Основные запасы пресной воды находятся: Где сосредоточены основные запасы пресной воды в гидросфере?

Где сосредоточены основные запасы пресной воды в гидросфере?

Я всегда знала о важности пресной воды. В конце-концов, два самых драматичных сюжетных поворота в приключенческих рассказах: человек остается в море или на острове без доступа к пресной воде; человек теряется зимой и ему не из чего и нечем развести костер. Это на самом деле очень жутко.

А изображения горных вершин, скважин и колодцев на этикетках бутилированной воды (к слову, по сей день пью только такую, фильтрованную терпеть не могу) давали общее представление о том, откуда берется питьевая вода.

Из чего состоит гидросфера

Гидросфера — геосфера, объединяющая всю воду на планете в любых ее формах.

Гидросфера тесно связана и постоянно контактирует с остальными геосферами, в том числе биосферой (ведь живые организмы состоят в большой степени из воды).

Основные части гидросферы:

• Мировой океан;
• ледники;
• внутриматериковые водоемы;
• подземные воды.

Вода также содержится в атмосфере и биосфере (живые организмы всегда содержат воду), но в масштабах гидросферы это не слишком значительный процент.

Воды на Земле огромное количество, но большая ее часть сосредоточена в океанах. Но, как все знают, океаническая вода солёная, поэтому для питья она не подходит.

Морскую воду можно опреснять, но процесс это сложный и недешевый. Поэтому нас с вами интересует вода пресная.

Основные запасы пресной воды и где они сосредоточены

Давайте пойду от малого к большему.

Дождевая вода всегда пресная, ведь соль не испаряется вместе с водой, а всегда остается «внизу».

Надземные водоемы содержат значительное количество пресной воды. Известное озеро Байкал содержит около 80% запасов пресной воды России.

Однако, как ни странно, но большая часть пресной воды находится не в ручьях, реках, озерах и прочих очевидных местах, а остается «невидимой».

Главные запасы пресной воды скрыты во льду (ледники) и под землей (подземные воды).

К сожалению, сейчас и морская, и пресная вода постоянно загрязняются отходами деятельности человека. Повсеместное загрязнение гидросферы — это одна из главных экологический проблем современности.

1. Где сосредоточены основные запасы пресной воды в гидросфере? 2. Чем различаются грунтовые

1. Где сосредоточены основные запасы пресной воды в гидросфере? В ледниках Антарктиды,Гренландии,Арктики.

2. Чем различаются грунтовые и межпластовые воды? Грунтовые воды расположены в верхнем водоупорном слое,они сильно загрязняются при просачивании сточных вод,их уровень непостоянный.Межпластовые воды находятся между двумя водоупорными пластами,они практически не загрязняются сточными водами и имеют постоянный уровень.

3. Как образуются артезианские источники?Артезианский источник-это вода,которая изливается на поверхность земли под большим напором из-под земли.Под землёй она находится между водоупорными слоями.
Такие источники образуются в тех местах, где между прослойками горных пород будут находится пустоты.Но сами горные породы должны быть водонепроницаемыми.Также образование артезианских источников связано с рельефом местности,он должен иметь эллипсовидную форму.

4. Где находятся самые крупные покровные ледники?В Антарктиде,Гренландии и на арктических островах.  

5. Какое утверждение верное? А. Песок относится к водопроницаемым породам Б. На Кавказе находятся известные курорты Кисловодск, Пятигорск, Ессентуки 1) Верно только А 2) Верно только Б 3) Оба верны.
4) Оба неверны.

Правильный ответ 3 (оба ответа верны).Песок относится к рыхлым водопроницаемым породам;Кисловодск,Пятигорск,Ессентуки относятся в Кавказским Минеральным Водам,группе курортов,которые расположены на Большом Кавказе.

6. Вам предстоит описать ледник Большой Азау на Кавказе. Самостоятельно составьте план описания ледника.

1 Географическое положение ледника.Ледник расположен на материке Евразия,на границе между Азией и Европой,в России,в южной её части ,на горе Эльбрус.

2 Географические координаты.73° с.ш. 42° в.д.

3 Вид ледника:горный.

4 Площадь оледенения 23 км².

5 Движение ледника:он постепенно отступает (тает).

Основные запасы пресной воды в гидросфере: где сосредоточены в наибольших и наименьших объемах?

Что это такое?

Это вся вода, в которой содержится не более 0,5% солей. Она используется для питья, течет в кранах, в ней купаются и ею пользуются для орошения производственных и сельскохозяйственных земель. Вся остальная является соленой.

Где находятся на планете?

Несоленая содержится в таких источниках, как:

• реки;
• озера;
• пруды;
• подземные реки;
• болота;
• водохранилища;
• снежный покров;
• ледники;
• атмосфера.

Распределяется следующим образом:

Таким образом, на долю ледников приходится больше всего объема из запасов пресной воды.

Где содержатся самые большие в мире водные ресурсы?

Распределение h3O на земле крайне неравномерно. Есть континенты и страны, на которых она преобладает в избытке, и напротив, есть места с ее недостатком.

По континентам

Статистику распределения по разным континентам создал еще в 1971 году К.П.Воскресенский, куб.км.:

1. Европа – 3140.
2. Азия – 13400.
3. Северная Америка — 5960.
4. Африка – 4020.
5. Южная Америка – 10380.
6. Австралия – 1890.
7. Антарктида – 1050.

По странам

Основываясь на справочнике ЦРУ, можно назвать тройку лидеров по объему водных ресурсов, куб.км.:

1. Бразилия – 8,233.
2. Россия – 4,508.
3. США – 3,069.

Ежегодно от дефицита пресной воды на планете испытывают трудности примерно 2 миллиарда человек. Большие проблемы с этим наблюдаются в Африканских странах.

Какой h3O на земле больше всего?

Если посмотреть на карту мира, то можно заметить, что водная гладь покрывает огромные участки, она занимает по площади 70% планеты.

По подсчетам специалистов общий объем водных ресурсов планеты составляет около 1,39 млрд. куб. км. Доля несоленой в этом объеме составляет всего не более 2,5 — 3%, соответственно её объем не превышает 35 000 000 куб. км.

В каком виде можно найти?

При упоминании пресной воды многие люди представляют открытые источники:

• реки,
• озера,
• пруды.

Воду из таких источников можно забирать с наименьшими затратами, поэтому она используется для питья и всех бытовых нужд.

Но гораздо большие объемы сосредоточены в:

• ледниках,
• снежном покрове,
• под землей.

Можно сказать, что это основные запасы, которые в сумме составляют около 99% всей несоленой воды на планете.

Заключение

Основные запасы пресной воды распределены на нашей планете неравномерно. Большая часть приходится на Бразилию, Россию и США, а основной источник — ледники.

Мировое состояние пресной воды | Детское экологическое движение «Зелёная планета»

По данным Всемирной метеорологической станции через пятнадцать лет с нехваткой питьевой воды может столкнуться все население Земли. Россия хотя и обладает третью мировых запасов пресной воды, но всё-таки имеет серьезные проблемы с ее экологической чистотой. Ежегодно в мире из-за некачественной воды умирает более трех миллионов людей.

МИРОВОЕ СОСТОЯНИЕ ПРЕСНОЙ ВОДЫ

Пресную воду уже сейчас стали называть «нефтью будущего». Ученые подсчитали, что 97.5% всех запасов воды на планете Земля приходится на соленые воды морей и океанов. Пресная вода же составляет только 2.5%. Если учесть, что 75% пресной воды «заморожено» в горных ледниках и полярных шапках, еще 24% находится под землей в виде грунтовых вод, а 0.5% «рассредоточено» в почве в виде влаги, то получается, что на наиболее доступные и дешевые источники воды: реки, озера и прочие наземные водоемы, — приходится чуть больше 0.01% мировых запасов воды.

Экологи давно говорят о том, что Земля нагревается с катастрофической скоростью. По прогнозам, к 2030 году начнут интенсивно таять ледники, и далее последует череда глобальных и непредсказуемых событий. Под впечатлением от таких прогнозов специалисты стали подсчитывать мировые запасы пресной воды. Оказалось, что треть жителей планеты нуждается в ней уже сейчас.

