Химия гидросферы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Физические и химические свойства воды

1.1 Введение

Гидросфера - водная оболочка Земли, включающая океаны, моря, реки, озера, подземные воды и ледники, снеговой покров, а также водяные пары в атмосфере. Гидросфера Земли на 94% представлена солеными водами океанов и морей, более 75% всей пресной воды законсервировано в полярных шапках Арктики и Антарктиды (табл. 1).

Табл. 1. Распределение водных масс в гидросфере Земли

Вода на Земле присутствует во всех трех агрегатных состояниях, однако наибольший объем ее приходится на жидкую фазу, которая весьма значима для формирования других особенностей планеты. Поверхность Мирового океана, занимающая около 71% земной поверхности, расположена между атмосферой и литосферой, толщина слоя воды в жидком состоянии в среднем составляет лишь 0,03% земного диаметра. В сущности, это тончайшая водяная пленка на поверхности Земли, но, как озоновый защитный слой, играющая исключительно важную роль в биосферной системе.

Без воды не могло бы быть человека, животного и растительного мира, так как большинство растений и животных состоит в основном из воды. Кроме того, для жизни необходимы температуры в диапазоне от 0 до 100°С, что соответствует температурным пределам жидкой фазы воды. Для многих живых существ вода служит средой обитания. Таким образом, главнейшей особенностью гидросферы является изобилие жизни в ней.

Велика роль гидросферы в поддержании относительно неизменного климата на планете, поскольку она, с одной стороны, выступает как аккумулятор тепла, обеспечивая постоянство средней планетарной температуры атмосферы, а с другой - за счет фитопланктона продуцирует почти половину всего кислорода атмосферы.

Водная среда используется для лова рыбы и других морепродуктов, сбора растений, добычи подводных залежей руды (марганца, никеля, кобальта) и нефти, перевозки грузов и пассажиров. В производственной и хозяйственной деятельности человек применяет воду для очистки, мытья, охлаждения оборудования и материалов, полива растений, гидротранспортировки, обеспечения специфических процессов, например выработки электроэнергии и т.п.

Важным обстоятельством, присущим водной среде, является то, что через нее в основном передаются инфекционные заболевания (примерно 80% всех заболеваний). Простота процесса затопления по сравнению с другими видами захоронения, недоступность глубин для человека и кажущаяся изолированность воды привели к тому, что человечество активно использует водную среду для сброса отходов производства и потребления. Интенсивное антропогенное загрязнение гидросферы ведет к серьезным изменениям ее геофизических параметров, губит водные экосистемы и потенциально опасно для человека.

Вода выполняет четыре очень важных экологических функции:

а) является важнейшим минеральным сырьем, главным природным ресурсом потребления (человечество использует ее в тысячу раз большее, чем угля или нефти);

б) является основным механизмом осуществления взаимосвязей всех процессов в экосистемах (обмен веществ, тепла, рост биомассы);

в) является главным агентом-переносчиком глобальных биоэнергетических экологических циклов;

г) является основной составной частью всех живых организмов.

Для огромного количества живых организмов, в особенности на ранних этапах развития биосферы, вода была средой зарождения и развития.

1.2 Круговорот воды в природе

химический вода молекулярный река

Нужно отметить, что все три формы Воды: подземная, наземная и воздушная не существуют по отдельности друг от друга, Вода постоянно циркулирует между этими тремя пунктами (подобная циркуляция называется - Круговорот воды в природе).

Одним из основных свойств воды является ее подвижность, обусловленная быстрой сменой формы, влекущей постоянное замерзание, испарение и плавление воды.

Миллионы водяных частиц, невидимые глазу, поднимаются с поверхности водоемов в воздух, образовывая собой водяные пары. Чем больше таких паров в воздухе, тем больше он напитан влагой, именно по этой причине существует такой термин, как «влажность» воздуха.

При насыщении воздуха водой образуются воздушные пары, которые при понижении температуры в свою очередь образуют облака. Облако содержит тонну воды, находясь постоянно в атмосфере, поднимаясь все более к высоким слоям, оно видоизменяется. Микроскопические капельки воды, из которых состоит облако, кристаллизуются, тяжелеют и падают вниз, если температура воздуха высокая, то наблюдается природное явление в виде дождя, если температура воздуха минусовая, то на улице идет снег.

