Что такое гидросфера Земли: описание, схема, составные части и влияние человека

Из каких частей состоит гидросфера

Вода находится на нашей планете повсюду и в разном состоянии. Больше всего ее в жидкой форме. Сюда можно отнести:

• океаны;
• моря;
• озера и водохранилища;
• реки;
• подземные воды.

Здесь нужно понимать, что соленая вода составляет примерно 95% и только 5% — пресная (та, которую потребляет большинство живых организмов).

На планете огромные запасы подземных вод. Ученые оценивают их примерно в 5% от всей гидросферы планеты, но существует теория об огромном подземном океане глубоко в недрах. Правда, мне в это верится с трудом.

В состав гидросферы также входит лед. На планете огромное количество ледников, которые сосредоточены на полюсах нашей планеты. Но если смотреть в абсолютном количестве, то в гидросфере они составляют всего лишь 2%. Узнав это, я был очень удивлен.

Водяной пар также является частью гидросферы, но очень-очень маленькой. Хотя благодаря ему выпадают осадки.

Строение и функции гидросферы

Гидросфера Земли — это термин, который используется для описания совокупности всех водных запасов планеты. В него входят не только пресноводные и соленые водоемы, расположенные на поверхности, но также подземные источники и вода, находящаяся в парообразном и замерзшем состоянии. На планете непрерывно происходит круговорот воды.

Сотни тонн воды каждый день испаряются с поверхности Мирового океана. Одна часть здесь же выпадает в виде дождя, а другая относится ветрами на континенты. Попавшая из Мирового океана жидкость питает подземные источники, испаряется или же возвращается обратно благодаря рекам.

Гидросфера является важнейшей составляющей живой и неживой природы. В каждой клетке любого организма присутствует запас воды. Без данного компонента становятся невозможными обменные процессы. Кроме того, вода необходима для поддержания существующих климатических условий на планете. Фазовые превращения сопровождаются выделением или поглощением тепла.

Вода, присутствующая в атмосфере, создает парниковый эффект, повышающий температуру на планете в среднем на 18°C. Кроме того, поддержанию климатических условий, пригодных для жизни, способствуют существующие подводные течения, которые переносят разогретые экваториальные воды к полюсам.

Использование водных ресурсов

1. Водопотребители
   . Это отрасли, использующие воду для определенных целей, но не возвращающие ее. Среди них теплоэнергетика, сельское хозяйство, черная и цветная металлургия, целлюлозно-бумажная и химическая промышленность.
2. Водопользователи
   . Это отрасли, которые используют воду для своих нужд, но потом всегда ее возвращают. Например, службы хозяйственно-питьевого потребления, морской и речной транспорт, судоходство, рыбное хозяйство.

Стоит отметить, что для жизнеобеспечения города с населением 1 млн человек необходимо более 300 тысяч м³ чистой воды в сутки, причем более 75% вод возвращаются непригодными для живых организмов, т.е. загрязненными.

Что такое гидросфера

Гидросфера представляет собой водную оболочку Земли, расположенную между атмосферой (газовой оболочкой) и литосферой (твердой земной корой).

В состав гидросферы входит вода, которая представлена в 3 состояниях:

• жидком;
• твердом (ледники);
• газообразном (в виде водяного пара, входящего в состав нижних участков атмосферы).

В состав данной системы входит большое количество различных химических элементов: различных минеральных солей, газов, других соединений.

Гидросфера является динамической, постоянно меняющейся системой, образующей круговорот воды в природе, когда жидкость испаряется из источников, поднимаясь в виде газа в атмосферу, а затем конденсируется, выпадая в виде осадков.

Теории формирования

В современном научном обществе существуют 2 основных теории формирования гидросферы.

Это:

• теллурическая теория;
• космическая теория.

Приверженцы теллурической теории считают, что земная кора, атмосфера и водная оболочка планеты формировались в одно и то же время, разделяясь в результате процессов плавления и высвобождения газов, запертых в твердых веществах.

Известно, что Земля сформировалась из протопланетного облака, в составе которого уже находились различные элементы, но они входили в состав твердых частиц. Когда планета достигла довольно большого размера, в ней стали происходить определенные изменения, которые связаны с силами гравитации и распадом радиоактивных элементов в недрах Земли. Все это привело к разогреву планеты, что в свою очередь стало причиной дифференциации ее составных элементов.