Так, жители США и Средиземноморья потребляют воду быстрее, чем природные запасы успевают пополниться. В развивающихся странах Азии стоимость пресной воды ежегодно растет. В Японии, Корее, Франции, Великобритании и других технологически развитых странах проблемы связаны с ее качеством: она сильно загрязнена отходами. Экологи говорят о том, что в новом десятилетии проблема питьевой воды может стать самой важной для человечества и породить вооруженные столкновения между народами и государствами.

В России сосредоточено 20% мировых запасов пресной воды. Однако никто не может сказать точно, сколько ее на самом деле. Основные запасы находятся под землей и малоизученны. На данный момент в стране открыто более 3330 месторождений подземных вод. Этого достаточно для того, чтобы обеспечить страну питьевой водой. Однако централизованным водоснабжением пользуется лишь треть россиян. Притом подавляющее большинство таких водопроводов поставляет населению воду, которая не соответствует санитарно-гигиеническим требованиям. Также проблемы водной отрасли России связаны со смыванием загрязняющих веществ с почвы в водоемы и со сбросом сточных вод.

В нашей стране выделение средств на решение водной проблемы идет сразу по трем государственным направлениям: «Дети России», «Жилище» и «Снижение рисков и последствий техногенных и природных катастроф». Однако этих программ не хватает для того, чтобы переломить ситуацию.

Миру же нужна устойчивая практика управления водными ресурсами. Однако речь не идет о быстрых темпах развития в этом направлении. Несмотря на то, что кризис с пресной водой кажется неизбежным во многих районах, где сейчас наблюдается ее нехватка, в других районах эту проблему еще можно решить, если соответствующая политика будет сформулирована, согласована и реализована в самое ближайшее время.

Международное сообщество уделяет повышенное внимание мировым проблемам, связанным с водой, и целый ряд организаций предоставляет финансовые средства и помогает управлять предложением и спросом на водные ресурсы. Возникает все больше механизмов, которые обеспечивают более справедливое распределение этих ресурсов. Страны, расположенные в районах с традиционной нехваткой воды, вводят более совершенные тарифные механизмы, развивают общественные системы управления водными ресурсами и переходят к режимам управления водосборными и речными бассейнами. Между тем, число и масштаб таких проектов должны быть существенным образом увеличены.

Вода, являясь необходимым минеральным компонентом клеток, входит в состав всех живых организмов. Только с участием воды могут протекать сложнейшие реакции в органических системах, и сама вода является средой обитания представителей различных царств живой природы. И именно поэтому так необходимо уделить повышенное внимание к проблеме, связанной с охраной пресной воды.

Экологическая безопасность. Тема 5. Гидросфера как природный ресурс. Тест для самопроверки

1. Совокупность всех океанов, морей, рек и озер земного шара
гидросфера
Мировой океан
тропосфера
водная оболочка

2. Метод обеззараживания воды, который считается наиболее прогрессивным на сегодняшний день
хлорирование
ультрафиолетовое облучение
йодирование
озонирование

3. Загрязнение воды остатками лесосплава является … загрязнением.
физико-химическим
биологическим
химическим
механическим

4. Самые большие запасы воды на Земле находятся в …
айсбергах
Мировом океане
недрах земли
ледниках

5. Физико-химическим методом очистки сточных вод является …
применение электролиза
добавляют различные химические реагенты
продолжительное отстаивание воды в специальных прудах
фильтрация сточных вод через активированный (порошкообразный) древесный уголь

6. Основные источники загрязнения и засорения водоёмов
недостаточно очищенные сточные воды
отходы жизнедеятельности человека
кислотный дождь
загрязнение вод бактериями и микроорганизмами

7. Практикуется … основных метода очистки сточных вод.
два
пять
четыре
три

8. Водопользование водных объектов, осуществляемое гражданами для удовлетворения их нужд бесплатно
частичное водопользование
специальное водопользование
особое водопользование
общее водопользование

9. Содержание пресной воды по отношению ко всем ресурсам гидросферы
2 %
98 %
25 %
10 %

10. Вид водопользования, когда водные ресурсы используются для нужд обороны и федерального транспорта
частичное
особое
общее
специальное

11. Земельные ресурсы являются … природными ресурсами.
неисчерпаемыми
исчерпаемыми невозобновляемыми
относительно возобновляемыми
возобновляемыми

12. Во всем мире основным потребителем воды является сельское хозяйство (до 70—80%), а в РФ сельское хозяйство расходует только … % потребляемой воды.
20
40
60
50

13. Верхний твердый слой Земли
земная кора
биосфера
литосфера
атмосфера

14. Создание растительного покрова на нарушенных землях — … рекультивация
техническая
строительная
биологическая
предварительная

15. Восстановление нарушенных земель, называется …
рекультивацией
деградацией
мелиорацией
дефляцией

16. Механический метод очистки сточных вод
установление решеток
добавляют различные химические реагенты
фильтрация сточных вод через активированный (порошкообразный) древесный уголь
продолжительное отстаивание воды в специальных прудах

17. Использование водных объектов в течение 4 лет считается … пользованием.
среднесрочным
ограниченным
долгосрочным
краткосрочным

18. Основные загрязнители внутренних водоемов и Мирового океана на современном этапе
органические и неорганические удобрения
сплавы древесины
черная и цветная металлургия
нефть и нефтепродукты

19. Водные ресурсы являются …
неисчерпаемым невозобновимым ресурсом
исчерпаемым невозобновимым ресурсов
неисчерпаемым возобновимым ресурсом

20. Использование воды, связанное с изъятием ее из мест локализации с частичным или полным безвозвратным расходованием
загрязнение водоемов
водозабор
водопользование
водопотребление

21. Природные ресурсы, которыми являются каменный уголь, нефть и большинство других полезных ископаемых
неисчерпаемые
исчерпаемые невозобновляемые
относительно возобновляемые
исчерпаемые возобновляемые

22. Биологический метод очистки сточных вод
фильтрация сточных вод через активированный (порошкообразный) древесный уголь
продолжительное отстаивание воды в специальных прудах
установление решеток
добавляют различные химические реагенты

23. Использование воды без изъятия ее из мест естественной локализации
водопользование
сброс сточных вод
водозабор
водопотребление

24. Основные запасы пресной воды находятся в …
ледниках, полярных снегах и айсбергах
мировом океане
реках
озерах

25. Вид водопользования, когда водные ресурсы используются для удовлетворения лечебных и оздоровительных нужд населения
общее
специальное
особое
частичное

26. Самая тонкая (в вертикальном распределении) из сред жизни
воздушная
почвенная
водная и воздушная
водная

27. Ресурсы животного и растительного мира являются … природными ресурсами.
относительно возобновляемыми
неисчерпаемыми
исчерпаемыми невозобновляемыми
возобновляемыми

28. Химический метод очистки сточных вод
фильтрация сточных вод через активированный (порошкообразный) древесный уголь
добавляют различные химические реагенты
установление решеток
продолжительное отстаивание воды в специальных прудах

Тюменские ученые проанализировали, как изменился химический состав питьевых подземных вод в Югре

В работе участвовали сотрудники Западно-Сибирского филиала ИНГГ СО РАН и Западно-Сибирского Института проблем геологии нефти и газа Тюменского индустриального университета.

Нефтяное месторождение в районе озера Самотлор в Ханты-Мансийском автономном округе. Alamy/ТАСС

Территория исследований включает центральную часть Вартовского нефтегазоносного района Ханты-Мансийского автономного округа (Югры) и занимает 16,5 тыс. км2. В этом районе большая часть водозаборов расположена в пределах нефтяных месторождений и вблизи населенных пунктов, поэтому следить за состоянием пресной питьевой воды очень важно. Ее основные запасы находятся на глубине 70-180 метров.

Район исследований. Иллюстрация предоставлена М. Вашуриной

Ученые сравнили результаты химического анализа проб, взятых в период освоения района (1965-1984 гг.) и во время активного недропользования (с 2004 г.). Выяснилось, что в образцах из центральной части Вартовского района увеличился сухой остаток, а их состав стал более  однородным. Кроме того, в воде появились частицы натрия и калия.

