Вода в организмах человека и животного
На долю воды приходится основная часть массы любого живого существа на Земле. У взрослого человека вода составляет больше половины массы тела. Именно у взрослого человека, потому что содержание воды в организме изменяется. У эмбриона оно достигает 97%, сразу после рождения общее количество воды в организме быстро уменьшается — у новорожденного ее уже только 77%. Дальше содержание воды продолжает постепенно снижаться, пока не станет в зрелом возрасте относительно постоянным. В среднем содержание воды в организме мужчины от 18 до 50 лет составляет 61%, женщины — 54% от массы тела. Разница эта связана с тем, что организм взрослых женщин содержит больше жира; при отложении жира вес тела увеличивается, и доля воды в нем снижается. После 50 лет организм человека начинает «усыхать»: воды в нем становится меньше.
Больше всего воды — 70% всей воды организма - находится внутри клеток, в составе клеточной протоплазмы. Остальное — это внеклеточная вода: часть ее (около 7%) находится внутри кровеносных сосудов и образует плазму крови, а часть (около 23%) омывает клетки — это так называемая межтканевая жидкость.
Как же человек расходует воду?
Водные потери организма учесть довольно трудно, потому что немалая часть их приходится на долю так называемых неощутимых потерь. Например, вода в виде паров содержится в выдыхаемом воздухе — это примерно 400 мл в сутки. Около 600 мл в сутки ее испаряется с поверхности кожи. Немного воды выделяют слезные железы (и не только тогда, когда мы плачем: выделяемая ими жидкость постоянно омывает глазные яблоки); вода теряется также с капельками слюны во время разговора, при кашле. Остальные пути выделения воды легче поддаются учету. Это 800—1300 мл в сутки, выделяемые с мочой и около 200мл с испражнениями. Если суммировать все выше указанные цифры, то получится около 2—2,5 л; эта цифра, средняя, потому что расход воды может сильно колебаться в зависимости от внешних условий, индивидуальных особенностей обмена или в результате его нарушений.
|
|
|
В соответствии с этим и суточная потребность организма взрослого человека в воде составляет в среднем около 2,5 литров. Это, впрочем, вовсе не означает, что человек должен каждый день выпивать не меньше 10 стаканов воды: основная часть потребляемой нами воды содержится в пище. Часть воды образуется также непосредственно в организме в процессе жизнедеятельности — при распаде жиров, белков и углеводов. Например, при окислении 100 г. жиров возникает 107 мл воды, 100 г. углеводов - 55 мл, следовательно, наиболее выгоден (в смысле получения эндогенной воды) жир. И не случайно значительные жировые отложения наблюдаются как раз у тех животных, которые приспособились длительное время обходиться без воды извне, вырабатывая ее в своем организме. В их числе крупное животное пустыни — верблюд. Резерв жира в его горбе при полном окислении позволяет получить около 40 литров эндогенной воды, что составляет суточную потребность в ней животного. Разумеется, солидный запас жира не заменяет полностью верблюду питьевой воды.
|
|
|
Ни один жизненный процесс в организме человека или животного не может совершаться без воды. Ни одна клетка не в состоянии обойтись без водной среды. С участием воды протекают практически все функции организма, испаряясь с поверхности кожи и дыхательных органов, вода принимает участие в процессах терморегуляции.
Процесс пищеварения — важнейшая функция организма. Процесс пищеварения в желудочно-кишечном тракте протекает только в водной среде. В этом процессе вода играет роль хорошего растворителя почти всех пищевых продуктов.
Выпитая вода, прежде всего, всасывается через стенки желудка и кишечника в кровь и с ней равномерно распределяется по всему организму, переходя из крови в межтканную жидкость, а затем и в клетки, такой обмен воды проходит довольно интенсивно. Находясь в состоянии соединения с водой, пищевые продукты (белки, углеводы, жиры, минеральные соли) также легко всасываются в кровь и поступают во все органы и затем в ткани организма.
|
|
|
Переход воды из крови в межтканевую жидкость целиком подчинен физическим законам. Работа сердца создает внутри сосудов гидростатическое давление, которое стремится вытолкнуть жидкость сквозь стенку сосуда. Этому противодействует осмотическое давление, которое создают растворенные в крови вещества. Дело в том, что и вода, и низкомолекулярные растворенные вещества, создающие основную часть осмотического давления, стенки капилляров пропускают свободно, но для белков они практически непроницаемы. И именно осмотическое давление, создаваемое белками, удерживает воду внутри капилляра.
