В Г Клименко - Загальна гідрологія - страница 5

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23 

Найважливішим серед водокористувачів є комунальне господарст­во. На цей час 412 міст і 82 % селищ міського типу України були забез­печені центральним водопостачанням. Водопостачання на одного жителя у великих містах сягає 400 л і більше на добу; у селах, де немає центра­льного водопостачання і населення бере воду безпосередньо із шахтних колодязів та свердловин, добове водоспоживання не перевищує 50 л на одного жителя. На жаль, в Україні ще багато сіл і міст, де як за кількіс­тю, так і за якістю водопостачання незадовільне.

Досить значне місце в структурі водогосподарського комплексу України займає гідроенергетика. Потенційні гідроенергетичні ресурси України становлять дещо менше 45млрд кВт/рік. За технічними умовами можливо використати трохи більше 21млрд кВт/рік (46 % - басейн Дніп­ра, 20 % - басейн Дністра, Тиси,  30 % - інші річки України).

Важливим водокористувачем є рибне господарство, яке характери­зується високою продуктивністю, але потенційні можливості водного фонду використовуються недостатньо.

Водний транспорт у системі водогосподарського комплексу України ви­ступає, як водокористувач, що витрачає воду для підтримання на водних шля­хах у навігаційний період гарантованих глибин. Протяжність експлуатаційнихводних шляхів у країні перевищує 5 тис. км. Основними судноплавними річка­ми є Дніпро, Дунай, Прип'ять, Десна, Дністер, Південний Буг та ін.

Річки, озера, водосховища мають рекреаційне значення. На їх бере­гах створено пансіонати, будинки, бази відпочинку, а на базі мінераль­них лікувальних вод - курорти.

Стан водних ресурсів в Україні. Якість води оцінюють за наявні­стю в ній мінеральних та органічних речовин. Забруднення річок поді­ляють на біологічне та антропогенне. Біологічне забруднення річок від­бувається завдяки росту біомаси гідробіонтів, з наступним їх відмиран­ням і розпадом та органічних речовин, серед яких розрізняють речовини автохтонного походження (утворюються у самій воді) і алохтонного (принесені ззовні). Антропогенне забруднення річок пов'язане з госпо­дарською діяльністю людей. Найбільше їх забруднює промисловість -5205 млн м (2003 р.). На другому місці - комунальне господарство (2906 млн м ). Частка скидних вод сільського господарства зменшилась і досягає 948 млн м ).

В останнє десятиріччя набула тенденція зниження ефективності роботи очисних споруд, яка зумовлена зношеністю устаткування, низь­ким його технологічним рівнем, наявність в складі забруднюючих речо­вин нових хімічних речовин, для очищення води від яких немає реаген­тів.

Майже усі водні об'єкти , на яких проводять спостереження, нале­жать до забруднених та дуже забруднених. Найбільш забруднені такі рі­чки України°/о Горинь, Десна, Сула, Тетерів, Ворксла, Унава, Інгулець, Сіверський Донець, Уда, Казенний Торець, Бахмут, Кальміус, Молочна, Лугань, Біленька, Дністер, Опір, Стрий, Західний Біг, Дунай, Латориця, Південний Буг.

Дуже забруднені також водосховища Дніпровського каскаду, особ­ливо Київське та Канівське.

На базі основних напрямів державної політики нашої країни в га­лузі охорони навколишнього середовища, затверджених Постановою Верховної Ради України № 188/98-ВР від 5 березня 1998 р., розроблено Концепцію розвитку водного господарства України.

 

 

Контрольні запитання:

1.   Як розподіляється вода на земній кулі?

2.   Що таке кругообіг води?

3.   Які рушійні сили кругообігу води?

4.   Що таке великий кругообіг води?

5.   Що таке малий океанічний кругообіг води?

6.   Що таке малий континентальний кругообіг води?

7.   Що таке стічна й безстічна області?