Если продолжить наблюдать за круговоротом Воды в природе, то можно заметить, что не все количество воды, которое выпало в виде осадков на землю, возвращается обратно в водоемы, частично вода поднимается назад в атмосферные слои, путем испарения, а достаточно большая часть воды впитывается в почвенные слои, пополняя собой грунтовые воды. Но мы уже говорили о том, что вода это подвижная субстанция и в грунтовых слоях она долго не может находиться в состоянии покоя. Ища выход наружу, вода скапливается в выемках скальных и донных пород и при возрастающем внутреннем давлении образует собой множество разнообразных ключей, которые могут быть как на дне водоемов, постоянно обновляя местную воду, так и находится на суше, в виде родников и бьющих ключей между камней. На Земном шаре существует много мест, в которых бьют горячие источники. Это явление происходит опять же благодаря круговороту воды. Вода, просачиваясь в более глубинные слои земной коры, приобретает форму горячего пара. Под высоким давлением пар поднимается ближе к поверхности Земли, возвращаясь в жидкую форму и ища выход на поверхность, таким образом, из земной коры бьют горячие источники. Как правило, это явление наблюдается в неустойчивых сейсмических зонах.

Не смотря на то, что наша планета состоит большей частью из водоемов, основной объем испарения воды приходится на территорию суши. Объяснение этому явлению достаточно простое - «Зеленый мир» населяющий нашу планету. Растения, по своей плотности поглощения влаги, намного превышают территорию суши, так как влага поглощается у всех представителей флоры листами и корневой системой, нетрудно заметить, что ни одно растение не состоит из одного листика.

Движение и обмен воды в природе грандиозен, но нужно учесть, что не вся вода принимает участие в этом процессе. Нижняя толща воды морей и океанов находится в полном покое и живет размеренной неторопливой жизнью, температура воды на глубине намного ниже температуры на поверхности. Вода, которая находится в составе различных земных пород, так же практически не участвует в движении, она может там хранится в покое столетиями, до тех пор, пока не происходят какие-либо изменения геооснования или не вносит свои коррективы деятельность человека.

1.3 Молекулярное строение воды

Умы человечества много веков назад занимала проблема об устройстве воды. Основоположниками изучения воды были древние греки, еще Фалес Милетский говорил о всепроникающей способности воды и ее начале всех начал. Двести лет спустя Аристотель, в своем трактате о построении мира, так же ставил воду одним из главных элементов мирозданья. Позже «элементом» принято было считать простое вещество, к которому и была причислена вода. Проводимые опыты не давали полной картины о структуре воды, вода замерзала и превращалась в лед, а лед таял и опять превращался в воду. Только в 18 веке понятие «элемент» значительно видоизменилось и приобрело современный смысл «химического элемента».

Опытным путем была получена «химическая» вода при сжигании водорода в кислороде, эти опыты привели к выводу, что вода состоит из молекул водорода и кислорода. В это же время Лавуазье подтвердил такой состав воды, проводя обратный опыт, разложив воду на две составные части - водород и кислород. Через раскаленный ствол ружья ученый пропускал водяные пары. От действия высокой температуры вода распадалась на водород и кислород. Кислород, соединяясь с железом, образовывал внутри ствола окалину, а из ствола с хлопком выходил газ водород. Через несколько лет вода была разложена на эти же составляющие при помощи электрического тока, это позволило выяснить, что в составе воды участвуют 88,89% кислорода и 11,11% водорода, при чем, было замечено, что водород выделяется из воды с удвоенным объемом. Полученная смесь из двух объемов водорода и одного объема кислорода была названа гремучей смесью, а гремучий газ стал применяться при автогенной сварке, имея температуру пламени 3000 градусов. Этими опытами была разрушена теория о том, что вода является простым веществом и доказана ее сложность построения, что привело к современному пониманию молекулярного строения воды.

Одна молекула Воды состоит из трех атомов: двух атомов водорода и одного атома кислорода. Молекула имеет форму равнобедренного треугольника, где в вершине треугольника находится атом кислорода, а по двум углам основания треугольника по атому водорода. Подобная форма строения молекулы воды является для этого элемента самой устойчивой, химическая формула выражена в виде Н₂О. Устойчивость такого строения обусловлена силами химического сродства между элементами. Молекулярная устойчивость воды может изменяться при протекании некоторых химических процессов, но при устранении причины нарушения, молекула воды опять приобретет форму треугольника. Кристаллическая решетка воды достаточно гибкая, так как в противном бы случае вода не могла бы быть подвижной субстанцией, ее невозможно было бы пить. К сожалению точных данных, о строении кристаллической решетки жидкой формы воды нет (в отличие от водяных паров, снежинок и льда).

