Водные ресурсы планеты и их запасы

Водные ресурсы планеты объединены единым термином гидросфера (от греч. hydor — вода и sphair — шар), которая является одной из четырех основных и взаимосвязанных оболочек нашей планеты: литосферы (земной коры), атмосферы (газовой среды) и биосферы (всего живого на планете). Гидросфера включает все гидравлически связанные между собой воды, находящиеся в жидком и твердом состояниях как на поверхности планеты, так и в земной коре, — воды океанов, морей, озер и грунтовые воды суши.

Происхождение воды на Земле столь же неясно, как и происхождение самой нашей планеты. В ученой среде есть сторонники «холодного» (метеоритного) и «горячего» (расплавленной субстанции) происхождения Земли. Первые придерживаются мнения, что вода в виде льда или снегоподобной массы входила в состав того метеорита, который стал прапрадедушкой нашей планеты. Вторые утверждают, что вода выделялась из разогретого глубинного вещества (магмы) Земли в процессе его охлаждения и отвержения (кристаллизации).

Вода — второе по значимости вещество после воздуха, без которого никто и ничто на Земле не могли ни появиться, ни существовать. Мы уже привыкли к тому, что формула воды достаточно проста (Н20), но доказать сложный состав воды в эксперименте впервые было суждено двум выдающимся французам — химику Антуану Лорану Лавуазье (1743-1794) и математику и физику Пьеру Симону Лапласу (1749-1827).

Опоры водопровода в футляре

Вода является самым загадочным и уникальным природным веществом, способным, например, течь вверх по микротрещинам скал и капиллярам деревьев. Удивительно, но вода до сих пор остается самой малоизученной субстанцией. Ее считают самым непонятным из всех веществ, изучаемых химиками и физиками. Вода является непревзойденным растворителем, растворяя практически все, что встречается на пути, поэтому легко загрязняется.

Вода жизненно необходима человеческому организму, который остро реагирует на нарушение водного баланса: при потере организмом воды до 2% массы тела (1-1,5 л) появляется острая жажда, при утрате 6-8% человек впадает в полуобморочное состояние, а при потере более 12% влаги наступает смерть. Без еды человек может прожить больше месяца, а без воды всего — несколько дней.

Из необходимых человеку в обычных условиях 2,5 л в сутки 1 л приходится на питьевую воду, 1,2 л — на поступающую с пищей и 0,3 л — на воду, образующуюся в самом организме в процессе обмена веществ. У высших организмов процент содержания воды колеблется от 60 до 70%. В морских организмах (медузы, некоторые виды водорослей) содержание воды достигает 98%. Напротив, в спорообразующих бактериях, которые являются выносливой формой с замедленной жизнедеятельностью, содержится только 50% воды.

Большая часть всей воды организма человека содержится внутри клеток (71%), около 19% находится в виде неклеточной воды и 10% приходится на долю плазмы, лимфы, спинно-мозговой и других жидкостей. Вода необходима всем живым существам не только как их главная составляющая часть, но и как благоприятная среда для транзита продуктов питания и функционирования пищевых цепочек.

Вода — самое распространенное на Земле вещество, ее суммарные запасы составляют около 1370 млн км3, однако, несмотря на огромное общее количество воды на планете, в значительной своей массе она соленая. Непрерывную водную оболочку Земли, окружающую материки и острова, принято называть Мировым океаном. На него приходится порядка 97,5% всех запасов воды планеты.

Концентрация растворенных в Мировом океане неорганических веществ колеблется от нескольких граммов на литр воды в морских заливах у побережий до 40—42 г/л в тропических морях, что делает ее практически непригодной для питьевых целей без специальной дорогостоящей обработки.

Клапан СМДК

Запасы пресной воды оцениваются лишь в 2,5% от всей воды на земном шаре. В связи с ростом населения на Земле (по прогнозу 12-15 млрд чел. к концу XXI в.) и бурным развитием промышленного производства в далеком прошлом остались соображения, что запасы пресных вод останутся неисчерпаемыми и их можно будет использовать без всякого ограничения.

Пресная вода присутствует в ледниках (68,7%), подземных водах (30,1%), вечной мерзлоте (0,8%), может находиться в форме поверхностной и атмосферной воды (0,4%). Основная масса пресной воды (более 24 млн км3) как бы законсервирована в ледниках и снежном покрове Арктики, Антарктиды и Гренландии. Эта часть водных запасов при нынешнем развитии науки и техники пока недоступна для людей.