Ученые пока не могут однозначно предположить, что изменений произошли из-за загрязнения подземных вод в процессе нефтедобычи. Такие маркерные показатели, как нефтепродукты, фенолы, синтетические поверхностно-активные вещества, свинец, никель и хром в образцах находятся в пределах санитарных норм, и их содержание в последние 15 лет практически не меняется. 

Наиболее вероятная причина изменений — восходящая фильтрация вод. Это процесс, когда вода из более глубоких пород поднимается наверх. Фильтрация проходит по микротектоническим разломам и попадает в верхние слои, где добывается питьевая вода. 

В дальнейшем ученые планируют более детально изучить роль природных и техногенных факторов, влияющих на химический состав подземных вод.

Источник: Институт нефтегазовой геолог​ии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН

Вам может быть интересно

Запасы воды в России

В мире 97% соленой воды. Пресной воды всего 3%. Россия по запасам воды в мире стоит в ряде лидеров. В этом отношении нас опережает только Бразилия. Крупнейшим хранилищем пресной воды в России выступает озеро Байкал. В озере содержится 1/5 всей пресной воды в мире и 3/4 всей пресной воды России. Примечательно то, что большинство наших граждан живет в местах, где пресной воды не достаточно. Всего порядка 8-10% от всех запасов воды России.

Человек на 70% состоит из воды. Может прожить 3 суток без питья пресной воды. Наша жизнедеятельность приводит к постепенному уничтожению запасов пресной воды. Много пресной воды в России есть в водохранилищах и озерах. Вот самые крупные из них: Ладожское озеро 911,0 кубических километров; Онежское озеро 292,0 кубических километров; Озеро Байкал 23000,0 кубических километров; Озеро Ханка 18,3 кубических километров. Водохранилища:  Рыбинское – 26,3 кубических километров; Самарское – 58,0 кубических километров; Волгоградское — 31,4 кубических километров; Цимлянское — 23,7 кубических километров; Саяно-Шушенское — 31,3 кубических километров, Красноярское – 73,3 кубических километров и соответственно Братское – 170, 0. Пресная вода есть в реках. В ледниках хранится тоже ее запасов. Это наш резерв на случай дефицита ценной жидкости.

Несмотря на столь обширные запасы воды, ее пользуются неумело. В нашей стране пресную воду расходуют следующим образом: 59% всей доступной пресной воды расходуется на нужды промышленности, 21% тратится на домашнее хозяйство людей. В том числе на нужды домашнего хозяйства, а также на питье. 13% отводится на орошение полей. И в резерве остается 7% на нужды, которые могут возникнуть.

Приведенные выше показатели траты воды могли быть меньше. Для этого необходимо экономить пресную воду. Такие большие расходы объясняются потерями воды из-за изношенности водопроводных сетей. Каждый год теряется 9 кубических километров пресной воды. А всего количество потерянной воды в коммунальном хозяйстве равно 16% из 100% используемой ежегодно воды. Вода теряется и не доходит до потребителей. В сельском хозяйстве при орошении полей неэкономно расходуется пресная вода. Это связано с морально и физически устаревшим оборудованием. Его давно необходимо поменять на новое более совершенное оборудование. Значительно сокращается количество чистой пресной воды из-за сбросов в нее отходов. Так в 2002 году общее количество сточной, непригодной для пищи воды, составило 54,7 кубических километров. Эти не утешающие цифры возникают большей частью по двум причинам: загрязнение воды предприятиями и сброс сточных вод жилищно-коммунальным хозяйством. Хотя ЖКХ и предприятия должны осуществлять очистку сточных вод, они этим не занимаются. В Европе сточную воду очищают по максимуму. В России общее количество очищенной сточной воды в 2002 году составило 2,5 кубических километра. Говоря иными словами только 10% от всех сточных вод, которые должны быть подвергнутыми очистке. Такие маленькие цифры возникли вследствие перегрузки очистных сооружений или их полного отсутствия.

Сточные воды по своему составу можно разделить на несколько видов. Это, во-первых, минеральные загрязнения (песок, глина, частички руд, кислотные и щелочные растворы), во-вторых, органические загрязнения ( частицы дерева, бумаги), в-третьих, нечистоты, образующиеся путем жизнедеятельности человека и прочих животных (фекальные массы, части животных и прочие отходы).

Сейчас в России пока нет недостатка пресной воды. Во многих мировых странах проблема недостатка воды стоит очень остро. На самом деле это серьезная проблема. В связи с ростом крупных городов ЖКХ приходится затрачивать все больше и больше воды. Много воды тратится на сельское хозяйство. Большую часть пресной воды забирает промышленность. Эти три отрасли конкурируют между собой. За пресную воду в недалеком будущем может начаться война. Промышленность, как известно, всегда получает доходы больше чем сельское хозяйство. Поэтому последняя отрасль менее конкурентоспособна и проигрывает в этой борьбе. В итоге страдает сельское хозяйство. Выращивать различные культуры становится невыгодно. Такая страна лучше  купит готовые сельскохозяйственные продукты. Ученые приводят любопытный пример. Если тенденция к нехватке воды в ближайшие полвека не изменится к лучшему, то в 2050 году орошать поля для полноценного урожая придется количеством воды равным 24 годовым стокам реки Нил.

Потенциальный запас водных ресурсов России

За чистой питьевой водой на планете наблюдает ГРИНПИС. Нехватка воды в России и в мире ожидается в ближайшем будущем. Исследователями приводятся следующие цифры. К 2050 году пресной воды людям будет предоставляться в четыре раза меньше по сравнению с 20 веком. Ученые выяснили, что к 20 годам 21 века один миллиард человек будет ощущать острую нехватку воды. Взаимодействием мирового океана и всей суши продолжалось миллионами лет. В настоящее время, в связи с варварским использованием природного ресурса  –  воды, океан недополучает влагу, которая испаряется с суши. Этим и вызвано уменьшение уровня воды в реках Европы. Еще несколько веков назад взаимодействие воды между океаном и сушей было 50/50. Наша цивилизация скоро может оказаться под угрозой вымирания именно из-за нехватки воды. Вымереть человечество может и из-за грязной воды. Ежегодно в России умирает около 20 тысяч человек. Люди отравились отравленной химикатами и сбросами водой. Много людей заболевают опасными болезнями из-за плохой воды.

На сегодняшний день, по мнению ученых, в нашей стране совсем чистых водоемов нет. Так в Москве-реке недавно был обнаружен яд – нитритный азот. При этом муниципальные власти спорили с федеральными властями о допустимой концентрации ядовитого вещества в реке. Хотя вместе могли скорее заняться очисткой. Над этим хорошо постаралось множество загрязняющих воду предприятий. Исследователи выделяют три виды грязной воды: Умеренно загрязненная, загрязненная и грязная вода. В последние годы российские водоемы делят именно по этим трем критериям. Самые грязные реки России – это Обь, Енисей, Северная Двина, Урал, Дон и Волга. Это реки с плохой экологией, которая будет с годами все хуже.

Проблема нехватки воды стоит на первом месте среди других. Если ситуация не изменится, то человеку будет нечего пить. Ну а дальше всего три дня на выживание.

Самый большой в мире источник пресной воды у вас под ногами

Возможно, вы не задумаетесь об этом мимоходом, но грунтовые воды являются жизненно важным ресурсом пресной воды. Только в Австралии запасы грунтовых вод помогают стране стабильно зарабатывать 34 миллиарда австралийских долларов в год за счет добычи полезных ископаемых, производства продуктов питания и производства.

Но это еще и уязвимый ресурс. Во всем мире около 1,7 миллиарда человек живут в регионах, где подземные воды испытывают стресс, 60% из них — в Индии и Китае.

Американские и канадские исследователи недавно подсчитали общее количество подземных вод в мире и подсчитали, что он эквивалентен озеру глубиной 180 метров, покрывающему всю Землю. Это делает подземные воды крупнейшим активным ресурсом пресной воды на планете.

