Роль воды(доклад)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Белоглазовская СОШ им.С.В.Галки, филиала МКОУ «Самсоновская СОШ»

Сообщение по биологии

На тему:

«Роль воды»

Приготовила ученица 11 класса: Лапченко Алёна

Проверил учитель биологии: Савастова Ольга Владимировна

2021 год

Введение

Все природные  воды на Земле находятся в непрерывном  круговороте. Круговорот воды в природе  происходит под воздействием солнечной  энергии и силы тяжести. Подсчитано, что на его осуществление расходуется около 23% всей достигающей Землю солнечной энергии. Распределение вод Мирового океана и суши неравномерно (в северном полушарии суша занимает 39, в южном – только 19% его поверхности), и количество поступающей в различные районы Земли солнечной энергии изменяется по сезонам года, что приводит к фазовым переходам воды (ее замерзанию, таянию, конденсации водяных паров и испарению).

Благодаря постоянному круговороту общее  количество воды в гидросфере не уменьшается. Ежегодно в нем участвует 577 тыс. км³ воды, что составляет 0,04% от всех ее запасов на Земле. С поверхности океана испаряется 505 тыс., суши – 72 тыс. км³ воды в год; выпадает в виде атмосферных осадков: на поверхность океана – 458 тыс., суши – 119 тыс. км³ /год. Разность между осадками и испарением с поверхности океана, равная 47 тыс. км³ /год, представляет собой объем воды, который идет на пополнение рек, озер, болот, подземных вод и ледников.

Круговорот  воды объединяет в единый механизм все водные ресурсы, где бы они  не находились – в океане, атмосфере, биосфере, земной коре. В результате круговорота возникает единство всех природных вод Земли, на что указывали В. И. Вернадский, В. Г. Глушков.

Большой круговорот на Земле, по М. И. Львовичу, состоит из трех основных звеньев: океанического, химического и материкового. В материковом звене выделяют звенья меньших размеров: литогенное, почвенное, речное, озерное, ледниковое, биологической и хозяйственное. Различные звенья круговорота неравнозначны по их хозяйственной ценности. Так, самые значимые – биологическое и почвенное звенья круговорота являются основой обеспечения водой населения и развития сельского хозяйства. Именно эти звенья подвергаются наибольшему целенаправленному преобразованию в результате создания водохранилищ и прудов, проведения мелиоративных мероприятий. Гидротехнической строительство и мелиоративные мероприятия осуществляются с целью искусственного замедления круговорота воды, а в некоторых случаях – ускорения, образуя в целом его хозяйственное звено.

В качестве водных ресурсов обычно рассматриваются не все пресные воды, а только доступные для использования. Они оцениваются двумя основными показателями: статическими, или вековыми, запасами воды (км³ или м³) и возобновляемыми (км³/год или м³/сек). К статическим запасам относятся воды, единовременно находящиеся в таких водных объектах, как реки, озера. Болота и ледники, в водоносных породах земли. Возобновляемые воды – та их часть, которая периодически возобновляется в водных объектах благодаря происходящему на Земле круговороту воды.

В России общий  статический запас пресных поверхностных вод составляет 43,7 тыс. км³. Больше всего их в озерах (27,5 тыс. км³) и ледниках (около 13 тыс. км³), меньше в болотах (около 3 тыс. км³), водохранилищах (1,2 тыс. км³) и руслах рек (200 км³). Объем подземных пресных вод достигает 1 млн. 480 тыс. км³.

Суммарный объем возобновляемых водных ресурсов принято определять как ежегодно возобновляемый речной сток, следовательно, в России он равен 4,74 тыс. км³/год. На подземную составляющую речного стока приходится 1 тыс. км³/год.

