Роль воды в природе и жизни человека

1. Водные ресурсы

2. РОЛЬ ВОДЫ В ПРИРОДЕ И ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА

Является средой жизни
Формирует климат на планете
Необходима для фотосинтеза
Необходима для биохимических и биофизических
процессов, обеспечивающих возможность жизни на
Земле
Вода составляет до 90% массы растений и
7595% массы животных
В составе тела человека 65% воды
Средняя потребность человека в воде 2,5 литра в
сутки
2

3.

Всего воды на Земле: 1400 млн.куб.км.
Соленая вода: 97 %
Пресная вода: 3%.
Из этих 3% мы используем 0,3%.
Большая часть пресной воды содержится в
снегах и пресноводных айсбергах, находящихся в
районах в основном Южного полярного круга.

4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДНЫХ МАСС В ГИДРОСФЕРЕ ЗЕМЛИ

Части
гидросферы
Мировой океан
Объем,
тыс. км³
% от общего
объема
1 370 323
94,2
Подземные воды
60 000
4,12
Ледники
24 000
1,65
230
0,016
Почвенная влага
75
0,005
Пары атмосферы
14
0,001
1
0,0001
1 454 643
100,0
Озера
Речные воды
Вся гидросфера
4

5. ПРЕСНАЯ ВОДА

5

6.

ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ - воды в жидком, твердом и
газообразном состоянии и их распределение на
Земле.
Они находятся:
в естественных водоемах на поверхности (в
океанах, реках, озерах и болотах);
в недрах (подземные воды);
во всех растениях и животных;
в искусственных водоемах (водохранилищах,
каналах и пр.).

7. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

Расход воды:
1 т пшеницы
1 т риса
1 т хлопка
1500 т
7000 т
10 000 т
1 т чугуна
1 т стали
1 т меди
1 т пластмасс
1 т бумаги
50-150 т
250 т
500 т
500-1000т
100 000 т
7

8.

Водный объект
– скопление природных вод на
земной поверхности и в верхних слоях земной коры,
обладающих определённым гидрологическим режимом и
участвующих в круговороте воды на планете. В водных
объектах сосредоточена большая часть природных вод,
составляющая гидросферу Земли.

9.

Оценка
запасов
показателями:
воды
определяется
следующими
• накопленный (вековой) запас: вода в океанах, морях,
реках, озерах и других водоемах, т. е. биосферный запас
воды;
• возобновляемый запас (10% накопленного запаса) —
это запас, который формируется годовыми осадками и
измеряется величиной годового речного стока, именно на
этот запас ориентируется народное хозяйство;
• водообеспеченность — отношение возобновляемого
запаса (речного стока) к потребностям хозяйства, а также
в расчете на 1 жителя или на 1 км2 территории;
население России -145 млн. человек.

10.

Возобновляемые (динамические) водные ресурсы:
часть водных ресурсов, которые ежегодно
восстанавливаются в процессе круговорота воды на
земном шаре (глобального гидрологического цикла). Этот
вид водных ресурсов измеряют в единицах стока (м3/с,
м3/год, км3/год).

11.

12.

Сток воды рек – ежегодно возобновляемый
природный ресурс, который можно частично изымать
для хозяйственного использования.
Возобновление водных ресурсов рек в процессе
круговорота воды как во времени, так и в пространстве
происходит неравномерно.
Это определяется:
изменением метеорологических условий во времени,
пространственной неоднородностью
условий, в частности широтной
зональностью.
климатических
и высотной

13.

Суммарные возобновляемые водные ресурсы всех рек
мира составляют около 42,8 тыс. км3/год. В Мировой
океан с реками поступает водный сток в размере 39,5 тыс.
км3/год. Разница в 3,3 тыс. км3 связана с:
сток рек, протекающих в бессточных областях
земного шара, в Мировой океан не попадает
водные ресурсы речных бассейнов, оцениваемые в
зоне их формирования, в некоторых случаях заметно
превышают величину стока в устьях рек из-за потерь
стока в низовьях рек на естественное испарение и
затрат на водозабор

14.