Подземные воды часто называют скрытым ресурсом, так как их не часто можно увидеть и трудно визуализировать. Вода хранится между порами в породе или в трещинах, известных как водоносные горизонты. Следовательно, количество грунтовых вод в конкретном месте зависит от местной геологии.Геологическая история определяет степень пористости и трещиноватости породы и, следовательно, способность удерживать грунтовые воды.

Мы все еще очень мало знаем об этом драгоценном ресурсе, особенно о том, как на него может повлиять возрастающее давление и потепление в мире. Но ученые начинают искать ответы.

Как узнать возраст воды?

Та же исследовательская группа, которая подсчитывала количество подземных вод, также исследовала его возраст.Как они это сделали?

Люди ввели удобный размер на Земле, когда мы начали испытания атомного оружия. Это оставляет отметку времени, которую можно найти в воде, камнях и живых организмах.

Наблюдая за присутствием радиоактивности в результате испытаний атомной бомбы в грунтовых водах, исследователи смогли оценить, что возраст 6% этих подземных вод составляет менее 50 лет.

Если бы эта вода была равномерно распределена по континентам, то «современные» грунтовые воды были бы равны трехметровой глубине, равномерно распределенной по континентам.

Можно утверждать, что если мы будем использовать только эти «современные» грунтовые воды, то это будет устойчивым, поскольку мы знаем, что они были заменены (или восполнены) естественными процессами за последние 50 лет. Но то, как быстро восстанавливаются грунтовые воды, со временем меняется.

Вода должна достигать пор и трещин в породах, будь то сейчас или в прошлом. Это означает, что количество осадков должно быть больше, чем количество воды, испаряющейся с поверхности земли, и больше, чем количество воды, используемой всей растительностью.Когда это происходит, пресная вода может пополнять подземные воды либо за счет воды, «просачивающейся» из русел рек, либо за счет дождевой воды, проходящей через почву.

Мы знаем, что во многих частях мира подпитка подземных вод варьируется из-за естественной изменчивости климата, такой как Эль-Ниньо. Пополнение запасов подземных вод также изменится с глобальным потеплением.

Зарядка воды: ее не просто подключить

Другое недавнее исследование показало, как изменилось количество воды, хранящейся на суше.Исследователи сделали это, измерив изменения в гравитационном поле Земли, используя спутниковые данные GRACE от НАСА, собранные в период с 2002 по 2014 год.

На поле силы тяжести влияет количество грунтовых вод, а также воды в озерах и реках, причем грунтовые воды являются самыми большими из трех. Изменения количества этой воды вызывают небольшие, но измеримые изменения в гравитационном поле Земли. Данные показывают, что с 2002 по 2014 год запасы воды на суше увеличились.

Увеличение запасов воды на суше достаточно, чтобы повлиять на глобальный уровень моря.Таким образом, хотя глобальный уровень моря повышается из-за глобального потепления, за последние несколько лет снижение скорости повышения уровня моря объясняется тем, что на суше больше воды хранится в виде подземных вод.

Гравиметрические данные могут показать нам, где запасы грунтовых вод увеличились с течением времени: например, из-за крупных наводнений в верхней части штата Миссури в США, а также в бассейнах Замбези и Нигера в Африке. Пополнение подземных вод реками важно и является одним из основных способов пополнения запасов пресных подземных вод, а второй — прямым пополнением за счет дождевых осадков.

Данные силы тяжести также показали, где уменьшается запас воды на суше. Они хорошо соответствовали регионам истощения подземных вод, таким как Калифорния и Ближний Восток.

Что наиболее важно, эти данные определяют, где подземные воды подвержены влиянию естественной изменчивости климата, чрезмерного использования человеком (или чрезмерного забора) и изменений в пополнении запасов подземных вод из-за глобального потепления.

Подземные воды и климат

Наша исследовательская группа из Университета Нового Южного Уэльса рассмотрела возможные последствия для углеродного бюджета при заборе подземных вод.В нашей недавней статье в Scientific Reports мы показываем, что чем сильнее вы качаете грунтовые воды, тем больше органического углерода выносится на поверхность.

Органическое вещество, которое обычно находится в пленках на поверхности трещин горных пород, мобилизуется путем откачки грунтовых вод. Таким образом, перекачка грунтовых вод может перемещать органический углерод из подземного хранилища и превращаться в поверхностный источник углерода. Это потенциально может быть выброшено в атмосферу и способствовать глобальному потеплению.

Мы не знаем, но с чрезмерным использованием грунтовых вод в регионах, затрагивающих примерно 1.7 миллиардов человек, мы считаем, что стоит провести серьезное расследование.

Скважины подземных вод на участке инфраструктуры подземных вод NCRIS в Веллингтоне, Новый Южный Уэльс, Австралия.
Энди Бейкер, автор предоставил

Наша работа является первой в своем роде, и она рассматривала только один экспериментальный участок исследования в водоносном горизонте трещиноватой породы. В течение следующих трех лет мы расширим это исследование, используя ряд скважин, финансируемых Австралийской национальной стратегией развития инфраструктуры совместных исследований (NCRIS), чтобы лучше понять запасы органического углерода в подземных водах.

Обнаружены огромные запасы пресной воды под океанами — ScienceDaily

Ученые обнаружили огромные запасы пресной воды под океанами на километры от моря, что дает новые возможности предотвратить надвигающийся глобальный водный кризис.

Новое исследование, опубликованное 5 декабря в международном научном журнале Nature , показывает, что около полумиллиона кубических километров воды с низкой соленостью погребены под морским дном на континентальных шельфах по всему миру.

Вода, которую, возможно, можно было бы использовать для пополнения запасов в быстрорастущих прибрежных городах мира, была расположена у берегов Австралии, Китая, Северной Америки и Южной Африки.

«Объем этого водного ресурса в сто раз больше, чем объем, который мы извлекали из недр Земли в прошлом веке с 1900 года», — говорит ведущий автор, доктор Винсент Пост (на фото) из Национального центра исследований подземных вод. и обучение (NCGRT) и Школа окружающей среды в Университете Флиндерса.

«Знание об этих запасах — отличная новость, потому что такой объем воды может поддерживать некоторые регионы на десятилетия».

Доктор Пост говорит, что исследователи подземных вод знали о пресной воде под морским дном, но считали, что это происходит только в редких и особых условиях.

«Наши исследования показывают, что свежие и солоноватоводные водоносные горизонты под морским дном на самом деле являются довольно распространенным явлением», — говорит он.

Эти запасы образовались за последние сотни тысяч лет, когда в среднем уровень моря был намного ниже, чем сегодня, и когда береговая линия была дальше, объясняет доктор Пост.

«Таким образом, когда шел дождь, вода просачивалась в землю и заполняла уровень грунтовых вод в областях, которые в настоящее время находятся под водой.

«Это произошло по всему миру, и когда уровень моря поднялся, когда ледяные шапки начали таять около 20 000 лет назад, эти области были покрыты океаном.

«Многие водоносные горизонты были и до сих пор защищены от морской воды слоями глины и отложений, лежащих на них».

Водоносные горизонты похожи на те, что находятся под землей, из которых большая часть мира полагается для питьевой воды, и их соленость достаточно низкая, чтобы их можно было превратить в питьевую воду, говорит доктор Пост.

«Есть два способа получить доступ к этой воде — построить платформу в море и пробурить морское дно, или пробурить с материка или островов рядом с водоносными горизонтами».

Хотя морское бурение может быть очень дорогостоящим, доктор Пост говорит, что этот источник пресной воды следует оценивать и рассматривать с точки зрения стоимости, устойчивости и воздействия на окружающую среду по сравнению с другими источниками воды, такими как опреснение, или даже строительство больших новых плотин на суше.

«Пресная вода под морским дном гораздо менее соленая, чем морская», — говорит доктор Пост.«Это означает, что ее можно преобразовать в питьевую воду с меньшим потреблением энергии, чем при опреснении морской воды, и это также оставит нам намного меньше гиперсоленой воды.