Возобновление и накопление воды на любой территории за определенное время в результате круговорота можно оценить уравнением водного баланса, включающего приходную  расходную его части. Наиболее общие  уравнения, рассмотренные М. И. Львовичем, следующие:

для периферийной части суши – Е_п = Р_п – R_п;

для бессточных областей – Е_б = Р_б;

для Мирового океана – Е_о = Р_о + R_п ;

для всего  земного шара – Е = Е_с + Е_о = Р,

где Е_п – испарение с периферийной части суши; Р_п – атмосферные осадки в этой части суши; R_п – речной сток с периферийной части суши; Е_б и Р_б – испарение и осадки в бессточных областях; Е_о и Р_о – испарение и осадки в Мировом океане; Е и Р – испарение и осадки на всем земном шаре; Е_с – испарение с поверхности всей суши. Уравнение водного баланса для земного шара или его отдельных областей справедливо только при условии, что средний годовой объем воды, участвующей в круговороте, постоянен, а основные элементы водных балансов находятся в равновесном состоянии

1.Основные  направления использования водных ресурсов

Человечество, развиваясь, меняло подходы к назначению воды. Первоначально преобладало  ее прямое использование для питья, приготовления пищи, в бытовых  хозяйственных целях. Постепенно возросло значение рек и морей в развитии водного транспорта. Многие центры цивилизации обязаны возникновением наличию водных артерий. Люди пользовались водными пространствами как путями сообщения, местом ловли рыбы, добычи соли и для других видов хозяйственной деятельности. В период расцвета судоходства наиболее экономически развитыми и богатыми оказались морские державы. И сегодня водные пути сообщения играют значительную роль в развитии мировой экономики. Так, морской транспорт перевозит 3—4 млрд т грузов в год (это 4—5 % общего объема грузоперевозок), выполняя при этом свыше 30 трлн т/км, или 70 % мирового грузооборота.

Наше  время характеризуется быстрым  ростом водопотребления по различным  направлениям, и прежде всего —  в сельскохозяйственном производстве. Для того чтобы обеспечить продуктами питания все увеличивающееся население Земли, требуется затратить огромное количество воды в земледелии. Ресурсы влаги и тепла и их соотношение определяют естественную биологическую продуктивность в различных природно-климатических зонах мира. На производство 1 кг растительной массы растениями расходуется на транспирацию от 200 до 800—1000 литров воды. За вегетационный период 1 га площади занятой кукурузой, испаряет 2—3 млн л воды. Для выращивания 1 т пшеницы, риса или хлопка необходимо 1500, 4000 и 10 000 т воды соответственно.

Площадь орошаемых земель на земном шаре достигает  в настоящее время 220 млн га. Они  дают примерно половину сельскохозяйственной продукции мира, на них размещается  до 2/3 мировых посевов хлопчатника. В то же время на орошение 1 га посевов  в течение года идет 12—14 тыс. м³ воды, а совокупив расход воды достигает 2500 км³, или более 6 % суммарного вдового стока рек земного шара. По объему используемых вод орошаемое земледелие занимает первое место среди других водопотребителей.

Животноводство, содержание скота на фермах и животноводческих комплексах также немыслимо без использования воды. Для того чтобы произвести 1 кг молока или мяса, необходимо затратить 4 и 25 т воды соответственно.

Растет  потребление воды в промышленном производстве. Никакое другое вещество не находит столь разнообразного и широкого применения, как вода: она является химическим регентом, участвующим в получении кислорода, водорода, щелочей, азотной кислоты, спиртов и многих других важнейших химических продуктов; как необходимый компонент используется в производстве строительных материалов — цемента, гипса, извести; ее сила служит для добычи энергии, а естественная температура — для охлаждения агрегатов; в обрабатывающей промышленности значительное количество воды идет на растворение, смешивание, очищение и другие технологические процессы. Расход воды для выплавки 1 т чугуна (и перевода его в сталь и прокат) составляет 50—150 м³; меди — 500 м³. Для производства 1 т синтетического каучука и химических волокон требуется от 2 до 5 тыс. м³ воды.

В промышленности, как правило, используются пресные  воды, а новейшие отрасли (производство полупроводников, атомная техника  и др.) могут работать только с  водой особой чистоты. Современные  промышленные предприятия и тепловые электростанции расходуют огромные ресурсы воды, сопоставимые с годовым стоком крупных рек.