В начальной, артериальной части капилляра гидростатическое давление велико — оно гораздо больше онкотического. Поэтому вода вместе с растворенными в ней веществами выжимается сквозь стенки капилляра в межклеточное пространство. В конечной, венозной части капилляра гидростатическое давление гораздо меньше, потому что здесь капилляр расширяется. Осмотическое давление, образованное белками здесь, наоборот, повышается, поскольку часть воды уже покинула капилляр, и объем плазмы уменьшился, а концентрация белков в ней возросла. Теперь осмотическое давление становится выше гидростатического, и здесь вода, несущая с собой продукты жизнедеятельности клеток, поступает из межклеточного пространства обратно в сосудистое русло.
|
|
|
Такова общая картина обмена воды между кровью и тканями. Правда, этот механизм приемлем не во всех случаях, с его помощью, например, нельзя объяснить обмен жидкости в печени. Гидростатическое давление в печеночных капиллярах не достаточно для того, чтобы вызвать переход жидкости из них в межклеточное пространство. Здесь играют роль не столько физические законы, сколько ферментативные процессы.
Главный путь выведения воды из организма — почки: через них проходит около половины воды, покидающей тело. В сутки через почки проходит более 1000 л крови — это значит, что каждая капля крови побывает здесь за сутки не мене 200 раз. Здесь кровь очищается от ненужных продуктов обмена веществ, которые она приносит из всех органов и тканей растворенными в плазме, т.е. в конечном счете, опять в воде.
Экспериментально установлено, что для удаления отходов жизнедеятельности человеческого организма требуется ежедневно не менее 500 мл мочи. Если человек пьет много воды, он разбавляет мочу, удельный вес которой уменьшается. При недостаточном поступлении воды в организм, когда после восполнения потерь ее через кожу и легкие на долю почек остается меньше 500 мл, часть отработанных продуктов жизнедеятельности остается в организме и может вызвать его отравление. Именно этим опасно водное голодание.
Особенно тяжело человек переносит обезвоживание. Если потери воды не восполняются, то в результате нарушений физиологических процессов ухудшается самочувствие, падает работоспособность, а при высокой температуре воздуха нарушается терморегуляция и может наступить перегрев организма. При потере влаги, составляющей 6-8% от веса тела, у человека повышается температура тела, краснеет кожа, ускоряется сердцебиение, учащается дыхание, переходящее в отдышку, появляется мышечная слабость, головокружение, головные боли и наступает полуобморочное состояние. При потере 10% воды могут происходить необратимые изменения в организме. Потери воды в количестве 15-20% при температуре воздуха выше 30° С является уже смертельной, а потеря 25% воды смертельна и при более низких температурах.
Отходы жизнедеятельности человека выделяются так же с потом: в сильную жару при сухом воздухе организм может выделять до ведра пота. Главная составная часть жидкости в таком ведре — обычная, ничем не примечательная вода, в которой растворены различные соли. Много в поте и креатинина. Еще пот содержит летучие вещества (чем и объясняется его специфический запах). С потного лица или влажной ладони испаряются такие малоприятные вещества, как метанол, ацетальдегид, этанол, изопропанол, уксусная кислота. Космобиологи пришли к выводу, что даже малопотеющий человек через кожу выделяет столько веществ, что трехкубовая замкнутая атмосфера за сутки насытится вредоносными соединениями выше нормы. На земле это не беда, но в космосе форточку не откроешь, поэтому чтобы космонавтов не задушил собственный пот, необходимы специальные поглотители.
Велика роль воды в живом организме. Вода является и средой и непосредственным участником физиологических и биохимических реакций. С водой из организма выделяются различные вещества, образовавшиеся в результате обмена веществ.
Структура воды
Вода — единственное вещество природы, которое в земных условиях существует в трех агрегатных состояниях — твердом, жидком, газообразном. Температуры кипения и плавления воды взяты в середине XVIII века за опорные точки температурной шкалы Цельсия. Это 0о С - температура плавления льда и 100 о С - температура кипения воды. Градус — это одна сотая часть этого интервала температур. В XVIII в. вода послужила эталоном для выбора единицы массы. Масса 1 см3 воды при 20о С имеет массу 1 г.