1.4 Физические свойства воды

К основным физическим свойствам воды относят: цвет, запах, вкус, прозрачность, температуру, теплоемкость, теплота парообразования, плотность, сжимаемость, вязкость, радиоактивность и электропроводность.

Цвет подземных вод зависит от их химического состава и механических примесей. Обычно подземные воды бесцветны. Желтоватый цвет характерен для вод болотного происхождения, содержащих гуминовые вещества. Сероводородные воды вследствие окисления H₂S и образования тонкой коллоидной мути, состоящей из частиц серы, имеют изумрудный оттенок. Цвет воды оценивается по стандартной платино-кобальтовой шкале в градусах.

Запах в подземных водах обычно отсутствует. Ощущение запаха свидетельствует или о наличии газов биохимического происхождения (сероводород и др.), или о присутствии гниющих органических веществ. Характер запаха выражают описательно: без запаха, сероводородный, болотный, гнилостный, плесневелый и т.д. Интенсивность запаха оценивают по шкале в баллах.

Вкус воды зависит от состава растворенных веществ. Соленый вкус вызывается хлористым натрием, горький - сульфатом магния, ржавый - солями железа. Сладковатый вкус имеют воды, богатые органическими веществами, наличие свободной углекислоты придает приятный освежающий вкус. Вкус воды оценивается по таблицам в баллах.

Прозрачность подземных вод зависит от количества растворенных в них минеральных веществ, содержания механических примесей, органических веществ и коллоидов. Для указания степени прозрачности подземных вод служит следующая номенклатура: прозрачная, слабопалесцирующая, опалесцирующая, слегка мутная, мутная, сильно мутная. Подземные воды обычно бывают прозрачными. Мутность воды оценивается в мг\л по стандартной шкале.

Температура подземных вод изменяется в очень широких пределах и зависит от геотермических особенностей района. Она отражает возрастные, тектонические, литологические и гидродинамические особенности водовмещающих толщ. Температура вод влияет на их химический состав, на вязкость и на коэффициент фильтрации.

В естественных условиях подземные воды могут быть переохлажденными (ниже 0°С, распространены в районах многолетних не мерзлых пород), холодными (ниже 20°С, приурочены к верхней зоне земной коры до пояса постоянных годовых температур в средних широтах), термальными (20-100°С, вскрываются буровыми скважинами на различных глубинах) и перегретыми (100-375°С встречаются в районах современной вулканической деятельности).

Еще одна позиция, по которой вода стоит на отдельном месте, это температура плавления воды, а вернее сказать ее твердой формы - льда. Посмотрев в таблицу удельной теплоты плавления можно увидеть такие данные, олово - 13 калорий, медь - 42 калории, цинк - 28 калорий, а вода - 80 калорий.

Из школьной программы всем известно, что любое нагретое тело, остывая выделяет определенное количество тепла. Количество теплоты, выделяемое телом, принято измерять в калориях. Калория - единица теплоты, получаемая при нагревании 1 грамма воды на 1 градус. За эталон вода при этом измерении была взята неспроста, дело в том, что бы нагреть 1 грамм воды нужно затратить тепла намного больше, чем при нагревании какого-либо другого материала. Для льда тепла нужно в 2 раза меньше, чем для воды в жидкой форме. При нагревании любого предмета, этот предмет поглощает тепло в том или ином количестве, поэтому было введено такое понятие, как «удельная теплоемкость», что означает поглощение тепла телом при нагревании - на 1 градус 1 грамма.

Удельная теплоемкость воды часто используется для различных физико-химических расчетов, и принята за константу. От большой теплоемкости воды зависят многие явленяи в нашей жизни - теплая вода дома в ванной, различные климатические зоны Земного шара, отопительная система в зданиях и многое другое.

