Как мы используем воду

Вода является нашим самым бесценным ресурсом. Она жизненно необходима. Люди, растения и животные в основном состоят из воды. Все живые существа погибли бы, если бы не было воды. Мы используем воду в качестве питья, для того, чтобы мыть, чистить, готовить пищу и выращивать растения, а также для многих других вещей. Человек в среднем использует примерно 150-250 галлонов воды ежедневно. Еще больше воды используется в промышленности для того, чтобы произвести электроэнергию, товары и для транспортировки людей и товаров.

Для удовлетворения хозяйственных потребностей необходимо много воды. На принятие ванной может потребоваться от 30 до 40 галлонов. Средний туалет использует примерно 5 галлонов за один раз. 20-40 галлонов уходит на принятие душа. Стиральные машины используют в среднем 25 галлонов на одну загрузку. Через кухонную раковину уходит примерно 20 галлонов в день для приготовления воды и мойки посуды. Через раковину в ванной, которую используют для того, чтобы мыть руки, побриться и почистить зубы, уходит 15 галлонов каждый день.

Большая часть пресной воды также используется для поливки лужаек, цветочных клумб, огородов, а также для мойки машин и наполнения бассейнов. Мы должны бережно обращать внимание на то, чтобы не загрязнять воду, которую мы используем на улице. Многие люди используют химические вещества на своих лужайках и огородах и после этого поливают их чистой водой. Вода смоет химикаты с растений и после утечет в канализацию, а после этого напрямую в реки и притоки, где рыбы откладывают свою икру. Такая загрязненная вода может убить рыбу и живую природу. Мы всегда должны следить за тем, чтобы не загрязнять окружающую природу.

Мы должны охранять воду, не злоупотреблять ею. Каждый город, и небольших размеров и большой, использует воду. Города используют воду для тушения пожаров, для мойки улиц и поливки общественных мест, таких как парки, газоны, деревья, кустарники и клумбы. Также вода используется для того, чтобы наполнить общественные фонтаны и для источников питьевой воды, включая те, которые расположены при школах и библиотеках. Различные предприятия также используют воду. Подумайте о той воде, которую используют предприятия в вашем городе. Рестораны, больницы, прачечные, химчистки, поля для гольфа. Различные отели, автомойки, салоны красоты, парикмахерские, автозаправочные станции, фитнес-клубы. Они все увеличивают потребление воды. Нам необходимо подумать о том количестве людей, которым нужно использовать воду и сохранить её, чтобы было достаточно для всех.

Количество воды, нужное для фермы, просто потрясающее. Когда мы думаем о воде на ферме, мы думаем о поливе сельскохозяйственных культур, но большое количество воды необходимо и для молочной фермы. Цыплята, поросята, овцы и все другие животные на скотном дворе нуждаются в питьевой воде для того, чтобы жить. Для них необходимо вырастить пищу, также вода нужна для того, чтобы мясо в охлаждающих системах поддерживалось свежим. Овощные и зерновые культуры также нуждаются в воде. Вода используется при распространении удобрений, гербицидов и пестицидов, которые помогают дать больший урожай, но, в то же время, могут загрязнять воду. Большая часть воды, потребляемая на ферме, используется для орошения. Исследования показывают, что благодаря капельному орошению фермеры могут сэкономить до 60% воды по сравнению с другими методами орошения.

Для того чтобы вырастить один початок кукурузы, необходимо примерно 26 галлонов воды, в то время как для производства одного фунта говядины необходимо 2000-2500 галлонов воды. Примерно 120 галлонов воды необходимо для производства одного яйца. Примерно 300 галлонов воды потребуется для одной буханки хлеба и примерно 12000 галлонов для того, чтобы вырастить один бушель (около 9,3 галлонов) пшеницы. Верите ли вы или нет, но примерно 1400 галлонов воды используется в процессе приготовления блюда быстрого приготовления, включая бутерброд, жареное мясо и безалкогольный напиток.

Гидроэлектростанции являются потребителями наибольшего количества воды.

Гидроэлектростанции захватывают кинетическую энергию подающей воды для того, чтобы произвести электричество. Они совершают это при помощи плотины. Плотина заставляет воду подниматься и, таким образом, вода будет иметь большую энергию при падении. Сила падающей воды давит на турбины, вследствие чего они начинают вращаться. Вращающиеся турбины передают кинетическую энергию падающей воды к генераторам. Генераторы вращаются, когда вращаются турбины, таким образом, производя электричество, которое передается в дальнейшем на линии электропередач в дома и предприятия.

Из всего количества электричества в мире примерно 20% приходится на долю гидростанций. Примерно 10% всего электричества производится гидростанциями. Производство гидроэлектроэнергии предотвращает большую часть загрязнения. Производство гидроэлектроэнергии по своей природе является чистым методом производства и не оставляет какого-либо мусора. Благодаря электричеству, произведенному гидроэлектростанциями, снижается количество нефти и угля, необходимого для удовлетворения потребности в электричестве. Она избавляет от необходимости сжигать примерно 22 миллиарда галлонов масла или 120 миллионов тонн угля каждый год. Количество энергии, которую может поставить гидроэлектростанция, зависит от двух вещей: высоты, на которой находится падающая вода и количества падающей воды. Чем выше плотина, тем дольше падает вода и тем больше производится энергии. Если высота увеличена вдвое, то и количество произведенной энергии будет вдвое больше. Количество падающей воды также влияет на количество произведенной энергии. Чем больше воды протекает через турбины, заставляя их вращаться, тем больше будет количество произведенной энергии.