Плотность воды 1 г/см. Плотность льда 0,92 г/см, лед, плавая на воде, спасает водоемы от вымерзания в зимнее время. В 1793 г. французский химик Антуан Лавуазье доказал, что вода — химическое соединение водорода и кислорода — оксид водорода.
Соединение двух атомов водорода с атомом кислорода приводит к заполнению электронной оболочки кислорода посредством образования электронных пар. Ковалентная связь обеспечивает создание очень устойчивой молекулы воды, при этом молекула поляризована. Около кислорода избыточный отрицательный заряд, около водорода избыточный положительный заряд. Смещение водородной части молекулы в сторону кислородной приводит к образованию электрического диполя.
Молекула воды имеет форму тетраэдра, атом кислорода располагается в центре, а в вершинах тетраэдра с одной плоскости 2 атома водорода с другой плоскости неподеленные электронные пары 2s и 2р атома кислорода. Составляющие данную молекулу атомы имеют малые атомные радиусы, в результате чего длина Н-О связи в молекуле воды составляет 0,096 нм. Малый молекулярный радиус обеспечивает высокую прочность молекулы воды. Обладая свойством смачиваемости, вода легко проникает в мельчайшие поры. Итак, молекула воды имеет малые размеры, прочную химическую связь, большую величину диэлектрической проницаемости.
Атомы водорода, ковалентно связанные с атомом кислорода в молекуле воды, оказываются почти лишенными своей электронной оболочки и легко вступают во взаимодействие с электронной оболочкой атома кислорода, другой молекулы, образуя водородную связь. Такая водородная связь приводит к образованию пространственных структур — ассоциатов, выражающихся общей формулой (Н2О)n. Возможны ассоциаты, состоящие из двух, трех и более молекул воды.
Водородные связи слабее ковалентных, они могут создать прочный каркас из молекул воды. При различных температурах и агрегатных состояниях вода включает различные структурные образования. При 0°С чаще встречаются тримеры, при 4 °С димеры, водяной пар на 90% состоит из одиночных молекул.
Наиболее интересна структура льда. Молекулы воды имеют ажурные кристаллы. Кристаллики льда построены из тетраэдров, в которых каждый атом кислорода связан с четырьмя атомами водорода и каждый атом водорода связан с двумя атомами кислорода. Угол связи увеличивается от 104,5° до 109°, что делает структуру льда более прочной, увеличение пустоты в кристалле льда делает его более легким. Лед становится легче воды, плавает на поверхности. Весной при таянии льда, молекулы жидкой воды занимают пустоты в кристаллах льда, лед становится тяжелее и опускается на дно водоемов.
Безбрежная ширь океанов и тихая заводь пруда,
Струя водопада и брызги фонтана, все это — только вода
Высокие гребни, вздымая, бушует морская вода
И топит, как будто играя, большие морские суда.
В кружево будто одеты деревья, кусты, провода,
И кажется сказкой сказкою это, а в сущности только вода.
Универсальная структура воды обеспечивает ей возможность переводить из одного агрегатного состояния в другое. Это осуществляется при таянии, испарении, кипении, конденсации, замерзании.
Свойства воды
Физические свойства
Вода — прозрачная жидкость, не имеющая ни запаха, ни вкуса. Масса 1 мл чистой воды принята за единицу массы и называется граммом. Малая теплопроводность воды и большая теплоемкость обуславливают ее использование в качестве теплоносителя. Из-за высокой теплоемкости она в зимнее время долго остывает, а летом медленно нагревается, являясь, таким образом, естественным регулятором температуры на земном шаре. Особые свойства воды, отличающие ее от других тел, называют аномалиями воды:
1) при нагревании от 0 до 4° С вода уменьшается в объеме, достигая максимальной плотности 1 г/мл.
2) вода при замерзании расширяется, а не сжимается, как все другие тела, плотность ее при этом уменьшается.
3) температура замерзания воды с увеличением давления понижается, а не повышается, как следовало ожидать.
4) вследствие дипольного момента вода обладает большей растворяющей и диссоциирующей способностью, чем другие жидкости.
5) вода обладает самым большим поверхностным натяжением после ртути. Поверхностное натяжение и плотность определяет высоту, на которую может подняться жидкость в капиллярной системе при фильтрации через пористые преграды.
