Основные части водной оболочки гидросферы. Гидросфера (слово от греч
Гидросфера земли - это водная оболочка Земли.
Введение
Земля окружена атмосферой и гидросферой, которые заметно отличаются, но при этом дополняют друг от друга.
Гидросфера возникла на ранних этапах формировании Земли, как и атмосфера, повлияв на все процессы жизнедеятельности, функционирования экологических систем, определив возникновение многих видов животных.
Что такое гидросфера
Гидросфера в переводе с греческого языка означает водный шар или водная оболочка земной поверхности. Данная оболочка имеет непрерывный характер.
Где находится гидросфера
Располагается гидросфера между двумя атмосферой – газовой оболочкой планеты Земля, и литосферой – твердой оболочкой, под которой подразумевают сушу.
Из чего состоит гидросфера
Гидросфера состоит из воды, которая по химическому составу отличается и представлена в трех различных состояниях – твердой (лед), жидкой, газообразной (пары).
В состав водной оболочки Земли входят океаны, моря, водоемы, которые могут быть солеными или пресными (озера, пруды, реки), ледники, фьорды, ледяные шапки, снег, дождь, атмосферная вода, и жидкость, протекающая в живых организмах.
Доля морей и океанов в гидросфере равна 96%, еще 2% – это подземные воды, 2% приходятся на долю ледников, а 0,02 процента (очень незначительная доля) – это реки, болота и озера. Масса или объем гидросферы постоянно меняется, что связанно с таянием ледников и уходом значительных участков суши под воды.
Объем водной оболочки равен 1,5 миллиардам километрам кубических. Масса будет постоянно увеличиваться, учитывая количество вулканических извержений и землетрясений. Большую часть гидросферы составляют океаны, образующие Мировой океан. Это самый большой и соленый водоем на Земле, в котором процент солености достигает 35%.
По химическому составу воды океанов содержат все известные элементы, которые расположены в таблице Менделеева. Суммарная часть натрия, хлора, кислорода и водорода достигает почти 96%. В состав коры океана входят базальтовый и осадочный слои.
К гидросфере относятся и подземные воды, которые также отличаются по химическому составу. Иногда солевая концентрация достигает 600%, и в них присутствуют газы и производные компоненты. Самыми важными из них являются кислород и углекислый газ, который потребляют растения в океане во время процесса фотосинтеза. Он необходим для формирования известняковых пород, кораллов, ракушек.
Огромное значение для гидросферы имеют пресные воды, часть которых в общем объеме оболочки равно почти 3%, из которых 2,15% – хранятся в ледниках. Все составляющие гидросферы связаны между собой, находясь в больших или маленьких оборотах, что позволяет воде проходить процесс полного обновления.
Границы гидросферы
Воды Мирового океана охватывают территорию в 71% Земли, где средняя глубина составляет 3800 метров, а максимальная – 11022 метра. На поверхности суши расположены так называемые континентальные воды, которые обеспечивают всю жизнедеятельность биосферы, водоснабжения, обводнения и орошения.
Гидросфера имеет нижнюю и верхнюю границы. Нижняя проходит по так называемой поверхности Мохоровичича – земной коры на дне океана. Верхняя граница располагается в самых верхних слоях атмосферы.
Функции гидросферы
Вода на Земле имеет важное значение для людей и природы. Проявляется это в следующих признаках:
- Во-первых, вода является важным источником минералов и сырья, поскольку люди используют воду чаще, чем уголь и нефть;
- Во-вторых, обеспечивает взаимосвязи между экологическими системами;
- В-третьих, выступает механизмом, который переносит биоэнергетические экологические циклы, имеющие глобальное значение;
- В-четвертых, входит в состав всех живых существ, которые живут на Земле.
Вода становится для многих организмов средой зарождения, а потом дальнейшего развития и формирования. Без воды невозможно развитие суши, ландшафтов, карстовых и склоновых пород. Кроме того, гидросфера способствует транспортировке химических веществ.
- Водный пар исполняет роль фильтра, против проникновения на Землю радиационных лучей с Солнца;
- Водный пар на суше помогает регулировать температурный режим и климат;
- Поддерживается постоянная динамика движения вод океана;
- Обеспечивается стабильный и нормальный кругооборот на всей планете.
- Каждая часть гидросферы участвует в процессах, которые протекают в геосфере Земли, к которым относятся вода в атмосфере, на суше и под землей. В самой атмосфере, в виде пара находится больше 12 триллионов тонн воды. Пар восстанавливается и обновляется, благодаря конденсации и сублимации, переходя в облака, туман. При этом происходит выделение значительного количества энергии.
- Воды, располагающиеся под землей и на суше, делятся на минеральные и термальные, что используется в бальнеологии. Кроме того, эти свойства действуют рекреационно как на человека, так и на природу.
