Творческая исследовательская работа Абысовой Ольги "Вода - основа жизни".

Вода стоит особняком

в истории нашей планеты.

Нет природного тела,

которое могло бы сравниться с ней

по влиянию на ход основных

самых грандиозных геологических процессов.

                                                                                            В. И. Вернадский

Введение

«Где вода, там и жизнь».

Вода — единственная природная жидкость, существующая на поверхности нашей планеты в огромном количестве. Можно даже утверждать, что никакой другой природной жидкости, кроме воды, на Земле нет. Все остальные жидкости, с которыми нам приходится встречаться в быту и на производстве, это либо искусственные химические соединения, полученные человеком, либо продукты жизнедеятельности растений, животных и человека.

Вода была той великой колыбелью, в которой зародилась жизнь на Земле. Процессы, которые происходят в клетках организмов, осуществляются при ее участии.

Установлено, что состав плазмы крови близок к составу воды морей и океанов. В крови содержится 83 % воды.

Человек умирает, если потеряет всего 12 % влаги своего организма. Для нормальной жизнедеятельности каждому человеку необходимо примерно 2,5 л воды в сутки.

Запасы воды в нашей стране очень велики. На ее территории имеется около 200 000 рек и озер. И среди них такие озера-великаны, как Байкал, Онежское и др. Чтобы представить себе количество находящейся там воды, достаточно сказать, что в одном Байкале сосредоточено около 10 % доступной пресной воды нашей планеты.

Огромные количества воды потребляют растения. Подсчитано, что для получения 1 т пшеницы нужно около 1500 т воды, хлопчатника -10 000 т. Большая часть этой воды испаряется листьями, давая атмосфере столько воды, сколько ее несут все реки Земли. Лишь 1,5-2 % поступающей в растения воды расходуется в процессе фотосинтеза, а это составляет около 650 млрд тонн в год.

Вода - универсальный растворитель. На дне Тихого океана находится 150 0000 млн. тонн металлических руд. В воде морей и океанов содержатся почти все элементы периодической системы Д. И. Менделеева. Океанскую воду называют «жидкой рудой» и уже сегодня из нее извлекают натрий, хлор, золото, уран.

Мы взяли тему: «Вода – основа жизни», потому что с этим удивительным веществом мы встречаемся с самого раннего детства. Какими же свойствами обладает это вещество? Почему к ней нужно относиться бережно? Почему уменьшается количество воды на земном шаре? Эти и многие другие вопросы нас интересуют и волнуют.

Что мы знаем о воде?

Вода – оксид водорода – весьма распространенное на Земле вещество. Почти3/4 поверхности земного шара покрыто водой, образующей океаны, моря, реки и озера. Много воды находится в газообразном состоянии в виде паров в атмосфере;  в виде огромных масс снега и льда лежит она круглый год на вершинах высоких гор и полярных странах. В недрах земли также находится вода, пропитывающая почву и горные породы. Состав воды по массе:11,19% водорода и 88,81% кислорода.

        Природная вода не бывает совершенно чистой.  Наиболее чистой является дождевая вода,  но и она содержит незначительные количества различных примесей, которые захватывают из воздуха. Получают чистую воду (дистиллированную) методом  перегонки.

        Количество примесей в пресных водах обычно лежит в пределах от 0,01 до 0,1%(масс.). Морская вода содержит 3,5% (масс.) растворенных веществ, главную массу которых составляет  хлорид натрия (поваренная соль).

        Вода, содержащая значительное количество солей кальция и магния, называется жесткой в отличие от мягкой воды, например дождевой. Жесткая вода дает мало пены с мылом, а на стенках котлов образует накипь.

        Чтобы освободить природную воду от взвешенных в ней частиц, ее фильтруют сквозь слой пористого вещества, например,  угля, обожженной глины и т.п. При фильтровании больших количеств воды пользуются фильтрами из песка и гравия. Фильтры задерживают также большую часть бактерий. Кроме того, для обеззараживания питьевой воды ее хлорируют;  для полной стерилизации воды требуется не более 0,7г хлора на 1 т воды.

        Фильтрованием можно удалить из воды только нерастворимые примеси. Растворенные вещества удаляют из нее путем перегонки (дистилляции) или ионного обмена.

История изучения гидросферы. Вода в природе. Роль воды в геологической истории, возникновении и существовании жизни на Земле.