«Пресная вода на нашей планете все больше испытывает стресс и напряжение, поэтому открытие значительных новых запасов у побережья очень увлекательно. Это означает, что можно рассмотреть больше вариантов, которые помогут уменьшить воздействие засух и нехватки воды на континенте».

Но, хотя у стран теперь могут появиться новые запасы пресной воды на шельфе, доктор Пост говорит, что им нужно будет позаботиться о том, как они распоряжаются морским дном: «Например, там, где, вероятно, существуют грунтовые воды с низкой соленостью ниже уровня моря, мы должны позаботиться об этом. чтобы не загрязнять его.

«Иногда в водоносных горизонтах пробуриваются скважины для разведки или добычи нефти и газа, или водоносные горизонты предназначены для удаления углекислого газа. Эти действия могут угрожать качеству воды».

Доктор Пост также предупреждает, что эти водные запасы невозобновляемые: «Мы должны использовать их осторожно — когда они исчезнут, они не будут пополняться, пока уровень моря снова не упадет, что вряд ли произойдет в течение очень долгого времени. »

Исследование Винсента Э. «Морские запасы пресных подземных вод как глобальное явление».A. Post, Jacobus Groen, Henk Kooi, Mark Person, Shemin Ge и W. Mike Edmunds опубликовано в последнем выпуске журнала Nature .

Национальный центр исследований и обучения подземных вод — это инициатива правительства Австралии, поддерживаемая Австралийским исследовательским советом и Национальной водной комиссией.

Пресноводные ресурсы: объем по континентам

Ледники и ледяные шапки покрывают около 10% суши в мире. Они сосредоточены в Гренландии и Антарктиде и содержат 70% мировых запасов пресной воды.К сожалению, большая часть этих ресурсов расположена далеко от человеческого жилья и труднодоступна для использования человеком. По данным Геологической службы США (USGS), 96% замороженной пресной воды в мире находится на Южном и Северном полюсах, а оставшиеся 4% расположены на 550 000 км2 ледников и горных ледниковых покровов размером около 180000 км3 (UNEP, 1992; Untersteiner , 1975; WGMS, 1998, 2002). Подземные воды на сегодняшний день являются наиболее обильным и легкодоступным источником пресной воды, за ними следуют озера, водохранилища, реки и водно-болотные угодья.Анализ показывает, что: — Подземные воды составляют более 90% доступных мировых запасов пресной воды (Boswinkel, 2000). Примерно 1,5 миллиарда человек зависят от подземных вод как источника питьевой воды (WRI, ЮНЕП, ПРООН, Всемирный банк, 1998). — Объем ежегодно забираемых подземных вод оценивается примерно в 600-700 км3, что составляет около 20% глобального забора воды (WMO, 1997). — Исчерпывающей картины количества подземных вод, ежегодно забираемых и потребляемых в мире, не существует.Большинство пресноводных озер расположено на больших высотах, при этом почти 50% озер мира находится только в Канаде. Многие озера, особенно в засушливых регионах, становятся солеными из-за испарения, которое концентрирует поступающие соли. Каспийское море, Мертвое море и Большое соленое озеро относятся к числу крупнейших соленых озер в мире. Реки образуют гидрологическую мозаику: около 263 международных речных бассейнов покрывают 45,3% (231 059 898 км2) поверхности суши, за исключением Антарктиды (ЮНЕП, Университет штата Орегон и др., в процессе подготовки). Общий объем воды в реках мира оценивается в 2115 км3 (Groombridge and Jenkins, 1998).

Год: 2009

Владелец коллекции: Vital Water Graphics 2

.

Картограф:
Филипп Рекачевич, февраль 2006 г.

Водоносные горизонты: подземные запасы пресной воды

Водоносные горизонты — это подземные слои горных пород, насыщенные водой, которая может быть поднята на поверхность через природные источники или путем откачки.

Подземные воды, содержащиеся в водоносных горизонтах, являются одним из самых важных источников воды на Земле: по данным Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), около 30 процентов нашей жидкой пресной воды составляют подземные воды. Остальное находится на поверхности в ручьях, озерах, реках и водно-болотных угодьях. Большая часть пресной воды в мире — около 69 процентов — заперта в ледниках и ледяных шапках. На веб-сайте Геологической службы США есть карта важных водоносных горизонтов на территории Соединенных Штатов.

Подземные воды могут быть обнаружены в различных типах горных пород, но наиболее продуктивные водоносные горизонты находятся в пористых, проницаемых породах, таких как песчаник, или в открытых полостях и пещерах известняковых водоносных горизонтов. Подземные воды легче проходят через эти материалы, что позволяет ускорить откачку и другие методы извлечения воды. Водоносные горизонты также можно найти в регионах, где скала состоит из более плотного материала, такого как гранит или базальт, если в этой породе есть трещины и трещины.

«Водоносные горизонты бывают разных форм и размеров, но на самом деле они представляют собой замкнутые подземные хранилища воды», — сказал Стивен Филлипс, гидролог из U.С. Геологическая служба (USGS) в Сакраменто, Калифорния.

Плотный непроницаемый материал, такой как глина или сланец, может действовать как «водоносный слой», то есть слой породы или другого материала, который почти непроницаем для воды. Через грунтовые воды могут пройти через такой материал, но это будет происходить очень медленно (если вообще будет). По словам Филлипса, разломы или горы также могут блокировать движение пресных грунтовых вод, как и океан.

Водоносный слой может улавливать подземные воды в водоносном горизонте и создавать артезианскую скважину.Когда грунтовые воды протекают под водоемом с более высокой возвышенности на более низкую, например, с горного склона на дно долины, давления на грунтовые воды может быть достаточно, чтобы вытеснить воду из любой скважины, пробуренной в этот водоносный горизонт. Такие колодцы известны как артезианские колодцы, а водоносные горизонты, в которые они входят, называются артезианскими водоносными горизонтами или замкнутыми водоносными горизонтами.

Как движутся грунтовые воды

Когда новые поверхностные воды попадают в водоносный горизонт, они «пополняют» запасы грунтовых вод.По словам Филлипса, подпитка в основном происходит возле гор, а грунтовые воды обычно стекают вниз со склонов гор к ручьям и рекам под действием силы тяжести. По данным Министерства охраны окружающей среды Канады, в зависимости от плотности породы и почвы, через которые проходят грунтовые воды, они могут продвигаться медленно, до нескольких сантиметров за столетие. В других районах, где камни и почва более рыхлые и проницаемые, грунтовые воды могут перемещаться на несколько футов за день.

Вода в водоносном горизонте может удерживаться под поверхностью Земли в течение многих столетий: по оценкам гидрологов, воде в некоторых водоносных горизонтах более 10 000 лет (это означает, что она выпала на поверхность Земли в виде дождя или снега примерно за 6000 лет до Египта). Великая пирамида в Гизе была построена).Самые старые из когда-либо обнаруженных подземных вод были обнаружены в канадской шахте на глубине 2 мили (2,4 км) и оказались там в ловушке между 1,5 и 2,64 миллиардами лет назад.

Но чем глубже копается вода, тем соленее становится жидкость, сказал Филлипс. «Подземные воды могут быть очень, очень глубокими, но в конечном итоге это рассол», — сказал он. «Для пресной воды глубины очень ограничены».

Большая часть питьевой воды, от которой зависит общество, содержится в неглубоких водоносных горизонтах. Например, водоносный горизонт Огаллала — обширный резервуар грунтовых вод площадью 174 000 квадратных миль (450 000 квадратных километров) — обеспечивает почти одну треть сельскохозяйственных грунтовых вод Америки и более одной.8 миллионов человек полагаются на водоносный горизонт Огаллала для получения питьевой воды.

Точно так же Техас получает почти 60 процентов воды из грунтовых вод; во Флориде подземные воды обеспечивают более 90 процентов пресной воды штата. Но эти важные источники пресной воды подвергаются все большей опасности.

