Значення води як природного мінералу

Гідросфера − це водяна сфера нашої планети, сукупність океанів, морів, вод континентів, льодовикових покривів.Загальний об’єм природних вод становить близько 1,39 млрд. км³ (0,025% маси Землі), які вкривають 71% поверхні планети (361 млн. км²). Але це переважно гірко-солона морська вода, непридатна для пиття й технологічного використання. Прісна вода становить усього 2 % її загальної кількості на планеті, причому 85% її зосереджено в льодовикових щитах Гренландії та Антарктиди, айсбергах і гірських льодовиках. І лише 1%прісної води містять річки, озера й підземні води; саме ці джерела й використовує людство для своїх потреб.

Вода виконує чотири дуже важливі екологічні функції:

а) є найважливішою мінеральною сировиною, головним природним ресурсом споживання (людство використовує її в тисячу разів більше, ніж вугілля чи нафти);

б) є основним механізмом здійснення взаємозв’язків усіх процесів у екосистемах (обмін речовин, тепла, ріст біомаси);

в) є головним агентом-переносником глобальних біоенергетичних екологічних циклів;

г) є основною складовою частиною всіх живих організмів

д) води Світового океану – основний кліматоутворюючий фактор, головний акумулятор сонячної енергії й “кухня” погоди для всієї планети.

Для величезної кількості живих організмів, особливо на ранніх етапах розвитку біосфери, вода була середовищем зародження та розвитку.

Величезну роль відіграють води в формуванні поверхні Землі, її ландшафтів, у розвитку екзогенних процесів (схилових, карстових), переносі хімічних речовин в глиб Землі й на її поверхні, транспортуванні забруднювачів довкілля.

Водяна пара в атмосфері виконує функцію потужного фільтра сонячної радіації, а на Землі − нейтралізатора екстремальних температур, регулятора клімату.

Основну масу води на планеті становлять солоні води Світового океану. Середня солоність цих вод − 35‰ (тобто в 1 л океанічної води міститься 35 г солей). Найсолоніша вода в Мертвому морі − 260‰, у Чорному − 18‰, Балтійському − 7‰).

Хімічний склад океанічних вод, як вважають спеціалісти, дуже схожий на склад людської крові − в них містяться майже всі відомі нам хімічні елементи, але, звичайно, в різних пропорціях. Частка кисню, водню, хлору та натрію становить 95,5%.

З газів, розчинених у водах Світового океану, найбільш важливими для біоти є кисень та вуглекислий газ. Загальна маса вуглекислого газу в океанічних водах перевищує його масу в атмосфері приблизно в 60 разів.

Слід зазначити, що вуглекислий газ океанічних вод споживається рослинами під час фотосинтезу. Частина його, яка увійшла в кругообіг органічної речовини, витрачається на побудову вапнякових скелетів коралів, черепашок. Після відмирання організмів вуглекислий газ повертається у води океану за рахунок розчинення залишків скелетів, панцирів, черепашок. Частково він залишається в карбонатних осадках на дні океанів.

Велике значення для формування клімату та інших екологічних факторів має динаміка величезної маси океанічних вод, що постійно перебувають у русі під впливом неоднакової інтенсивності сонячного прогрівання поверхні на різних широтах.

Океанічні води відіграють основну роль у кругообігу води на планеті. Підраховано, що приблизно за 2 млн. років вся вода на планеті проходить через живі організми, середня тривалість загального циклу обміну води, залученої в біологічний кругообіг, становить 300…400 років. Приблизно 37 разів на рік (тобто кожні десять днів) змінюється вся волога в атмосфері.

Підземні води за своїм хімічним складом дуже різноманітні: від прісних, що використовуються для пиття й водопостачання, до мінералізованих і навіть до ропи із солоністю 600‰.Деякі мінералізовані підземні води мають лікувальні властивості.

 

3.2. Водні ресурси планети і України

Як уже згадувалось, водні ресурси нашої планети складає сукупність океанів, морів, вод континентів, льодовикових покривів і зв’язаної води (за даними Вернадського, в земній корі в зв’язаному стані міститься щонайменше 1,3 млрд. км³ води).

Світовий океан поділений на чотири океани (табл. 3.1, 3.2). Цей поділ є умовним, оскільки ніяких меж між океанами не існує і не може існувати фізично.