Можно сказать, что вода – самая загадочная из всех жидкостей, существующих на Земле. Акыны и ашуги издавна воспевали ее, поэты посвятили воде удивительные строки.

        А ученые, как и многие сотни лет, назад, мучаются в догадках, когда им приходится отвечать на вопрос, старый как наша Земля, и молодой, как современность, но по-прежнему волнующий и животрепещущий: что такое вода?

        - Вода – одно из начал всего сущего на Земле, - говорили в древности.

        - Вода – простое вещество, единое и неделимое, - считали в средние века.

        - Нет, - сказал великий  А. Лавуазье, - вода состоит из водорода и кислорода, ее можно получить с помощью химической реакции.

         - Свойства воды во многом предопределяют свойства растворов, - утверждал Д. И. Менделеев.

         - Вы правы, но этого мало! – воскликнул С. Аррениус и создал теорию электролитической диссоциации.        

         - Даже этого слишком мало, - говорят в наши дни, - чтобы объяснить не только аномальные свойства воды, но и многое другое в ее поведении.

        Идет время. Тысячи лет человек восхищается, любуется и наслаждается водой, а она, зародившись миллиарды лет назад, так перестроила первоначальный вид и климат Земли, что возникли условия для появления и развития жизни.

        Некоторые ученые полагают, что с тех пор, когда первые воды, образовавшиеся на  Земле, способствовали приданию нашей планете округлой формы, общее количество воды на ней не уменьшилось ни на одну каплю. В настоящее время не Земле не меньше, но и не  больше, чем при    «сотворении мира». После того как поверхность Земли покрылась первичной водой, вулканические извержения время от времени стали выбрасывать из глубин планеты огромные массы твёрдых каменистых образований. Этот процесс длится миллионы лет. И миллионы лет отдельные выбросы постепенно соединялись друг с другом, образовывая участки земной суши, что способствовало созданию определенной системы континентов на Земле, какую мы и видим в настоящее время.

        Наличие воды замедляет вращение Земли каждую тысячу лет на долю секунды. Вполне вероятно, что миллиард лет назад продолжительность дня на Земле была не 24, а всего 4 часа. Скорее всего, первоначально наша планета была сгустком горячих газов, но по мере того как они остывали, а атомы водорода и кислорода  соединялись  друг с другом, образуя туманную консистенцию. Этот туман стал конденсироваться и устремляться к центру планеты бесконечно идущими дождями, которые, остывая, сформировали некоторое подобие твёрдой плёнки на поверхности древнего океана. Таким образом, именно вода была и остаётся главным строителем земной поверхности. Вода контролирует климат на нашей планете, обеспечивает людей пищей и огромным количеством энергии. Более того, приблизительно 4/5 веса живых существ и растений на Земле – это вода, выполняющая разнообразные функции.

        На Земле практически везде есть вода, только в одних местах её больше, а в других меньше. Почти вся вода находится в океанах, и только около 3 % её представляет собой подземные воды, воды рек и озер и водяные пары в атмосфере. Именно эти 3% относятся к пресным водам (36 млн. км 3), а доступны из них всего 0,3 %. Теоретически водные ресурсы неисчерпаемы, так как при рациональном использовании они непрерывно возобновляются в процессе влагооборота.

СКОЛЬКО ВОДЫ НА ЗЕМЛЕ?

Вода – самое распространенное на Земле вещество, но распределена она неравномерно. На Земле имеются огромные пространства, лишенные воды – это пустыни.

        Поверхность земного шара на ¾ покрыта водой – это океаны, моря, озера, ледники. Основное количество воды содержится в океанах(95,7%), в виде льда (2,14%), вода рек и озер составляет 2,14%, а атмосферная вода – 0,0005%.

        В природе происходит постоянный и активный кругооборот воды. Почти четверть всей солнечной энергии, которая падает на Землю, расходуется на испарение воды с поверхностей водоемов. Примерно 2/3 атмосферной воды возвращается в виде осадков обратно в океан, а 1/3 выпадает на сушу. Важным регулятором воды на суше являются горные ледники. Ледники  - это главное хранилище пресной воды на планете. Они содержат около 30 млн. км3 пресной воды. Крупными резервуарами пресной воды являются болота. Общие запасы свободной воды на Земле составляют 1,4 млрд. км3.