- - Круговорот воды в природе
Впервые этот термин употребил геолог из Австрии Эдуард Зюсс , автор известной трилогии «Лик Земли», написанной в 1883-1909 гг. Именно он определил гидросферу как прерывистую оболочку Земли, расположенную между атмосферой и литосферой.
Общая характеристика гидросферы Земли
Более 70% поверхности земли покрыто водой. Общий объем гидросферы составляет около полутора миллиардов кубических километров, из которых более 95% приходится на Мировой океан.
Гидросфера находится в тесном взаимодействии с другими геосферами. Большинство осадочных горных пород образуется на стыке гидросферы и литосферы. Заселенная живыми существами гидросфера является также частью биосферы.
Обладая высокой теплопроводностью, гидросфера играет важнейшую роль в обеспечении температурного баланса планеты, передавая тепло из ее недр к периферии.
Границы гидросферы Земли
В настоящее время в понятие гидросферы включается не только пространство между атмосферой и литосферой. Этот термин приобрел куда более широкое значение и теперь его границы определяются пределами распространения воды как химического соединения.
Таким образом, верхней границей гидросферы является высота 8-18 км, где молекулы воды начинают разлагаться под воздействием ультрафиолетового излучения. Нижней же границей принято считать глубину 6-14 км ниже земной поверхности и 10 км ниже океанского дна . Именно на этой глубине под воздействием высоких температур происходит разложение и синтез воды.
Химический состав гидросферы Земли
Вода природных водоемов представляет собой раствор солей различной концентрации. Так как основным составным элементом гидросферы является Мировой океан , то и средний химический состав его близок к морской воде. Но если рассматривать каждый элемент гидросферы отдельно, то выявляется большая разнородность его химического состава.
Больше всего в составе морской воды содержится кислорода – около 85,7%. Далее по убыванию – водород H (10.8%), хлор Cl (1,98%) и натрий Na (1.03%). В количественном выражении верхние слои океана содержат более 140 трлн тонн углекислого газа и 8 трлн тонн кислорода. Вообще, в океане содержатся все известные элементы, но концентрация их очень низкая. Вместе с тем, общее их содержание в воде огромно и исчисляется миллионами-миллиардами тонн. Например, золота содержится 6 млн тонн, а серебра – 5 миллиардов. Уже запатентованы способы извлечения этих металлов из океанической воды.
В среднем в морской воде концентрация солей составляет 35 г/л. Интересной особенностью морской воды является постоянство соотношения между главными компонентами основного солевого состава воды.
Химический состав атмосферных вод не отличаются высоким содержанием солей. Их концентрация в среднем составляет 50 мг/л.
Химический состав подземных вод наиболее разнообразен. Концентрация солей здесь варьируется от 0,05 до 400 г/кг.
Не менее разнообразен и химический состав поверхностных и грунтовых вод , во многом он определяется климатической зоной. Но немаловажное значение имеют и состав пород, почвы и растительности.
Химический состав поверхностных вод классифицируется по нескольким показателям. Приведем пример классификации по гидрохимическому показателю .
- 1. Содержание макрокомпонентов – основных соединений, содержащихся в воде. А именно соединений калия, натрия, магния и кальция.
- 2. Уровень концентрации в воде растворенных газов – кислорода, азота, сероводорода, аммиака и метана.
- 3. Неорганические формы биогенных элементов - продуктов жизнедеятельности организмов. К ним относятся в основном неорганические соединения азота и фосфора. Биогенных элементов в воде может содержаться от нуля до десяти мг/л.
- 4. Органические формы биогенных элементов. Именно они отвечают за цвет и запах воды. В эту группу входят практически все классы органических соединений.
- 5. Микроэлементы, т.е. все известные металлы. Их содержание в природной воде очень незначительно.
- 6. Бактерии и микроорганизмы.
В составе поверхностных вод содержатся и нерастворимые вещества – песок, глина, илистые вещества, карбонаты, гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды, гумус, планктон и др. Их содержание варьируется от нескольких штук до десятков тысяч на один литр воды, а размеры – от грубодисперсных до коллоидных.
В результате деятельности человека в составе природных вод появились также и токсичные загрязняющие вещества. К ним относятся тяжелые металлы, нефтепродукты, хлорорганические соединения, фенолы и др.
Части гидросферы Земли
Гидросфера включает в себя атмосферную, поверхностную и подземную воды. Каждая из этих групп делится на подгруппы. Количественное соотношение видов вод гидросферы приведено в таблице 1.
Примечание: Уважаемые посетители, дефисы в длинных словах в таблице поставлены для удобства мобильных пользователей - иначе слова не переносятся и таблица не помещается в экран. Спасибо за понимание!
