Реферат на тему:

Особливості води та її значення

Вода — одна й найбільш досліджених і вельми загадкових речовин. Всі ми
знаємо про воду чимало, бо вивчали її властивості у курсах і фізики, і
хімії. Тому не витрачатимемо часу на чергове повторення факту кипіння
прісної води при 100 °С і танення льоду при О °С (за нормального тиску
атмосфери) тощо.

Подивимося на воду з екологічного погляду, аналізуючи і гідросферу, і
саму речовину. Своєю рухливістю вода поступається лише повітрю, але
розрив між ними дуже великий. Оскільки у вигляді пари вона опанувала
лише найнижчі кілька кілометрів атмо-сфери, а в одному кубічному метрі
повітря її вміст не перевищує 40-60 грамів (як правило, він набагато
менший), то майже вся вода лишається у рідкому стані й має чималу
густину. Наслідком є розташування води у западинах і під Землею, повна
або часткова відсутність на більшій частині поверхні суходолу. Ще
суттєвіше те, що один «водний басейн» може дуже відрізнятися від
сусіднього за складом домішок, вміст яких часто робить воду непридатною
для пиття чи життя у ній.

Лише океан завдяки інтенсивному обміну водами між різними його частинами
більш-менш вирівнює свій склад, чим він схожий на атмосферу. Та й в
океані вирівнювання неповне, тому, на відміну від всюди однакового
повітря, водні організми далеко не завжди можуть переселятися з одного
місця в інше, бо вода там за складом може бути непридатною для них.

Хоч вода і є необхідною для життя як простих, так і складних організмів,
все-таки це «важке» для освоєння середовище. Майже весь величезний об’єм
океанів заповнений мороком і холодом. Не дивно, що, перевищуючи за
життєвим простором сухопутну «біоплі-вку» аж у 80 разів, океани можуть
похвалитися всього одним процентом загальної кількості видів, які
входять до складу біосфери.

Фахівці нараховують понад 20 характеристик, за якими воду з повним
правом зараховують до аномальних рідин. Частина з них важлива для
біосфери:

• особливості взаємодії молекул Н2О між собою мало не на сто градусів
збільшують температури її плавлення і кипіння. Якби не ця обставина,
весь океан існував би у вигляді газу в атмосфері;

• теплота фазових переходів (плавлення льоду і випаровування води) дуже
висока, що майже виключає миттєві чи дуже швидкі природні кліматичні
катастрофи. Як правило, рослини і тварини встигають приготуватися до
зими, а потім мають досить часу для звикання до теплого періоду;

• наявність аж двох атомів водню у легенькій молекулі води є причиною її
дуже високої питомої теплоємності. Відомо, що вона є чудовим «тепловим
акумулятором», вирівнюючи і гальмуючи швидкі зміни температури, на які
так здатна атмосфера. У поєднанні з найвищою серед поширених рідин
теплопровідністю це сприяє ефективному перенесенню теплоти від зони
екватора до вищих широт. Якби згадані два параметри води були суттєво
меншими, у тропіках постійно панувала б температура 50-70 °С, зона
полярних умов впритул наблизилася б до північних кордонів України, а
швидкість вітрів на Землі збільшилася б у багато разів;

• вважають (хоч це й не доведено беззаперечно), що зменшення питомої
теплоємності води при її нагріванні від О °С аж до температури +37 °С
(далі вона починає збільшуватися) є однією з причин (основною?) «вибору»
теплокровними тваринами саме цього інтервалу температур для внутрішнього
середовища своїх тіл, де відбуваються основні біохімічні реакції;

• як відомо, «приємною» для живих істот холодних зон є властивість
прісної рідкої Н2О мати максимальну густину при +4 °С. Це майже виключає
повне промерзання водойм навіть там, де середня річна температура
набагато нижча від О °С;

• густина води помітно залежить як від її температури, так і від
кількості і складу домішок. Це дуже посилює конвективні потоки в її
товщі. Для їх виникнення досить вже незначної відмінності у солоності чи
температурі;

• на щастя, плинність води мало залежить від її температури, лишаючись
малою навіть у момент замерзання. Це не тільки

спричинює швидкі конвективні потоки, а и суттєво зменшує енергетичні
витрати на пересування у воді «швидкохідних» живих істот (деяких риб,
тюленів тощо);

• висока пружність і мала стисливість води пояснює високу швидкість
звукових хвиль (вона вища, ніж у деяких металів). Не дивно, що саме ці
хвилі є основним засобом «спілкування» водних істот, каналом припливу
інформації. Наприклад, кити перегукуються між собою на відстані сотень
кілометрів (щоправда, лише на глибині так званого звукового каналу);

• незабруднена твердими частинками вода є досить прозорою для того, щоб
фотосинтезуючі клітини працювали на глибинах 100 м, що є сприятливою
обставиною для збільшення біоре-сурсів океану.