-                      Запишіть рівняння водного балансу: -       для малого кругообігу;для великого кругообігу;

-                      для безстічних областей;

-                      для земної кулі в цілому.

9.  Водні ресурси України. Забезпечення водними ресурсами окре-
мих регіонів.

10.     Якими показниками характеризується якість водних ресурсів?

11.     Основні принципи використання й охорони водних ресурсів.

12.     Що розуміють під забрудненням, засміченням і виснаженням

вод?

13.     Основні заходи з охорони водних ресурсів України .

 

 

Список рекомендованої літератури:

1.    Авакян А. Б., Широков В. М. Комплексное использование и охрана во­дных ресурсов. -Минск, 1990.

2.    Алекин О. А. Основы гидрохимии. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 359

с.

3.    Винников С. Д., Проскуряков Б. В. Гидрофизика. - Л.: Гидрометеоиз-

дат, 1988. - 248 с.

4.    Загальна гідрологія. Підручник / Левківський С. С., Хільчевський В. К., Ободовський О. Г. та ін. - К.: Фітосоціоцентр, 2000. - 264 с.

5.    Зенин А. А., Белоусова Н. В. Гидрохимический словарь. -Л.: Гидроме-теоиздат, 1988. - 239 с.

6.    Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли. - Л.: Гидрометео-издат, 1974. - 636 с.

7.    Самарина В. С. Гидрохимия. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 359 с.

 

 

Блок 3. ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ВОДИ

 

3.1. Хімічний склад води

Хімічно чиста вода - це сполука водню з киснем, має хімічну формулу Н2О. Її молекула складається з 11,11% водню і 88,89% кисню. Характерною особливістю молекул води є їхня властивість об'єднуватися в агрегати - сполу­ки кількох молекул. За сучасними уявленнями, молекула води побудована у ви­гляді тетраедра, в центрі якого знаходиться ядро атома кисню, а на кінцях од­ного з ребер тетраедра розташовуються два позитивних заряди, що відповіда­ють ядрам атомів водню.

Вода має певні аномальні властивості. Насамперед, вона дуже стійка до впливу зовнішніх чинників, що пояснюється існуванням додаткових сил між молекулами (водневий зв'язок). У свою чергу, іон водню, зв'язаний з іоном ки­сню, здатний притягувати до себе іон того ж елемента з іншої молекули. Кожна молекула води може утворювати чотири водневі зв'язки за рахунок двох пар неподілених електронів кисню і двох позитивно заряджених атомів водню.
У пароподібному стані (при температурі>1000С) вода складається, голо­вним чином, з однорідних простих молекул, відповідає формулі Н2О і назива­ється гідролем. Агрегат із двох простих молекул (Н2О)2називається дигідролем, а сполучення з трьох молекул (Н2О)3 - тригідролем. Рідка вода - це суміш мо­лекул:2О), (Н2О)2, 2О)3, а у воді у твердому стані (лід) переважають трій­часті молекули (Н2О)^ які мають найбільший об'єм. При збільшенні температу­ри води співвідношення між кількістю простих і складних молекул у ній зміню­ється (табл. 3.1). Змінюється й відстань між молекулами. Саме цим пояснюють­ся деякі аномальні властивості води.

Ізотопний склад природних вод. Найбільш вивченими ізотопами при­родних вод є ізотопи кисню й водню. Кисень має три стійких ізотопи: з атом­ною масою 16, 17, і 18, а також три радіоактивних ізотопи з атомною масою 1,

2, 3.

Найпоширенішими у природній воді є ізотоп з атомною масою 16. Інші ізотопи кисню зустрічаються у воді дуже рідко. Радіоактивні його ізотопи в складі природної води не відіграють якоїсь певної ролі, оскільки періоди їхньо­го напіврозпаду становлять декілька десятків секунд.