Самые легкие из них, постепенно превращаясь в пар, сформировали основу атмосферы, а затем и гидросферы, более тяжелые вошли в состав земной коры и недр планеты (наиболее объемные элементы, например железо и никель, составляют земное ядро и мантию).

Космическая теория гласит, что вся вода, которая содержится на нашей планете, имеет внеземное происхождение. Она была доставлена кометами и метеорами, прилетающими из космоса. В тот период времени, когда планета только сформировалась, она подвергалась постоянным ударам космических тел, в состав которых входили мельчайшие частички воды. Конечно, их количество было весьма незначительным, но благодаря тому, что эта атака продолжалась на протяжении миллионов лет, на поверхности и в недрах планеты скопились масштабные водные запасы.

Существует мнение, что обе этих теории являются верными. Согласно этому мнению, часть гидросферы сформировалась в результате естественных планетарных процессов, характерных для планет земного типа, другая часть прибыла к нам вместе с космическими телами.

Последствия

Все последствия загрязнения воды можно условно разделить на обратимые и необратимые. Если количество поступающих в водоем отравляющих веществ невелико, природные механизмы очистки позволяют обезвредить загрязнение. При систематическом сбросе стоков отравляющие вещества накапливаются.

Загрязнение пресноводных водоемов приводит к нехватке питьевой воды. В озерах растет численность патогенных микроорганизмов, т.к. отмершие растения и животные являются для них хорошей питательной средой.

Загрязнение пресноводных водоемов, из которых проводится забор в городские системы водоснабжения, самым негативным образом отражается на состоянии здоровья людей.

Сильное загрязнение рек и озер провоцирует массовую гибель малька. Повышенное содержание токсинов в водоемах приводит к массовой гибели перелетных птиц, а также животных, приходящих на водопой.

Значение для экологии

Без воды не может существовать не только человек, но другие живые организмы, населяющие нашу планету, в частности растения и представители животного мира. Известно, что растения в процессе фотосинтеза поглощают солнечный свет, преобразуя его в простую форму сахара – глюкозу. В процессе такого превращения выделяется газ – кислород – важный элемент экосистемы планеты.

Кроме того, водные потоки способствуют формированию ландшафта поверхности Земли, они разрушают горные массивы, растворяют химические соединения, формируя плодородный почвенный слой, обеспечивают циркуляцию химических элементов во всех слоях и оболочках планеты. В результате всех этих процессов образуется сложная и хрупкая экосистема Земли. И любое изменение, в том числе и человеческий фактор, способно нарушить ее, что может привести к глобальной катастрофе.

Гидросфера относится к разряду возобновляемых природных ресурсов, однако бесконтрольное их использование и загрязнение сточными водами и другими отходами нарушает баланс всей экосистемы и биосферы Земли. И это является проблемой глобального масштаба, решать которую необходимо уже сейчас.

Методы очистки

Во многих развитых странах охрана гидросферы и защита воды, которую можно использовать для обеспечения бытовых нужд людей, стоит остро. Очистки стоков механическими, химическими, биологическими и другими методами является шагом к сохранению водных ресурсов. В развитых странах для получения наилучшего результата используется сразу несколько видов очистки сточных вод.

Механические

К механическим методам очистки относится отстаивание, процеживание и фильтрация. Химические реагенты и высокие температуры не применяются. Эти способы очистки позволяют удалить не только крупные загрязнители, но и нерастворенные органические и минеральные примеси. Данные методы сейчас используются в качестве предварительной очистки.

Химические

В ряде случаев для очистки стоков требуется использование химических реагентов. В ходе реакций сложные загрязнители расщепляются на простые и безопасные вещества. Такими методами проводится нейтрализации щелочей и кислот. Очистка стоков может проводиться электрохимическим способом, позволяющим провести окисление и выведение примесей тяжелых металлов.

Физико-химические

Существует немало физико-химических способов устранения загрязнений из стоков.

К таким методам относятся:

• флотация;
• эвапорация;
• ионный обмен;
• коагуляция;
• дезактивация;
• диализ;
• обессоливание;
• кристаллизация;
• сорбции;
• экстракции.

Данные технологии предполагают использование сочетания химических реагентов и физических способов воздействия.