Та, мабуть, найсуттєвішими для живих істот є такі дві незвичайні
властивості води:

• вона має рекордне серед поширених рідин значення коефіцієнта
поверхневого натягу, високі «капілярні здатності», розвиваючи великі
сили при взаємодії з твердими тілами (змочуванні чи не-змочуванні).
Діапазон наслідків цього надзвичайно широкий: від освоєння водомірками
поверхні і чудової властивості води втискуватися у щілини й капіляри тим
настирливіше, чим вони вужчі, аж до суперважливої для всього живого
участі у керуванні мембранними біохімічними процесами;

• рекордним є для води і просторове розділення зарядів обох знаків у
межах її молекул, і діелектрична стала (відомо, що вона дорівнює аж 81).
Остання така висока, що вода без зайвих церемоній розчленовує на
фрагменти (аж до окремих елементів, які існують у ній переважно у формі
іонів, оточених ореолом з молекул води) більшість речовин. Хоч особливо
вправно вода розриває на частини солі, але і з решти речовин теж
примудряється дещо відірвати. Розчинна здатність води така висока, що
вона ніколи на буває «чистою» у звичному для нас значенні цього слова.
Окрім безлічі трикутних молекул з атома кисню і двох атомів водню (Н2О)
вона завжди містить щось прихоплене з повітря (так, включення
вуглекислого газу спричинює невелику кислотність навіть чистої дощової
води), ґрунту або гірських порід.

Цілком слушною є назва «мінеральна вода» для тієї рідини, що струменить
з частини джерел, бо вона містить різноманітні домішки.

Багато елементів входять і до складу вод морів та океанів. У табл. 22
наведено майже вичерпні дані про склад океанічної води (нагадаємо, що
середня її солоність становить 0,35 %, тобто 35 кілограмів солей у
кожній тонні води). Зазначено вміст на тонну води океанів 48 елементів,
які присутні в ній у найбільшій кількості.

Таблиця 22 Елементний склад води океанів, маса на 1 т води

1 10 Sc 4

S 880г Mo 10 Ga 3

Са 400г Си 3 Pb 3

К 380г Sn 3 Hg 3

Br 65г и 3 Th 1

С 28г V 3 Аи 0,4

Sr 8г Ni 2 La 0,29

В 4,6г Mn 2 Ce 0,13

F 1,3г ТІ 1 Eu 0,1

Si 0,3г Co 0,5 Ra 0,0001

Rb 0,2г Cs 0,037

Li 0,15г Y 0,03

З морської води видобувають Н2О, СІ, Na, Mg, S, Са, К, С, Вг, В, Sr, Si,
N, Li, Al, P, I, Ba, As, Se, Ті, V, Sn, Cs, Ga, у незначних кількостях —
F, Cu, Zn, Mn, Pb, Ag, Ni, Co. Більшість елементів з останньої групи
осідають на поверхні твердих решток (зуби та інші частини живих
організмів), формуючи так звані конкреції. Це шаруваті округлі камінці
різних розмірів, що густо встеляють дно океанів у багатьох місцях. Вже
доведено, що вони містять у собі більше марганцю та кількох інших
елементів, ніж усі родовища суші. Чималу ділянку дна в Тихому океані
виділено для видобутку конкрецій і Україні. Ті, хто бажає, можуть взяти
дозвіл уряду і розпочинати хоч зараз…

Яка вода потрібна живим організмам?

Якщо відповідати стисло, то можна обмежитися одним словом — різна!

Розглянемо це на прикладі людини. Організм середнього дорослого
землянина містить десь 4-5 відер вологи, частина якої рухається
всередині нашого тіла майже з такою ж швидкістю, як повітря у дихальній
системі: крізь серце — 7т, нирки — 1000 л, мозок — майже 1000 л за добу.
Більша частина води міститься всередині клітин, забезпечуючи їх
нормальну діяльність. Коли її кількість трошки зменшується, система
датчиків з участю мозку створює відчуття спраги тим сильніше, чим більша
нестача вологи у клітинах.