Народонаселение Земли увеличивается, особенно в  городах, а вместе с ним — и  расход воды на коммунально-бытовые  нужды. Физиологическая потребность  человека в воде, поступающей в  организм с питьем и пищей, в зависимости от климатических условий составляет 9—10 л/сут. Гораздо больше воды обслуживает санитарные и хозяйственно-бытовые нужды. Централизованные системы водоснабжения обеспечивают возможность удаления отбросов и нечистот при помощи сплавной канализации. Уровень хозяйственно-питьевого водопотребления колеблется от 30—50 л/сут на одного жителя в зданиях с водопользованием из водоразборных колонок (без канализации) до 275—400 л/сут — в зданиях с водопроводом, канализацией и системой централизованного горячего водоснабжения. Естественно, улучшение коммунально-бытовых условий жизни в городах и сельской местности влечет за собой рост потребления воды.

Теоретически  водные ресурсы неисчерпаемы и при  рациональном использовании должны непрерывно возобновляться в процессе круговорота воды в природе. Еще в недалеком прошлом считалось, что запасов воды на Земле достаточно, и людям (за исключением обитателей отдельных засушливых районов) не стоит беспокоиться о том, что ее может не хватить. Однако потребление воды росло огромными темпами, и население многих стран и регионов мира вдруг стало ощущать недостаток водных ресурсов, усиливающийся с каждым годом. Человечество задумалось над проблемой, как обеспечить потребности будущих поколений в воде.

Рост промышленного и сельскохозяйственного производства, высокие темпы урбанизации способствовали расширению использования водных ресурсов. Забор речных и подземных вод постоянно возрастал и достиг в 1990 г. максимальной величины — 2,9 км³. Однако спад производства в 1992 г. уменьшил водопотребление в различных отраслях экономики. Подъем производства в 2000—2007 гг. сочетался с активным проведением мероприятий по рациональному использованию водных ресурсов, что обусловило дальнейшее сокращение водопотребления. На производственное (промышленное) водоснабжение приходится 51,3 % общего потребления; жилищно-коммунальное хозяйство — 40,7; сельскохозяйственное водоснабжение и орошение — 8,0 %.

2.Основные  направления охраны  и рационального использования водных ресурсов

Проблемы  охраны и рационального использования  водных ресурсов решаются, как правило, путем государственного регулирования  и в первую очередь — через  систему прогнозирования и планирования.

Основная  задача — поддержание водных ресурсов в пригодном для потребителя состоянии и их воспроизводство в целях полного удовлетворения нужд народного хозяйства и населения в воде.

Исходной  базой прогнозирования и планирования использования водных ресурсов являются данные водного кадастра и учета расходования вод по системе водохозяйственных балансов, бассейновых (территориальных) схем комплексного использования и охраны вод, а также проекты перераспределения вод между водопотребителями по бассейнам рек.

Водный  кадастр — это систематизированный сбор сведений о водных ресурсах и качестве вод, а также о водопользователях и водопотребителях, объемах потребляемых ими вод.

Прогноз использования водных ресурсов основывается на расчете водохозяйственного баланса, который содержит ресурсную и расходную части. Ресурсная (приходная) часть учитывает все виды вод, которые могут быть потреблены (естест венный сток, поступление из водохранилищ, подземные воды объем возвратных вод). На начало 1990-х гг. приходная часть водохозяйственного баланса составляла 23,7 км³, и по прогнозу на 2010—2015 гг. предполагается ее увеличение до 24,0 км³ за счет расширения забора подземных вод. Расходная часть водохозяйственного баланса определяет потребность в воде в разрезе отраслей народного хозяйства с учетом сохранения в реках транзитного стока, соответствующего экологическим требованиям и необходимого для поддержания санитарно-гигиенического состояния водоемов. Результатом балансового расчета является установление ожидаемого резерва (или дефицита) стока, объема, характера, а также сроков осуществления мероприятий по обеспечению водой народного хозяйства в рамках программы его развития на прогнозируемый период. При этом учитываются показатели, характеризующие сокращение забора свежей воды из поверхностных и подземных водных источников за счет совершенствования и внедрения безводных технологических процессов, развития систем повторно-последовательного использования воды, совершенствования схем водоснабжения и других аналогичных мероприятий.