Вода также необходима в промышленности. Ее нагревают, а пар используется для запуска техники. Вода используется для охлаждения горячих металлов, например в производстве стали.

Вода также используется для охлаждения воздуха. Это важный элемент во многих химических веществах, как например медикаментах, лосьонах, шампунях, косметических средствах, средствах для чистки и также в напитках. Вода используется в процессе приготовления пищи и бессчетном количестве процессов на заводах, включая производство бумаги. Вода, которая используется в обработке пищи и напитков, должна быть абсолютно чистой. А производственные предприятия, могут использовать воду более низкого качества.
Отдых это еще одно направление, где мы используем и наслаждаемся водой. Многие люди любят рыбалку, греблю, парусный спорт, греблю на каноэ, рафтинг, плавание, а также многие другие виды отдыха, которые зависят от воды. Большинству из нас нравится минимум один из этих видов отдыха, и мы были бы разочарованы, если бы никогда больше не смогли наслаждаться любым из них. Если наша вода постоянно загрязняется, то становится опасным просто поплавать, а вымирание рыбы в водоёмах лишило бы нас рыбалки. Никто бы не смог наслаждаться греблей на лодке, парусным спортом, греблей на каноэ, рафтингом в загрязненной воде. Мы должны помнить, что очень важно охранять воду от загрязнения.

Транспорт является другим способом использования воды. Многие люди используют лодки и паромы для того, чтобы ездить на работу и возвращаться домой. Людям также нравится путешествовать в круизах или просто заниматься парусным спортом. Разрушение от судоходства включает в себя разливы топлива, которые покрывают воду маслом и угольной пылью, а также эрозию береговой линии, которая наносит вред рыбе и другим обитателям водной стихии.

Вода является основным элементом жизнеобеспечения всей нашей планеты. Все живые существа начинали свое развитие именно с нее. Мало кто знает, что существует огромное количество видов воды. Отличаются они своими химическими и физическими свойствами. Люди сегодня с успехом используют свойства воды в твердом состоянии. Востребовано это жизненно важное вещество не только в быту, но и в косметологии и производстве.

Структурированная вода

Организм человека на 80% состоит из воды. Этот показатель может немного меняться в зависимости от возраста и общего состояния здоровья. Без еды могут долгое время существовать многие живые существа. А вот без воды прожить мало кому удается. Хотя от качества ее также многое зависит. Ученых давно заинтересовал вопрос о том, почему жители горных местностей имеют хорошую продолжительность жизни. Разгадка оказалась в воде, которая имеет особый состав.

В горных родниках вода появляется в тех местах, где начинает таять снег. Этим и обусловлены ее свойства. Молекулы объединяются в макромолекулы и упорядочиваются. В результате многочисленных исследований было выявлено, что свойства воды в твердом состоянии схожи со которая заполняет человеческий организм. Было выяснено, что структурированная талая вода оказывает огромную пользу здоровью. Она гораздо легче проникает через клеточные оболочки, неся за собой питательные вещества, витамины и микроэлементы. Неслучайно структурированную воду широко используют в косметических целях. Стоит лишь ежедневно умываться ей, и лицо будет сиять здоровьем и молодостью.

Живая и мертвая вода

О целебных свойствах воды люди знают еще с давних времен. Природная чистая вода, которая находится в горных источниках и реках, способна помочь в лечении серьезного недуга, продлить жизнь. Ее принято называть живой. В природе встречается также и Она находится в заброшенных озерах и колодцах. Застойная вода, наоборот, несет опасность для человеческого здоровья.

Наука не стоит на месте. Сегодня живая чистая вода не является редкостью. Для того чтобы воспользоваться ее уникальными свойствами, совсем необязательно отправляться к горной реке. Качественный продукт можно получить с помощью электролиза. Используются специальные приборы - активаторы. Под воздействием тока в воде образуются отрицательные и положительные ионы. Жидкость приобретает щелочные свойства, а ее состав становится идентичен с водой в горных реках. Живая вода способствует усваиваемости пищи, улучшает кровообращение. В косметологии продукт также используется.

Питьевая вода

В древние времена не возникал вопрос в том, где брать воду для ежедневного употребления. Ведь экологическая ситуация не была настолько серьезной, как сейчас. Огромное количество заводов и автомобилей, глобальное потепление и разрастание численности населения сделали свое дело. В начале нынешнего столетия коснулся 40% жителей планеты. По прогнозам ученых, эта цифра существенно увеличится уже через несколько десятилетий. Ведь вода в реке без предварительной очистки не может использоваться в быту.

В нашей стране питьевая вода поступает к людям благодаря центральному водоснабжению. Берется она из подземных источников. Но прежде чем станет возможным людьми, ее подвергают многочисленным очисткам. Во многих источниках она не может быть пригодна для питья. Ее деминерализуют и начинают использовать в промышленности и производстве. Свойства воды в твердом состоянии позволяют использовать ее для охлаждения различных приборов.

