Водопотребле́ние – использование водных ресурсов для удовлетворения потребностей населения, коммунально-бытового сектора, промышленности и сельского хозяйства, обязательно предполагающее забор воды из водных объектов . В узком смысле под водопотреблением понимается.
Выделяют две основные категории водопотребления:
- хозяйственно-питьевое и коммунальное – потребление воды для удовлетворения питьевых, бытовых и поливомоечных нужд;
- производственное или техническое – потребление воды для технологических нужд промышленного, энергетического и транспортного секторов, противопожарных нужд и т. д. По типам различают возвратное или оборотное водопотребление, заключающееся в многократном использовании воды, и безвозвратное водопотребление, при котором вода используется однократно.
История организованного водопотребления насчитывает несколько тысяч лет – период существования развитых человеческих цивилизаций. Первые сооружения для централизованного водоснабжения и водопотребления населения появились около 3300 до н. э. на территории современного Ирана. Позднее инженерные сети водоснабжения появились в Египте, Иерусалиме, а также в Древнем Риме, где водоснабжением было обеспечено 2 млн жителей и подавалось около 1 млн. м 3 воды/сут, или примерно 500 л/сут на человека. В России первые системы водоснабжения, построенные в XVII в. в Москве и Киеве, снабжали лишь отдельные сооружения – Московский Кремль и Киевскую духовную семинарию. Однако уже в XX в. системы централизованного водоснабжения имелись на территории 215 крупных и больших городов России. Тем не менее, эти инженерные системы не могли обеспечить полноценного водоснабжения, и объём водопотребления в большинстве городов составляла 20–50 л/сут на человека. Лишь в Москве и Санкт-Петербурге этот показатель достигал 100–150 л/сут. Величина удельного суточного водопотребления на душу населения в современном мире колеблется от 30–80 л/чел. в сельской местности до 200–600 л/чел. в городах, в 20–250 раз превосходя первичные физиологические потребности человека, составляющие ~2,5 л/сут.
С начала XX в., в связи с многократным приростом численности населения и ростом уровня жизни благодаря техническому, экономическому и социальному прогрессу, величина мирового водопотребления стала резко возрастать. В 1900–1950 гг. водопотребление населения планеты возросло в три раза, а с 1950 по 2000 гг. – уже в семь раз. На сегодняшний день динамика роста водопотребления такова, что каждые 8–10 лет мировая потребность в воде возрастает вдвое.
Величина водопотребления населения определяется рядом факторов, в том числе численностью населения, уровнем развития и состоянием жилищно-коммунального хозяйства, культуры водопотребления, климатическими условиями расположения объекта. Величина производственного водопотребления в свою очередь, зависит от структуры и мощности промышленного предприятия, технических особенностей и характеристик используемых технологий.
В целом, водопотребление страны определяется общим уровнем её развития – в развитых странах на долю сельского хозяйства приходится до 50% водопотребления, на долю промышленности – до 40%, на долю коммунально-бытовых нужд – около 10%. Однако в среднем по миру величина водопотребления сельским хозяйством достигает 70–80%, а в развивающихся странах и больше.
По данным на 2012 г. в России основная часть извлекаемой воды (60,2%) используется в промышленности; 15,8% – в сельском хозяйстве и для хозяйственно-питьевых нужд, в т. ч. на орошение – 13,7%. Оставшаяся часть – 10,3% на иные нужды. В 2011 г. суммарный водозабор из природных водных объектов вырос по сравнению с 2010 г. на 1,5% и составил 77640,85 млн м 3 , что составило ~2% водных ресурсов страны.
Хозяйственно-питьевое водопотребление
Подразумевает потребление воды на приготовление пищи, мытьё посуды, на питьевые нужды, в гигиенических целях, на стирку и влажную уборку. Основная трата воды в быту приходится на работу туалета (35%) и процедуры личной гигиены (принятие ванны, душа и умывание) – 32%. На стирку уходит 12% воды, на мытьё посуды – 10%, на питьё и приготовление пищи – 3%, а на прочие расходы, включая уход за домашними животными и поливку цветов – 8%. Всемирной организацией здравоохранения установлена норма расхода воды – 450 л/сут на душу населения. Однако среднесуточное водопотребление в странах Евросоюза, благодаря высокому уровню бытовой культуры населения и высокой стоимости услуг водоснабжения, значительно ниже этой нормы. Так, в Великобритании – 140 л, в Германии – 130 л, в США чуть больше – около 200 л/сут на человека.
Анализ данных Евростата свидетельствует о том, что в конце первого десятилетия XXI в. максимальная величина водопотребления из централизованных сетей водоснабжения в странах Евросоюза менялась по странам от 76 до 31 м 3 /чел. в год. Этот расчёт осуществлен исходя из общей численности населения конкретных стран. При оценках на основе городского населения приведённые цифры будут более высокими.
В Российской Федерации объём коммунального водопотребления за последние 20 лет неуклонно снижается. В 2012 г. в целом по всей стране они составляли 47–49 м 3 /год, или 129–134 л/сут. на одного человека, а по городам – 64–66 м 3 /год, или 175–181 л/сут. на одного горожанина.