Биологические

Биологическая очистка проводится за счет питания ряда микроорганизмов, которые способны расщеплять в процессе своей жизнедеятельности многие сложные вещества, содержащиеся в стоках.

Хороший эффект дает отстаивание стоков в специальных искусственных водоемах. Кроме того, к таким биологическим методам относится процедура взаимодействия активного ила и прошедших механическую очистку стоков. Сейчас активно применяются биологические фильтры, позволяющие устранить нежелательную микрофлору.

Физические

К физическим методам очистки относится использование фильтров разной степени чувствительности. К таким методам также относится воздействие электрическими токами, низкими и высокими температурами и ультрафиолетовая дезинфекция.

Загрязнение вод

Что такое загрязнение гидросферы? Это загрязнение вод — одна из глобальных проблем человечества. Происходит перенасыщение нефтепродуктами. Для очищения необходимо вылавливать не только плавающие на поверхности масла, но и осадок, опускающийся на дно. Химическая промышленность является одним из главных источников загрязнения не только гидросферы, но и атмосферы.

Целлюлозно-бумажная промышленность засоряет близлежащие территории нерастворимыми волокнами и другими веществами. Из-за этого у воды появляется неприятный запах и вкус, меняется цвет, усиливается рост бактерий и грибов.

ТЭЦ сбрасывают отработанную воду обратно в водоемы. Если учитывать, что она обычно намного теплее, можно понять: происходит нагревание всего водохранилища. Это неблагоприятно сказывается на местных флоре и фауне. Воды начинают цвести, т.к. усиливается рост цианобактерий, водорослей и другой растительности. Жидкость приобретает неприятный запах и вкус.

Сплав леса также неблагоприятно сказывается на состоянии воды. Реки засоряются, загрязняются. К тому же данная хозяйственная деятельность наносит вред рыбе и животным, обитающим в реке, по которой происходит сплав. От недостатка кислорода гибнет молодняк рыбы, икра. Видовой состав уменьшается.

Человеческая жизнедеятельность наносит вред окружающей среде, особенно гидросфере и биосфере. Сточные воды из канализаций оказываются в грунте, вредные вещества попадают не только в почву, но и в подземные воды, реки и озера. Кроме вредных органических веществ в сточных водах находятся различные примеси: радиоактивные элементы, тяжелые металлы, продукты органического синтеза.

Вода имеет уникальное свойство — она может самовозобновляться и самоочищаться благодаря солнечной энергии.

Гидросфера земли — хрупкая структура. Чтобы решить проблему ее загрязнения, необходимо принять ряд мер:

• обеспечение каждого предприятия современной водоочистительной установкой;
• установка качественных фильтров для бытовой воды;
• совершенствование замкнутых циклов потребления воды.

Что такое гидросфера и как она важна, знает, пожалуй, каждый человек, но не многие задумываются о том, с какой катастрофической скоростью происходит загрязнение вод. Если бы каждый приложил усилия для сохранения чистой воды, катастрофа бы не была такой масштабной. Гидросфера земли уже никогда не восстановится полностью, но человечеству под силу сделать так, чтобы нынешние запасы не оказались загрязненными.

Нерациональное использование вод и пути решения проблем

Самая большая проблема — это перерасход поверхностных вод. В результате возникают такие региональные катаклизмы, как гибель животных и растений, осушение болот, падение уровня воды в реках.

Чтобы не было перерасхода ценного ресурса, необходимо рационально его использовать, создавать замкнутые циклы использования воды в промышленности, экономить на бытовом уровне.

Перерасход грунтовых вод происходит из-за повышенного забора и пониженного количества осадков, когда подземные хранилища не успевают пополнить истраченные запасы. Чтобы решить эту проблему, необходимо учитывать особенности территории, с которой происходит забор воды.

Если вовремя не реагировать на вышеописанную проблему, может возникнуть следующая — просадка грунта. Когда подземные источники истощены, в недрах земли возникают полости, почва уже ничем не поддерживается и оседает. Это опасно тем, что просадка может быть неожиданной в местах, где находятся люди.

Чтобы эта проблема не застала врасплох, необходимо уменьшать потребление грунтовых вод, ставить высококачественные фильтры для повторного использования отработанной жидкости.

Еще одна проблема, возникающая из-за чрезмерного употребления подземных вод, — подток соленой воды. Это происходит из-за понижения давления внутри полостей в результате уменьшения уровня грунтовой воды.