суміш кристалів льоду в розсолі. Після відділення льоду його повторно перекристaлізовують доти, поки не буде досягнутий необхідний рівень чистоти. На такому принципі працюють заводи продуктивністю 1 млн. літрів прісної води в день.

Кринична вода

Крім озер і річок, ми отримуємо звичайну прісну воду з криниць, артезіанських свердловин, джерел, a також збираючи опади. Криницями реально користуються лише в сільській місцевості, так як шурф глибиною 5-10 м не здатний забезпечити великого виходу води – для цього необхідно бурити свердловини завглибшки 20-150 м, в залежності від глибини залягання підземних вод.

Криниці живляться підґрунтовими водами і можуть забезпечити водоспоживання до 100-150 л/год (в рідкісних випадках – до 500 л/год). Вони дуже вразливі з точки зору забруднень: все, що потрапляє в ґрунт – нітрати, нітрити, ПAР, пестициди та важкі метали – може виявитися в криничній воді.

Прісна вода з артезіанських джерел

Прісні води глибокого залягання краще захищені від різних промислових і бактеріальних забруднень. Для буріння використовуються спеціальні установки, потім у свердловину опускають стальні труби, заглиблюють потужний насос, через який виводиться на поверхню трубопровід. Існують два водоносних горизонти: піщаний залягає на глибині 15 - 40 м і відокремлений від верхнього шару ґрунту глинистими пластами, які і захищають його від забруднень, a на глибині 30-230 м і більше знаходяться вапнякові водоносні шари, так звані артезіанські. Склад артезіанських вод залежить від глибини їх залягання. Така вода може мати підвищену жорсткість і містити бактерії та органічні речовини. Крім того, через погане з’єднання труб у свердловинах в артезіанську воду можуть потрапляти забруднення з більш високих водоносних шарів. Зазвичай цю воду необхідно фільтрувати і очищати, що здійснюється за допомогою очисних систем промислового та побутового призначення.

Джерельна прісна вода

Джерело – це невеликий водний потік, що б’є безпосередньо із земних надр. Джерельна вода може бути прісною або мінералізованою.

Природа у джерельної води така ж, як і у криничної чи артезіанської, так як вона поступає з підземного водоносного горизонту або басейну.

Джерельні води володіють лікувальними властивостями, вони свіжі і приємні на смак. Але джерела так само, як і артезіанські свердловини і колодязі, схильні до забруднення. У наш час неможливо гарантувати незмінну якість джерельної води, так як вона залежить не тільки від сезонних обставин (зливи, паводки, ґрунтові води), а й від викидів сусідніх промислових підприємств.

Мінеральна вода

Природна вода з підвищеним вмістом мінеральних компонентів класифікується на чотири групи.

1. Мінеральні лікувальні води із загальною мінералізацією більше 8 г/л. Сюди ж відносять і менш мінералізовану воду, що містить підвищену кількість бору, миш’яку та інших елементів. Її приймають за призначенням лікаря.

2. Мінеральні лікувально-столові води із загальною мінералізацією 2-8 г/л. Вони застосовуються з лікувальною метою за призначенням лікаря, але можна використовувати їх і в якості столового напою.

3. Мінеральні столові води з мінералізацією 1-2 г/л.

4. Столові води з мінералізацією менше 1 г/л.

Своїм походженням мінеральні води зобов’язані підземним водоносним шарам або басейнам, розташованим серед особливих гірських порід, які протягом довгого періоду збагачують воду цілющими мінералами, що знаходяться в розчині у вигляді дисоційованих на позитивно заряджені катіони і негативно заряджені аніони.

У назві вод даються визначення «гідрокaрбонaтнa» і «нaтрієвa». Це означає, що цих речовин найбільше, але можуть бути води хлоридно-нaтрієво-кaльцієві, хлоридно-сульфaтні, нaтрієво-мaгнієві та ін. В залежності від того, який у води показник рН , мінеральна вода є кислою, нейтральною або лужною. Дія мінеральних вод на шлунково-кишковий тракт і організм різна. Мінеральними водами лікуються такі хвороби, як гастрити, коліти, запалення слизової кишечника, захворюваннях жовчного міхура і печінки, хвороби обміну речовин.

Штучні води

Штучними називаються прісні води, виготовлені за допомогою технологічних методів з метою імітації хімічного складу природних мінеральних або інших вод. Штучні мінеральні води отримують шляхом додавання в звичайну або дистильовану воду хімічних компонентів (солей магнію, калію, натрію, йоду та ін.), присутніх в натуральних мінеральних водах в таких же процентних концентраціях.

Важка вода

Важка вода (оксид дейтерію) - має ту ж хімічну формулу, що й звичайна вода, але замість атомів водню містить два важких ізотопи водню – атоми дейтерію. Формула такої води зазвичай записується як: D2O. Зовні важка вода виглядає як звичайна – безколірна рідина без смаку і запаху.

За своїми властивостями важка вода помітно відрізняється від звичайної. Реакції з важкою водою протікають повільніше, константи дисоціації молекули важкої води менші.

Молекули важкої води були вперше виявлені в природній воді Гарольдом Юрі в 1932 році році. A вже у 1933 році Гільберт Льюїс отримав чисту важку воду шляхом електролізу звичайної води.