Статические (вековые) водные ресурсы:
часть водных ресурсов, представленная
запасами пресных вод озёр, подземных вод,
ледников, не подверженным заметным
ежегодным изменениям. Эти ресурсы
измеряют в объёмных единицах (м3, км3).

15.

Статические (вековые) запасы вод в озёрах,
ледниках, водоносных горизонтах нельзя изъять
на хозяйственные нужды без нанесения ущерба
либо рассматриваемым водным объектам, либо
связанным с ними рекам.
К статическим (вековым) водным ресурсам
относятся те части объёма пресных вод, которые
или практически не участвуют в круговороте
воды и в водном питании рек.
Крупные и глубокие озёра, объём которых
значительно превышает средний водный сток
втекающих в них рек или вытекающей из них
реки, можно условно считать статическим
(вековым) запасом.

16.

Суммарные запасы воды во всех пресных озёрах
мира составляют 91 тыс. км3.
Запасы воды в пресных озёрах России равны около
24,8 тыс. км3 (95,2% этого объёма приходится на
Байкал).
Большими запасами пресных вод обладают также
озёра Ладожское, Онежское, Чудское с Псковским,
Ханка, Таймыр, Ильмень.

17.

18. Водные ресурсы мира

Распределение водных
ресурсов по регионам мира (тыс.
км3)
14
12
13,2
Азия
9,6
10
8
6
4
2
0
6,4 6,2
7
Южная
Америка
Северная
Америка
Европа
6
Африка
2
Австралия и
Океания
1
4
1,6
Крупнейшие страны мира по
запасам
пресной воды (тыс. км3)
Бразилия
6,9
4,5
Россия
5
4
2,9 2,8 2,5
Канада
3
0
Китай
Индонезия

19. ОБЕСПЕЧЕННОСТЬ КОНТИНЕНТОВ ПРЕСНОЙ ВОДОЙ

Континенты
Сток рек
на душу населения,
тыс.м³ в год
Европа
5,18
Азия
7,94
Африка
13,67
Северная Америка
26,14
Южная Америка
74,68
Австралия
12,9
Земной шар
11,0

20. Водные ресурсы размещаются неравномерно по территории России:

Россия обладает огромными водными ресурсами.
Годовой сток равен 4300 км3 в год 22400 м3 чел/год.
Водные ресурсы размещаются неравномерно по
территории России:
Азиатская часть 3300 км3 в год 20% населения
100000 м3 чел/год.
Европейская часть 1000км3 в год 80% населения 8500
м3 чел/год.

21.

Основные водосборные бассейны Российской
Федерации

22.

Речной сток распределяется
неравномерно во времени.

23.

Хотя вода в принципе неисчерпаемый
возобновимый ресурс, запасы ее могут быть
исчерпаны местным водопотреблением или
загрязнением и потерять свою пригодность
для использования.
• Скорость обновления подземных вод —
сотни и десятки тысяч лет,
• бессточных озер — 200—300 лет,
• проточных озер — несколько лет, реки —
до 12—14 суток.

24. ВОДНЫЙ КАДАСТР

Для оценки водных
ресурсов создан водный
кадастр – свод сведений
о водных ресурсах
России.
Он обобщает материалы
гидрологических
наблюдений и
исследований.

25. Водопотребление и водопользование

26. ПОТРЕБЛЕНИЕ ВОДЫ В МИРЕ

Водопотребление - использование водных ресурсов для нужд
промышленности, коммунального и сельского хозяйства.
Географическое распределение
потребления воды
Ю.Америка
Остальной
мир
Африка
Европа
С.Америка
Азия 55%
В промышленно развитых странах суточное потребление воды на
одного человека варьируется в пределах от 380 литров (США) до
129-130 литров (Германия), то в развивающихся странах на
человека в день приходится всего 20-30 литров.