Пресная вода

Пресной считается вода с минимальным содержанием соли. В некоторых источниках этот показатель достигает лишь 0,1%. Вода при этом необязательно находится в форме жидкости. Она может быть также в виде газа или льда. Стоит отметить, что запасы пресной воды на планете ничтожно малы и занимают всего 2,5%. При этом лишь 1% доступен людям для применения в быту. Как человек использует свойства воды? Все зависит от конечной цели. Пресная вода может быть использована для приготовления пищи, в косметических целях, для охлаждения приборов на производстве и т. д. В большинстве случаев соленая не подойдет.

С каждым днем запасов пресной воды становится все меньше. К этому приводит загрязнение окружающей среды, существенный прирост населения, парниковый эффект. Совсем скоро в бытовых целях придется использовать другие виды воды. А пока ученые делают все, чтобы научиться добывать пресную воду искусственным путем. Люди создают водоемы и учатся экономить.

Основные источники пресной воды

В первую очередь используется вода из поверхностных источников. Это реки и озера. В быту может использоваться также предварительно очищенная подземная вода. Часть пресной получают из осадков. Огромный запас жидкости находится в ледниках (более 80%). Глобальное потепление может привести к тому, что ледники начнут таять, уменьшится количество пресной воды. А свойства воды в твердом состоянии с успехом могут использоваться для сохранения такого необходимого для жизни продукта.

Сегодня основные запасы пресной воды сконцентрированы в Бразилии. Второе место занимают страны СНГ. Только в одном озере Байкал находится 20% мировых запасов. Объем его составляет более 20 тысяч кубических километров. Состав и свойства воды в озере отличаются своей уникальностью. Байкал позволяет оздоровиться, а также привести в порядок психологическое состояние.

Водопроводная вода

Вода в квартиры и дома попадает через особую систему - водопровод. Жидкость предварительно проходит несколько этапов очистки. Если дома дополнительно установить фильтр, воду можно будет пить прямо из-под крана. Система обеспечения ей формируется с помощью металлических труб. От качества коммуникаций напрямую зависит газообразное свойство воды. Жидкость с дополнительными примесями быстро испаряется под воздействием высоких температур. Употреблять в пищу такую воду нежелательно.

Прежде чем вода попадет к людям, ее проводят через очистительную станцию. Здесь ее отстаивают, фильтруют через специальные решетки, проводят первичное и вторичное хлорирование. Такие процедуры позволяют убрать вредные примеси, избавляют воду от болезнетворных микроорганизмов. Если работа очистительной станции налажена правильно, водопроводная вода может употребляться в пищу.

Жесткая вода

Жесткой считается та, в которой в большой степени сконцентрированы соли магния и калия. Существуют различные виды воды с дополнительными примесями. Это общая жесткость, временная и постоянная. определяется концентрацией всех солей в воде в первичном состоянии. Постоянная может быть определена только лишь после кипячения воды. Определяется количество хлоридов и сульфатов. Эти соли не разрушаются под воздействием высокой температуры, а также не выпадают в осадок.

Временную жесткость можно изменить. Происходит это также в процессе кипячения. При температуре выше 80 градусов разрушаются гидрокарбонаты. В результате образуется углекислый осадок. Именно поэтому после кипячения вода становится гораздо мягче. Как человек использует свойства воды в мягком состоянии? Такая жидкость будет более приемлемой для употребления в пищу. В косметических целях жесткую воду также использовать нежелательно.

Как определить жесткость воды?

Существует несколько признаков, которые помогут определить, превышает ли количество солей в воде норму. Посмотрите на вещи после стирки. Если они становятся более жесткими, а белый цвет приобретает желтоватый оттенок, стоит обратить внимание на состав воды. С солями могут вступать в реакцию моющие средства. Это можно заметить даже во время мытья посуды. На мочалке будет образовываться меньше пены, могут появиться белые хлопья.

Накипь - это первый признак жесткости воды. Если чайник быстро обрастает осадками после кипячения, стоит задуматься о приобретении дополнительного очистительного прибора. После умывания жесткой водой появляется ощущение стянутости и сухости. Жидкость просто смывает естественный защитный слой кожи. Мягкая же вода позволяет сохранить лицо увлажненным.

Деионизированная вода

Деионизированная вода - это наиболее чистая жидкость, которая воды этого типа? В первую очередь в косметологии. Различные маски и кремы, приготовленные на основе деионизированной воды, обладают отличными свойствами. Кожа становится увлажненной, сокращается количество морщин и угрей. Деионизированная вода может использоваться также и в медицине. На основе жидкости готовят различные лекарственные препараты.

Дистиллированная вода

Вода для промышленных целей очищается с помощью дистилляции. Таким образом получается жидкость без вредных примесей и болезнетворных микроорганизмов. При этом не приходится вспоминать про полезные свойства воды. Окружающий мир жидкости с подобным составом не имеет. Проблема в том, что в процессе очистки она избавляется также и от полезных микроорганизмов. Такую воду еще называют «мертвой». Такая жидкость имеет особые физические свойства. Она имеет низкую электропроводность, а также кипит при более высокой температуре. Дистиллированную воду используют в системах отопления, при охлаждении различных элементов приборов.