Прогнозирование водопотребления на перспективный период основывается на расчетах водообеспечения населения, промышленности, сельского хозяйства и других отраслей экономики. Объем водопотребления на хозяйственно-питьевые и коммунальные нужды определяется численностью городского населения и нормами хозяйственно-питьевого водопотребления на одного жителя. На период до 2020 г. прогнозируется обеспечение всего населения питьевой водой нормативного качества в количестве 170 л/сут. Потребности промышленности определяются на основе расчета объема производства и норм водопотребления; потребности отдельных предприятий (объединений), а также лимиты отпуска воды — исходя из индивидуальных норм и нормативов. В прогнозируемый объем водопотребления на нужды сельскохозяйственного водоснабжения включаются потребности в воде сельского населения и животноводства, хозяйственные нужды сельхозпредприятий и производств по переработке сельскохозяйственного сырья. В долгосрочных прогнозах объемы водопотребления рассчитываются

по перспективным  нормам, учитывающим возможность совершенствования технологических процессов и внедрения безводных технологий, использование современного оборудования, развитие оборотных и бессточных систем водоснабжения и другие достижения научно-технического прогресса.

В современных  условиях водохозяйственные балансы основных бассейнов рек являются положительными. Водозабор на бытовые и хозяйственные цели не превышает в среднем 5—7 % ежегодно возобновляемых ресурсов. Таким образом, собственных водных ресурсов (без учета транзитного стока) вполне достаточно для удовлетворения потребностей в воде, лишь в засушливые периоды маловодного года возможен дефицит воды в бассейнах Припяти, Западного Буга и Днепра.

Рациональное  использование водных ресурсов предполагает проведение различных организационных и технических мероприятий, а также контроль над такими показателями, как отношение объема водоотведения к объему полученной свежей воды; кратность использования воды (т.е. отношение валового водопотребления к объему потребления свежей воды); соотношение предприятий, прекращающих сброс неочищенных и не- обезвреженных сточных вод, и общего количества предприятий. Особо важное значение имеют уменьшение абсолютного объема водопотребления за счет сокращения безвозвратных потерь и соблюдение научно обоснованных норм и лимитов водопотребления.

Для того чтобы предотвратить истощение  водных ресурсов и улучшить качество поверхностных и подземных вод, проводятся организационно-технические  мероприятия, в частности, очистка  сточных вод механическими, биологическими (биохимическими) и физико-химическими способами.

Механический  способ (наиболее доступный) состоит  в простом отстаивании сточной  жидкости для удаления из нее нерас- творенных и коллоидных частиц органического  или минерального происхождения. К  приспособлениям механической очистки относятся песколовки (задерживают частицы минерального происхождения) и отстойники (задерживают примеси органического происхождения, находящиеся во взвешенном состоянии). Они позволяют выделить из бытовых и производственных сточных вод до 60 и 95 % нерастворенных примесей соответственно. Очистка считается оконченной, если по местным условиям и согласно санитарным нормам сточные воды можно после дезинфекции спустить в водоем. Но, как правило, механическая очистка является предварительной стадией передбиологической (биохимической) очисткой.

Биологические (а точнее биохимические) способы  очистки основаны на использовании  микроорганизмов-минерализаторов, которые, размножаясь, перерабатывают и тем  самым преобразуют сложные органические соединения в простые, безвредные минеральные вещества. Таким образом удается практически полностью освободиться от органических загрязнителей, остающихся в воде после механической очистки. Соответствующие сооружения можно разделить на два основных типа: обеспечивающие биологическую очистку в условиях, близких к естественным (биологические пруды, поля фильтрации, поля орошения); осуществляющие очистку стоков в искусственно созданных условиях (биологические фильтры, аэротенки - специальные емкости).

К физико-химическим способам очистки сточных вод относятся: электрохимическая обработка в электрических полях, электрокоагуляция, электрофлотация, ионный обмен, кристаллизация и др.

Очистка сточных вод данными способами  имеет две конечные цели:

1.      регенерацию — извлечение из сточных вод ценных веществ;

2.      деструкцию — разрушение загрязняющих веществ и удаление продуктов распада из воды.