27. ПОТРЕБЛЕНИЕ ВОДЫ В МИРЕ

Общее потребление пресной воды за 1900-2000 гг., возросло в
9 раз и продолжает увеличиваться.
Причины:
рост численности населения
урбанизация
индустриализация
развитие сельскохозяйственного производства
(орошаемое земледелие)
Мировое потребление воды по секторам
Домашнее
хозяйство
8%
22%
Промышленный
Сельскохозяйственный
70%

28. ДОСТУПНОСТЬ ПРЕСНОЙ ВОДЫ (тыс.м3 на душу населения в год)

40 % человечества живет в регионах, испытывающих высокий
уровень водного стресса, а к 2025 году около 5,5 млрд. человек
может испытывать такой водный стресс.

29.

Преодоление дефицита пресной
воды:
Рациональное использование водных ресурсов
Прекращение сброса во внутренние водоемы и моря
промышленных, сельскохозяйственных и коммунальнобытовых сточных вод.
Использование других источников пресной воды
((опресненная морская вода, перераспределенные
речные стоки, айсберги, отбуксированные в районы
дефицита пресной воды, сбор в подземных хранилищах
дождевых и талых вод)
Использование
водоснабжения
систем
замкнутого
Внедрение безводных производств
оборотного

30. Категории водопотребления

1. хозяйственно-питьевое
и
коммунальное
водопотребление:
потребление воды, связанное с бытовыми нуждами
населения (питьё, приготовление пищи, содержание в
чистоте жилищ и т.п.) и обеспечением благоустройства
населённых мест (поливка улиц, зелёных насаждений
и т.п.);
2. производственное или техническое водопотребление
потребление
воды
для
технологических
целей
промышленности,
энергетики,
транспорта
(парообразование, охлаждение, промывка продукции,
гидравлический транспорт и т.п.), на противопожарные
нужды и пр.

31.

Показателем размеров водопотребления по этой
категории служит удельный расход воды, т. е.
количество воды, расходуемое в среднем в сутки
на одного жителя.
В России, в среднем, удельное водопотребление
на одного городского жителя составляет около 370
л/сут.

32. Потребление воды в России

Карта 1.Потенциальный запас водных ресурсов в России.
Карта 2. Интенсивность

33.

Водопользование — использование водных
ресурсов без изъятия их из водных объектов
(гидроэнергетика, водный транспорт, рыбное
хозяйство). Водопользование не проходит
бесследно
для
водных
объектов,
а
сопровождается изменением режима стока,
температуры,
гидробиологического
и
гидродинамического режимов, загрязнением.

34. Водопользование и водопотребление.

водопользование
водопотребление
(изъятие воды)
Рыбное хозяйство.
Промышленность.
Гидроэнергетика (ГЭС).
Сельское хозяйство.
Купание в реке.
Коммунальное хозяйство
(вода в квартире), полив улиц.
Рыбалка на берегу с удочкой.
водопользователи
загрязняют воду,
ухудшают её качество.
уменьшается
количество, и меняется
качество воды из-за
стоков.

35.

Для обеспечения потребности в воде населения и всего
хозяйства; для очистки сточных вод и предотвращения
вредного
воздействия
вод
в России
создан
и
функционирует мощный водохозяйственный комплекс:
водохранилища и пруды, каналы.

36.

Оборотное водоснабжение:
такое водоснабжение, когда вода, забираемая из
природного источника, рециркулирует затем в рамках
применяемых технологий (охлаждаясь или очищаясь)
без сброса в водоем или канализацию; количество
воды в системе оборотного водоснабжения
поддерживается постоянным и убыль ее возмещается
свежей водой из источника водоснабжения.

37.

Повторно-последовательное использование воды
учитывает объемы отработанной, а затем вторично
используемой воды, т.е. воды, прошедшей через станции
очистки; дождевые стоки и другие воды, которые после
соответствующей очистки и обработки направляются в
систему производственного водоснабжения.