Химические свойства
Вода — оксид водорода, кислота или основание? Как кислота, взаимодействуя с металлами, выделяет водород? Как кислота и основание (щелочь) разлагает соли. Растворяя в воде основные оксиды, получают щелочи:
ВаО + Н2О Ва(ОН)2
Растворяя в воде кислотные оксиды, получают кислоты:
SO3 + Н2О H2SO4
1. Взаимодействие воды с металлами:
а) активные металлы:
2К° + 2Н2О 2К0Н + Н°2
|
2Fe° + ЗН2О Fe2O3 + ЗН°2
2. Взаимодействие с солями (гидролиз):
а) гидролиз нормальных солей
Na2Si03 + Н2О NaOH + NaHSiO3
б) гидролиз гидридов
NaH + Н2О NaOH + Н°2
в) гидролиз пероксидов
2Na2O2 + 2Н2О 4NaOH + О°2
Во всех реакциях гидролиза вода проявляет активность по ионному типу (Н+) и (ОН).
3. Образование кристаллогидратов:
CuSO4 + 5Н2О CuSO4 . 5Н2О
4. Вода взаимодействует с органическими веществами*:
|
а) алканы СН4+ Н2О СО + ЗН2
|
б) алкены СН2 = СН2 + Н2О СН3 - СН2ОН
|
в) алкины СН = СН + Н2О СН3 – СОН
*Примечание: этот материал дается в зависимости от возраста участников конференции.
5.Вода— растворитель
«Подобное растворяется в подобном» — гласит правило растворимости. В природе и технике важно такое свойство воды, как способность растворять вещества. Французские химики называют воду «классическим растворителем».
В воде могут растворяться твердые, жидкие и газообразные вещества. При растворимости в воде все вещества делятся на три группы:
1) хорошо растворимые,
2) практически нерастворимые,
3) мало растворимые.
Практически нерастворимые вещества часто называют нерастворимыми. Однако, следует отметить, что абсолютно нерастворимых веществ нет. Если опустить в воду стеклянную палочку, или палочку из золота или серебра, то они в ничтожно малых количествах все же растворяются в воде. Как правило, растворимость твердых тел с увеличением температуры возрастает. Однако имеются вещества, растворимость которых при увеличении температуры увеличивается очень незначительно.
Например: NaCl, А1С13 или даже уменьшается: Са(ОН)2, Li2SO4.
Растворение веществ сопровождается двумя процессами:
1. Разрушением структуры вещества и распределением его молекул или ионов во всем объеме растворителя, на что требуется затрата энергии.
2. Химическим взаимодействием растворимого вещества с растворителем (выделение тепла).
Растворимость есть не только физический, но и химический процесс. Растворы образуются путем взаимодействия частиц растворенного вещества с частицами растворителя.
Вода обладает уникальным свойством смачиваемости. Она прилипает к ионам растворяемого вещества, дробит и транспортирует его в раствор. Много внимания изучению растворов уделял М. В. Ломоносов. Он установил зависимость растворяемости веществ от температуры. Получил охлаждающие смеси.
Около 40 лет научной работы посвятил изучению растворов Д. И. Менделеев. Он выдвинул химическую теорию растворов. Важную роль играют растворы — проводники тока. Такие растворы называют электролитами. Это проводники второго рода. Распад электролитов на ионы при растворении их в воде называют электролитической диссоциацией. Электролитическая диссоциация обусловлена взаимодействием растворенного вещества с растворителем. Знаменитый химик Каблуков показал, что теорию электролитической диссоциации нельзя объяснить без химической теории растворов Д. И. Менделеева.
Молекулы воды, обладая дипольным характером, малыми размерами, активно проникают в структурные решетки растворяемого вещества и растаскивают их на ионы. Взаимодействуя с молекулами, атомами, ионами, вода образует устойчивые структуры гидратов, поэтому процесс растворения в воде Д. И. Менделеев называл гидратацией. Процесс обмена веществ основан на изменении концентрации гидратов.
В природе и технике растворы имеют огромное значение.
Растения усваивают вещества в виде растворов, усвоение пищи связано с переводом питательных веществ в раствор. Все природные воды являются растворами. Многие химические реакции протекают в растворах. Растворы золота и серебра имеют способность убивать микробы, что имеет большое значение в медицине.