Для ликвидации бактериального загрязнения применяется  обеззараживание сточных вод (дезинфекция).

Наиболее  перспективными являются технологические схемы, позволяющие исключить сброс сточных вод.

Эффективным методом борьбы с загрязнением водоемов признано внедрение повторно-последовательного  и оборотного водоснабжения на промышленных предприятиях. При оборотном водоснабжении  вода, забираемая из природного источника, рециркулирует затем в рамках применяемых технологий (охлаждаясь или очищаясь) без сброса в водоем или канализацию. В настоящее время объем оборотного и последовательного использования воды достигает 90 % общего объема водопотребления на производственные нужды.

3.Управление  водными ресурсами,  правовое и экономическое  регулирование их  использования

Водные  ресурсы используются и охраняются мировым сообществом как важнейший  компонент природной среды, основа жизнедеятельности человека и условие функционирования экологических систем. Мировые водные системы разделены национальными границами, следовательно, требуют справедливого и устойчивого управления, способного реагировать и на процессы в гидросфере, и на изменения социально-экономических потребностей, обусловленные политической ситуацией и сменой общественных ценностей. В настоящее время происходит переход от традиционного, фрагментарного (разделенного на части) управления водными ресурсами к интегрированному управлению.

В научной  литературе интегрированное управление водными ресурсами рассматривается как процесс, который способствует согласованному использованию воды и управлению ею во взаимосвязи с земельными и другими ресурсами посредством приемлемых для всех водопользователей способов с целью достижения экономического и социального благосостояния, и при этом не ставит под угрозу устойчивость жизненно важных экосистем.

Сторонники  данной концепции в качестве единицы  управления рассматривают бассейн  реки, в пределах которого поверхностные и подземные воды количественно и качественно тесно связаны как между собой, так и с территорией. Каждой такой единице управления требуются приемлемая структура управления, ясное и устойчивое распределение воды, четкие критерии оценки качества и справедливое распределение всех благ.

Управление  водными ресурсами обусловливается  государственной политикой в  области использования и охраны вод. Она ориентирована на следующие  направления:

·         обеспечение безопасного и бесперебойного снабжения водой населения, промышленности и сельского хозяйства с соблюдением интересов других водопользователей, сохранением водноресурсного потенциала и биоразнообразия;

·         совершенствование организационных, правовых и экономических механизмов управления использованием и охраной вод;

·         проведение мероприятий по более глубокой очистке сточных вод, снижению выноса загрязняющих веществ, внедрению безводных и малоотходных технологий.

Разработка  и реализация водохозяйственых и  водоохранных мероприятий координируются государственным органом управления. В настоящее время эти функции выполняет Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды, которое разрабатывает проекты законодательных актов и стандарты, выдает разрешения на использование воды в различных сферах экономики. В существующей системе управления использованием и охраной вод немалую роль играет Министерство здравоохранения: оно устанавливает стандарты качества питьевой воды и проводит соответствующий мониторинг. На Министерство жилищно-коммунального хозяйства возложена обязанность по планированию, строительству и эксплуатации систем водоснабжения и канализации, установок по очистке воды. Государственное предприятие, отвечающее за водоснабжение и установки по очистке сточных вод, — организация «Водоканал». Необходимым элементом управления водными ресурсами являются разрешения на специальное водопользование, регламентирующие объем забора свежей воды и сброса сточных вод, а также концентрацию загрязняющих веществ в сточных водах, сбрасываемых промышленными, коммунальными и сельскохозяйственными предприятиями.

Правовую  основу управления водными ресурсами  составляют Водный кодекс (1998 в редакции 2009 г.), Закон «О питьевом водоснабжении» (1999 в редакции 2008 г.) и другие нормативные  правовые акты. В задачу водного  законодательства входит регулирование отношений в сфере использования и охраны вод в целях удовлетворения потребностей в водных ресурсах, предотвращения загрязнения, засорения и исчерпания вод, предупреждения и ликвидации вредного воздействия сточных вод, восстановления и улучшения состояния водных объектов.

Литература:

https://student.zoomru.ru/eko/jekonomicheskie-problemy-vodnyh-resursov/33415.251289.s2.html