Еще одна особенность при нагревании характерна для воды - любое горячее тело, нагревается тяжелее, чем холодное, так как поглощает намного больше тепла. Этот закон не относится к воде. При нагревании воды от 0 градусов ее теплоемкость падает, при температуре 28 градусов тепла, значение теплоемкости воды становится наименьшим. Становится не очень понятно, как же быть с понятием «калория». Дело в том, что в технических характеристиках используются свойства не простой воды, а чистой, которую нагревают в температурном диапазоне от 14,5 градусов тепла до 15.5 (понятие пятнадцатая калория). Значение это очень близко к нагреванию обычной воды, от 0 до 100 градусов по Цельсию.

Далее рассмотрим переход воды в состояние водяного пара. Пар образуется посредством испарения воды и состоит из мельчайших частиц, которые незаметны для глаза. Процесс испарения воды в природе происходит круглогодично. Процесс парообразования ускоряется при повышении температуры, поставьте чайник на плиту и вскипятите его, через короткое время при кипении воды (100 градусов по Цельсию), пар будет идти столбом из носика чайника.

Теплота парообразования - энергия 1 грамма воды, затраченная на переход в пар при температуре 100 градусов по Цельсию (этот процесс требует 538 калорий).

При переходе в обратное состояние (пар в воду), теплота парообразования полностью выделяется, и это свойство воды широко используется для отопительных систем зданий и сооружений, а так же для нагрева при различных технологических процессах на заводах и фабриках. Так же полная отдача теплоты пара сильно влияет на климатические условия нашей планеты. Теплый пар с экваториальной зоны переносится по воздуху на более холодные участки суши, где температура значительно ниже и соответственно превращается обратно в воду, выпадая конденсатом (дождь). При этом процессе теплота отдается полностью и погода на этих холодных участках становится теплее. Так же облака и паровые водяные скопления, постоянно находящиеся в атмосфере, выполняют защитную функцию нашей планеты от агрессивных верхних слоев и прямых солнечных лучей.

Возникает вопрос, а зависит ли водяной пар, от давления?

Существует определенная зависимость: с ростом температуры давление пара повышается, соответственно, чем выше давление - тем выше температура кипячения. На этом свойстве построена система работы парового котла: при двух атмосферах давления температура воды равна 121 градусу, при 10 атмосферах - 180 градусам, при 84,8 атмосферах температура равна 300 градусам по Цельсию. Если давление более низкое, то вода может закипать ниже температурной отметки в 100 градусов. За пример можно взять разряженный воздух на горных пиках.

Из этого правила есть исключение: вода может не закипать при 100 градусов при обычном давлении, это происходит если берется чистая вода, т.е. вода, которая не содержит никаких примесей. Это опасная особенность поведения воды, так как, если в такую воду попадает небольшое количество какого-либо газа, то это приводит к взрыву (например, парового котла). Переход воды в состоянии пара при высоких температурах может происходить при значении теплоты парообразования равному 0, это явление наблюдается, если отметка давления дошла до 217,5 атмосферы, а величина температуры - 380,5 градусов.

Плотность воды определяется отношением ее массы к объему при определенной температуре. За единицу плотности воды принята плотность дистиллированной воды при температуре 4°С. Плотность воды зависит от температуры, количества растворенных в ней солей, газов и взвешенных частиц и изменяется от 1 до 1,4 г/см3.

Сжимаемость воды незначительна и характеризуется коэффициентом сжимаемости в = (2,7-5) 10-5 Па. Вязкость воды характеризует внутреннее сопротивление частиц жидкости ее движению, количественно она выражается коэффициентами динамической и кинематической вязкости.

Электропроводность воды зависит от количества растворенных в них солей. Пресные воды обладают незначительной электропроводностью. Дистиллированная вода является изолятором. Электропроводность воды оценивают по удельному электрическому сопротивлению, которое выражается в Ом.м и изменяется от 0,02 до 1,0 Ом.м.

Радиоактивность воды определяется содержанием в ней радона, эманации радия. За редким исключением вода в той или иной степени радиоактивна.

1.5 Химические свойства воды

Вода - это самый уникальный природный растворитель, который только существует на нашей планете. Вода растворяет в себе неимоверное количество элементов, образуя различные химические соединения, служащие во благо человечества.

Это отличительное свойство воды приводит к тому, что абсолютно чистой воды в природе не существует. Достаточно набрать воду из самого прозрачного родника и вскипятить ее, на стенках чайника будет обязательно образовываться налет - это осадок различных примесей, содержащихся в сырой воде, и выпавших в кристаллы при нагревании.