        Запасы пресной воды на планете  ограничены. В некоторых странах ощущается острая нехватка пресной воды, например, в Алжире и островах Греции.

ГЛАВНОЕ БОГАТСТВО ЗЕМЛИ

Вода – древнейший источник энергии. В античном Риме она приводила в движение водяные колёса на мельницах, водяной пар двигал поршни первых паровых машин  18 века, вода работает и на современных атомных, тепловых и гидроэлектрических станциях.

        В водах рек, озёр, морей и океанов  человек ежегодно вылавливает столько рыбы, что она по количеству содержащихся в ней питательных веществ соответствует стаду в 250 миллионов голов рогатого скота.

        Вода является для человека более ценным природным богатством, чем нефть, газ, железо, уголь, ибо она незаменима.

ПРЕСНАЯ ВОДА В ПРИРОДЕ

ЛЕДНИКИ

        Ледники покрывают свыше 16 миллионов км 2 суши, из них почти 14 миллионов км 2 находится в Антарктиде и приблизительно 2 миллиона в Гренландии. В Арктике оледенение охватывает свыше 55 тысяч км 2.

        Общий объём льда на Земле равняется 27 миллионам кл 3.

ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ

В верхней части земной коры, на разной глубине под почвой, находятся обширные запасы подземных вод. Эти воды местами образуют водоносные пласты. Большую часть подземных вод в верхних водоносных пластах создают просачивающиеся через почву и грунт атмосферные осадки.

        Пресные воды, как правило, залегают до глубины 150 – 200метров, ниже они переходят в солоноватые воды и рассолы.

ВЛАГА В ПОЧВЕ

        Даже самая сухая почва содержит некоторое количество влаги. Практически вся почвенная влага находится в верхнем двухметровом слое почвы и подпочвы.

ВОДА В АТМОСФЕРЕ

        Это главным образом водяной пар и его конденсат (капельки воды и ледяные кристаллы). Почти весь водяной пар – 90% - находится в нижнем слое атмосферы, до высоты 5 км.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ВОДА

        Все без исключения живые организмы на Земле и растения содержат в своём организме воду – в среднем 80% веса. Таким образом, масса биологической воды – 1120 миллиардов тонн.

КРУГОВОРОТ ВОДЫ

КАК ВОДА ПОПАДАЕТ В ОБЛАКА?

        Солнце нагревает воду.  Вода поглощает в своем тонком верхнем слое почти всю энергию попадающих на неё солнечных лучей и испаряется.  Молекулы воды очень просты и также очень сильно притягиваются друг к другу. Поэтому солнцу приходится затрачивать очень много энергии, чтобы разделить молекулы воды превратить их в пар. Вода лучший теплоноситель. Каждую минуту миллиард тонн водяного пара вместе с восходящими потоками нагретого воздуха поднимается в верхние слои атмосферы.

        На большой высоте, где давление мало, воздух расширяется, его температура сильно понижается, и водяной пар конденсируется, снова превращаясь в воду – её мельчайшие капельки образуют облака.

ВОДА В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

Появление 300 – 400 миллионов лет назад наземных растений и животных означало,  в сущности, перемещение океанической воды на сушу: вышедшие на берег амфибии уносили в своём теле частицы морской воды, мало помалу превратившуюся в кровь, циркулирующую в наших артериях и венах. До сих пор кровь человека по химическому составу близка к морской воде.

Человек примерно на 65% состоит из воды. С возрастом количество воды уменьшается.

В здоровом организме взрослого человека наблюдается состояние водного равновесия, или водного баланса, т.е. количество потребляемой воды равно количеству воды выводимой из организма. Водный обмен – важная составная часть общего обмена веществ в организме. Водный обмен включает процессы всасывания воды, поступающей в желудок при питье и с пищевыми продуктами, распределение её в организме, выделение через почки, мочевыводящие пути, лёгкие, кожу  и  кишечник. Вода также образуется в организме вследствие окисления жиров, углеводов и белков, принятых с пищей.

Общий объём воды, потребляемой человеком в сутки при питье и с пищей, составляет 2 – 2,5 л. Через почки и мочевыводящие пути удаляется около 50 – 60% воды. При потере организмом 6 – 8% влаги сверх обычной нормы повышается температура тела, учащается сердцебиение, появляется мышечная слабость. Потеря 10% воды может привести к необратимым изменениям в организме, а потеря 15 – 20% воды приводит к смерти. Без пищи человек может прожить около месяца, а без воды – всего лишь несколько дней.