Таблица 1. Части гидросферы Земли
|
Составные элементы |
Название |
Объём, млн. км 3 |
Коли-чество по отно-шению к общему объёму гидро-сферы, % |
|
Морские воды |
|||
|
Подземные (за исключе-нием почвенной) воды |
Грунтовая |
||
|
Лёд и снег (Арктика, Антарктика, Гренландия, горные ледни-ковые области) |
|||
|
Поверх-ностные воды суши: озёра, водохра-нилища, реки, болота, почвенные воды |
|||
|
Атмос-ферные воды |
Атмос-ферная |
||
|
Биоло-гическая |
Части гидросферы. Схема.
Пресная вода , занимая лишь небольшой процент в общем составе гидросферы планеты, играет важнейшую роль в жизнедеятельности человека.
Около 75% всей пресной воды на Земле содержится в ледниках полярных зон, в снеге и вечной мерзлоте. Эта вода объединяется под названием криосферы . Если бы все льды криосферы растаяли, то уровень океана повысился бы на 64 метра. В последнее время ученые с тревогой следят за шельфовыми ледниками Арктики и Антарктики. Только за последние несколько лет разрушились два ледника, остававшиеся неподвижными в течение последних десяти тысяч лет. Подробнее об этом
20% всех запасов пресной воды приходится на подземные воды и составляет 85 тыс. км³.
На долю рек , озер, болот и других пресноводных водоемов приходится всего 1% пресной воды. Но вследствие возобновляемости водных ресурсов, этого достаточно для снабжения водой всей планеты.
Реки в определенный момент времени содержат всего 1,2 тыс. км 3 , однако годовой сток воды всей планеты составляет 41,8 тыс. км 3 . Озера содержат 280 тыс. км 3 воды.
В парах атмосферы находится до 14 тыс. км³ воды, но за год влага в атмосфере сменяется до 40 раз и на земную поверхность в виде осадков выпадает до 520 тыс. км 3 воды. Осадки и являются главным источником возобновления поверхностных вод.
Круговорот воды в природе
Все воды гидросферы находятся в постоянном движении, образуя так называемый круговорот воды в природе или гидрологический цикл. Круговорот воды происходит за счет испарения, конденсации и выпадения осадков.
Процесс испарения воды в море идет гораздо интенсивнее, чем выпадение осадков, потому что водяные пары переносятся ветром на территорию суши. На суше же наблюдается обратная картина – влаги испаряется гораздо меньше, чем выпадает и лишняя влага по речным руслам спадает обратно в море. Таким образом, вода циркулирует между сушей и мировым океаном, не меняя своего общего объема.
Гидросфера
– водная оболочка Земли, включающая океаны, моря, реки, озера, подземные воды и ледники, снеговой покров, а также водяные пары в атмосфере. Гидросфера Земли на 94% представлена солеными водами океанов и морей, более 75% всей пресной воды законсервировано в полярных шапках Арктики и Антарктиды (табл.1).
Таблицы 1 – Распределение водных масс в гидросфере Земли
|
Часть гидросферы |
Объем воды, тыс. км 3 |
Доля в общем объеме вод, % |
|
Мировой океан |
1 370 000 |
94,1 |
|
Подземные воды |
60 000 |
|
|
Ледники |
24 000 |
|
|
Озера |
0,02 |
|
|
Вода в почве |
0,01 |
|
|
Пары атмосферы |
0,001 |
|
|
Реки |
0,0001 |
Вода на Земле присутствует во всех трех агрегатных состояниях, однако наибольший объем ее приходится на жидкую фазу, которая весьма значима для формирования других особенностей планеты. Весь природный водный комплекс функционирует как
единое целое, находясь в состоянии непрерывного движения, развития и обновления. Поверхность Мирового океана, занимающая около 71% земной поверхности, расположена между атмосферой и литосферой. Поперечник Земли, т.е. ее экваториальный диаметр, составляет 12 760 км, а средняя глубина океана в его современном ложе
– 3,7 км. Следовательно, толщина слоя воды в жидком состоянии в среднем составляет лишь 0,03% земного диаметра. В сущности, это тончайшая водяная пленка на поверхности Земли, но, как озоновый защитный слой, играющая исключительно важную роль в биосферной системе.
Без воды не могло бы быть человека, животного и растительного мира, так как большинство растений и животных состоит в основном из воды. Кроме того, для жизни необходимы температуры в диапазоне от 0 до 100° С, что соответствует температурным пределам жидкой фазы воды. Для многих живых существ вода служит средой обитания. Таким образом, главнейшей особенностью гидросферы является изобилие жизни в ней.