Бидистиллированная вода

Бидистилляция - это еще один от примесей и микроорганизмов. В итоге получается абсолютно чистая жидкость. Такая вода имеет электропроводность менее 1 мкСм/см. Как человек использует свойства воды такого вида? В первую очередь очищенная жидкость используется в медицине. Для проведения инъекций нужна вода высокого качества. Такую жидкость также используют при проведении различных лабораторных исследований.

Как определить межповерочный интервал счетчиков газа в 2019 году

Россияне больше не будут заниматься поверкой водяных счётчиков

Не заплатил за потреблённую электроэнергию? Не получишь кредит!

Статистика потребления питьевой воды человеком и ее значение в быту

Некоторые факты о водных ресурсах Земли

Человек на 70% состоит из воды.

Если всю воду Земли равномерно распределить по ее поверхности, то средняя глубина получившегося «водоема» составит 2,5 км.

Если всю ее собрать в одну каплю, то диаметр этой капли был бы равен 1 500км.

Пресные водоемы занимают не более 3 % площади Земли и содержат в 5 тысяч раз меньше воды, чем океаны и моря. Но и из этого количества, пригодной для человека жидкости, можно использовать не более 1%, так как остальные 99% – это Полярные льды, и снежноледовые образования высоких гор.

Потребление питьевой воды в разных странах и ее географическое распределение

По данным ученых, за прошедший век темпы водопотребления в несколько раз превысили темпы прироста населения планеты. Ожидается, что к 2050 году около 80% людей родятся в регионах с дефицитом питьяи в плохой санитарной обстановке. В основном, это относится к странам Южной Азии и Африки.

В самых благоприятных условиях находятся государства, владеющие большими, возобновляемыми пресными ресурсами. Это - Канада, Россия, Бразилия и некоторые другие страны.

Однако существуют государства, с дефицитом природной воды (ОАЭ, Кувейт, Саудовская Аравия), но потребляющие ее больше, чем позволяют им возобновляемые запасы. В цифрах, потребление в этих странах составляет – от 250% в Саудовской Аравии, – до 2000% в Кувейте. Это - импорт, закупаемый за счет продажи нефти и газа.

В самом плохом положении находятся некоторые страны Африки, где потребление не более 100 куб.м. в год, на одного человека (с учетом расхода на сельское хозяйство, требующее воды больше, чем необходимо человеку).

Интересно, что для бытовых потребностей человека воды необходимо больше, чем для промышленности и сельского хозяйства. Для примера:

• Для производства 1 т стали расходуется около 280т; для 1 т бумаги – 700 т.; чтобы вырастить 1т пшеницы - требуется 1,5т.
• Самая водозатратная отрасль – производство электроэнергии – 44% всей воды, потребляемой промышленностью.
• Развитые стран потребляют от 150 до 400 литров в сутки на одного человека, при норме потребления от 105 литров до 175 литров.

Очевидно, что больше половины расходуется без пользы.

Сколько воды расходует в быту один человек?

Просчитано, что человек за один раз расходует на:

• мытье рук 6-8 л
• чистку зубов 6-8 л
• принятие душа около 14 литров воды в минуту
• принятие ванной около 150 л
• споласкивание унитаза около 6 л
• цикл посудомоечной машины 12-24 л
• цикл стиральной машины - 25-50 л

Существующие физиологические нормы потребления

Помимо норм потребления воды , необходимых для санитарно-гигиенического использования, существуют физиологические нормы водопотребления, рассчитанные Международной организацией здравоохранения. В Европе потребление питья на одного человека, в среднем, составляет около 2,5 литров в сутки.

От чего зависит ежедневное потребление воды человеком?

Ежедневная норма, необходимая для поддержания жизнедеятельности организма зависит от:

1) возраста . Людям пожилого возраста, из-за снижения физической активности требуется меньше жидкости, чем более молодым людям.

Однако недостаток воды в организме пожилого человека, может привести к возникновению сердечно-сосудистых заболеваний. Пожилым людям рекомендуется употреблять как минимум 1,7 л в сутки.

Количество, необходимое для детей, напрямую, зависит от массы ребенка, т.к. дети теряют намного больше жидкости, чем взрослый человек в тех же условиях. Например. Ребенку с массой 10 кг, ежедневно требуется не менее 1 литра жидкости в сутки.

2) физической активности человека . У людей с повышенной физической нагрузкой повышено потоотделение, - их дневная норма должна быть не менее 4,5 литров в сутки.

3) климатических условий . Температура тела человека поддерживается за счет баланса между теплопродукцией и теплоотдачей. В числе прочих факторов, теплоотдача происходит за счет потоотделения, зависящего от температуры и концентрации водяного пара.

Теплоотдача отсутствует, когда температуры воздуха и кожного покрова одинаковы. Если температура воздуха выше температуры кожи, тогда присутствует потоотделение. Потоотделение в жаркую погоду при различной физической нагрузке может привести к потере от 0,3 л до 2,0 л в час - при больших физических нагрузках.

Обезвоживание организма очень опасно, особенно для детей, пожилых людей и лиц со слабым здоровьем. Рекомендуется в таких условиях употреблять 2,5 -3,0 л воды в сутки, а во время повышенных физических нагрузок - до 6 л воды в сутки.