Сельское хозяйство и растущее население предъявляют значительные требования к истощающимся водоносным горизонтам. (Изображение предоставлено Shutterstock)

Угрозы водоносным горизонтам

По данным исследования 2013 года, проведенного Университетом штата Канзас, к 2010 году около 30 процентов подземных вод водоносного горизонта Огаллала было задействовано.Некоторые части водоносного горизонта Огаллала сейчас высохли, а уровень грунтовых вод снизился более чем на 300 футов в других областях. Исследование показало, что более двух третей подземных вод этого водоносного горизонта Огаллалла могут быть осушены в течение следующих нескольких десятилетий.

«Уровень воды только что снижался, понижался, понижался, — сказал Филип. «Большая часть этой системы была перезаряжена 10 000 лет назад во время последнего ледникового периода, и сейчас мы добываем воду. Мы забираем старую воду, которая не пополняется.»

Та же проблема все чаще встречается во всем мире, особенно в районах, где быстро растущее население предъявляет повышенные требования к ограниченным ресурсам водоносного горизонта — в этих местах откачка может превышать способность водоносного горизонта пополнять запасы грунтовых вод.

Когда откачка грунтовых вод приводит к понижению уровня грунтовых вод, а затем уровень грунтовых вод может опуститься настолько низко, что станет ниже глубины колодца. В таких случаях колодец «высыхает», и вода не может быть удалена до тех пор, пока грунтовые воды не будут восстановлены. — что в некоторых случаях может занять сотни или тысячи лет.

Когда грунт опускается из-за откачки грунтовых вод, это называется проседанием. По данным НАСА, которое использует спутниковые данные для отслеживания проседания, в южной части Калифорнии, в долине Сан-Хоакин, где фермеры полагаются на колодцы для орошения, в период между 1920-ми и 1970-ми годами поверхность земли составляла 8,5 метров (28 футов).

«Проседание земли представляет собой угрозу для водоносных горизонтов, а также для инфраструктуры на поверхности», — сказал Филлипс.

Помимо уровня грунтовых вод, качеству воды в водоносном горизонте может угрожать проникновение соленой воды (особая проблема в прибрежных районах), биологические загрязнители, такие как навоз или сброс септических резервуаров, и промышленные химикаты, такие как пестициды или нефтепродукты.А как только водоносный горизонт загрязнен, его, как известно, трудно исправить.

Дополнительные ресурсы:

Эта статья была обновлена ​​17 октября 2018 г. младшим редактором Live Science Тиа Гхош.

7.1 Круговорот воды и снабжение пресной водой — Экологическая биология

Вода, воздух и еда — важнейшие природные ресурсы для людей. Люди могут прожить без кислорода всего несколько минут, меньше недели без воды и около месяца без еды.Вода также необходима для снабжения кислородом и продуктами питания. Растения расщепляют воду и используют ее для создания кислорода в процессе фотосинтеза.

Вода — важнейший компонент для всего живого. Человеческие младенцы примерно на 75% состоят из воды, а взрослые — на 60%. Наш мозг на 85% состоит из воды, кровь и почки на 83% состоят из воды, мышцы на 76% состоят из воды и даже кости на 22% состоят из воды. Мы постоянно теряем воду из-за потоотделения; в умеренном климате мы должны выпивать около 2 литров воды в день, а люди в жарком пустынном климате должны выпивать до 10 литров воды в день.Потеря 15% воды в организме обычно приводит к смерти.

Земля — ​​действительно Водная планета. Обилие жидкой воды на поверхности Земли отличает нас от других тел Солнечной системы. Около 70% поверхности Земли покрыто океанами, и примерно половина поверхности Земли закрыта облаками (также состоящими из воды) в любое время. На нашей планете очень большой объем воды, около 1,4 миллиарда кубических километров (км3) (330 миллионов кубических миль) или около 53 миллиардов галлонов на человека на Земле.Вся вода на Земле может покрыть Соединенные Штаты на глубине 145 км (90 миль). С человеческой точки зрения проблема в том, что более 97% этой воды — это морская вода, которая слишком соленая для питья или использования для орошения. Наиболее часто используемые источники воды — это реки и озера, в которых содержится менее 0,01% воды в мире!

Одна из важнейших экологических целей — обеспечить всех людей чистой водой. К счастью, вода — возобновляемый ресурс, и его трудно уничтожить. Испарение и осадки объединяются, чтобы постоянно пополнять наш запас пресной воды; однако наличие воды осложняется ее неравномерным распределением по Земле.Засушливый климат и густонаселенные районы объединились во многих частях мира, что привело к нехватке воды, которая, по прогнозам, в ближайшие годы усугубится из-за роста населения и изменения климата. Человеческая деятельность, такая как чрезмерное использование воды и загрязнение воды, значительно усугубила существующий сегодня водный кризис. Сотни миллионов людей не имеют доступа к безопасной питьевой воде, а миллиарды людей не имеют доступа к улучшенным санитарным условиям, таким же простым, как уборная с выгребной ямой. В результате почти два миллиона человек умирают каждый год от диарейных заболеваний, и 90% этих смертей приходится на детей в возрасте до 5 лет.Большинство из них легко предотвратить.

Вода — единственное обычное вещество, встречающееся на Земле в трех формах: твердое, жидкое и газообразное. Распространен в различных местах, называемых водохранилищами. Океаны, безусловно, являются крупнейшими из резервуаров, в которых содержится около 97% всей воды, но эта вода слишком соленая для большинства людей (рис. 1). Ледяные шапки и ледники — самые большие резервуары пресной воды, но эта вода неудобно расположена, в основном в Антарктиде и Гренландии.Мелкие грунтовые воды — самый большой резервуар пригодной для использования пресной воды. Хотя реки и озера являются наиболее интенсивно используемыми водными ресурсами, они представляют собой лишь небольшое количество воды в мире. Если бы вся вода в мире была уменьшена до размера 1 галлона, то общее количество пресной воды составило бы около 1/3 стакана, а количество готовой к употреблению пресной воды составило бы 2 столовые ложки.

Рисунок 1. Водохранилища Земли. Гистограмма Распределение водных ресурсов Земли, включая общий объем воды в мире, пресную воду, поверхностные воды и другую пресную воду, а также круговая диаграмма. Вода, пригодная для использования людьми, и источники пригодной для использования воды.Источник: Географическая служба США, глава «Мировые ресурсы пресной воды» Игоря Скикломанова в Питере Х. Глейке (редактор), 1993, Вода в условиях кризиса: Путеводитель по мировым ресурсам пресной воды.

Цикл вода (или гидрологический) цикл (который был рассмотрен в главе 3.2) показывает движение воды через различные водоемы, которые включают океаны, атмосферу, ледники, грунтовые воды, озера, реки и биосферу. Солнечная энергия и гравитация движут водой в круговороте воды.Проще говоря, круговорот воды включает в себя перемещение воды из океанов, рек и озер в атмосферу путем испарения с образованием облаков. Из облаков он выпадает в виде осадков (дождя и снега) как на воду, так и на сушу. Вода на суше может либо возвращаться в океан поверхностным стоком, реками, ледниками и подземным потоком подземных вод, либо возвращаться в атмосферу путем испарения или транспирации (потеря воды растениями в атмосферу).

Рисунок 2. Круговорот воды. Стрелки показывают движение воды к разным водоемам, расположенным над, на и под поверхностью Земли.Источник: Геологическая служба США

Важной частью круговорота воды является изменение солености воды, то есть содержания растворенных в ней ионов. Морская вода в океанах очень соленая, в ней содержится около 35 000 мг растворенных ионов на литр морской воды. Испарение (когда вода переходит из жидкости в газ при температуре окружающей среды) — это процесс дистилляции, при котором образуется почти чистая вода, практически без растворенных ионов. Когда вода испаряется, она оставляет растворенные ионы в исходной жидкой фазе.В конце концов, конденсация (когда вода переходит из газа в жидкость) образует облака и иногда осадки (дождь и снег). После того, как дождевая вода попадает на землю, она растворяет минералы в камнях и почве, что увеличивает ее соленость. Большинство озер, рек и приповерхностных грунтовых вод имеют относительно низкую соленость и называются пресными. В следующих нескольких разделах обсуждаются важные части круговорота воды, связанные с ресурсами пресной воды.