Таблиця 3.1

Океани в порядку зменшення площі акваторії

Океани	Площа акваторії, млн. км^2
Тихий	178,7
Атлантичний	91,7
Індійський	76,2
Північний Льодовитий	14,8

Деякі учені виділяють на карті також п’ятий океан − Південний. До вод Південного океану фактично відносять води Тихого, Атлантичного і Індійського океанів в районі Південного полюса Землі, що омивають Антарктиду.

Таблиця 3.2

Найглибоководніші океанські жолоби

Океан	Назва жолоба і глибина в метрах
У Тихому океані	Маріанський (11022), Тонга (10882), Філіппінський (10265), Кермадек (10047)
У Атлантичному океані	Пуерто-ріко (8742), Південно-Сандвічів (8264), Романш (7856), Кайман (7090)
У Індійському океані	Зондський (Яванський) (7729 м), Східно-Індійський (6335), Обі (5880)
У Північному Льодовитому океані	Найглибше місце знаходиться в Гренландському морі (5527)

 

За підрахунками учених, об’єм води всіх чотирьох океанів Землі складає приблизно 1341 млн. км³ (один мільярд триста сорок один мільйон кубічних кілометрів).

Але для більшості живих організмів і для самої людини необхідна прісна вода. Головне джерело прісної води − річки (табл. 3.3). Зі всіх річкових вод планети (47 тис. км³) реально можна використовувати тільки половину. Споживання прісної води постійно росте, а ресурси річкового стоку залишаються незмінними. Це створює загрозу дефіциту прісної води.

Таблиця 3.3

Найбільші річки світу

№ п/п	Річка	Протяжність, км	Площа басейну, тис. км²	Країна
	Ніл (з Кагерою)			Уганда, Судан, Єгипет (Африка)
	Янцзи			Китай (Азія)
	Амазонка (з Укаялі)			Перу, Бразилія (Південна Америка)
	Міссісіпі (з Міссурі і Ред-Роком)			США (Північна Америка)
	Хуанхе			Китай (Азія)
	Обь (з Іртишом)			Китай, Казахстан, Російська Федерація (Азія)
	Парана (з естуарієм Ла-Плата)			Бразилія, Аргентина (Південна Америка)
	Меконг			Китай, Лаос, Камбоджа (Азія)
	Амур (з Аргун’ю)			Китай, Російська Федерація (Азія)
	Лєна			Російська Федерація (Азія)
	Конго (Заїр) (з Луалабою)			Конго (Дем. Республіка) (Африка)
	Маккензі (з Писом і Фінлі)			Канада (Північна Америка)
	Нігер			Гвінея, Малі, Нігер, Нігерія (Африка)
	Єнісей (з Вел. Єнісеєм)			Російська Федерація (Азія)
	Муррей (Маррі) (з Дарлінгом)			Австралія (Австралія і Океанія)
	Волга			Російська Федерація (Европа)
	Салуїн			Китай, М’янма (Азія)
	Сан-Франсиску			Бразилія (Південна Америка)
	Інд			Китай, Индія, Пакистан (Азія)
	Євфрат (з Муратом)			Турція, Сирія, Ирак (Азія)
	Святого Лаврентія			Канада (Північна Америка)
	Ріо-Гранде (Ріо-Браво-дель-Норте)			США, Мексика (Північна Америка)
	Сирдар’я (з Нарином)			Киргизія, Таджикістан, Узбекістан, Казахстан (Азія)
	Брахмапутра			Китай, Индія, Бангладеш (Азія)
	Дарлінг			Австралія (Австралія і Океанія)

 

Розподіл прісної води по регіонах залежить від найбільших річкових систем регіону: у Азії – Янцзи, Гангу і Брахмапутри, в Південній Америці – Амазонки, Оріноко, Парани, в Північній Америці – Міссісіпі, в СНД – Єнісею і Лєни, в Африці – Конго, Замбезі. Це стосується не тільки регіонів, але і країн в цілому (рис. 3.1).