38. Проблемы, связанные с водными ресурсами

Нехватка пресной воды
Увеличение потребностей в воде в связи с ростом
народонаселения
и
развитием
отраслей
деятельности, требующих больших затрат водных
ресурсов
Потери пресной воды вследствие сокращения
водоносности рек
Ухудшение
качества
загрязнения водоемов
бытовыми стоками
воды
вследствие
промышленными и

39. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ВОДЫ

Цвет
Вкус
Запах
Прозрачность (мутность)
Сухой остаток
Окисляемость
Биохимическая потребность в кислороде (БПК)
Химическая потребность в кислороде (ХПК)
Жесткость
Общее солесодержание
Неорганические примеси
Органические примеси
Бактериологические и паразитологические показатели
39

40. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДЫ

• РАСТВОРЕННЫЕ СОЛИ (кальция, магния, железа, калия,
натрия, алюминия, карбонаты и гидрокарбонаты, сульфаты,
хлориды, и др.)
• РАСТВОРЕННЫЕ ГАЗЫ (кислород, диоксид углерода, метан,
сероводород, диоксид серы и др.)
• БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ (азот и фосфор)
• ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА (нефть и нефтепродукты,
фенолы, пестициды, биогенная органика)
• МИКРОЭЛЕМЕНТЫ (литий, барий, стронций, марганец, хром,
тяжелые металлы
• РАДИОНУКЛИДЫ
• ВЗВЕШЕННЫЕ ВЕЩЕСТВА
• ПАТОГЕННЫЕ ОРГАНИЗМЫ

41. ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Промышленные сточные воды
Коммунальные сточные воды
Смыв с полей
Стоки животноводческих комплексов
Атмосферные воды
Захоронение в водоемах вредных веществ
(в частности, радиоактивных отходов)

42. САМООЧИЩЕНИЕ ВОДОЕМОВ

• Связано с круговоротом воды в природе
• Обеспечивается совокупной деятельностью
организмов, населяющих водоемы
• Физические факторы: разбавление, растворение,
перемешивание поступающих загрязнений,
оседание нерастворимых частиц в процессе
отстаивания
• Обеззараживание воды под воздействием УФ
излучения Солнца
• Фильтрация планктоном

43.

44. ЭВТРОФИКАЦИЯ ВОДОЕМОВ

• Трофность
–
способность
водоемов
фотосинтезировать органическое вещество как основу
кормовой базы для водных организмов
• Эвтрофикация
–
повышение биологической
продуктивности водоемов в результате накопления в воде
биогенных веществ под воздействием естественных и
главным
образом
антропогенных
факторов.
Сопровождается
массовым
развитием
микроскопических планктонных водорослей –
фитопланктона,
и
высшей
водной
растительности

45. ЭВТРОФИКАЦИЯ ВОДОЕМОВ

Причины антропогенного эвтрофирования –
избыточное поступление в водоемы биогенных
веществ (азота и фосфора)
Последствия:
Развитие сине-зеленых водорослей
Неприятный запах и вкус воды
Токсичные вещества
Гибель рыб
Зарастание, заболачивание водоемов
Снижение эстетических достоинств водоема

46.

47.

Структура сине-зеленых
бактерий
Колония цианобактерий (сине-зеленых
водорослей)
Цианобактерия Synechococcus в процессе
деления. Этот микроб днем фотосинтезирует, а
ночью фиксирует атмосферный азот
Слои сине-зеленых водорослей
покрывают водоемы и могут быть
токсичными для людей и животных

48. ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ

• Распространенные и очень токсичные
загрязняющие вещества
• Содержатся в промышленных сточных
водах
• Поступают в водоемы через атмосферу
• Поглощаются фитопланктоном, а затем
передаются по пищевым цепям более
высокоорганизованным организмам

49. ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ

СТЕПЕНЬ ТОКСИЧНОСТИ НЕКОТОРЫХ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ДЛЯ
ОСНОВНЫХ ГРУПП МОРСКИХ ОРГАНИЗМОВ
Металл
Планктон
Ракообразн
ые
Моллюски
Рыбы
Медь
+++
+++
+++
+++
Цинк
+
++
++
++
Свинец
-
+
+
+++
+++
+++
+++
+++
-
++
++
++++
Ртуть
Кадмий
Степень токсичности:
- отсутствует
+ очень слабая
++ слабая
+++ сильная
++++ очень сильная

50. Нефтяное загрязнение

ИСТОЧНИКИ
Водный транспорт
Аварии на водном транспорте
Промывные воды нефтяных танкеров
Аварии на нефтяных вышках
Аварии на подводных нефтепроводах
Буровые воды и шлам
Смыв с суши
Выносы с речным стоком
Выходы нефти из грифонов на морском дне

51. Нефтяное загрязнение

ПОСЛЕДСТВИЯ
• Поверхность водоема покрывается тонкой нефтяной пленкой
• Уменьшается газообмен с атмосферой
• Падает первичная биологическая продуктивность водоема
• Компоненты нефти - мутагены и канцерогены (бенз(а)пирен)
• Гибель водных организмов
• Гибель птиц
• Загрязнение прибрежных территорий
• Меняется отражательная способность воды (альбедо)
• Осаждение тяжелых фракций на дно водоема

52. НЕФТЯНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

Фото с сайта oilcapital.ru

53.

53

54. Технологии очистки акваторий от нефтяного загрязнения

С помощью плавающих гидрофобных
сорбентов-собирателей
Механический способ (сбор
вручную)
Принципиальная схема суднанефтесборщика:
1 — сорбент, насыщенный нефтью;
2 - судно;
3 — клапан;
4 — гравитационный сепаратор;
5 — емкость-наполнитель;
6—кассетный адсорбер;
7—сброс чистой воды;
8—насос;
9 — заборное устройство;
10 — подвижная переливная грань.

55. Технологии очистки акваторий от нефтяного загрязнения

С помощью биодеструкторов или
биосорбентов (содержат
нефтеокисляющие бактерии)
С помощью боновых заграждений

56. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД

Способы очистки:
• Механические (процеживание,
отстаивание, осветление, фильтрование)
• Физико-химические (флотация, адсорбция,
экстракция, обратный осмос)
• Химические или реагентные
(нейтрализация, окислениевосстановление)
• Биологические или биохимические
(аэробные, анаэробные)

57.

Сточные воды
Усреднитель
Усреднитель
Блок
Блок биохимической
очистки
биохимиче-
Блок
механической
очистки
ской очистки
Обработка
осадков
сточных вод
в водоем

58.

Радиальные
отстойники
Здание
решеток
Песколовка
Сточная
вода
Сооружения для обработки
осадка сточных вод

59. Процеживание: решетки и сита

60. Отстаивание: песколовки

61. Отстаивание: отстойники

Вертикальный и радиальный
отстойники
Масло-жироуловитель

62. Биохимическая очистка

Аэробный процесс
С6Н12О6 +6О2 --> 6СО2 +6Н2О + микробная
биомасса + тепло
Анаэробный процесс
С6Н12О6 --> 3СН4 + 3СО2 + микробная
биомасса + тепло

63. Биохимическая очистка: аэротенки

64. Биохимическая очистка: аэротенки

65. Биохимическая очистка: радиальный отстойник

66. Биологические фильтры

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Дозирующий бак
Сифон
Спринклер
Магистральная труба
Распределительные трубы
Дренаж из плиток
Каналы для входа воздуха в дренаж
Загрузка фильтра (щебень, насадка)
Канал для отвода очищенной воды
Фото с сайта http://2akva.ru/

67. Биофильтры

Фото с сайта http://2akva.ru/