Первичные ресурсы пресной воды: осадки

Уровни осадков неравномерно распределены по земному шару, что влияет на доступность пресной воды (Рисунок 3).Больше осадков выпадает около экватора, тогда как меньше осадков, как правило, выпадает около 30 градусов северной и южной широты, где расположены самые большие пустыни в мире. Эти осадки и климатические модели связаны с ячейками глобальной ветровой циркуляции. Интенсивный солнечный свет на экваторе нагревает воздух, заставляя его подниматься и охлаждаться, что снижает способность воздушной массы удерживать водяной пар и приводит к частым ливням. Около 30 градусов северной и южной широты при понижении температуры воздух становится теплее, что увеличивает его способность удерживать водяной пар и приводит к сухости.И сухой воздух, и высокие температуры в этих широтных поясах способствуют испарению. На глобальные режимы осадков и климата также влияют размер континентов, основные океанические течения и горы.

Рисунок 3. Мировая карта осадков. На приведенной выше карте в искусственных цветах показано количество дождей, выпадающих по всему миру. Районы с большим количеством осадков включают Центральную и Южную Америку, Западную Африку и Юго-Восточную Азию. Поскольку в этих районах выпадает очень много осадков, именно в них растет большая часть тропических лесов мира.Области с очень небольшим количеством осадков обычно превращаются в пустыни. Пустынные районы включают Северную Африку, Ближний Восток, запад Северной Америки и Центральную Азию. Источник: Форум геологической службы США, Хьюстонский музей естественных наук.

Ресурсы поверхностных вод: реки, озера, ледники

Рис. 4. Поверхностный сток Поверхностный сток, часть наземного стока в круговороте воды Источник: Джеймс М. Пиз, Wikimedia Commons

Текущая вода из дождя и талого снега на суше попадает в русла рек с поверхностным стоком (рис. 4) и просачиванием грунтовых вод (рис. 5). Речной сток описывает объем воды, проходящей через русло реки с течением времени (Рисунок 6). Относительный вклад поверхностного стока по сравнению с просачиванием грунтовых вод в речной сток зависит от характера осадков, растительности, топографии, землепользования и характеристик почвы. Вскоре после сильного ливня расход реки увеличивается из-за поверхностного стока. Устойчивый нормальный сток речной воды в основном обеспечивается за счет подземных вод, которые попадают в реку. Гравитация тянет речную воду вниз по направлению к океану.По пути движущаяся вода реки может разрушать частицы почвы и растворять минералы. Подземные воды также вносят большое количество растворенных в речную воду минералов. Географическая область, осушаемая рекой и ее притоками, называется водосборным бассейном или водоразделом . Дренажный бассейн реки Миссисипи включает примерно 40% территории США, что включает в себя меньшие водосборные бассейны, такие как реки Огайо и Миссури, которые помогают его составлять.Реки являются важным водным ресурсом для орошения пахотных земель и питьевой воды для многих городов по всему миру. К рекам, по которым велись международные споры по поводу водоснабжения, относятся Колорадо (Мексика, юго-запад США), Нил (Египет, Эфиопия, Судан), Евфрат (Ирак, Сирия, Турция), Ганг (Бангладеш, Индия) и Иордания (Израиль, Иордания). , Сирия).

Рисунок 5. Просачивание грунтовых вод. Просачивание грунтовых вод можно увидеть в каньоне Бокс в Айдахо, где примерно 10 кубических метров просачивания в секунду исходит от его вертикальной стенки.Источник: НАСА.

Помимо рек, озера также могут быть отличным источником пресной воды для человека. Обычно они получают воду из поверхностных и подземных вод. Они, как правило, недолговечны в геологическом масштабе времени, потому что они постоянно заполняются наносами, доставляемыми реками. Озера образуются по-разному, включая оледенение, недавнее тектоническое поднятие (например, озеро Танганьика, Африка) и извержения вулканов (например, Кратерное озеро, штат Орегон). Люди также создают искусственные озера ( водохранилищ, ) путем перекрытия рек.Значительные изменения климата могут привести к значительным изменениям размера озера. Когда Земля выходила из последнего ледникового периода около 15000 лет назад, климат на западе США изменился с прохладного и влажного на теплый и засушливый, что привело к исчезновению более 100 больших озер. Большое Соленое озеро в штате Юта — это остаток гораздо более крупного озера, которое называется Бонневиль.

Рисунок 6. Речной сток Река Колорадо, США. Реки являются частью наземного стока в круговороте воды и важным ресурсом поверхностных вод.Источник: Gonzo fan2007, Wikimedia Commons.

Хотя ледники представляют собой крупнейший резервуар пресной воды, они обычно не используются в качестве источника воды, поскольку расположены слишком далеко от большинства людей (рис. 7). Тающие ледники действительно являются естественным источником речной воды и грунтовых вод. Во время последнего ледникового периода в ледниках было на 50% больше воды, чем сегодня, в результате чего уровень моря упал примерно на 100 м ниже. За последнее столетие уровень моря повышался отчасти из-за таяния ледников.Если климат Земли продолжит нагреваться, таяние ледников вызовет дополнительное повышение уровня моря.

Рисунок 7. Горный ледник в Аргентине. Ледники являются крупнейшим резервуаром пресной воды, но они не используются как водный ресурс непосредственно обществом из-за их удаленности от большинства людей. Источник: Лука Галуцци — www.galuzzi.it

Ресурсы подземных вод

Хотя большинство людей в мире используют поверхностные воды, подземные воды представляют собой гораздо больший резервуар пригодной для использования пресной воды, в которых содержится более чем в 30 раз больше воды, чем в реках и озерах вместе взятых.Подземные воды являются особенно важным ресурсом в засушливом климате, где поверхностных вод может быть мало. Кроме того, грунтовые воды являются основным источником воды для сельских домовладельцев, обеспечивая 98% потребности в воде в США. Подземные воды — это вода, расположенная в небольших пространствах, называемых поровым пространством , между зернами минералов и трещинами в подземных грунтах ( камень или осадок). Большая часть грунтовых вод образуется в результате дождя или таяния снега, которые проникают в землю и движутся вниз, пока не достигнут насыщенной зоны (где грунтовые воды полностью заполняют поровые пространства в грунтовых материалах).

Другие источники подземных вод включают просачивание из поверхностных вод (озера, реки, водохранилища и болота), поверхностные воды, преднамеренно закачиваемые в землю, ирригационные системы и подземные системы очистки сточных вод (септики). Зоны подпитки — это места, где поверхностная вода проникает в землю, а не впадает в реки или испаряется. Например, водно-болотные угодья — отличные районы для пополнения запасов. Большая часть подповерхностной пористой породы, которая удерживает воду, является водоносным горизонтом.Водоносные горизонты обычно бурятся и устанавливаются колодцы для обеспечения водой для сельского хозяйства и личного пользования.

Использование воды в США и мире

Людям нужна вода, часто в больших количествах, для производства продуктов питания, энергии и минеральных ресурсов, которые они используют. Рассмотрим, например, эти приблизительные потребности в воде для некоторых вещей, которые люди в развитом мире используют каждый день: один помидор = 3 галлона; один киловатт-час электроэнергии от ТЭЦ = 21 галлон; одна буханка хлеба = 150 галлонов; один фунт говядины = 1600 галлонов; и одна тонна стали = 63 000 галлонов.Людям требуется всего около 1 галлона в день, чтобы выжить, но типичный человек в семье в США использует около 100 галлонов в день, включая приготовление пищи, мытье посуды и одежды, смыв туалета и купание. Потребность в воде площади является функцией населения и других видов водопользования.

Рисунок 8. Тенденции общего водозабора по категориям водопользования, 1950-2005 гг. Тенденции общего водозабора в США с 1950 по 2005 г. по категориям водопользования, включая решетки для термоэлектрической энергии, ирригации, коммунального водоснабжения и сельского бытового и домашний скот.Тонкая синяя линия отображает общий забор воды с использованием вертикальной шкалы справа. Источник: Геологическая служба США.