Водень має два стійких ізотопи: з атомною масою 1 і 2, названих відпові­дно протієм і дейтерієм. Протій - це основний складник хімічно чистої води, а дейтерію в природі надзвичайно мало. Сполука дейтерію з киснем називається "важкою водою'", яка зустрічається в океанічних водах на значних глибинах і в дуже малих кількостях.

Нині відомий ще один ізотоп водню з атомною масою 3 (тритій). Він ра­діоактивний і його концентрація в природних водах ще менша, ніж дейтерію. Так, один його атом припадає на 1010 атомів протію.

Хімічно чиста вода в природі майже не зустрічається. Природна вода є добрим розчином і тому завжди містить у собі завислі й розчинені речовини.

Залежно від розмірів часток розчинених речовин розчини бувають: моле-

7 7

1.                  кулярно-іонними (розміри не перевищують 10 мм), колоїдними (розміри від 10 до 10-5мм). У природних водах колоїди зустрічаються дуже часто, але в малих кількостях. Частки речовин розміром більше 10-5мм називаються суспензіями або зависями. Вони видимі простим оком і бувають як органічного, так і неор­ганічного походження. Вода з домішками таких часток каламутна. У хімічному складі природних вод виділяють такі групи:Головні іони, або макроелементи: аніони (негативно заряджені іо­ни) - хлоридний (СГ), сульфатний (SO4 "), гідрокарбонатний (НСО3~), карбона­тний (СО2 "); катіони (позитивно заряджені іони): натрію (Na ), калію (К ), маг­нію (Mg ), кальцію (Са ). Уміст кожного з цих іонів у природних водах не знижується нижче 1 мг/дм3, тому вони утворюють групу мікроелементів і за своїм домінуванням у хімічному складі води класифікуються як головні іони. Сумарний уміст у воді розчинених солей характеризується мінералізацією М (мг/дм ), або солоністю S (г/кг, %о). У проміле показують переважно солоність морської води і становить вона в середньому 35%о (35 г/кг). Отже, проміле -одна тисячна частина якої-небудь речовини.

За переважанням аніона всі природні води поділяються на 3 класи: гідро-карбонатний, сульфатний і хлоридний; за переважанням катіона - на три групи: кальцієву, магнієву, натрієву.

Річкові води переважно відносяться до гідрокарбонатного класу і ка­льцієвої групи; підземні води - до сульфатного класу і магнієвої групи; води океанів і морів - до хлоридного класу і натрієвої групи.

2.                  Біогенні речовини: сполуки азоту N, фосфору Р, заліза Fe, кремнію Si. Це перш за все  нітрати  (NO3-), нітрити (NO2-), амоній (NH4+), фосфати

3-

(РО43-). Ці речовини потрапляють у природні води, головним чином, при розк­ладанні тваринних і рослинних організмів, життєдіяльність яких протікає у во­дному середовищі, із поверхні водозбору та зі скидними водами. Концентрація біогенних речовин у воді незначна (від тисячних до десятих долей міліграм в 1 м ), але саме ці елементи визначають рівень біопродуктивності водних об'єктів і таким чином обумовлюють якість їх води.

3.Органічні речовини : комплекс розчинених і колоїдних сполук, зага­льний вміст яких визначається за органічним вуглецем (С орг.), або за посеред­німи характеристиками: забарвленістю, окисністю біохроматною і пермангана-тною (вуглеводи, білки і продукти їх розпаду, ліпіди - ефіри жирних кислот, гумінові речовини та ін.

3.                  Розчинні гази: кисень (О2), двооксид вуглецю (СО2), сірководень (Н^), метан (СН4), азот (N2).

Кисень у водах річок і прісних озер присутній повсюдно. У верхніх ша­рах його більше, ближче до дна його кількість зменшується. Природні води зба­гачуються на кисень за рахунок надходження його з атмосфери, в результаті виділення водною рослинністю в процесі фотосинтезу. Утрачається кисень на окислення органічних речовин та виділяється в атмосферу.