Абсолютно чистую воду можно получить только в лабораторных условиях, да и то в небольших количествах. Понятия очищенная питьевая вода и чистая вода - это два разных понятия. В водах различных регионах растворенные вещества различны, поэтому осадок при кипячении или отстаивании воды тоже будет различен по своему химическому составу.

Помимо твердых веществ, вода так же растворяет различные газы. Если сравнить воздух, выделенный из воды и воздух, которым мы дышим, то он будет разительно отличаться. Воздух, выделенный из воды значительно сильнее обогащен кислородом (63% - азот, 36% - кислород, атмосферный воздух содержит 78% азота и 21% кислорода). Благодаря повышенному содержанию кислорода в воде весь подводный мир существует и удивляет человечество своим разнообразием. Повышенное содержание кислорода в воде отрицательно сказывается на различных металлических конструкциях, так как происходит процесс разрушения металла под воздействием кислорода, а так же его основной помощницы - углекислоты. Поэтому различные подводные сооружения стараются изготавливать из различных сплавов, не подверженных такой быстрой коррозии, как чистые металлы.

Понятие жесткости воды напрямую зависит от количества растворенных в ней минеральных веществ. Чем веществ больше, тем и жесткость воды выше. Жесткость воды подразделяется на временную и постоянную.

Временная жесткость определяется наличием в воде двууглекислых солей магния, железа и кальция - это слабые химические соединения, легко разрушаемые и выпадающие в осадок.

Постоянная жесткость определяет наличие хлористых и сернокислых солей магния, натрия, калия, кальция, эти соли имеют устойчивую химическую природу и при кипячении не образуют осадка, а значит не разрушаются. Самыми вредными считаются сернокислые и хлористые соли магния (при кипячении они образуют соляную и серную кислоту, очень вредную для здоровья всего живого мира флоры и фауны, а так же и человека).

Проблема чистой воды для городов стояла испокон веков. Одним из показателей развитого государства является качество воды, употребляемой населением. В более раннее время люди стремились использовать природную воду в промышленности, но различные технологические процессы требовали для производства более мягкую воду (сахароварение, пивоварение и т.д.), поэтому человечеству ничего не оставалось делать, как только изобрести различные системы очистных сооружений и отстойников для воды.

Рассматривая водопроводную воду, можно с уверенностью сказать, что она безопасна для употребления, так как проходит сложную систему очистки, хотя и не очень качественна на вкус. Нужно помнить единственное, через какую бы очистку вода не проходила, чистой водой она никогда не будет. Показатели очищенной воды приближены к воде, полученной из артезианских скважин (добыча воды с более глубоких земных слоев). Именно такую воду можно употреблять в быту и производстве.

Чистая вода или иначе ее еще называют дистиллированная вода, используется в технологических процессах и быту, там, где естественные примеси должны отсутствовать полностью, не вступая в реакцию с другими химическими веществами, на вкус такая вода неприятна.

Помимо того, что вода является уникальным растворителем, и это ее свойство используется в различных технологических процессах, как уже говорилось выше, она является еще и средой для протекания многих химических реакций.

Без участия воды можно соединить только жидкую и твердую формы различных веществ. Заставить вступить в реакцию две твердые химические формы невозможно. Концентрат серной кислоты (чистая серная кислота) перевозится в железных цистернах, слабые растворы серной кислоты (серная кислота с водой) перевозить уже нельзя, этот состав разъест цистерну.

Вода прекрасно сама соединяется со многими простыми веществами (гашеная известь, жавелевая вода). Благодаря этому свойству из негашеной извести можно получить гашеную известь, которая используется в различных промышленных областях и в быту. При соединении с веществами, вода, после прохождении химической реакции, образует новое вещество, в котором является его неотъемлемой частью - такую воду называют конституционной. Выделить эту воду можно только разрушив полностью вещество.

Вещества, полученные путем кристаллизации при участии воды - называются кристаллогидратами, их молекулярное взаимодействие происходит самостоятельно или частично замещено, молекулы воды входят в таких веществах в их кристаллические решетки.