На 2012 г. 67,7% населения Российской Федерации были обеспечены централизованным водоснабжением, остальные 32,3% – нецентрализованным водоснабжением или привозной водой. Водопотребление из централизованных систем водоснабжения имеет тенденцию к ежегодному снижению на 4–6%. Доля подземных вод в общем балансе хозяйственно-питьевого водоснабжения составляет ~45%, что намного ниже, чем в большинстве европейских стран, хотя подземные воды, вследствие лучшей защищённости подземных источников от загрязнения , можно с большей эффективностью использовать для коммунального водоснабжения. Более 60% городов и посёлков городского типа удовлетворяют потребности в питьевой воде, используя подземные воды, около 20% из них имеют смешанные источники водоснабжения. В сельской местности доля подземных вод в хозяйственно-питьевом водоснабжении достигает 80%.
Техническое водопотребление
Не существует ни одного технологического процесса, который обходился бы совсем без воды. Так, для выплавки одной тонны чугуна и перевода его в сталь и прокат расходуется 50 150 м 3 воды, для производства одной тонны меди – 500 м 3 , для получения одной тонны синтетического каучука и химических волокон – от 2 до 5 тыс. м 3 воды. Наиболее водоёмкими отраслями являются теплоэнергетика, чёрная и цветная металлургия, машиностроение, нефтехимическая, химическая и целлюлозно-бумажная промышленность. Подавляющее число производств использует только пресную воду; новейшим отраслям промышленности (производству полупроводников, атомной техники, полимерных материалов и др.) необходима вода особой чистоты. Расход воды на промышленные нужды суммарно по миру увеличился более чем в 60 раз, достигнув в 2000 г. 1900 км 3 , то время как в 1900 г. потреблялось всего 30 км 3 , в 1950 г. – 190 км 3 , в 1970 г. – 510 км 3 .
В России, как и в большинстве европейских стран, самым водоёмким сектором экономики является промышленность, на долю которой приходится более половины общего объёма суммарного забора воды из природных источников. В совокупности современные промышленные предприятия и тепловые электростанции России расходуют такое количество воды, которое сопоставимо с суммарным годовым стоком Енисея и Лены .
Удельная величина водопотребления на производственные нужды во всех отраслях экономики РФ снизилась с 71 % в 1970 г. до 53 % в середине 1990-х гг. Однако по мере восстановления промышленного комплекса этот показатель стал расти, достигнув 60,2 % к 2012 г.
Стабилизация водопотребления промышленностью связана с активным введением в эксплуатацию мощностей оборотного и повторно-последовательного водоснабжения, а также общей мировой тенденцией к внедрению водосберегающих технологий. При оборотном потреблении, когда отработанная вода после очистки снова используется в производстве, расход воды резко сокращается, например, тепловая станция при прямоточном водопотреблении расходует 1,5 км 3 /год, при оборотном – 0,12 км 3 /год, т. е. в 13 раз меньше. Тем не менее, использование воды в системах оборотного водоснабжения недостаточно: в России вода осуществляет 3–4 оборота, в то время как в США – 7–8 оборотов.
Сельское хозяйство
С семидесятых годов прошлого века значительно изменилась величина водопотребления на нужды орошения и обводнения в России. В начале 1970-х гг. доля использования воды на эти нужды составляла 15% суммарного водопотребления, в начале 1980-х гг. – 23%. В дальнейшем с внедрением водосберегающих технологий, а позднее из-за резкого снижения площади поливаемых (с 4,8 до 2,5 млн. га) и орошаемых (с 6,2 до 4,3 млн. га) земель этот показатель снизился к 2012 г. до 13,2%
В развитых странах происходит переход на водосберегающие технологии и в сельском хозяйстве, так называемому капельному орошению.
Общеизвестно, что жизнь на планете Земля возникла благодаря наличию воды. Именно воду или признаки ее присутствия в прошлом ищут американцы на планете Марс, чтобы ответить на вопрос, была ли жизнь на Марсе.
Вода - наиболее распространенное, доступное и дешевое вещество. В воде зародилась жизнь, вышла из нее, постепенно заселив сушу и воздух. Без воды немыслима жизнь на планете Земля, немыслима жизнедеятельность человека. Именно доступность и незаменимость воды обусловила ее широкое применение в быту, промышленности и сельском хозяйстве, медицине - во всех сферах человеческой деятельности. Трудно вспомнить, где вода не применяется. Но именно это и создает проблемы, связанные с ее подготовкой к использованию, с ее очисткой .
Вода в природе
Вода - жидкость без запаха, вкуса, цвета (в толстых слоях голубоватая); плотность р = 1,000 г/см3 (при 3,98°С), Тплавл. = 0°C, Ткип = 100°C. Одно из самых распространенных веществ в природе. Гидросфера занимает 71% биосферы. Биосфера, включающая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами, ничтожно тонка - от глубин океанских впадин до высот снежных вершин слой биосферы достигает толщины всего 20 км, что составляет лишь 0,3% радиуса Земли. К тому же эта обетованная пленка на поверхности Земли в основном водная, и в этом смысле наша планета является планетой Воды.