Рисунок 9. Тенденции в источниках забора пресной воды в США с 1950 по 2005 гг. Тенденции в источниках забора пресной воды в США с 1950 по 2005 год, включая полосы для поверхностных вод, подземных вод и общего количества воды. Красная линия показывает население США в вертикальной шкале справа. Источник: Геологическая служба США.

Общее потребление воды в мире неуклонно увеличивается темпами, превышающими темпы роста мирового населения (Рисунок 10).В течение 20 века население Земли утроилось, а потребность в воде выросла в шесть раз. Увеличение глобального спроса на воду сверх темпов роста населения связано с повышением уровня жизни без ущерба для экономии воды. Увеличение производства товаров и энергии влечет за собой значительное увеличение потребности в воде. Основными видами использования воды в мире являются орошение (68%), коммунальное водоснабжение (21%) и промышленность (11%).

Рисунок 10. Тенденции мирового водопользования с 1900 по 2000 год и прогноз до 2025 года Для каждой категории основного водопользования, включая тенденции для сельского хозяйства, домашнего использования и промышленности.Полоса более темного цвета представляет собой общий объем воды, извлеченной для данной категории использования, а полоса более светлого цвета представляет собой потребленную воду (т.е. воду, которая не возвращается быстро в поверхностные воды или систему грунтовых вод) для этой категории использования. Источник: Игорь А. Шикломанов, Государственный гидрологический институт (ГГИ, Санкт-Петербург) и Организация Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры (ЮНЕСКО, Париж), 1999 г.

Атрибуция

Основы экологической науки Камалы Доршнер имеет лицензию CC BY 4.0. Изменено по сравнению с оригиналом Мэтью Р. Фишером.

пресной воды Земли | Науки о Земле

Введение

Вода — это просто два атома водорода и один атом кислорода, связанные вместе.Несмотря на свою простоту, вода обладает замечательными свойствами. Вода расширяется при замерзании, имеет высокое поверхностное натяжение (из-за полярной природы молекул они имеют тенденцию слипаться) и другие. Без воды жизнь на Земле не могла бы существовать, и она, конечно, не имела бы той огромной сложности и разнообразия, которые мы видим.

Распределение вод Земли

Океаны Земли содержат 97% воды планеты, поэтому всего 3% — это пресная вода, вода с низким содержанием солей.Большая часть пресной воды находится в ловушке льда в огромных ледниках и ледяных щитах Гренландии. Место хранения воды, такое как океан, ледник, пруд или даже атмосфера, известно как резервуар . Молекула воды может проходить через резервуар очень быстро или оставаться в нем гораздо дольше. Время, в течение которого молекула остается в резервуаре, называется временем ее пребывания.

Океаны Земли содержат 97% воды планеты, поэтому всего 3% — это пресная вода, вода с низким содержанием солей.Большая часть пресной воды находится в ловушке льда в огромных ледниках и ледяных щитах Гренландии. Место хранения воды, такое как океан, ледник, пруд или даже атмосфера, называется резервуаром. Молекула воды может проходить через резервуар очень быстро или оставаться в нем гораздо дольше. Время, в течение которого молекула остается в резервуаре, называется временем ее пребывания.

ТРИ СОСТОЯНИЯ ВОДЫ
Благодаря уникальным свойствам воды молекулы воды могут циркулировать практически в любой точке Земли.Молекула воды, обнаруженная сегодня в вашем стакане с водой, могла извергнуться из вулкана в начале истории Земли. За прошедшие миллиарды лет молекула, вероятно, провела время в леднике или глубоко под землей. Молекула наверняка находилась высоко в атмосфере и, возможно, глубоко в чреве динозавра. Куда дальше пойдет эта молекула воды? Вода — единственное вещество на Земле, которое присутствует во всех трех состояниях материи — в твердом, жидком или газообразном состоянии. Вместе с тем, Земля — ​​единственная планета, на которой вода присутствует во всех трех состояниях.Из-за диапазонов температур в определенных местах на планете все три фазы могут присутствовать в одном месте или в регионе. Эти три фазы — твердая (лед или снег), жидкость (вода) и газ (водяной пар).

ВОДНЫЙ ЦИКЛ
Поскольку вода на Земле присутствует во всех трех состояниях, она может попадать в различные среды по всей планете. Движение воды вокруг поверхности Земли — это гидрологический (водный) цикл . Солнце , , на расстоянии многих миллионов километров, обеспечивает энергию, которая управляет круговоротом воды .Ближайшая к нам звезда напрямую влияет на круговорот воды, поставляя энергию, необходимую для испарения. Большая часть воды на Земле хранится в океанах, где она может оставаться в течение сотен или тысяч лет. Океаны подробно рассматриваются в главе «Океаны Земли».

Когда вода падает с неба в виде дождя, она может попадать в ручьи и реки, которые текут вниз к океанам и озерам. Вода, которая выпадает в виде снега, может оставаться на горе несколько месяцев. Снег может стать частью льда в леднике, где он может оставаться в течение сотен или тысяч лет. Снег и лед могут сразу вернуться в воздух в результате сублимации — процесса, при котором твердое вещество превращается непосредственно в газ, не превращаясь сначала в жидкость. Хотя вы, вероятно, не видели, чтобы водяной пар сублимировался из ледника, возможно, вы видели сублимацию сухого льда в воздухе.

Снег и лед со временем медленно тают, превращаясь в жидкую воду, которая обеспечивает постоянный поток пресной воды в ручьи, реки и озера внизу. Капля воды, падающая в виде дождя, также может стать частью ручья или озера. На поверхности вода может со временем испариться и снова войти в атмосферу.

Значительное количество воды просачивается в землю. Влага почвы — важный резервуар для воды. Вода, попавшая в почву, важна для роста растений.Вода может просачиваться через грязь и камни под землю через поры, проникая в землю, и попадать в систему грунтовых вод Земли. Подземные воды попадают в водоносные горизонты, в которых может храниться пресная вода веками. Кроме того, вода может выходить на поверхность через родники или возвращаться в океаны. Жизнь растений и животных зависит от воды, и они также играют роль в круговороте воды. Растения забирают воду из почвы и выделяют большое количество водяного пара в воздух через свои листья — процесс, известный как транспирация.У НАСА есть отличный онлайн-справочник по гидрологическому циклу.

Люди также зависят от воды как природного ресурса. Не довольствуясь получением воды непосредственно из ручьев или прудов, люди создают каналы, акведуки, плотины и колодцы, чтобы собирать воду и направлять ее туда, где они хотят.

В приведенной выше таблице показано водопользование в Соединенных Штатах и ​​во всем мире (Расчетное использование воды в Соединенных Штатах в 2005 г., Геологическая служба США).Важно отметить, что молекулы воды вращаются вокруг. Если климат охладится, а ледники и ледяные шапки разрастутся, в океанах станет меньше воды, и уровень моря упадет. Может случиться и обратное.

На EarthSky под океанами обнаружены огромные запасы пресной воды | Земля

Свет в океане. Изображение предоставлено: Shutterstock / kerenby

Согласно новому исследованию, опубликованному 5 декабря 2013 года в журнале Nature , под морским дном на континентальных шельфах по всему миру погребено около полумиллиона кубических километров воды с низкой соленостью.

Сколько это воды?

Доктор Винсент Пост из Австралийского национального центра исследований и обучения подземных вод является ведущим автором исследования. Он сказал:

Объем этого водного ресурса в сто раз больше, чем объем, который мы извлекли из недр Земли в прошлом веке с 1900 года… Такой объем воды может поддерживать некоторые регионы в течение десятилетий.

Запасы пресной воды формировались за последние сотни тысяч лет, когда в среднем уровень моря был намного ниже, чем сегодня, и когда береговая линия находилась дальше, по мнению исследователей.

Доктор Пост сказал, что эти запасы воды невозобновляемы.

Мы должны использовать их осторожно. После того, как они исчезнут, они не будут восполнены, пока уровень моря снова не упадет, что вряд ли произойдет в течение очень долгого времени.

Подробнее читайте в Австралийском национальном центре исследований и обучения подземных вод

Элеонора Имстер

Просмотр статей

Об авторе:

Элеонора Имстер помогает писать и редактировать EarthSky с 1995 года.