Подземные воды (свыше 10,5 млн км3) используются относительно ограниченно, хотя для многих стран с засушливым климатом они являются одним из основных источников водоснабжения. Несмотря на микроскопическую долю рек и пресноводных озер, запасы воды в которых относительно малы (95 тыс. км3), они, наряду с грунтовыми водами, в большинстве случаев рассматриваются как потенциальные источники питьевой и технической воды.

Нельзя не отметить того факта, что запасы пресной воды сосредоточены и в болотах, занимающих обширные территории преимущественно в Западной Сибири и северо-западных районах европейской территории РФ. Болота образовались после схода ледников 10-12 тыс. лет назад и продолжают образовываться, занимая порядка 1,4 млн км2 территории РФ и аккумулируя огромные массы воды. По разным оценкам, в них сосредоточено около 3 тыс. км3 запасов природных вод.

Болота играют важную роль в формировании гидрологического режима рек: они регулируют половодья и паводки, способствуют естественному самоочищению речных вод от многих атмосферных и антропогенных загрязнителей. В системах водоснабжения болотная вода не используется, но, учитывая дефицит пресных вод, в отдаленной перспективе они смогут внести определенный вклад в пополнение запасов воды, пройдя соответствующую обработку.

По сравнению с другими странами Россия богата природными водами. Почти четверть мировых запасов пресной воды сосредоточено в границах нашего государства.

Водные ресурсы любой страны принято оценивать двумя основными величинами: ежегодным объемом стока всех рек и запасами пресных вод в водоемах и подземных источниках. Российские реки несут десятую часть ежегодного мирового речного стока, т.е. порядка

4,4  тыс. км3 воды в год. По объему речного стока наша держава занимает второе место в мире после Бразилии с ее многочисленными реками, где только одна Амазонка несет в океан пятую часть всей пресной воды земного шара (более 6 тыс. км3 в год).

Резиновые компенсаторы

По водообеспеченности на одного человека Россия занимает третье место после Бразилии и Канады: на каждого россиянина приходится порядка 30 тыс. м3 воды в год, или 78 м3 в сутки. Для сравнения: на одного жителя Европы воды приходится в 6 раз меньше. При этом все население нашей страны не достигает и 3% общей численности проживающих на земном шаре людей. Водных ресурсов России хватит, чтобы напоить водой все человечество. Такое водное изобилие накладывает на наше государство особую ответственность за сохранение этого важнейшего природного ресурса.

Основой государственного водного фонда являются реки. Всего по территории России протекает 2,5 млн рек общей протяженностью порядка 8 млн км. Основная часть стока (около 95%) формируется на территории нашей страны. Речной сток распределен крайне неравномерно, Большая часть территории России представляет собой бассейн Северного Ледовитого океана, куда впадают три самые крупные реки: Енисей, Лена и Обь. Восточная окраинная часть России принадлежит к бассейну Тихого океана (реки Амур, Анадырь, Уссури).

К рекам бассейна Атлантического океана относятся Нева и Западная Двина. Крупнейшими реками центральной части страны являются Волга, Днепр, Дон, Кубань, которые относятся к бассейнам Каспийского и Черного морей, где проживает 2/3 населения России, а формируется менее 10% стока. Выходом из сложившегося положения с неравномерностью распределения воды на территории отдельных регионов и необходимостью водообеспечения городов-мегаполисов служит обводнение относительно малых и средних рек, осуществляемое с помощью системы искусственных каналов и водохранилищ. Характерным примером может служить обводнение реки Москвы путем строительства нескольких крупных водохранилищ в Московском регионе: Иваньковского, Учинского, Химкинского, Икшинского, Клязьминского и др., с помощью которых была разрешена проблема снабжения Москвы доброкачественной питьевой водой.

Нельзя не отметить, что на территории России расположено уникальное по ряду показателей озеро Байкал — кладовая запасов экологически безупречной, пригодной к употреблению без специальной очистки пресной, изумительно вкусной воды. Для сравнения уточним, что годовой сток всех рек мира всего в 2 раза превышает объем Байкала, в котором содержится 23 тыс. км3 воды.