Заглянем в "Словарь" Брокгауза и Ефрона: "минерал" (от mina - подземный ход, штольня) - это название дают однородным твердым или жидким неорганическим произведениям природы, определенного химического состава, входящим в состав твердой оболочки земли, а также и других небесных тел.
Таким образом, жидкая вода - жидкий минерал, твердая вода (лед) - твердый минерал. В последние десятилетия обнаружены большие запасы топлива в виде твердых кристаллогидратов природных углеводородов. Вода - прекрасный растворитель и потому невозможно встретить в природе жидкую "чистую" воду, то есть воду, в которой не растворены неорганические и органические вещества. Вода - прекрасная среда обитания живых организмов и потому невозможно встретить в природе "чистую" воду, т.е. воду, в которой бы не обитали микробы, бактерии, моллюски, рыбы и т.д.
Вода и человек
Столь универсальный по свойствам и широте распространения минерал нашел чрезвычайно широкое использование в жизнедеятельности человека. Вода используется в быту, в промышленности, в сельском хозяйстве - где угодно. Приведу примеры того, в каких объемах используется вода.
В теплоэнергетике вода - теплоноситель и рабочее тело. Тепловые электростанции используют на производство одного гигаватта электроэнергии 32-42 м3 в секунду воды. В частности, на охлаждение конденсатора турбины только одного энергоблока используется от 6 до 10 тыс.м3/ч. Если учесть, что в 1990 г. СССР произвел 1,726 млрд ГВт-ч электроэнергии, а к 2010 г. планировал увеличить производство электроэнергии только на ТЭС на 50-55%, то можно считать, что развал СССР, резкое падение производства и значительное снижение объемов производимой электроэнергии спасли республики бывшего СССР от экологической катастрофы. В металлургии вода используется для охлаждения оборудования, как теплоноситель и как рабочее тело для ТЭС, которые есть на каждом металлургическом комбинате, но не относятся к Министерству энергетики. То есть, не учтены в вышеприведенных цифрах. Только на охлаждение одной доменной печи используется до 10 тыс.м3/ч.
В химии вода - растворитель; один из реагентов некоторых химических реакций; "транспортное средство", то есть среда, позволяющая перемещать реагенты, продукты реакции из одного технологического аппарата в другой; теплоноситель и хладагент в тепловых процессах. В конечном итоге, вывод в окружающую среду жидких отходов производства осуществляется тоже в виде водных растворов и суспензий. Указать общие объемы воды, используемой химической промышленностью, не представляется возможным. Чтобы иметь хоть какое-то представление об объемах используемой воды и водных растворов, укажу, что только содовые заводы СССР выпускали в год свыше 1 млн т кальцинированной соды, а на производство 1 т кальцинированной соды (только в виде раствора хлорида натрия - рассола) расходовалось 5,5 м3 рассола. Потом в технологическом процессе этот объем увеличивался приблизительно в два раза и выводился в виде жидких отходов. Перемножить между собой эти цифры сможет сам читатель.
В медицине вода - растворитель, лекарственное средство, средство санитарии и гигиены, "транспортное средство". Повышение уровня медицинского обслуживания и рост народонаселения планеты Земля естественным образом ведет к росту водопотребления на медицинские цели.
В сельском хозяйстве вода - транспортное средство питательных веществ к клеткам растений и животных, участник обменных реакций, участник процесса фотосинтеза, реакций гидролиза, регулятор температуры живых организмов. Объемы воды, которые затрачиваются для полива сельскохозяйственных растений, при кормлении животных, птицы, не уступают объемам, используемым промышленностью.
В быту вода - средство санитарии и гигиены, участник химических реакций, протекающих при приготовлении пищи, теплоноситель, транспортное средство, удаляющее продукты жизнедеятельности человека в канализацию. Норма водопотребления на одного человека существенно разная по отдельным городам. Так, например, в Санкт-Петербурге она - 0,70 м3/мес, в среднем по Украине - 0,32 м3/мес, а в Европе - 0,11 м3/мес. Вспомните о приблизительно 6 млдр. человек, населяющих планету Земля и вам станет ясно, почему время от времени возникают разговоры о все возрастающих проблемах с питьевой водой даже в "мокрых" регионах планеты.
Что такое "чистая" вода?
Понятно, что для минерала, происходящего из разных месторождений, разного состава и столь широкого диапазона применения не могут быть сформулированы единые требования по "качеству". К сырой воде, то есть воде из источника водоотбора, требования одни. К "очищенной" воде, то есть воде, подготовленной к дальнейшему использованию, требования совершенно другие.
Более того, представления о качестве используемой воды с годами меняются, отражая:
- знания о влиянии на живой организм или технологический процесс отдельных компонентов раствора, называемого водой;
- разработанные и освоенные методы анализа;
- уровень развития науки и техники;
- "обратную связь" между потребляемой человеком водой и тем набором растворенных веществ, твердых включений и микроорганизмов, которые сбрасываются в виде сточных вод, жидких отходов промышленного и сельскохозяйственного производства.