Рис. 3.1.Забезпеченість ресурсами річкового стоку регіонів світу, тис.м³/рік

 

Проте ця діаграма не відображає реальної картини водозабезпеченості, оскільки забезпеченість сумарним стоком виражається в питомих показниках (на 1 км² або на 1 жителя країни). Така водозабезпеченість показана на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Перші десять країн за розмірами ресурсів прісних вод

 

Аналіз цієї діаграми показує, що при середньосвітовому показнику 8000 м³/рік показники вище за цей рівень мають Австралія і Океанія, Південна Америка, СНД і Північна Америка. Такі дані пояснюються не тільки розмірами їх водних ресурсів, але і чисельністю населення.

З 10 країн з найбільшою водозабезпеченістю 7 знаходяться в межах екваторіального, субекваторіального і тропічного кліматичних поясів (рис. 3.3).

 

Рис. 3.3. Країни з найбільшою водозабезпеченістю

 

У цих же поясах знаходяться і країни з найменшою водозабезпеченістю (табл. 3.4).

Таблиця 3.4

Країна з найменшою водозабезпеченістю	На 1 людину, тис. м^3
Египет	0,96
Бурунди	0,55
Алжир	0,46
Туніс	0,45
Ізраїль	0,38
Ємен	0,25
Йорданія	0,20
Саудівська Аравія	0,12
Лівія	0,1
Кувейт	0,011

 

При розгляді водозабезпеченості необхідно також враховувати такий чинник як водоспоживання. Без нього всі вищенаведені дані правильніше називати потенційною водозабезпеченістю. Світове споживання води по роках відображено на рис. 3.4.

 

Рис. 3.4. Водоспоживання в ХХ-ХХІ столітті

 

Більше всього прісної води йде на комунальне і сільське господарство (близько 60%), на промисловість доводиться майже в три рази менше – 21...22%. Загальна тенденція для всього світу і окремих його регіонів полягає в поступовому зменшенні водозабезпеченості, тому ведуться пошуки різних шляхів економії водних ресурсів і нових шляхів водопостачання.

До водного фонду України належать:

• поверхневі води: природні водойми (озера), водотоки (річки, струмки), штучні водойми (ставки, водосховища) і канали; інші водні об’єкти;

• підземні води та джерела;

• внутрішні морські та територіальні води.

Річковий стік України становить у середньому 85,1 млрд. м³ (без Дунаю), а в маловодні роки зменшується до 48,8 млрд. м³. По території України цей стік розподілений вкрай нерівномірно: 70% припадає на Південно-Західний економічний район (45% території), де мешкає лише 40% населення. На Донецько-Придніпровський і Південний економічні райони, в яких живе 60% населення і де розташовані найбільш водоємні галузі народного господарства, припадає всього 30% стоку.

Україна належить до держав з низьким рівнем водозабезпеченості. За запасами місцевих ресурсів річкового стоку на душу населення Україна посідає одне з останніх місць у Європі (В Україні на 1 жителя припадає 1,0 тис. м³, в Європі – 4,6 тис.м³). З цим фактом пов’язане створення ставків і водойм, що спричинило зникнення малих річок, затоплення значних територій родючих земель.

Головним джерелом води в Україні є Дніпро – третя за довжиною і площею басейну річка Європи. Її басейн займає 65% площі України, загальна довжина – 2201 км (В Україні − 1205). Дніпровська вода використовується для пиття й технологічних потреб. Іншими річками, що забезпечують потреби населення України у воді, є Дністер, Південний Буг, Західний Буг, Тиса, Прут та ін. У басейнах цих річок формується понад 60% водних ресурсів України.

Стан води й повноводдя великих річок України залежить від стану їх приток і малих річок, яких в Україні налічується понад 63 тис. Ці річки мають величезне значення − досить зазначити, що 90% усіх населених пунктів нашої держави розташовані саме в долинах малих річок і користуються їхньою водою. Однак стан малих річок України сьогодні викликає велику тривогу. Понад 20 тис. їх уже зникло, пересохло. Це невідворотно веде до деградації великих річок, тому проблема їх збереження та оздоровлення – одна з найгостріших для нашої молодої держави.

Підземні води України мають не менше значення для забезпечення водою населення: близько 70% населення сіл і селищ міського типу задовольняють свої потреби в питній воді за рахунок ґрунтових вод (колодязі) чи глибших водоносних горизонтів (свердловин). Стан підземних вод України в цілому кращий, ніж поверхневого стоку, хоча місцями вони забруднюються стоками промислових підприємств, тваринницьких комплексів тощо. В деяких промислових районах (Донбас, Кривбас) розробка шахт і кар’єрів негативно впливає на якість і запаси підземних вод. У результаті багаторічного відкачування води з цих об’єктів її рівень дуже понизився, а з деяких водоносних горизонтів вода зникла зовсім.