На практиці часто використовують відносну характеристику вмісту у воді розчинених газів - відсоток насичення А, який дорівнює А = (Ф/Р) х 100, де Ф - фактичний вміст газу, Р - його рівноважна концентрація у воді при даній температурі. Якщо фактичний уміст газу у поверхневому шарі води більший за рівноважну концентрацію і величина А>100%, то відбувається виділення газу в атмосферу. Якщо ж вода не насичена газом і А<100%, то відбувається погли­нання водою газу з атмосфери.

Двооксид вуглецю присутній у всіх природних водах. Найменше його в поверхневих водах через постійне вирівнювання з атмосферою. Двооксид вуг­лецю у воду надходить при окисленні органічних речовин і виділяється з гірсь­ких порід. Кількість двооксиду вуглецю в поверхневих водах може не переви­щувати одиниць мг/дм3, у підземних водах його вміст досягає кількох десятків

33

мг/дм , а в мінеральних водах - сотень і тисяч мг/дм .

Сірководень у природних водах утворюється внаслідок розпаду органіч­них сполук, розчинення мінеральних солей мінералів (гіпсу, сірчаного колчеда­ну). Сірководень зустрічається в поверхневих водах переважно в придонних шарах, добре відомий у водах Чорного моря. У підземних водах цей газ зустрі­чається досить часто, особливо багато його у вулканічних областях і у водах нафтогазових родовищ, де вміст його може досягати 1000-2000 мг/дм .

Азот (N2) потрапляє у природні води з атмосферного повітря внаслідок розкладу органічних залишків і відновлення сполук азоту денітрифікуючими бактеріями.

Метан у проточних природних водах знаходиться у невеликих кількос­тях. Проте метан добре відомий у болотних водах (болотний газ), у водах озер та інших водоймах у придонних шарах. Зустрічається метан переважно в підзе­мних водах на значних глибинах.

Інертні (благородні) гази (гелій, аргон, неон, криптон і ксенон), будучи хімічно пасивними, зустрічаються переважно у підземних водах як домішок інших газів.

5.     Мікроелементи - це речовини, які знаходяться в природних водах у дуже малих концентраціях (менше 1 мг/дм ). Серед них виділяють: бром В, йод І, фтор F, літій Li, барій Ва; важкі метали: залізо Fe, нікель Ni, цинк Zn, кобальт Со, мідь Си, кадмій Cd, свинець РЬ, ртуть Hg та ін.; радіоактивні елементи як

40                      87                   238 226

природного (калій   К, рубідій   Rb, уран    U, радій    Ra та ін.), так і антро-

90             • 137

погенного (стронцій   Sr, цезій    Cs та ін.) походження.

6.     Особливе місце займають іони водню, які утворюються в результаті дисоціації вугільної кислоти (Н2СО3 ^> НСО3- + Н-) і самої води (Н2О Н+ + ОН-). Іон водню є носієм кислотних властивостей у розчині, а гідроксильний іон ОН- - лужних. У хімічно чистій воді обидва іони знаходяться в однаковій кількості і тому така вода нейтральна. Концентрація іонів водню в ній дорівнює 10 г/л. Стан іонної рівноваги природних вод характеризує водневий показ­ник рН, який являє собою логарифм концентрації водневих іонів (моль/л), взя­тий зі зворотним знаком:

рН = -log [Н+].

 

Отже, вода з нейтральною реакцією має рН = 7 , при рН <7 - реакція кисла, при рН> 7 - лужна. Більшість природних вод мають рН від 6.5 до 8.5.