Например, лет 200 назад для оценки качества питьевой воды использовались только органолептические методы: оценка цвета, вкуса, запаха. Сейчас перечень анализов, выполняемых санитарной лабораторией предприятия пищевой промышленности, размещается на двух страницах, заполненных мелким шрифтом. По традиции в таком списке остаются и органолептические показатели качества. Полученные в виде анализа знания о составе воды из источника водоснабжения должны вести к технологическим приемам очистки от тех или иных загрязнений. Так мы естественным образом переходим к обсуждению методов водоподготовки и водоочистки .
Что такое водоподготовка и очистка воды?
Обратимся к справочной литературе.
Энциклопедический словарь медицинских терминов сообщает:
"Очистка воды (син. очистка природных вод) - комплекс санитарно-технических мероприятий, направленных на удаление примесей, представляющих опасность для человека".
Малая медицинская энциклопедия:
"Очистка воды - обработка воды с помощью различных технологических приемов (коагуляция, фильтрация и др.) с целью улучшения ее органолептических и физико-химических свойств в соответствии с требованиями ГОСТ - см. "вода".
Сельскохозяйственный словарь:
"Очистка воды - приведение качества исходной воды в соответствие с требованиями потребителя. Способы очистки воды: осветление (устранение мутности), обесцвечивание (устранение органических веществ), обеззараживание, дезодорация, опреснение, умягчение".
Большая Советская Энциклопедия:
"Водоподготовка - обработка воды, поступающей из природного водоисточника на питание паровых и водогрейных котлов или для различных технологических целей. Водоподготовка производится на ТЭС, транспорте, в коммунальном хозяйстве, на промышленных предприятиях.
Подведем итог.
Водоподготовкой условились называть приведение качества воды в соответствие с требованиями промышленных предприятий. Очисткой воды, используемой для нужд человека и животных, называют приведением качества воды к нормам, обусловленным соответствующими ГОСТ.
Очисткой сточных вод, сбрасываемых промышленными и коммунальными предприятиями, по аналогии назовем приведение состава жидких стоков в соответствие с нормами ПДК (предельно допустимых концентраций).
Как уже отмечалось выше, в связи с ростом знаний и ухудшением экологической ситуации как следствием жизнедеятельности человека нормы на потребляемую воду все время пересматриваются. Чтобы им соответствовать, совершенствуются технологии очистки воды, оборудование.
Например, фармакопея США (USP) дает определение нескольким типам воды: очищенная вода, вода для инъекций, стерилизованная вода, стерильная вода для инъекций, стерильная бактериостатическая вода для инъекций, стерильная вода для ингаляций и стерильная вода для орошения. USP устанавливает нормы методов стерилизации и расфасовки для отдельных видов используемой воды.
Как мы используем воду
Вода является нашим самым бесценным ресурсом. Она жизненно необходима. Люди, растения и животные в основном состоят из воды. Все живые существа погибли бы, если бы не было воды. Мы используем воду в качестве питья, для того, чтобы мыть, чистить, готовить пищу и выращивать растения, а также для многих других вещей. Человек в среднем использует примерно 150-250 галлонов воды ежедневно. Еще больше воды используется в промышленности для того, чтобы произвести электроэнергию, товары и для транспортировки людей и товаров.
Для удовлетворения хозяйственных потребностей необходимо много воды. На принятие ванной может потребоваться от 30 до 40 галлонов. Средний туалет использует примерно 5 галлонов за один раз. 20-40 галлонов уходит на принятие душа. Стиральные машины используют в среднем 25 галлонов на одну загрузку. Через кухонную раковину уходит примерно 20 галлонов в день для приготовления воды и мойки посуды. Через раковину в ванной, которую используют для того, чтобы мыть руки, побриться и почистить зубы, уходит 15 галлонов каждый день.
Большая часть пресной воды также используется для поливки лужаек, цветочных клумб, огородов, а также для мойки машин и наполнения бассейнов. Мы должны бережно обращать внимание на то, чтобы не загрязнять воду, которую мы используем на улице. Многие люди используют химические вещества на своих лужайках и огородах и после этого поливают их чистой водой. Вода смоет химикаты с растений и после утечет в канализацию, а после этого напрямую в реки и притоки, где рыбы откладывают свою икру. Такая загрязненная вода может убить рыбу и живую природу. Мы всегда должны следить за тем, чтобы не загрязнять окружающую природу.
Мы должны охранять воду, не злоупотреблять ею. Каждый город, и небольших размеров и большой, использует воду. Города используют воду для тушения пожаров, для мойки улиц и поливки общественных мест, таких как парки, газоны, деревья, кустарники и клумбы. Также вода используется для того, чтобы наполнить общественные фонтаны и для источников питьевой воды, включая те, которые расположены при школах и библиотеках. Различные предприятия также используют воду. Подумайте о той воде, которую используют предприятия в вашем городе. Рестораны, больницы, прачечные, химчистки, поля для гольфа. Различные отели, автомойки, салоны красоты, парикмахерские, автозаправочные станции, фитнес-клубы. Они все увеличивают потребление воды. Нам необходимо подумать о том количестве людей, которым нужно использовать воду и сохранить её, чтобы было достаточно для всех.