Вода, которая входит в состав кристаллов в строго определенном количестве, называется кристаллизационной (медный купорос). Особое свойство такой воды - она имеет все свойства твердых кристаллов вещества, в составе которых находится (сахар, соль, сода). Некоторые такие кристаллические соединения очень непрочны, например сода, она легко теряет свою кристаллизационную воду - в науке такой процесс называют выветриванием.

Рассматривая хлористый кальций можно заметить, что при вступлении в реакцию с водой, он расплывается, это говорит о том, что кристаллы хлористого кальция очень активно притягивают воду, намного превышая необходимое количество. Подобные свойства различных соединений используются для осушения почв от излишней влаги.

Химические процессы в природе проходят постоянно, некоторые из них настолько медленны, что не заметны для наружного наблюдения. Для ускорения таких химических процессов существуют различные вещества, которые называются катализаторами. Вода один из самых мощных и сильных катализаторов. Посредством воды появляется ржавчина на железе, взрыв гремучего газа так же может произойти только при участии воды.

Если осознать грандиозные масштабы работы, которую совершает вся вода, находящаяся на нашей планете и подсчитать, хотя бы примерно, сколько при этой работе она выделяет энергии, то человечество уже бы давно отказалось от топлива, расходующего природные ресурсы. Но пока на службу человеку была поставлена только энергия «бурной» воды. Водяные энергетические станции были сооружены только на самых бурных потоках рек, питая своей энергией населенные пункты. Так что можно причислить к свойствам воды еще одно - вода миролюбива.

2. Термический режим рек

На тепловой режим рек оказывают влияние климат и источники питания. По тепловому режиму роки делят на три основных зональных типа:

· с постоянно теплой водой без сезонных колебаний температуры: Амазонка, Конго, Нигер и др.;

· с сезонными колебаниями температуры воды, но не замерзающие зимой: Сена, Темза и др.;

· с большими сезонными колебаниями температуры, замерзающие зимой: Волга, Амур, Макензи и др.

Последний тип можно разделить на два подтипа: реки с неустойчивым и устойчивым ледоставом. У тех и у других рек наиболее сложный тепловой режим.

У равнинных рек умеренного и субполярного климатических поясов в теплое полугодие в первой половине периода температура воды ниже температуры воздуха, а во второй половине - выше. Температуры воды по живому сечению у рек мало отличаются вследствие перемешивания. Изменение температуры воды по длине реки зависит от направления течения: оно меньше у широтных рек, нежели у рек, текущих в меридиональном направлении. У рек, текущих с севера на юг, температура повышается от истока до устья (Волга и др.), текущих с юга на север наоборот (Обь, Енисей, Лена, Макензи). Эти реки несут огромные запасы тепла в Северный Ледовитый океан, облегчая там ледовую обстановку в летне-осеннее время. У горных рек, питающихся талыми водами снегов и ледников, температура воды ниже температуры воздуха на всем протяжении, но в низовьях разница между ними сглаживается.

В зимнем периоде замерзающих рек выделяют три основные фазы: замерзание, ледостав, вскрытие. Замерзание рек начинается при температуре воздуха чуть ниже 0°С с появления кристаллов-игл, потом сала и блинчатого льда. При обильных снегопадах в воде образуется снежура. Одновременно появляются полосы льда у берегов - забереги - На перекатах - быстринах может возникнуть донный лед, который потом всплывает, образуя имеете с блинчатым льдом, с н ежу рой и оторвавшимися от заберегов льдинами осенний ледоход. Ледяной покров на поверхности рек устанавливается в основном в результате заторов - скопления льдин на мелководьях, в извилистых и узких местах и смерзания их друг с другом и с заберегами. Малые реки замерзают раньше больших. Подо льдом температура воды в реках почти постоянна и близка к 0°С. Продолжительность ледостава и толщина льда разная и зависит от зимних условий. Например, Волга в среднем течении покрыта льдом 4-5 месяцев, а толщина льда на ней достигает одного метра, Лена в среднем течении замерзает на 6-7 месяцев при толщине льда до 1,5-2 м. Толщина и прочность льда определяют возможность и продолжительность переправ через реки и движения по их льду - по дорогам-зимникам. При ледоставе на реках могут наблюдаться такие явления, как полыньи; динамические - на порожистых участках русла, термические - в местах выхода относительно теплых подземных вод или сброса технических вод, а также ниже плотин водохранилищ. В районах многолетней мерзлоты с сильными морозами часты речные наледи - наросты льда в виде бугров при излиянии речной воды на поверхность вследствие сужения живого сечения потока. Случаются и зажоры - закупорка живого сечения реки массой виутриводного и донного битого льда. Наконец, возможно и полное промерзание рек на северо-востоке Сибири и на Аляске в условиях многолетней мерзлоты и при отсутствии у рек подземного питания.