4) пола человека . Учитывая физиологические различия в организмах мужчин и женщин, для них рекомендованы и разные нормы употребления воды. Для мужчин среднего возраста - в среднем 3 л воды в сутки, а для женщин не менее 2 л воды в сутки.

Разрушения, вызываемые наводнением

ходуется в 5-6 раз меньше воды, чем при обычном поливе. Другой способ экономного расходования воды для полива - подведение воды непосредственно к корневой системе плодовых деревьев при помощи капельниц. Это позволяет избежать излишнего испарения и строго дозировать поступление воды к растениям.

Наиболее эффективный путь защиты водоемов от загрязнений - это создание безотходного производства, когда отходы одной ступени производственного цикла используются как сырье для другой. Однако в настоящее время не существует универсальной бессточной системы, пригодной для различных отраслей народного хозяйства.

Наибольшее распространение получила очистка сточных вод. Современные методы очистки позволяют удалить различные примеси из сточных вод на 95-96%. Часто этого бывает недостаточно, но для дальнейшей очистки воды необходимо строить более дорогие очистные сооружения, что экономически невыгодно. Так как сточные воды многих предприятий сложно, дорого, а иногда невозможно очистить до такой степени, чтобы они стали безвредными для растений, животных и человека, их очищают частично и используют в замкнутых оборотных системах (рис. 120). За последние годы такие системы внедрены на нескольких нефтехимических, металлургических, целлюлозно-бумажных предприятиях.

Очистка сточных вод. В зависимости от степени и характера загрязнения применяют механические, химические и биологические методы

очистки сточных вод. Механическими методами удаляют грубые дисперсные примеси с помощью решеток, сит, фильтров, отстойников, нефтеловушек. Этими методами удаляют нерастворимые примеси из бытовых стоков - до 60%, из промышленных - до 95%.

Химическая очистка - это добавление в сточные воды реагентов, способствующих образованию осадков из коллоидных и некоторых истинных растворов.

Биологическая очистка в естественных условиях происходит на специальных полях орошения или полях фильтрации. Здесь создается сеть магистральных и распределительных каналов и карт (площадок) шириной 20 м и длиной 100-150 м, окруженных земляными валами. Карты периодически заполняют сточными водами. Под воздействием солнечного света, воздуха, микроорганизмов они очищаются и просачиваются в грунт. На поверхности карт образуется перегной. Через несколько лет после прекращения слива сточных вод поля фильтрации используют для выращивания трав, кормовых культур или овощей, которые можно

употреблять в пищу после термической обработки.

Биологическая очистка сточных вод в искусственных условиях

производится в специальных сооружениях - биофильтрах и аэротен-

9~ 17021 Чорнови. 10 (111 к л.

в> \ О

-„пнпв использование

Процессы

конденсирования

Бытовые стоки Схема безотходного производственного цикла воды:1 - дозатор;2 -

фильтровальная и насосная станции; 3 - градирни для охлаждения воды;4 - станция очистки сточных вод; 5 - станция биохимической очистки;6 - отстойники

ках. Биофильтр представляет собой сооружение из кирпича или бетона, внутреннее его помещение заполнено прочным пористым материалом: шлаком, гравием, щебнем, керамзитом. На эти пористые материалы нанесена пленка микроорганизмов (бактерий, простейших и др.), которые в процессе жизнедеятельности поедают и разлагают органические вещества, очищая от них воду. В биофильтр периодически подаются сточные воды и воздух, идущий на процессы окисления. В аэротенках поступающим воздухом в сточных водах перемешивается активный ил, который состоит из сообществ аэробных микроорганизмов - минерализаторов органического вещества. Во вторичных отстойниках происходит отделение бактериальной пленки от чистой воды. В таких биофильтрах и аэротенках устраняется более 90% загрязнений органическими веществами.

Бытовые сточные воды могут содержать патогенные микроорганизмы, поэтому их обеззараживают жидким хлором или хлорной известью.

Работа очистных сооружений и установок на предприятиях контролируется законом об охране окружающей среды.

Р и с. 1 2 1 .

Схема очистных сооружений

Дефицит пресной воды. Разбавление отходов. Поверхностно-актив- ные вещества (ПАВ). Синтетические моющие средства (СМС).

Водоносность рек. Химическая очистка воды. Биологическая очистка

Поля фильтрации. Биофильтры. Азротенки.

Бережное расходование пресной воды, своевременная и действенная очистка сточных вод, охрана водных ресурсов сокращают их дефицит и увеличивают возможности их

использования.

■ Примеры и дополнительная информация

1. Основную часть используемых человеком водных ресурсов составляет речной сток. Полный годовой сток рек на нашей планете - 37 тыс. км 3 . Почти под каждой рекой течет подземная река, и подземный годовой сток составляет 13 тыс. км3 . Обеспеченность пресной водой разных стран неодинакова. Наиболее богаты пресной водой Бразилия (5668 км3 в год) и Канада (9740 км3 в год). В нашей стране годовой сток рек составляет 4384 км3 в год. Многие страны испытывают недостаток в пресной воде и импортируют ее. Вода транспортируется на десятки и сотни километров по трубопроводам, перевозится судами, автомашинами и даже самолетами. Привозную воду используют жители Алжира, Голландии, Гонконга, Сингапура. По данным Всемирной организации здравоохранения, примерно 1,2 млрд человек страдают от нехватки чистой питьевой воды.