Количество воды, нужное для фермы, просто потрясающее. Когда мы думаем о воде на ферме, мы думаем о поливе сельскохозяйственных культур, но большое количество воды необходимо и для молочной фермы. Цыплята, поросята, овцы и все другие животные на скотном дворе нуждаются в питьевой воде для того, чтобы жить. Для них необходимо вырастить пищу, также вода нужна для того, чтобы мясо в охлаждающих системах поддерживалось свежим. Овощные и зерновые культуры также нуждаются в воде. Вода используется при распространении удобрений, гербицидов и пестицидов, которые помогают дать больший урожай, но, в то же время, могут загрязнять воду. Большая часть воды, потребляемая на ферме, используется для орошения. Исследования показывают, что благодаря капельному орошению фермеры могут сэкономить до 60% воды по сравнению с другими методами орошения.
Для того чтобы вырастить один початок кукурузы, необходимо примерно 26 галлонов воды, в то время как для производства одного фунта говядины необходимо 2000-2500 галлонов воды. Примерно 120 галлонов воды необходимо для производства одного яйца. Примерно 300 галлонов воды потребуется для одной буханки хлеба и примерно 12000 галлонов для того, чтобы вырастить один бушель (около 9,3 галлонов) пшеницы. Верите ли вы или нет, но примерно 1400 галлонов воды используется в процессе приготовления блюда быстрого приготовления, включая бутерброд, жареное мясо и безалкогольный напиток.
Гидроэлектростанции являются потребителями наибольшего количества воды.
Гидроэлектростанции захватывают кинетическую энергию подающей воды для того, чтобы произвести электричество. Они совершают это при помощи плотины. Плотина заставляет воду подниматься и, таким образом, вода будет иметь большую энергию при падении. Сила падающей воды давит на турбины, вследствие чего они начинают вращаться. Вращающиеся турбины передают кинетическую энергию падающей воды к генераторам. Генераторы вращаются, когда вращаются турбины, таким образом, производя электричество, которое передается в дальнейшем на линии электропередач в дома и предприятия.
Из всего количества электричества в мире примерно 20% приходится на долю гидростанций. Примерно 10% всего электричества производится гидростанциями. Производство гидроэлектроэнергии предотвращает большую часть загрязнения. Производство гидроэлектроэнергии по своей природе является чистым методом производства и не оставляет какого-либо мусора. Благодаря электричеству, произведенному гидроэлектростанциями, снижается количество нефти и угля, необходимого для удовлетворения потребности в электричестве. Она избавляет от необходимости сжигать примерно 22 миллиарда галлонов масла или 120 миллионов тонн угля каждый год. Количество энергии, которую может поставить гидроэлектростанция, зависит от двух вещей: высоты, на которой находится падающая вода и количества падающей воды. Чем выше плотина, тем дольше падает вода и тем больше производится энергии. Если высота увеличена вдвое, то и количество произведенной энергии будет вдвое больше. Количество падающей воды также влияет на количество произведенной энергии. Чем больше воды протекает через турбины, заставляя их вращаться, тем больше будет количество произведенной энергии.
Вода также необходима в промышленности. Ее нагревают, а пар используется для запуска техники. Вода используется для охлаждения горячих металлов, например в производстве стали.
Вода также используется для охлаждения воздуха. Это важный элемент во многих химических веществах, как например медикаментах, лосьонах, шампунях, косметических средствах, средствах для чистки и также в напитках. Вода используется в процессе приготовления пищи и бессчетном количестве процессов на заводах, включая производство бумаги. Вода, которая используется в обработке пищи и напитков, должна быть абсолютно чистой. А производственные предприятия, могут использовать воду более низкого качества.
Отдых это еще одно направление, где мы используем и наслаждаемся водой. Многие люди любят рыбалку, греблю, парусный спорт, греблю на каноэ, рафтинг, плавание, а также многие другие виды отдыха, которые зависят от воды. Большинству из нас нравится минимум один из этих видов отдыха, и мы были бы разочарованы, если бы никогда больше не смогли наслаждаться любым из них. Если наша вода постоянно загрязняется, то становится опасным просто поплавать, а вымирание рыбы в водоёмах лишило бы нас рыбалки. Никто бы не смог наслаждаться греблей на лодке, парусным спортом, греблей на каноэ, рафтингом в загрязненной воде. Мы должны помнить, что очень важно охранять воду от загрязнения.
Транспорт является другим способом использования воды. Многие люди используют лодки и паромы для того, чтобы ездить на работу и возвращаться домой. Людям также нравится путешествовать в круизах или просто заниматься парусным спортом. Разрушение от судоходства включает в себя разливы топлива, которые покрывают воду маслом и угольной пылью, а также эрозию береговой линии, которая наносит вред рыбе и другим обитателям водной стихии.