Тоді людина шукає воду. Якщо вона не встигне її знайти до моменту втрати
з нормальної кількості лише половину відра (10 %), то задишка і
запаморочення переходять у порушення зору і слуху, галюцинації. Без
негайного введення води цей стан закінчується смертю. У спеку
смертельною вважається втрата 12-15 % води, а при помірних температурах
— 22-25 %.

Все сказане при високій температурі зовнішнього повітря триває дві доби,
якщо вдень людина ховається в тінь, а температура лежить у межах 40-45
°С; 3-4 доби, якщо холодніше (40-35 °С). Дослідження показали, що
причиною таких порушень є зміна механізму терморегуляції у тілі людини у
разі підвищення температури повітря понад 33 °С. Починаючи з цієї межі і
вище охолодження тіла відбувається лише через випаровування води у
вигляді поту. Це принципово інша ситуація, ніж при утричі нижчій
температурі, коли випаровування через дихання таке саме, як і утворення
поту, а більша частина тепла йде від тіла у формі теплового
випромінювання.

Виділення води з потом таке інтенсивне, що на вітрі впродовж сонячного
дня у пустелі людина втрачає 10-11 літрів вологи, якщо їй доводиться
працювати чи рухатися. Одночасно через шкіру виводяться і потрібні
організму солі.

Якщо пити абсолютно прісну воду, то можна загинути вже не від спраги, а
від втрати солей. Людина повинна отримати солі або разом з їжею, або (за
тимчасової відсутності їжі) у складі випитої води.

Отже, в окремих випадках (інтенсивна фізична робота у спеку в пустелі чи
в гарячих цехах) питна вода повинна містити дозовану

(невелику) кількість солей. Іншим варіантом може бути пиття мінеральних
солей з домішкою речовин, які мають виражену терапевтичну дію, сприяючи
поверненню організму до рівноважного стану внутрішнього обміну (тобто
виліковуванню).

Відомо, що в нормальних температурних умовах людина споживає меншу
частину води з їжею, більшу — у рідкому стані (1,5-2,5 л щодоби). Разом
всі люди за рік випивають приблизно 5 кубічних кілометрів води (не так і
мало — десяту частину стоку Дніпра). Та на пиття йде всього 1/9000
прісної води, яку щороку отримують континенти. Якщо ця вода не містить
надто великої кількості патогенних мікроорганізмів, солей чи інших
домішок, не кажучи вже про шкідливі речовини (радіонукліди, важкі
метали, отрути), то вона придатна для пиття не тільки холодною, а й
теплою.

Як згадувалося, основну частину води людство використовує на потреби
сільського господарства. Вимоги до її складу, за окремими винятками,
приблизно такі самі, як для людини.

Цього не можна сказати про промисловість. Деякі її галузі ставлять
надзвичайно високі вимоги до чистоти води. Настільки високі, що у
природі або немає такої чистої води, або за нею треба відправлятися до
льодовикових озер чи на Байкал. Тому однією із сучасних (і великих!)
галузей промисловості стало приготування санітарне безпечної питної води
з наявної (непридатної для пиття) і доочищення природної води до рівня,
який задовольнив би запити виробництва.

На жаль, рівень забрудненості води збільшується щораз швидше. Якщо ще на
початку XX ст. у районах з нормальним зволоженням не було проблем з
питною водою, то нині ситуація суттєво змінилася.

Причиною стало не припинення дощів, а глобальне забруднення гідросфери
Землі.

Забруднюючі агенти у воді

Чимало з того, що сказано у розд. 6 про види забруднюючих речовин,
застосовне і для води. Невеликі зміни стосуються лише переходу хімічних
забруднень за рівнем небезпеки на перше місце і «відступом» фізичних на
друге.

Суттєвішою є та обставина, що у воді біологічні забруднюючі агенти
набувають особливого значення, подекуди за небезпекою навіть
випереджаючи хімічні. Це трапляється найчастіше тоді, коли

вода стає життєвим середовищем для патогенних мікроорганізмів, кількість
яких у ній постійно збільшується. Якщо перед використанням для пиття
таку воду не дезінфікувати, то й мінімальна її кількість може спричинити
вибух тих хвороб, що легко передаються саме через воду (табл. 23).