2. В сельском хозяйстве вода используется в огромных количествах: 70% от всего водопотребления. Для основных сельскохозяйственных культур установлены следующие нормы орошения ( R М ,! на

1 га): зерновые - 1500-3500, многолетние травы - 2000-8000,

хлопчатник - 5000-8000, рис - 8000-15 000.

3. В коммунальном хозяйстве вода используется для бытовых нужд населения, на работу предприятий бытового обслуживания, мытье улиц и поливку зеленых насаждений, на противопожарные меры. Это составляет примерно 15% от расхода воды в промышленности. Считается, что в благоустроенном городе на личные нужды каждый житель расходует 200-300 л воды в сутки. На одного жителя Москвы приходится свыше 400 л воды в сутки, на одного жителя СанктПетербурга - более 300 л. В Лондоне каждый житель расходует 170 л воды в сутки, в Париже - 160 л, в Брюсселе - 85 л.

4. Методы определения степени загрязнения водоемов различны. Это может быть прямое измерение концентрации загрязнителей (например, солей тяжелых металлов). Содержание органических веществ часто выявляют по количеству 0 2 , поглощенного определенным объемом воды в единицу времени, при бактериологическом анализе определяют количество бактерий в 1 см- * воды при выращивании колоний на питательных средах в лаборатории. Степень загрязнения воды можно

также установить по видовому разнообразию водных биоценозов. Около 800 обитателей пресных водоемов очень чувствительны к присутствию в воде органических веществ, они служат индикаторами благополучия в водных экосистемах.

5. После громкого судебного процесса 1971 г. широко известным кумулятивным (накопительным) заболеванием стала болезнь Минамата. В 1950-х гг. предприятие по переработке руды сбрасывало отходы, содержащие ртуть, в воды залива Минамата (Япония). Бактерии перерабатывали ее в диметилртуть. По цепям питания она попадала и накапливалась в рыбах до 50 мг/кг. Люди, питаясь рыбой, получали сильнейшие отравления, нервно-паралитические заболевания, более 50 человек умерло. С 1955 по 1959 г. здесь каждый третий ребенок рождался с психическими и физическими анамалиями. Рыбный промысел в заливе до сих пор запрещен; полагают, что на дне залива находится еще около 600 т ртути. Болезнь Минамата вошла во все справочники в качестве примера болезни, вызванной загрязнением окружающей среды и кумуляций ртути по цепям питания.

6. Примером удачного использования оборотных вод в автохозяйстве служит замкнутая система «Кристалл». В ней использованная для мойки автомашин вода подается на вибрационные фильтры, где очищается от грубых взвесей и песка. Затем она поступает в фильтровальные колонны, заполненные синтетическим материалом - сипроном, который поглощает нефтепродукты. Очищенная вода собирается в резервуары и вновь используется для мойки автомашин. Повторное использование доочищенных сточных вод в 20-25 раз снижает потребление свежей

воды и уменьшает сброс сточных вод в водоемы.

Q Вопросы. 1. Найдите в справочнике описание физических и химических свойс1 в воды: агрегажые состояния, плотность воды и льда, температура кипения и

плавления, удельная теплоемкость, теплота испарения, диэлектрическая проницаемость и др. Как эти свойства обусловливают роль и функции воды в природе и живых организмах? 2. На какие нужды использует человек пресную воду?

3. Какие вещества наиболее опасны при загрязнении водоемов и почему?4. Как можно определить степень загрязнения реки, озера?5. Как применяется правило региональности при использовании водных ресурсов?6 . Почему расход воды на

орошение считается рациональным и в дальнейшем будет увеличиваться?

□ Задания. 1. Выясните, как используются поверхностные и подземные воды

вашего района и области. 2. Для ликвидации нефтяных разливов в океане пред-

лагают поджигать нефть. Предскажите возможные экологические последствия применения такого способа ликвидации нефтяного загрязнения. 3. Предложите, как можно более рационально использовать водные ресурсы в вашем районе и

□ Темы ДЛЯ дискуссий. 1. Почему приходится искусственно очищать воду, если водоемы обладают способностью к самоочищению?2. Если столь велики

преимущества в использовании замкнутых и оборотных циклов в промышленности, то почему их недостаточно используют в настоящее время?

Подготовьте дискуссию на тему: «Уникальные свойства воды, имеющие значение для

жизни, антропогенные воздействия на водоемы и их последствия».

ВСПОМНИТЕ

Основные

месторождения

полезных ископаемых: каменного угля, нефти, газа,

железной руды, цветных металлов в России и в мире Методы добычи, обогащения и использования полезных ископаемых

§ 37. Использование и охрана недр

Недра и их значение для человека. Недра - это верхняя часть земной коры, в которой добывают полезные ископаемые. Исключительно важное значение полезных ископаемых в развитии человеческого общества отражено в названиях длительных исторических периодов: «каменный», «бронзовый», «железный». В настоящее время использование полезных ископаемых достигло максимума и темпы эксплуатации их запасов продолжают возрастать.