Вода является основным элементом жизнеобеспечения всей нашей планеты. Все живые существа начинали свое развитие именно с нее. Мало кто знает, что существует огромное количество видов воды. Отличаются они своими химическими и физическими свойствами. Люди сегодня с успехом используют свойства воды в твердом состоянии. Востребовано это жизненно важное вещество не только в быту, но и в косметологии и производстве.
Структурированная вода
Организм человека на 80% состоит из воды. Этот показатель может немного меняться в зависимости от возраста и общего состояния здоровья. Без еды могут долгое время существовать многие живые существа. А вот без воды прожить мало кому удается. Хотя от качества ее также многое зависит. Ученых давно заинтересовал вопрос о том, почему жители горных местностей имеют хорошую продолжительность жизни. Разгадка оказалась в воде, которая имеет особый состав.
В горных родниках вода появляется в тех местах, где начинает таять снег. Этим и обусловлены ее свойства. Молекулы объединяются в макромолекулы и упорядочиваются. В результате многочисленных исследований было выявлено, что свойства воды в твердом состоянии схожи со которая заполняет человеческий организм. Было выяснено, что структурированная талая вода оказывает огромную пользу здоровью. Она гораздо легче проникает через клеточные оболочки, неся за собой питательные вещества, витамины и микроэлементы. Неслучайно структурированную воду широко используют в косметических целях. Стоит лишь ежедневно умываться ей, и лицо будет сиять здоровьем и молодостью.
Живая и мертвая вода
О целебных свойствах воды люди знают еще с давних времен. Природная чистая вода, которая находится в горных источниках и реках, способна помочь в лечении серьезного недуга, продлить жизнь. Ее принято называть живой. В природе встречается также и Она находится в заброшенных озерах и колодцах. Застойная вода, наоборот, несет опасность для человеческого здоровья.
Наука не стоит на месте. Сегодня живая чистая вода не является редкостью. Для того чтобы воспользоваться ее уникальными свойствами, совсем необязательно отправляться к горной реке. Качественный продукт можно получить с помощью электролиза. Используются специальные приборы - активаторы. Под воздействием тока в воде образуются отрицательные и положительные ионы. Жидкость приобретает щелочные свойства, а ее состав становится идентичен с водой в горных реках. Живая вода способствует усваиваемости пищи, улучшает кровообращение. В косметологии продукт также используется.
Питьевая вода
В древние времена не возникал вопрос в том, где брать воду для ежедневного употребления. Ведь экологическая ситуация не была настолько серьезной, как сейчас. Огромное количество заводов и автомобилей, глобальное потепление и разрастание численности населения сделали свое дело. В начале нынешнего столетия коснулся 40% жителей планеты. По прогнозам ученых, эта цифра существенно увеличится уже через несколько десятилетий. Ведь вода в реке без предварительной очистки не может использоваться в быту.
В нашей стране питьевая вода поступает к людям благодаря центральному водоснабжению. Берется она из подземных источников. Но прежде чем станет возможным людьми, ее подвергают многочисленным очисткам. Во многих источниках она не может быть пригодна для питья. Ее деминерализуют и начинают использовать в промышленности и производстве. Свойства воды в твердом состоянии позволяют использовать ее для охлаждения различных приборов.
Пресная вода
Пресной считается вода с минимальным содержанием соли. В некоторых источниках этот показатель достигает лишь 0,1%. Вода при этом необязательно находится в форме жидкости. Она может быть также в виде газа или льда. Стоит отметить, что запасы пресной воды на планете ничтожно малы и занимают всего 2,5%. При этом лишь 1% доступен людям для применения в быту. Как человек использует свойства воды? Все зависит от конечной цели. Пресная вода может быть использована для приготовления пищи, в косметических целях, для охлаждения приборов на производстве и т. д. В большинстве случаев соленая не подойдет.
С каждым днем запасов пресной воды становится все меньше. К этому приводит загрязнение окружающей среды, существенный прирост населения, парниковый эффект. Совсем скоро в бытовых целях придется использовать другие виды воды. А пока ученые делают все, чтобы научиться добывать пресную воду искусственным путем. Люди создают водоемы и учатся экономить.
Основные источники пресной воды
В первую очередь используется вода из поверхностных источников. Это реки и озера. В быту может использоваться также предварительно очищенная подземная вода. Часть пресной получают из осадков. Огромный запас жидкости находится в ледниках (более 80%). Глобальное потепление может привести к тому, что ледники начнут таять, уменьшится количество пресной воды. А свойства воды в твердом состоянии с успехом могут использоваться для сохранения такого необходимого для жизни продукта.
Сегодня основные запасы пресной воды сконцентрированы в Бразилии. Второе место занимают страны СНГ. Только в одном озере Байкал находится 20% мировых запасов. Объем его составляет более 20 тысяч кубических километров. Состав и свойства воды в озере отличаются своей уникальностью. Байкал позволяет оздоровиться, а также привести в порядок психологическое состояние.
Водопроводная вода
Вода в квартиры и дома попадает через особую систему - водопровод. Жидкость предварительно проходит несколько этапов очистки. Если дома дополнительно установить фильтр, воду можно будет пить прямо из-под крана. Система обеспечения ей формируется с помощью металлических труб. От качества коммуникаций напрямую зависит газообразное свойство воды. Жидкость с дополнительными примесями быстро испаряется под воздействием высоких температур. Употреблять в пищу такую воду нежелательно.