Таблиця 23 Хвороби, що передаються через воду

Забруднюючий біот єн І и Хвороба Клінічні прояви хвороб

Бактерії Холера Тиф

Бактеріальна дизентерія Запалення кишок Пронос, блювання, смертельна
втрата води Пронос, блювання, збільшення селезінки, запалення кишок (без
лікування часто закінчується смертю) Пронос (смертельною хвороба є
насамперед для дітей) Гострий біль живота, блювання, нудота (у наш час
порівняно рідко закінчується смертю)

Віруси Інфекційний гепатит Поліомієліт Жар, біль голови І живота, втрата
апетиту, жовтяниця, збільшення печінки (яка часто уражається необоротно)
Жар, різкий біль голови, горла, м’язів, необоротне ушкодження кінцівок
(хвороба може бути смертельною)

Найпростіші Дизентерія Пронос, біль голови І живота (без лікування
хвороба нерідко смертельна)

Паразити Шистосоміаз Біль живота, анемія, ушкодження шкіри та внутрішніх
органів, хронічне погіршення здоров’я

Через повітря (найчастіше з участю мікрокрапель слини чи води)
передаються лічені хвороби, через воду — більшість. Ці попередження
особливо актуальні для умов сучасної України, де з багатьох причин
знизився природний імунний захист її населення, а енергетичні та інші
проблеми можуть спричинити погіршення якості приготування питної води.

Утримайтеся від пиття води з біозабрудненнями. Навіть лише один ковток
води непевного походження є загрозою для вашого здоров’я.

За бажання збільшення біологічного забруднення гідросфери внаслідок
антропогенних впливів цілком можна вважати «помстою» природи, протидією
надмірному втручанню надто великої кількості людей у довкілля.

На користь такої оцінки ситуації можна навести певні факти.

1. Антропогенна зміна фізико-хімічних умов довкілля вже призвела до
кількох випадків змін поширених форм бактерій з перетворенням їх у
значно патогенніші. За кордоном найширшого розголосу набрала поява
принципово нової «хвороби легіонерів», спричинена мутацією такого
поширеного «мешканця» боліт, як легіонела. Персоналу пологових будинків
багатьох країн світу доводиться боротися з хворобою породіль, викликаною
синьогнійною паличкою. Спираючись на загальні закони синекології,
фахівці стверджують, що явище біологічної патогенізації довкілля лише
розпочалося. Незаперечним доказом цього є поява лихоманки Ебо-ла,
недостатньо вивченої хвороби «скажених» корів у Великобританії тощо. У
майбутньому ситуація погіршиться, якщо дії людей не зміняться.

2. Дедалі більше прикладів того, що і на землі, і під землею
мікроорганізми завдають шкоди виробам людини, заважають нормальному ходу
технологічних процесів.

Список хімічних агентів, що забруднюють воду, у багато разів довший,
аніж для повітря.

Не буде перебільшенням стверджувати, що практично всі елементи і
речовини, які використовує чи виготовляє людина, так чи інакше
опиняються у гідросфері. За масою поки що перед ведуть неорганічні:
кислоти, мінеральні солі різного складу, луги, метали тощо.

Постійно збільшується кількість органічних сполук у воді, продуктів
«великої хімії»: нафти, проміжних і кінцевих речовин її переробки,
пестицидів, миючих засобів та інших поверхнево активних сполук.

Серед неорганічних забруднень особливу увагу потрібно звернути на
надзвичайно шкідливі для всього живого (і для людей теж) токсичні
елементи. Певне уявлення про їхню кількість і розташування у таблиці
елементів дає табл. 24.

Таблиця 24 Розташування отруйних елементів у таблиці Менделєєва

Період Група

І II III IV V VI VII

II — Be — — — — —

IV Си Zn — — As Se Ni

V Ag Cd — Sn Sb Те Pd

VI Аи Hg Tl Pb Bi — Pt

Збільшення атомної маси супроводжується підвищенням отруйності. Втім,
деякі із зазначених у табл. 24 елементів у малій кількості (як мідь)
навіть необхідні для нормальної життєдіяльності живих організмів і
рослин.

Дію не всіх токсичних елементів вивчено однаково добре. Та ще гірша
ситуація з оприлюдненням даних про їх поширення і шкідливі впливи.
Наприклад, у колишньому Радянському Союзі було щонай-суворіше заборонено
писати про плутоній — штучну ядерну вибухівку. Цей елемент належить до
найотруйніших. Приблизно така сама ситуація з талієм та кількома іншими
елементами.