Разные ткани человеческого организма содержат разное количество воды. Самая богатая водой ткань – стекловидное тело глаза (99%). Самая бедная – эмаль зуба (0,2%).

СВОЙСТВА ВОДЫ

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ

Чистая вода представляет собой бесцветную прозрачную жидкость без вкуса и запаха. Плотность воды при переходе из твёрдого состояния возрастает. Вода замерзает при 0 о С и кипит при 100 о С. Она плохо проводит тепло и электрический ток. Вода достигает наибольшей плотности при  4 о С и поэтому в водоёмы не промерзают до дна иначе бы жизнь в них была бы невозможна. Также важно что в ночное время, а также при переходе от лета к зиме, вода остывает медленно, а днём или при переходе от зимы к лету так же медленно нагревается, являясь, таким образом, регулятором температуры на земном шаре.

ПОЧЕМУ ВОДА В  МОРЕ СОЛЁНАЯ?

Вода – один из самых сильных растворителей. Она способна растворить любую горную породу на земной поверхности. Нет в природе такой прочной породы, которую не разрушила бы вода. Ручьи, реки и речки сносят свои воды в моря, а затем в океан. Вода испаряется, а соли остаются.

ЛЕГКО ЛИ ПЛАВАТЬ В СОЛЁНОМ ОЗЕРЕ?

Большое Солёное озеро расположено в США. В его воде содержится до 25% твёрдой окаменевшей соли. Падение в воду грозит переломом костей, захочешь нырнуть – можешь сломать шею, ударившись о воду. Ко дну не пойдёшь, но плыть нелегко, потому что ноги поднимаются выше головы и можно захлебнуться. И единственный выход вместо спасательного круга привязать к ноге гирю.

ОКЕАН – НЕИСЧЕРПАЕМЫЙ ИСТОЧНИК ДЕШЁВОЙ ЭНЕРГИИ

Несмотря на то, что мировая выработка электроэнергии неукоснительно растёт, потребность в ней в связи с быстрым развитием техники и бурным ростом населения Земли всё больше и больше.

В решении этой проблемы, помимо использования самых различных видов энергии, немалую роль должен сыграть Мировой океан. Достаточно сказать, что только постоянно возобновляемая энергия приливов заключает в себе мощность, равную 8000 миллиардов киловатт, то есть в 100 раз больше той энергии, которую вырабатывают сейчас все гидроэлектростанции мира.

Помимо того, в водах океанов и морей обнаружено большое количество урана, радия и других радиоактивных элементов.

Также, Мировой океан обладает механической энергией ветровых волн и морского прибоя, течений и приливов, которые могут быть преобразованы в электрическую энергию.

Многие страны мира уже используют дешёвую энергию приливов.

Воды океана со временем станут основой для создания крупнейшей морской химической и морской энергетической промышленности, которые должны сыграть важную роль в удовлетворении потребности людей и прогресса всего человечества.

ЗАПАСЫ ВОДЫ

Запасы подземных вод (вода обнаружена на глубине 4000 м) составляют примерно половину объёма вод мирового океана. В атмосфере в виде паров, тумана и облаков её содержится около 10 000 млрд тонн. Таким образом, количество воды на нашей планете составляет более 1400 млрд тонн. И, несмотря на такие масштабы во многих странах мира воды не хватает. Не случайно на поиски пресной воды тратится гораздо больше усилий и труда, чем на поиски золота и нефти.

Каждый год в России бурят до 12000 скважин для вывода подземных источников воды. В стране имеется до 700 ледников. За год наша страна получает в виде осадков примерно 8790 млрд м3 воды, из которых  4450 млрд м3 испаряется, а остальное стекает в моря и океаны.

Воды человечество потребляет за одни сутки – 7 млрд тонн. Но благодаря круговороту её количество не уменьшается. Человечеству угрожает не недостаток воды вообще, а нехватка именно чистой пресной воды. Причина в непрерывном возрастании потребности человечества в воде (для питья, промышленности, орошения и т. д.) и массовое загрязнение пресных природных вод (речных, озёрных, подземных) промышленными и бытовыми отходами.      

ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДЫ

По данным ВОЗ – Всемирной Организации Здравоохранения, около 80% всех инфекционных болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушением санитарно-гигиенических норм водоснабжения. В мире 2 млрд человек имеют хронические заболевания в связи с использованием загрязнённой воды.

        Серьёзную опасность для здоровья населения представляет химический состав воды. В природе вода никогда не встречается в виде химически чистого соединения. Обладая свойствами универсального растворителя, она  постоянно несёт большое количество соединений, определяя, таким образом, состав воды. Чтобы очистить воду, получаемую из различных источников, и сделать её более или менее пригодной для употребления, её приходится сильно хлорировать. Для этого на водоочистительных станциях применяют неорганический хлор, назначение которого – противодействовать развитию болезнетворных бактерий. Для фильтрации воды и очистки её от грязи также используют квасцы и многие другие неорганические соли.

        Все эти вещества, очищая воду, оказывают определенное негативное воздействие на наш организм. Но наихудшим из таких «защитников», через которые пропускается питьевая вода, является фторид натрия. При попадании его в организм происходит нарушение функционирования артерий, которые  стареют и разрушаются. Фторид натрия также влияет на работу сердца, лёгких, печени и многих других органов. (См. таблицу заболеваний в «Сборнике элективных курсов» Морозов В. Е. стр.39).

        Кроме того, существует физическое загрязнение воды, например тепловое. Нагрев воды, особенно в системах охлаждения тепловых электростанций, отрицательно влияет на экосистемы. Падает растворимость кислорода в воде. Сточные воды вместе с осадками, стекающими с улиц, зданий и асфальтированных дорог попадают в водоёмы.

        Согласно Всеобщей декларации прав человека право на чистую воду, её охрану и информацию о качестве воды – одно из основных прав человека, защищающее не только его здоровье, но и жизнь.

        Правила и нормы для питьевой воды также очень жёсткие. У нас в стране они отражены в специальном государственном стандарте. Количество бактерий в одном миллилитре питьевой воды не должно превышать ста. Также точно установлены нормы содержания химических элементов, цвет, вкус, запах.

        Вода должна проходить многоступенчатую систему очистки. Однако,  проходя по системе водопроводных труб, она всё же попадает к потребителю не чистой. Поэтому её нельзя употреблять без дополнительных мер очистки (отстаивание, кипячение).

        Помимо природного загрязнения воды, часто причиной загрязнения является – стоки промышленных предприятий, разлив нефти и нефтепродуктов при транспортировке, а также загрязнение вод Мирового океана радиоактивными отходами.

        Наибольший вред приносят водоёмам нефтяные пленки, препятствующие проникновению кислорода в воду. Очень вредны также синтетические моющие вещества.

НЕХВАТКА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Восполнение запасов пресной воды в настоящее время осуществляется по следующим направлениям:

1. опреснение солёных вод;
2.  использование ледников;
3.  Использование подземных вод;
4.  Очистка промышленных сточных вод и возвращение их в производство.

Заключение .

Вода в нашей жизни самое важное вещество. Изучив много специальной и художественной литературы, мы еще раз убедились, что от этой жидкости зависит наша жизнь. А узнав больше,  мы можем: вести разъяснительную работу, проводить акции в защиту водоемов от загрязнений, экономно расходовать воду и помнить о том, что чистой воды на планете становится все меньше.

Вода! У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобою наслаждаются, не ведая, что ты такое.

Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты сама жизнь… Ты самое большое богатство в мире…

Антуан де Сент-Экзюпери

Вода – самое распространённое и  удивительное соединение на земном шаре, не похожее по своим физико-химическим свойствам ни на одно природное вещество. Две трети поверхности Земли занимают океанические просторы. Именно в недрах океанов на нашей планете зародилась жизнь. И сейчас ничто живое не может существовать без воды.

        22 февраля 1993 года Генеральная Ассамблея Организации Объединённых наций объявила  22 марта Всемирным днём воды (водных ресурсов). Цель этого праздника – привлечь внимание к проблемам нехватки питьевой воды, необходимости сохранения и рационального использования водных ресурсов. К проведению Всемирного дня воды привлекаются  правительства разных стран, международные агентства, общественные организации, учреждения образования и культуры. Каждый человек должен сделать всё возможное для сохранения и улучшения качества пресной воды, увеличения её количества для будущих поколений.