Большинство полезных ископаемых относится к невозобновимым природным ресурсам, и их запас уменьшается по мере использования. По прогнозам ученых, в начале XXI века человечество исчерпает пятую часть железных руд, половину запасов никеля и кобальта, большую часть запасов свинца, цинка, вольфрама (рис. 122). В настоящее время многие богатые месторождения с высоким содержанием металлов в рудах уже отработаны и используют бедные месторождения. Например, сейчас считается рациональной разработка медных руд с содержанием меди менее 1% - в 10 раз ниже, чем в первой половине XIX века. Создаются новые технологии извлечения металла, обогащения и переработки руд. Следовательно, одной из важнейших задач охраны недр является бережное расходование минеральных и энергетических ресурсов.

Потери при разработке полезных ископаемых достигают огромных размеров. Так, при мировой добыче ежегодно теряется меди 600 тыс. т, свинца - 300, цинка - 500. Отдача нефтеносных слоев в 1975 г. не превышала 30%, к концу столетия она достигла почти 40%.

млн т в год угля и железной руды

Возрастание мировой добычи полезных ископаемых

При современных технологиях добычи и переработки только 1-5% от всего объема извлекаемых полезных ископаемых реализуется в виде чистой продукции, а остальное является отходами. Поэтому важнейшим направлением в рациональном использовании и охране недр является совершенствование методов добычи, транспортировки и переработки полезных ископаемых.

Добывая полезные ископаемые шахтным и открытым методом, человек иногда полностью преобразует природные ландшафты. Сейчас открытым способом в мире добывают до 70% минерального сырья. В районах открытых горных разработок обычными становятся безжизненные рукотворные, «лунные» ландшафты. Такие рукотворные каньоны, «лунные долины», характерны для Курской магнитной аномалии, Криворожского бассейна, Черемховского угольного месторождения.

Охрана недр включает в себя максимально полное использование разрабатываемых месторождений, что позволяет не начинать разработку новых. Полнота выработки служит характеристикой рациональности работы добывающего предприятия.

Преимущество отдается открытым способам добычи полезных ископаемых, при которых месторождения разрабатываются с более высоким КПД. Наиболее полной выработке месторождений способствует использование сопутствующих компонентов. Так, рационально одновременно с железом добывать сопутствующие ему титан, ванадий, молибден, кобальт, вместе с медью - кадмий, селен, галлий, вместе с нефтью - иод, бром, серу. Применяемая ранее добыча только одного металла на месторождении полиметаллических руд считается сейчас нерациональной.

Большое значение в сохранении месторождений полезных ископаемых имеет использование в промышленности вторичного сырья. Так, существенное увеличение производства металлов может быть достигнуто благодаря сбору и использованию металлолома. Общая масса изделий из металла, которые сейчас находятся в обращении, составляет 6 млрд т. Многие изделия сравнительно быстро изымаются из обращения из-за технического износа и морального старения. Подсчитано, что 20-25% металла, заключенного в них, может сравнительно быстро вновь использоваться в производстве, а еще 40-45% - через более долгий срок. Общие запасы потенциального металлолома таковы, что могут долгое время полностью удовлетворять промышленность в сырье. При этом 1 т чугунного или стального лома может сберечь 3,5 т минерального сырья, 2 т железной руды, 1 т кокса и 0,5 т известняка.

Для сокращения потерь при транспортировке сырья все чаще переходят на использование трубопроводов и контейнеров. Газо проводы и нефтепроводы постепенно вытесняют другие средст ва доставки газа и нефти по суше.

Одним из путей сохранения полезных ископаемых служит использование

попутных энергетических ресурсов. Например, мало используется тепло,

образующееся при сжигании топлива на цементных заводах, в мартеновских печах. Оно в этих производствах теряется и рассеивается вместе с отходящим паром.

Экономия ископаемых энергетических ресурсов возможна также при переходе на использование альтернативных источников энергии-

геотермальных вод, энергии солнца, ветра и морских приливов. Важное значение имеет замена редкого минерального сырья синте-

тическими материалами. Металлы во многих случаях успешно заменяют пластмассами.

Охрана природной среды при разработке полезных ископаемых.

Добыча полезных ископаемых сопровождается существенными изменениями окружающей природной среды из-за создания отвалов, терриконов, карьеров, появления провальных воронок, загрязнения воздуха, воды, почвы. Отвалы образуются из пустой породы, которую поднимают из недр вместе с рудой и углем и после сортировки сваливают вблизи шахт и штолен. Порода, сложенная в терриконы и содержащая остатки каменного угля, часто самовозгорается. Поэтому терриконы дымят в течение многих лет, дополнительно загрязняя окружающую среду. Когда месторождения разрабатывают открытым способом, в карьере, вынутые породы покрывают большие площади плодородных земель, занятых ранее полями, лугами, лесами.Рекультивация - восстановление промышленно нарушенных территорий - предусмотрена законом. Предприятия, добывающие минеральные ресурсы, обязаны еще до начала работ обеспечить возможности для восстановления нарушенного ландшафта. В районах добычи угля шахтным способом ликвидируют терриконы, используя породу для строительства дорог, фундаментов домов. Это приносит двойную пользу: сохраняется естественный ландшафт и снижаются затраты на строительство из-за использования дешевого сырья. На месте бывших терриконов разбивают парки, сажают леса. Остающиеся пустые породы используют для заполнения выработанных шахт и штолен.

