Глава 11. Характеристика водных ресурсов и их использование

1. Свойства и классификация вод

Вода занимает особое место среди всех соединений в смысле пер- востепенной ее важности в самых разнообразных процессах и явлениях живой и неживой природы, а также в практическом использовании ее человеком.

Запасы воды на Земле исчисляются примерно в 1400 млн.км³, около 98 % из них являются солеными. Большая часть пресной воды,

доля которой и так невелика, труднодоступна для использования ее че- ловеком, так как сосредоточена в ледниках на южном и северном по- люсах нашей планеты, вершинах гор и водоносных слоях под землей. Ежегодный объем потребления пресной воды в мире составляет 3900 млрд. м³, около половины его теряется безвозвратно, другая половина превращается в сточные воды.

Качественный и количественный состав природных вод формиру- ется под влиянием естественных процессов. В зависимости от степени минерализованности воды делятся на пресные (содержание солей ме- нее 1 г/л), солоноватые (1-10 г/л), соленые (10-50 г/л) и рассолы (более 50 г/л). По преобладающему аниону различают воды карбонатные (гидрокарбонатные), сульфатные и хлоридные.

Жесткость природных вод обусловлена присутствием в них солей кальция и магния и выражается концентрацией ионов Са²⁺ и Mg²⁺ в ммоль-экв/л (мг-экв/л). Общая жесткость воды подразделяется на кар- бонатную и некарбонатную. Карбонатная связана с наличием в воде карбанатов и бикарбонатов кальция и магния, а некарбонатная - ос- тальных солей этих катионов (сульфатов, нитратов, хлоридов и др.).

Природные воды принято делить на три вида, сильно различаю- щиеся по наличию примесей. Атмосферные - воды дождевых и снего- вых осадков - характеризуются сравнительно небольшим количеством примесей, главным образом, растворенными газами, и почти не содер- жат растворенных солей, в частности, кальция и магния (мягкая вода).

Поверхностные воды - речные, озерные, морские, ледниковые - имеют значительно более широкую гамму примесей, в том числе дву- углекислые соли кальция, магния, натрия, калия, а также сернокислые и хлористые соли от ничтожных количеств до полного насыщения.

Подземные - воды артезианских скважин, колодцев, ключей, гей- зеров - характеризуются разнообразием состава растворенных солей,

которые зависят от состава и структуры почв и горных пород, через которые просачиваются атмосферные и поверхностные воды, образуя подземные водоемы. Фильтрующая способность почв и горных пород обуславливает высокую прозрачность вод и отсутствие в них примесей органического происхождения.

Вода находится на Земле одновременно в трех агрегатных со- стояниях (жидкость, пар и твердое - лед), что делает нашу планету уникальной. Водяной пар задерживает тепловое излучение с поверхно- сти Земли, но пропускает солнечные лучи, что способствует смягче- нию климата. Лед легче воды и не тонет, что не позволяет промерзать водоемам до дна и сохранить в них жизнь зимой.

Физические свойства воды в большинстве своем уникальны и резко выражены по сравнению с такими же свойствами других ве- ществ. Вода имеет самую высокую по сравнению с другими жидкостя- ми теплоемкость, удельную теплоту парообразования, теплопровод- ность. Следствием этих свойств является медленное нагревание и ох- лаждение воды, что в значительной мере и определяет ее воздействие на климат нашей планеты.

Вода имеет высокую диэлектрическую проницаемость, что обес- печивает длительное пребывание веществ в растворенном состоянии и приводит к тому, что в биосфере вода никогда не бывает чистой.

Одним из важнейших свойств воды является ее способность к об- разованию растворов, что связано с особенностями строения воды. Молекула воды характеризуется значительной полярностью, образуя диполь. Это позволяет молекулам воды соединяться друг с другом в агрегаты и в итоге структуры различной плотности упаковки. Вода яв- ляется универсальным растворителем, что сыграло важнейшую роль в формировании состава природных вод.

По химическим свойствам вода представляет собой реакционно- способное вещество, вступающее в реакции с соединениями различных классов - галогенами, щелочными металлами, атомарным кислородом и др.

В отличие от других естественных богатств вода находится в не- прерывном движении, совершая круговорот в природе, который связы- вает воедино все воды Земли и делает их ресурсы практически неис- черпаемыми. Началом круговорота является ее испарение с поверхно- сти морей, океанов и континентов, происходящее под действием сол- нечной энергии и создающее атмосферную влагу. Часть испарившейся воды переносится воздушными течениями на большие расстояния и выпадает в виде дождя или снега, питая реки, озера, подземные воды, поглощаясь почвой. В итоге вода возвращается в моря и океаны и про-

цесс повторяется. Вследствие круговорота в гидросфере происходит постоянный обмен водных масс.