У цілому по Україні водні ресурси (річковий стік і підземні води) використовуються повністю, а в багатьох південних районах нашої держави відчувається гострий дефіцит води. Для ліквідації цього дефіциту доводиться вдаватися до трудомістких і дорогих заходів − перекидання води каналами та будівництва водосховищ. Для водопостачання маловодних районів введено в дію ряд каналів − Північно-Кримський, Дніпро − Кривий Ріг, Сіверський Донець − Донбас, Дніпро − Донбас, Інгулецький. В Україні є 748 водосховищ об’ємом понад 1 млн. м³ кожне, сумарний об’єм води в них досягає 48,9 млрд. м³.

 

Споживання прісної води

За стосунком до водних ресурсів усі галузі господарства поділяються на дві групи: споживачів і користувачів. Споживачі забирають воду з джерела водопостачання, використовують її для виготовлення продукції, а потім повертають, але вже в меншій кількості й іншої якості. Користувачі воду не забирають, а використовують її як середовище (водний транспорт, рибальство, спорт тощо) або як джерело енергії (ГЕС). Проте й вони можуть змінювати якість води (наприклад, водний транспорт забруднює воду).

Промисловість використовує близько 20% води, споживаної людством. Кількість води, що споживається підприємством, залежить від того, яку продукцію воно випускає, від системи водопостачання (прямоточна чи оборотна) та від інших причин.

За прямоточної системи вода з джерела надходить на промисловий об’єкт, використовується в процесі виготовлення продукції, потім піддається очищенню й після цього скидається у водостік чи водойму. За оборотної системи відпрацьована вода після очищення не повертається у водойму, а знову використовується в процесі виробництва. Витрата води за такої системи набагато нижча. Наприклад, ТЕС потужністю 1 млн. кВт у разі прямого водопостачання (для охолодження агрегатів) споживає 1,5 км³ води щорічно, а за оборотної системи − лише 0,12 км³ тобто в 13 разів менше.

Кількість води (м³), необхідної для виробництва 1 т продукції, називають водоємкістю виробництва. За цим показником різні виробництва дуже відмінні. Наприклад, для виробництва 1 т металопрокату потрібно 10...15 м³ води, а 1 т хімволокна – 2...5 тис. м³. До найбільших споживачів води в промисловості належать атомні електростанції. Так, Хмельницька АЕС, розташована у верхів’ях річки Горинь, “випиває” всю воду з цієї річки, яка колись була основним джерелом водопостачання населення й промисловості Рівненської області.

Основний же споживач води – сільське господарство (70% її загального використання). Це зумовлено передусім збільшенням площ зрошуваного землеробства. Зрошувані землі набагато продуктивніші від незрошуваних. Сьогодні в світі площа зрошуваних земель становить 15% загальної площі сільськогосподарських угідь, а дають ці землі понад 50% усієї продукції.

Питоме водоспоживання під час зрошення залежить від виду вирощуваних сільськогосподарських культур, клімату, технічного стану зрошувальних систем і способів поливу. Так, норми поливу для зернових культур становлять 1,5...3,5 тис. м³/га, для цукрового буряку – 2,5...6, а для рису – 8...15 тис. м³/га.

Більша частина води (20...60%), що використовується для зрошення, безповоротно втрачається (випаровується), певна її кількість повертається назад у водойми у вигляді так званих поворотних вод, сильно забруднених солями.

Для задоволення потреб в питній воді й комунально-побутових (робота підприємств побутового обслуговування, поливання вулиць і зелених насаджень, протипожежні заходи тощо) здійснюється водопостачання населення (близько 10% усієї споживаної людством води). В рамках цієї галузі господарства введене поняття питоме водоспоживання, тобто добовий об’єм води (л), необхідний для задоволення потреб одного жителя міста або села. У великих містах світу питоме водоспоживання сьогодні таке (л/добу): Нью-Йорк – 600, Париж – 500, Москва – 400, Київ – 333, Лондон – 263. Для порівняння: в країнах, що розвиваються (Центральна Африка, Близький Схід), цей показник становить лише 10...15 л/добу.