Очистка воды
Вода, используемая в быту и на производстве, после анализа на пригодность подвергается очистке.
Для очистки воды используют следующие методы:
6.1. Удаление грубодисперсных веществ
Крупные частицы удаляются отстаиванием. Для ускорения процесса очистки воды от взвеси ее фильтруют через слой зернистого фильтра (песок, керамзит, антрацит). Зернистые фильтры работают по принципу адсорбции. Чем крупнее зернистость фильтра и больше скорость фильтрования, тем на большую глубину проникают загрязнения. Удачнее идет фильтрование на мелких фильтрах и при медленной фильтрации. В этом случае фильтр обладает большей поверхностной энергией и сильнее удерживаются загрязнения.
6.2. Коагулирование
Мелкодисперсные примеси удаляются из воды методом коагулирования.
Коагулирование — это обработка воды реагентом, приводящее к укрупнению частиц с целью ускорения их осаждения. При коагуляции происходит осветление и обесцвечивание воды. В качестве коагулятора используют сульфат алюминия, который с глиной и кремневой кислотой образуют сложные комплексные соединения, которые осаждаются. Иногда используют безреагентное коагулирование. Для этого воду пропускают между алюминиевыми пластинами, находящимися под напряжением постоянного тока. Анодная алюминиевая пластина растворяется, катионы алюминия переходят в раствор, смешиваясь с водой, образуют хлопья, при отстаивании которых вода осветляется.
6.3. Обеззараживание
Для полного обеззараживания воду дезинфицируют реагентами, убивающими патогенные микроорганизмы. Такими реагентами являются: газообразный хлор, хлорная известь, хлорамин, озон, соли тяжелых металлов, ультразвук, ультрафиолетовые лучи. Самый доступный и распространенный метод — использование хлора. Хлор вступают в окислительно-восстановительную реакцию с органическими веществами микробной клетки:
Н2О + СI2 С1 + НС1О
НСIО — хлорноватистая кислота — сильный окислитель, вызывает нарушение обмена веществ клетки и ее гибель.
В бассейнах для обеззараживания воды чаще используют йод или озон. Питьевую воду у нас в России не озонируют, т.к. озон в отличие откислорода хорошо растворяется в воде и содержание его 1:1 000 000 вызывает боль, усталость. Считается наиболее современным и благоприятным способом обеззараживания питьевой воды — введение ионов серебра. Достаточно содержание в 1 л — 1 мг серебра, биологические примеси убиваются при этом на 98%.
В качестве источника ультрафиолетового облучения воды используют ртутные лампы, но это очень дорогой метод.
4. Определение стабильности и агрессивности воды
Это определение в воде веществ, вызывающих коррозию металлов, разрушение бетона. Таким веществом является углекислота, а также её соли, гидрокарбонат кальция и магния. Такая вода подвергается дополнительной обработке — стабилизации. Стабилизацию можно проводить солями железа или алюминия.
5. Дегазация воды
Дегазация воды — это удаление из воды растворенных газов хлора, Кислорода, оксида углерода (4), сероводорода и др. Различают физические, физико-химические и химические методы дегазации. Физическая дегазация основана на законе Генри-Дальтона, растворимость уменьшается с повышением температуры или с понижением их порционального давления над раствором. Для этого воду разбрызгивают фонтанированием.
Химическая дегазация проводится добавлением к воде реагентов, реагирующих с газами: гипосульфит, сульфит, аммиак и др.
Физико-химический способ основан на фильтровании воды через слой пористого вещества с добавлением реагентов.
6. Устранение привкусов и запахов
Проводится фильтрованием через активированный уголь. Он поглощает сероводород, фенолы и др. летучие примеси.
7. Опреснение
Излишки солей удаляются дистиллированием или вымораживанием, методом ионного обмена. При дистиллировании воду нагревают до кипения, пары охлаждают, получают дистиллят. При вымораживании первые порции льда состоят из пресной воды, его отделяют. Ионный обмен проводят фильтрованием через ионитовые фильтры. Это смолоподобные органические вещества, содержащие активные катионы или анионы. Их называют соответственно катеониты или аниониты. Катионы металлов адсорбируют такими смолами, концентрация их в воде уменьшается.