Прежде чем вода попадет к людям, ее проводят через очистительную станцию. Здесь ее отстаивают, фильтруют через специальные решетки, проводят первичное и вторичное хлорирование. Такие процедуры позволяют убрать вредные примеси, избавляют воду от болезнетворных микроорганизмов. Если работа очистительной станции налажена правильно, водопроводная вода может употребляться в пищу.
Жесткая вода
Жесткой считается та, в которой в большой степени сконцентрированы соли магния и калия. Существуют различные виды воды с дополнительными примесями. Это общая жесткость, временная и постоянная. определяется концентрацией всех солей в воде в первичном состоянии. Постоянная может быть определена только лишь после кипячения воды. Определяется количество хлоридов и сульфатов. Эти соли не разрушаются под воздействием высокой температуры, а также не выпадают в осадок.
Временную жесткость можно изменить. Происходит это также в процессе кипячения. При температуре выше 80 градусов разрушаются гидрокарбонаты. В результате образуется углекислый осадок. Именно поэтому после кипячения вода становится гораздо мягче. Как человек использует свойства воды в мягком состоянии? Такая жидкость будет более приемлемой для употребления в пищу. В косметических целях жесткую воду также использовать нежелательно.
Как определить жесткость воды?
Существует несколько признаков, которые помогут определить, превышает ли количество солей в воде норму. Посмотрите на вещи после стирки. Если они становятся более жесткими, а белый цвет приобретает желтоватый оттенок, стоит обратить внимание на состав воды. С солями могут вступать в реакцию моющие средства. Это можно заметить даже во время мытья посуды. На мочалке будет образовываться меньше пены, могут появиться белые хлопья.
Накипь - это первый признак жесткости воды. Если чайник быстро обрастает осадками после кипячения, стоит задуматься о приобретении дополнительного очистительного прибора. После умывания жесткой водой появляется ощущение стянутости и сухости. Жидкость просто смывает естественный защитный слой кожи. Мягкая же вода позволяет сохранить лицо увлажненным.
Деионизированная вода
Деионизированная вода - это наиболее чистая жидкость, которая воды этого типа? В первую очередь в косметологии. Различные маски и кремы, приготовленные на основе деионизированной воды, обладают отличными свойствами. Кожа становится увлажненной, сокращается количество морщин и угрей. Деионизированная вода может использоваться также и в медицине. На основе жидкости готовят различные лекарственные препараты.
Дистиллированная вода
Вода для промышленных целей очищается с помощью дистилляции. Таким образом получается жидкость без вредных примесей и болезнетворных микроорганизмов. При этом не приходится вспоминать про полезные свойства воды. Окружающий мир жидкости с подобным составом не имеет. Проблема в том, что в процессе очистки она избавляется также и от полезных микроорганизмов. Такую воду еще называют «мертвой». Такая жидкость имеет особые физические свойства. Она имеет низкую электропроводность, а также кипит при более высокой температуре. Дистиллированную воду используют в системах отопления, при охлаждении различных элементов приборов.
Бидистиллированная вода
Бидистилляция - это еще один от примесей и микроорганизмов. В итоге получается абсолютно чистая жидкость. Такая вода имеет электропроводность менее 1 мкСм/см. Как человек использует свойства воды такого вида? В первую очередь очищенная жидкость используется в медицине. Для проведения инъекций нужна вода высокого качества. Такую жидкость также используют при проведении различных лабораторных исследований.
Человечество потребляет огромное количество пресной воды. Наиболее водоемкие отрасли промышленности: горнодобывающая, сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит 70 % всей воды, используемой в промышленности. Но все же главный потребитель пресной воды – сельское хозяйство, забирающее 60–80 % пресной воды, используемой человеком.
Вода – необходимый компонент жизнедеятельности человека. Как человек использует воду?
Вода – универсальный растворитель, все биохимические и обменные реакции в живом организме протекают с ее участием.
1. В сутки человек должен выпивать от 0,5 до 2 л воды.
2. Вода необходима для поддержания гигиены тела, жилища, улицы.
3. В теплоцентралях городов и поселков циркулирует вода.
4. Минеральные воды употребляют внутрь и для ванн, используя их целебные свойства.
5. Горячая вода термальных источников идет для обогрева жилья, парников, теплиц, выработки электроэнергии.
Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий все более усложняют проблему обеспечения водой. Потребности в воде огромны, и расходы ее с каждым годом возрастают. Так, если на бытовые нужды в домах без канализации человек потребляет в сутки около 50 л воды, то в современных зданиях расход воды на 1 человека в день составляет 200–500 л.
Большая часть воды после ее использования в хозяйственных нуждах возвращается в реки в виде сточных вод. Дефицит пресной воды уже сейчас становится проблемой, недостаток воды уже ощущают такие страны, как ФРГ, Франция, Англия, Бельгия и другие (всего более 50 стран). Некоторые африканские страны импортируют пресную воду в виде айсбергов.