7.Забруднювальні речовини - це нафтопродукти, ядохімікати (пес­тициди, гербіциди), добрива, миючі засоби (детергенти), деякі мікроелементи (дуже токсичні важкі метали - ртуть, свинець і кадмій), радіоактивні речовини. Більша частка забруднюючих речовин має антропогенне походження, але існу­ють і природні джерела забруднення природних вод.3.1.1. Чинники формування складу вод

Чинники, які визначають склад природних вод, поділяються на такі гру­пи:

1)     фізико-географічні (рельєф, гідрографічна мережа, клімат, ґрунтовий покрив);

2)     геологічні (склад гірських порід, тектонічна будова, гідрогеологічні умови);

3)     фізико-хімічні (хімічні властивості, кислотно-лужні та окисно-
відновні умови, змішування вод і катіонний обмін);

4)  біологічні (життєдіяльність живих організмів і рослин);

5)  антропогенні (штучні) - усі чинники, пов'язані з діяльністю людини. 1. До фізико-географічних чинників відносять такі:

Рельєф посередньо впливає на мінералізацію і хімічний склад ґрунтових та поверхневих вод. Розчленований рельєф сприяє інтенсивному стоку, вилу-женню та виносу солей з водоутворюючих порід. У цьому випадку виникає те­нденція опріснених вод і формування гідрокарбонатного класу кальцієвої гру­пи.

На рівнинних просторах в умовах уповільненого стоку та слабкого дре­нажу, особливо в умовах посушливого клімату, формуються води підвищеної мінералізації та строкатого хімічного складу (степові рівнини).

Гідрографічна мережа впливає на хімічний склад поверхневих і ґрунто­вих вод через густоту та глибину ерозійного врізу, величину поверхневого сто­ку, схили, рівневий та льодовий режим. Глибокий ерозійний вріз, велика густо­та річкової мережі, інтенсивний стік сприяють формуванню вод слабкої мінера­лізації гідрокарбонатно-кальцієвого складу (лісостеп). Слабкий поверхневий стік сприяє підвищенню рівня ґрунтових вод і при сухому кліматі - інтенсив­ному їх випаровуванню, що призводить до підвищення мінералізації поверхне­вих вод (рівнини півдня). В умовах зволоженого клімату ці фактори не істотно впливають на склад вод, тому що основним формуючим фактором є клімат.

Клімат впливає на хімічний склад вод суходолу через склад атмосфери, атмосферні явища, сонячну радіацію, режим вітру, інтенсивність і режим атмо­сферних опадів, температуру повітря та випаровування.

Атмосферні опади істотно впливають на мінералізацію, склад ґрунтових і поверхневих вод унаслідок їх надходження в поверхневі водойми і ґрунтові во­ди. Інтенсивність і кількість опадів формують режим поверхневого стоку та ре­гулюють гідрохімічний режим річок, озер, водосховищ, вод місцевого стоку. В умовах засолених порід зони аерації у періоди інтенсивного випадання опадів у ґрунтових водах змінюється не тільки мінералізація, а й хімічний склад (степо­ва зона).

Вплив температури повітря на зміни хімічного складу поверхневих і ґру­нтових вод істотний у випадках, коли зміни температур повітря призводять до змін температури води і значного промерзання ґрунтового покриву. Коливання температур води обумовлюють зміни розчинності солей, а отже, підвищують або знижують мінералізацію. Льодовий покрив призводить до порушення рів­новаги карбонатно-кальцієвої системи у поверхневих водах унаслідок накопи­чення вільного двоокису вуглецю при окисленні органічних речовин в умовах порушеного газообміну з атмосферою.

Випаровування поверхневих вод веде до підвищення їх мінералізації. Слабко розчинені солі випадають в осад і гідрокарбонатні води переходять у сульфатні, а потім - у хлоридні.

Ґрунти змінюють хімічний склад поверхневих і ґрунтових вод, збагачую­чи їх різними солями, органічними речовинами і вільною вуглекислотою при фільтрації атмосферних опадів.

2.    Геолого-структурні фактори впливають, головним чином, на склад та мінералізацію підземних вод, а через них - на живлення ними поверхневих вод.

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23 


Похожие статьи

В Г Клименко - Загальна гідрологія

В Г Клименко - Формування v студентів знань і вмінь про хімічний склад та оцінку якості поверхневих вод