Общая схема очистки воды:
1) фильтрование
2) коагулирование
3) обеззараживание
4) стабилизация
5) дегазация
6) удаление запахов и привкусов
7) опреснение.
В стране имеются специальные институты, систематически ведущие контроль за качеством воды. Комитетом стандартов разработаны нормы состава питьевой и промышленной воды.
Круговорот воды
Круговорот воды — это сложный процесс, состоящий из нескольких основных звеньев: испарения, переноса водяных паров воздушными потоками, выпадение осадков, поверхностного и подземного стока вод суши в океан.
Количество воды, принимающее участие в круговороте воды во всем земном шаре, составляет в течение года 518 000 км3.
Общая сумма осадков, выпадающих в среднем за год на поверхности всего земного шара, принимается за 511 000 км3. Из них на материк приходится 19% или 99 500 км3, а на океан 81% или 411 500 км3.
Всю влагу, вернувшуюся в океан, можно назвать отработанной влагой, потерянной для увлажнения материка. Влага, унесенная воздушными потоками внутрь материка, называется активной влагой. Она входит в состав нижнего воздушного потока, в верхний слой почвы.
1) Испарение происходит с поверхности воды, с поверхности земли, с растительного покрова. С поверхности воды наиболее активные молекулы отрываются и с воздушным потоком насыщают атмосферу. На интенсивность испарения оказывает влияние температура, поверхность слоя, наличие ветра. При испарении с почвы оказывают влияние размеры пор в почве, насыщенность их грунтовыми водами. В случае испарения с растительного покрова: растения для питания своей корневой системой забирают воду из почвы и гонят ее по сосудистой системе снизу вверх к поверхности листьев, с которых и идет испарение.
2) Пары, тем или иным путем попавшие в воздух, снова конденсируются и образуют осадки.
3) Наибольшее количество осадков выпадает в районе тропиков, совсем мало в районе Арктики. Часть воды конденсируется внутри грунта, этому способствует абсолютная влажность воздуха, гигроскопичность почвы.
В грунте существует капиллярное и пленочное перемещение влаги. При капиллярном перемещении вода заполняет все промежутки между частицами. При пленочном перемещении она обволакивает каждую песчинку тончайшей пленкой воды, проникает внутрь частицы.
Дождевая вода, падая на землю, вначале заполняет капилляры, проходя вниз, она переходит в пленочное перемещение, и так начинается ее обратный путь: испарение — конденсация — осадки.
Одновременно с формированием первичной атмосферы и гидросферы зародился геологический круговорот воды. Запущенный первоначально процессами, начавшимися в недрах планеты, он продолжается до сих пор, но сейчас имеет геобиохимический характер, поскольку в нем активно участвует не только неживая, но и живая природа.
О круговороте воды в природе говорилось еще в Библии: «Все реки текут в море, но море не переполняется; к тому месту, откуда реки текут, они возвращаются, чтобы опять течь» (Кн. Екклезиаста, глава 1).
«Вся масса воды, — писал В. И. Вернадский, — и в жидкой, и в газообразной, и в твердой форме находится в непрерывном движении, переполнена действенной энергией, сама вечно меняется и меняет все окружающее... Картина видимой природы определяется водой ... Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных геологических процессов».
Круговорот воды на Земле не только важный момент возникновения жизни на планете, но и необходимое условие устойчивого функционирования биосферы.
Дефицит пресной воды
Сейчас остро стоит проблема нехватки питьевой воды. Одна из причин сокращения запасов пресной воды — уменьшение водоносности рек, связанное с уменьшением количества лесов вдоль рек. Строительство плотин на равнинных реках и водохранилищ при ГЭС резко замедляет процесс пополнения запасов воды. Вода заболачивается, прилегающие к ним земли оголяются, снижается их плодородие. Но главная причина дефицита воды на Земле — ее загрязнение.
За тысячелетия люди свыклись с загрязнением воды и, как это ни противоестественно, сбрасывали грязь и нечистоты туда, откуда брали воду для питья. Это нашло отражение и в мифологии — вспомним шестой подвиг Геракла. Древнегреческий герой для очистки от навоза громадного скотного двора царя Авгия направил в него воду двух рек, которая в один день унесла весь навоз с конюшен.