У природних водах співвідношення між важкою і звичайною водою складає 1:5500.

Існує також і напівважка (або дейтерієва) вода, у якої тільки один атом водню заміщений дейтерієм. Формулу такої води записують як DHO.

Тала прісна вода

Люди давно підмітили, що тала і льодовикова вода володіє цілющими властивостями. Пізніше вчені найшли пояснення цьому феномену – в ній, порівняно зі звичайною, значно менше домішок, включаючи ізотопних молекул, де атом водню замінений його важким ізотопом – дейтерієм.

У полярних районах відбувається природне замерзання морської води, і утворений лід може служити джерелом прісної води.

Техніка отримання талої води полягає в різних швидкостях замерзання чистої води і води, що містить домішки. Талу воду отримують в морозильній камері, варіюючи об’єм води і час замерзання (зазвичай 10-12 годин). В результаті отримують двохкомпонентну систему, яка складається з льоду (фактично чиста замерзла вода без домішок) і водного незамерзлого розсолу під льодом, що містить солі і домішки. При цьому водний розсіл зливається в раковину, a лід розморожується.

Запаси і проблеми прісної води

Вчені стверджують, що в найближчі 25-30 років світові запаси прісної води скоротяться у два рази. Прісна вода сьогодні становить близько 3% від всього об’єму води на землі. Приблизно 75% світового запасу прісної води знаходиться в айсбергах і льодовиках, практично вся інша прісна вода знаходиться під землею. Для людини легкодоступні тільки 1% водних запасів, але навіть незважаючи на таку маленьку цифру цього було б цілком достатньо для повного задоволення людських потреб, у випадку, якщо б вся прісна вода (а саме цей 1%) була розподілена рівномірно в тих місцях, де мешкає людина.

Сьогодні Північна Азія, Середній Схід, більша частина Африки, північний схід Мексики, більшість західних штатів Америки, Аргентина і Чилі, а також практично весь Австралійський континент мають нестійке водопостачання прісною водою.

Як ми витрачаємо прісну воду?

За останні сорок років кількість чистої прісної води з розрахунку на кожну людину зменшилася практично на 60%. Основним споживачем води є сільське господарство. Сьогодні цей сектор економіки споживає більше 85% всієї наявної прісної води. Саме з цієї причини та продукція, яка вирощується на штучно зрошуваних землях набагато дорожча від продукції, підживлення якої проводиться за рахунок природного випадання опадів.

На сьогоднішній день понад вісімдесят країн відчувають брак прісної води. Проблема прісної води з кожним днем ​​стає все гострішою. Тільки в Китаї більше 300 міст відчувають дефіцит прісної води. Особливо позначається недостача води в країнах Сходу. Нерідко через брак води між державами відбувається політична напруженість. Невірне використання ґрунтових вод призводить до вичерпання їх запасів, швидкість зменшення яких становить від 0,1 до 0,3% в рік. Приміром, тільки в США швидкість відбору вод з підземних джерел на 25% вища, ніж швидкість їх природного відновлення. Якщо такі темпи витрачання ресурсів збережуться і надалі, то вже через 20 років деякі райони в США стануть непродуктивними. Також в США більше 37% таких водойм як озера забруднені і непридатні навіть для купання. Близько 95% води є непридатною для вживання в їжу в країнах, що розвиваються.

Потреби зростають, а кількість води зменшується. Сьогодні практично 2 млрд. людей в більш ніж в 80 країнах мають обмежене забезпечення питною водою. Тільки в дев’яти країнах вживання прісної води перевищує швидкість її природного відновлення. Вже до 2025 року практично 50 країн, де загальна кількість населення становить 3 млрд. людей, зіткнуться з дефіцитом води. Навіть, незважаючи на велику кількість дощів, які випадають в Китаї, в країні половина населення не забезпечується належним чином питною водою в регулярному режимі. Ґрунтові води, як і сам ґрунт, відновлюються дуже повільно, приблизно 1% на рік. Але навіть ці цифри не зупиняють американців. У середньому житель США витрачає прісної води в чотири рази більше, ніж європеєць.

Парниковий ефект стає все більш очевидним. В атмосферу викидається все більша кількість газів. Клімат Землі щорічно порушується. Вже зараз відбувається істотний перерозподіл атмосферних опадів, поява посух в країнах, де цього не повинно бути, випадання снігу в Африці, небувалі морози в Італії, Іспанії та інших європейських державах – це все є наслідком парникового ефекту та глобального потепління.

Результатом таких змін може стати зниження врожайності культур, зростання числа захворювань рослин, збільшення чисельності та видів шкідливих комах. Все йде до того, що екосистема стає нестійкою, не може пристосуватися до настільки швидкої зміни умов.

Викиди промислових і хімічних виробництв – справжнісінький отруйний «коктейль» для атмосфери, основна причина зменшення, а в деяких випадках і знищення полів і лісів. Щоб зменшити вплив на природу з боку людини, слід в першу чергу відмовитися або хоча б зменшити масштаби споживання викопних джерел енергії в середньому на 60-80%. Але сьогодні це практично нереально, так як всі ми живемо в індустріальному світі і відмовитися від благ ніяк не можемо.