После прекращения открытой выработки поверхности отвалов выравнивают, делают террасы на стенках карьеров, а токсичные и бесплодные породы, покрывают почвой, на которой могут жить растения. Часто используют плодородные почвы, которые были удалены отсюда в начале разработки месторождения. Рекультивированные участки используют для посадки ле сов, создания зон отдыха.

Из 1018 т воды на Земле на пресную воду приходятся всего лишь 3%, из которых 80% недоступны для использования, поскольку представляют собой лед, образующий полярные шапки. Пресная вода оказывается доступной человеку в результате участия в гидрологическом цикле, или круговороте воды в природе, который схематически изображен на рис. 12.3. Ежегодно в круговорот воды, в результате ее испарения и выпадения осадков в виде дождя или снега, вовлекается приблизительно 500000 км3 воды. По теоретическим подсчетам максимальное количество пресной воды, доступное для использования, составляет приблизительно 40 000 км3 в год. Речь идет о той воде, которая стекает с поверхности земли в моря и океаны (так называемый сток).

Круговорот воды в природе известен с ветхозаветных библейских времен:

«Бегут все реки в море, - а море не переполнится,

К месту, куда реки бегут, -

Туда они продолжают бежать».

Книга Экклесиаст, 1:7.

Рис. 12.3. Круговорот воды в природе.

Использование пресной воды принято подразделять на многократное использование и безвозвратное расходование. В соответствии с этим пресную воду также иногда подразделяют на используемую многократно и расходуемую безвозвратно.

Многократное использование воды может быть проиллюстрировано на таких примерах, как навигация, рыбоводство и получение гидроэлектроэнергии.

Безвозвратно расходуемая пресная вода становится уже недоступной для повторного использования. К ней относится пресная вода, которая после употребления оказалась потерянной в результате испарения (в том числе листьями растений); вода, вошедшая в состав продуктов, а также вода стока, достигшая моря (океана) и смешавшаяся с соленой водой. Безвозвратный расход пресной воды во всем мире составляет от 2500 до 3000 км3 в год, причем из этого количества приблизительно 10% расходуется в бытовых целях, 8% в промышленности, а подавляющее большинство -82% идет на ирригацию в сельском хозяйстве.

Расход воды

Расход воды в бытовых целях. В бытовых целях вода расходуется для питья, приготовления пищи, стирки, мытья, смыва нечистот в канализацию и поливки садов и улиц.

В Европе средний расход воды в бытовых целях на душу населения составляет приблизительно 230 л в день. Это приблизительно столько же, как и во времена Римской империи. На бытовые цели расходуется приблизительно 10% всей воды, потребляемой человечеством.

Расход воды в промышленных целях. Свыше 85% воды, используемой в промышленных целях, расходуется в процессах охлаждения. Остальная часть расходуется в процессах мойки, промывки газов, для гидротранспорта и в качестве растворителя. Приблизительно полмиллиона литров воды расходуется на выпуск каждого легкового автомобиля; это количество включает как безвозвратно расходуемую воду, так и воду повторного использования.

В промышленных целях расходуется приблизительно 8% всей используемой в мире воды.

Расход воды и сельском хозяйстве. На сельское хозяйство приходится 82% расхода воды во веем мире. Эта вода используется для ирригации. Для выращивания одной тонны хлопка необходимо 11 000 миллионов литров воды. Для выращивания спелой тыквы требуется 150 л воды.

Расход воды для получения гидроэнергии. Свыше 50% всего притока воды в Великобритании расходуется на электростанциях. Воду используют на гидроэлектростанциях, а также на тепловых электростанциях - для создания пара, вращающего турбины, и в целях охлаждения. Хотя электростанции расходуют огромное количество воды, она используется практически без потерь, в замкнутом цикле.

Согласно имеющимся оценкам, к двадцать первому столетию уровень потребления воды во всем мире должен превысить ее естественное поступление. Чтобы решить эту проблему, разрабатываются различные способы получения пресной воды, которые описаны ниже.

Увеличение притока пресной воды. Большая часть воды, стекающей с поверхности земли в океаны, пропадает бесполезно для нужд человека. Строительство резервуаров и бурение скважин для извлечения грунтовых вод повышает количество воды, используемой человеком до того, как она попадает в океаны.

В жаркую погоду большие количества воды теряются из озер и резервуаров в результате испарения. Этому можно воспрепятствовать, покрывая поверхность воды тонкой пленкой спирта гексадеканола-1.

Использование морской воды и солоноватых вод. Пресную воду можно получать из морской воды обессоливанием в результате вакуумной перегонки в выпарных аппаратах.

Перегонка воды в них осуществляется при пониженном давлении. Однако этот метод требует больших затрат энергии и экономичен только в таких странах, как, например, Кувейт, где энергия доступна по сравнительно невысоким ценам, а дождевой воды крайне мало.

Пресную воду можно получать также с помощью электродиализа (см. разд. 10.3) из солоноватой воды. Такая вода находится в устьях рек; она имеет промежуточную соленость между пресной речной и соленой морской водой.

В настоящее время во всем мире действует свыше 2000 заводов по опреснению воды. Для обессоливания воды используются не только методы вакуумной перегонки и электродиализа, но также методы вымораживания, ионного обмена и обратного осмоса.