Вскрытие рек весной происходит через 1,5-2 недели после перехода температуры воздуха через 0°С за счет солнечного тепла и прихода теплого воздуха. Таяние льда начинается под влиянием поступающих в реку талых снеговых вод, у берегов появляются полосы воды - закраины, а при таянии снега на поверхности льда - проталины. Потом происходят подвижки льда, он разрушается, наблюдается весенний ледоход и половодье. На реках, вытекающих из озер, помимо основного речного, наблюдается вторичный ледоход, обязанный выносу озерного льда. Высота половодья зависит от годового количества снежных запасов на водосборе, интенсивности весеннего снеготаяния и дождей в этот период. На реках, текущих с севера на юг, ледоход и половодье на разных отрезках проходят разновременно, начиная с низовья; бывает несколько пиков половодий, и в целом все проходит спокойно, но растянуто во времени (например, на Днепре. Волге и др.).

На реках, текущих с юга на север, вскрытие начинается в верховьях. Волна половодья смещается вниз по реке, где все еще сковано льдом. Начинаются мощные ледоходы, часты разрушения берегов, возникает опасность для зимующих судов, например, на Северной Двине, Печоре, Оби, Енисее и др. Часто образуются ледовые заторы - торосистые нагромождения льдин, играющие роль плотин: выше их реки выходят из берегов и затапливают не только поймы, но и низкие надпойменные террасы. При этом под ледяной водой оказываются находящиеся на этих террасах населенные пункты. Так, в 2001 г. мощные ледовые заторы образовались на Лене в среднем течении, в результате чего пришлось эвакуировать население города Ленска и окружающих деревень, стоящих на первой надпойменной террасе. Часто от заторов страдает «родина Деда Мороза» - Великий Устюг, стоящий при слиянии рек Сухоны и Юга в начале Северной Двины. Для борьбы с этим стихийным бедствием созданы службы слежения за вскрытием льда и ледоходами и специальные подразделения, которые бомбят и взрывают ледовые заторы для расчистки русел ото льда.

Заключение

Примерно до конца XIX века вода считалась бесплатным неистощимым даром природы. Её не хватало только в слабозаселенных районах пустынь. В XX веке взгляд на воду резко изменился. В результате быстрого роста населения земного шара и бурного развития промышленности проблема снабжения человечества чистой пресной водой стала чуть ли не мировой проблемой номер один. В настоящее время люди используют ежегодно около 3000 млрд кубических метров воды, и эта цифра непрерывно быстро растёт. Во многих густонаселённых промышленных районах чистой воды уже не хватает.

Недостаток пресной воды на земном шаре можно восполнить различными путями: опреснять морскую воду, а также заменять ею, где это возможно в технике, пресную воду; очищать сточные воды до такой степени, чтобы их можно было спокойно спускать в водоёмы и водотоки, не боясь загрязнить, и использовать вторично; экономно расходовать пресную воду, создавая менее водоёмкую технологию производства, заменяя, где это можно, пресную воду высокого качества водой более низкого качества и т.д.

Вода - величайшее богатство, дарованное нам природой, и каждая ее капля - драгоценна, ведь жизнь человека невозможна без воды.

Список использованных источников

1. Химическая энциклопедия. Том 1. Редактор И.Л. Кнунянц. Москва, 1988 год.

2. Энциклопедический словарь юного химика. Составители В.А. Крицман, В.В. Станцо. Москва, «Педагогика», 1982 год.

3. Слово о воде. Автор О.А. Спенглер. Ленинград, «Гидрометеоиздат «, 1980 год.

4. Самое необыкновенное вещество в мире. Автор И.В. Петрянов. Москва, «Педагогика «, 1975 год.

5. Любушкина С.Г. Общее землеведение: Учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по спец. «География» / С.Г. Любушкина, К.В. Пашканг, А.В. Чернов; Под ред. А.В. Чернова. - М.: Просвещение, 2004. - 288 с

Размещено на Allbest.ru