Источники пополнения питьевой воды. Открытые водоемы – реки, озера, родники. Для получения питьевой воды из этих источников требуется дополнительная очистка.
Атмосферные осадки – почти дистиллированная вода, в которой нет необходимых микроэлементов. Кроме того, при прохождении над населенными пунктами осадки загрязняются пылью, грязью, газами, различными микроорганизмами. В результате для питья такая вода не годится.
Артезианские воды, образующиеся из подземных вод, – как правило, это чистая вода, но отличающаяся повышенной жесткостью. Даже артезианская вода может быть загрязнена через трещины в земных породах, заброшенные шахты и т. д.
Человека волнует проблема качества воды, которую он употребляет, так как это одна из составляющих экологического здоровья населения. Основные «средовые» болезни идут от загрязнения атмосферы и воды. Через воду могут передаваться возбудители инфекционных заболеваний (брюшного тифа, холеры, дизентерии, туляремии). Вода также может быть источником заражения гельминтами и малярией. Если в какой-то местности в воде не хватает йода, то жители местности страдают эндемическим зобом. Избыток фтора в воде вызывает эндемический флуороз, т. е. зубы и кости человека становятся хрупкими, поражается костно-связочный аппарат, а недостаток фтора увеличивает поражаемость зубов кариесом, в основном у детей.
Загрязнение морских вод. Качество используемой человеком воды резко снизилось из-за сбросов химических предприятий, бытовых отбросов и других загрязнителей в пресные и морские воды. В результате поступления в воды морей и Мирового океана значительного количества ядовитых и антропогенных отходов уменьшаются самоочистительные свойства морских вод, снижается их биологическая продуктивность. Различают три вида загрязнения морских вод: химическое, загрязнение бытовыми отбросами, радиоактивное.
Химические загрязнители – это в основном нефть и нефтепродукты, попавшие в море в результате бурения скважин или аварий танкеров.
Загрязнение бытовыми отбросами приводит к возникновению инфекционных заболеваний у купальщиков, изменению водной флоры и фауны.
Радиоактивное загрязнение – это такое загрязнение, при котором концентрация радионуклидов, накапливаемая планктонными организмами, в несколько раз превышает радиоактивность воды; источники загрязнений: отходы атомных подводных лодок, заводы для очистки урановой руды, атомные электростанции.
Загрязнение внутренних водоемов. Вследствие бурного развития промышленности исчезают полноводные реки, озера, резко меняется их солевой состав. Так, воду Рейна нельзя использовать для питья, этой водой опасно даже чистить зубы, так как концерны Германии и Франции сбрасывают туда неочищенные отходы. В сточную канаву превращена река Везер, насыщены отравляющими веществами воды Эльбы. В Англии загрязнены почти все реки. Ни одна из рек Москвы не соответствует санитарным нормам.
Вредными загрязнителями внутренних вод являются фенол и его производные, а также поверхностно-активные вещества, содержащиеся в современных моющих средствах. Вызывает серьезное беспокойство загрязнение водоемов пестицидами и минеральными удобрениями, поступающими с полей с дождевыми и талыми водами.
Пути охраны водных ресурсов – внедрение новых технологических процессов, переход на замкнутые (бессточные) циклы водоснабжения, где сточные воды не сбрасываются, а используются многократно.
В настоящее время очистка сточных вод проводится механическими, химическими и биологическими методами.
При механическом методе используют систему отстойников и разного рода ловушек (сита, решетки, песколовки, жироловки и т. д.).
При химическом методе в сточные воды добавляют реагенты, образующие с загрязнителями нерастворимый осадок.
При биологическом методе для минерализации органических загрязнителей используют аэробные (т. е. протекающие в кислородной среде) биологические процессы, осуществляемые микроорганизмами. Так, на сахарных заводах сточные воды очищают с помощью одноклеточной зеленой водоросли хлореллы. Создаются специально подготовленные участки – поля орошения, биологические фильтры. Этот метод дает наилучший результат.
На земледельческих полях орошения загрязненная вода фильтруется через почву, при этом накапливается значительное количество ценных органических удобрений.
Вода – главная составная часть гидросферы, основной средообразующий компонент, неотъемлемая часть живого вещества. Несмотря на большие запасы пресных вод на Земле, дефицит их для человека и многих экосистем реален. Истощая и загрязняя воды, человек не только лишает себя данного ресурса, но и разрушает среды жизни многих организмов, нарушает свойственные им связи.
1. Приведите примеры особенностей водной среды обитания и характерные черты обитателей.
2. Обоснуйте, чем опасно для живых организмов загрязнение водной среды обитания, приведите примеры.
3. Поясните, какое значение в жизни любого организма имеет вода, ответ подтвердите примерами.
4. Докажите, что вода служит наиболее жестким ограничивающим фактором.
5. Прокомментируйте, является ли вода неисчерпаемым ресурсом.
6. Назовите, где сосредоточены запасы доступной и недоступной пресной воды.
7. Охарактеризуйте круговорот воды в природе.