Наскільки антигуманний такий «захист через мовчанку» населення
забруднених важкими металами міст — свідчать дані про дію на людину
трохи легших елементів: свинцю, ртуті, кадмію та інших (табл. 25).
Одночасно стисло охарактеризовано дію кількох органічних токсичних
сполук.

Таблиця 25 Вплив на здоров’я токсичних водних забруднень

Забруднення Вплив на людину високих концентрацій

Свинець (РЬ) Болі голови, анемія, нервові розлади, пологові дефекти,
затримка розвитку, дебілізм, зниження слуху в дитинстві

Ртуть (Hg) Ушкодження нервової системи і нирок. Велике підвищення
концентрації уздовж трофічного ланцюга

Миш’як (As) Рак; ушкодження нирок, крові, нервової системи

Кадмій (Cd) Ушкодження нирок, анемія, хвороба легенів, високий кров’яний
тиск; можливі також рак, ушкодження плоду

Хром (Сг) Канцерогенні деякі сполуки хрому

Нітрати Утруднення дихання і підвищення дитячої смертності; при хімічних
перетвореннях породжують канцерогенні сполуки

ДДТ, пестициди Рак, ушкодження печінки, ембріонів

Бензол Анемія, ушкодження крові і лейкемія, хромосомні зміни

Діоксин Рак, ушкодження шкіри, генні мутації

Тетрахлорид вуглецю Рак, ушкодження печінки, нирок, легенів і всієї
центральної нервової системи людини

Хлороформ Ушкодження печінки і нирок; канцероген

Вінілхлориди Ушкодження печінки, нирок і легенів, системи кровообігу і
травлення

Пояснимо ситуацію, що склалася із забрудненням деякими з цих речовин.

Свинець. Протягом XX ст. людство зуміло забруднити цим важким металом
усю Землю, підвищивши його середній вміст у тілах громадян розвинених
країн у 500-600 разів порівняно з його нормальним вмістом. Концентрація
свинцю у поверхневих шарах Атлантичного океану збільшилася в 7 разів
після 1920 р. Тепер від цього

металу не сховатися ні в Гренландії, ні в Антарктиді. В розвинених
країнах законодавче заборонено використовувати РЬ для поліпшення якості
бензину. Викиди свинцю дуже зменшилися на транспорті, чого не можна
сказати про промисловість. Загальна потужність усіх природних джерел
свинцю, що забруднюють ним біосферу, у десять разів нижча, аніж
антропогенних. Та чи варто радіти тому, що люди «перевершили» Природу?

Ртуть токсична і у вигляді парів, а ще отруйніші її органічні сполуки.
Повільно (місяцями) виводиться з організму. Має надзвичайно високий
коефіцієнт накопичення при переході від нижчих рівнів трофічного ланцюга
до вищих. Погано нейтралізується у біосфері, тому навіть помірні викиди
у формі відпрацьованих люмінесцентних ламп з невеликою кількістю ртуті в
кожній рано чи пізно закінчиться отруєнням довкілля.

Список використаної літератури:

Вернадский В. И. Проблемы биогеохимии. — М.: Наука, 1980. — 320 с.

Воронов Н. Н., СухоруковаЛ. Н. Эволюция органического мира.— М.:
Просвещение, 1991. — 223 с. (Факульт. курс для 9-го кл. ср. шк.)

Герасимов И. П. Экологические проблемы в прошлой, настоящей и будущей
географии мира. — М.: Просвещение, 1986. — 281 с.

Голицын А. Н. Экология вашего дома. — М.: СОЛОН-Пресс, 2003. — 240 с.

Грицай М. В. та ін. Основи екологічної безпеки: Навч. посіб. — Суми:
Вид-во СумДУ, 2003. — 267 с.

Гумилев Л. Н. Этногенез и биосфера Земли. — Л.: Наука. Ленинг. отд-ние,
1989.—496с.

Гюнтер Э. и др. Основы общей биологии. — М.: Мир, 1982. — 440 с.

Дажо Р. Основы экологии. — М.: Прогресс, 1975. —415 с.

Дарвин Ч. Происхождение видов путем естественного отбора. — Л.: Наука,
1991. —539с.

Злобін Ю. А., Кочубей Н. В. Загальна екологія: Навч. посіб. — Суми: ВТД
«Університ. книга», 2003. — 416 с.

Инженерная экология: Учебник / Под ред. проф. В. Т. Медведева. — М.:
Гардарики, 2002. — 687 с.

Похожие записи