Антропоцентризм оказывает отрицательное влияние на взаимоотношение человека с природой. Возомнив себя Венцом творения и царем Природы, человек безумно вмешивается в планетарные процессы биосферы, нанося ей и себе непоправимый ущерб.
Около трети населения страны используют для питья воду из естественных источников (в основном рек) без прохождения через очистные сооружения. Например, в 1992 году из бассейна реки Волги было взято 37,3 км3 свежей воды, что составило 41 % водозабора в России или 14% годового стока и бытового потребления (22 км3) воды.
Почти половина этого количества (10,6 км3) загрязненные воды, не отвечающие требованиям по санитарно-химическим и бактериалогическим показаниям. Такое же положение в других водных бассейнах России: река Кубань — почти 100% сброса сточных вод являются загрязненными. Река Обь — от истока до устья подвержена сильному антропогенному загрязнению (загрязнение фенолами превышает 100 ПДК). В последнее время отмечается рост числа случаев экстремально высокого загрязнения Ангары метилмеркаптаном и сероводородом (сотни ПДК).
Дефицит пресной воды — это не только нехватка питьевой воды, но и изменение состояния пресных водоемов, вызывающее гибель обитающих в них живых организмов. Ситуация настолько катастрофична, что любое (даже самое незначительное) изменение в норме приводит к катастрофичным последствиям. Летом 1988 года на Нижней Волге погибли десятки тысяч ценнейших осетровых и десятки миллионов других рыб в результате промышленного загрязнения реки, происходившего при более теплой, чем обычно, погоде. Это привело к повышению температуры воды и уменьшению концентрации растворенного в воде кислорода.
Для нормального функционирования водных экосистем они должны быть олиготрофными, т. е. бедными питательными веществами. В этом случае наблюдается динамическое равновесие всех групп организмов. При поступлении нитратов и фосфатов с промышленными и бытовыми стоками скорость продуцирования фитопланктона начинает превышать скорость его потребления зоопланктоном.
Основной объем загрязненных сточных вод в России дают промышленные предприятия (41,7%) и коммунальное хозяйство (44,3%). Распространенный вид загрязнения поверхностных вод — через загрязнение почвы и подземных вод, в частности, нефтепродуктами в местах добычи и вдоль нефтепроводов.
Из всего вышесказанного следует, что вода, особенно пресная, нуждается в строгой и тщательной охране!
Прежде всего, следует более экономно расходовать воду. Необходимо сократить непроизводственные ее расходы в сельском хозяйстве и промышленности. В последнем случае — наиболее эффективный путь — создание безотходных технологических процессов. В США удалось, таким образом, почти вдвое уменьшить потребление воды предприятиями теплоэнергетики. На новых ГЭС Москвы степень водооборота - 90%, хотя везде — 40%. Весьма перспективно с точки зрения сохранения чистоты водоемов - применение «сухих» технологий. Применение этих технологий в нефтеперерабатывающей промышленности позволит снизить расход воды почти в 100 раз.
Природная вода обладает способностью к самоочищению под влиянием солнечной радиации, жизнедеятельности отдельных организмов (бактерий, грибов, зеленых растений и некоторых животных). В процессе естественного самоочищения при многократном разбавлении сточных вод в реке уже через 24 часа остается около 50% бактерий, а через 36 часов — только 0,5%.
При сильном загрязнении самоочищение воды не происходит из-за нарушения внутриводных биологических процессов. В этом случае необходимо применять специальные меры очистки сточных вод. Бережное отношение к воде должно сопровождать ее расходование в бытовых условиях. Только установка в квартирах кранов различных типов и разделение подаваемой в квартиры воды на техническую и питьевую значительно сократит бытовое потребление воды и, в конечном итоге, окупит вызванные переоборудованием экономические затраты.
Важным моментом в борьбе за чистоту воды и бережное к ней отношение является развитие законодательства об использовании и охране водных ресурсов с жесткими экономическими требованиями в отношении водопотребителей, которые должны заставить их направить капиталовложения на очистку вод и использование более совершенных технологий.
Сегодня вполне очевидно, что на данном этапе социальный прогресс возможностей человечества определяется эффективностью мер при минимизации экологического ущерба. Это относится и к воде. Триединство понятий экономика, эффективность, экология и в сфере производственной деятельности, и в поведении людей, сможет обеспечить воде чистоту и жизнь, без которых невозможно существование человечества.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 708; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!