Велика роль гидросферы в поддержании относительно неизменного климата на планете, поскольку она, с одной стороны, выступает как аккумулятор тепла, обеспечивая постоянство средней планетарной температуры атмосферы, а с другой
– за счет фитопланктона продуцирует почти половину всего кислорода атмосферы.
Водная среда используется для лова рыбы и других морепродуктов, сбора растений, добычи подводных залежей руды (марганца, никеля, кобальта) и нефти, перевозки грузов и пассажиров. В производственной и хозяйственной деятельности человек применяет воду для очистки, мытья, охлаждения оборудования и материалов, полива растений, гидротранспортировки, обеспечения специфических процессов, например выработки электроэнергии
и т.п.
Важным обстоятельством, присущим водной среде, является то, что через нее в основном передаются инфекционные заболевания (примерно 80% всех заболеваний). Простота процесса затопления по сравнению с другими видами захоронения, недоступность глубин для человека и кажущаяся изолированность воды привели к тому, что человечество активно использует водную среду для сброса отходов производства и потребления. Интенсивное антропогенное загрязнение гидросферы ведет к серьезным изменениям ее геофизических параметров, губит водные экосистемы и потенциально опасно для человека.
Экологическая угроза гидросфере поставила перед международным сообществом задачу принятия срочных мер по спасению среды обитания человечества. Их особенностью является то, что ни одно государство в отдельности даже с помощью строгих мер не способно справиться с экологической угрозой. Поэтому необходимо международное сотрудничество в этой области, принятие оптимальной экологической стратегии, включающей концепцию и программу совместных действий всех стран. Эти меры должны соответствовать принципам современного международного права.
2. ЭКОЛОГО – ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ГИДРОСФЕРЫ
Анализ биоэкономики морей и океанов включает несколько методических аспектов определения количественных и качественных характеристик биоресурсов, условий их использования в народнохозяйственном комплексе. Результаты этого анализа являются основой разработки или совершенствования экономико-организационной системы управления рациональным использованием биоресурсов. Управляемая биоэкономическая система океанов включает множество определяющих и результирующих эколого — экономических показателей, параметров их взаимосвязей и взаимозависимостей. Уровень управляемости биоэкономической системой определяется главным образом изученностью процессов и явлений на каждом иерархическом уровне (международный, межгосударственный и региональный), наличием межгосударственных соглашений по рациональному использованию ресурсов морей и океанов и их охране.
Рациональное использование биоресурсов гидросферы в общем плане можно рассматривать как систему общественных мероприятий правового, хозяйственно-экономического, экономического и научно-нормированного характера, определяемых необходимостью планомерного поддержания и воспроизводства промысловых биоресурсов, а также как надежную охрану природных условий и водной среды их обитания.
За прошедшую вековую историю хозяйствования человечество сформировало понимание необходимости бережного отношения к использованию природных ресурсов. В последние десятилетия усиленно разрабатываются разнообразные оценочные подходы к созданию системы программных мероприятий по охране земельных, водных, лесных и других ресурсов.
Биоэкономическая оценка ресурсов гидросферы иногда осуществляется с использованием кадастра. Однако следует отметить принципиальное отличие использования биоэкономического кадастра в Российской Федерации от его использования в некоторых других странах. В нашей стране в принятых земельных законодательствах выделен специальный раздел «Государственный земельный кадастр», в котором указывается, что для обеспечения рационального использования земельных ресурсов кадастр должен содержать совокупность необходимых сведений о природном, хозяйственном и правовом положении земель, бонитировке почв и экономической оценке земель.
Отличительная особенность биоэкономического кадастра от земельного состоит в том, что его свод, обработка гидрологических, физико-химических характеристик, а также видовой состав живых ресурсов гидросферы более строго централизованы в официальных документах. Формирование и использование биоэкономического кадастра гидросферы находится на высоком уровне, позволяющем широко применять информационные системы обработки данных и создавать банки данных.
В общем понимании под биоэкономическим кадастром
подразумевается значительная совокупность документов, в которых в упорядоченном виде в общегосударственном или региональном разрезах систематизируется необходимая информация о конкретных видах водных биоресурсов и среде их обитания, природных, правовых и экономико-организационных условиях их хозяйственного использования.
Главные задачи биоэкономического кадастра - обобщение и приближение к объективности имеющихся сведений о распределении, условиях обитания и запасах конкретных видов гидросферы, об условиях хозяйственной деятельности и эксплуатации в интересах максимального удовлетворения потребностей общества в пищевой и непищевой продукции. Биоэкономический кадастр выступает как рекомендательный, а иногда как директивный документ, обеспечивающий функции народнохозяйственного управления, связанного с освоением, использованием, охраной и воспроизводством водных биоресурсов.
Биоэкономический кадастр морей и океанов функционально обеспечивает следующие основные мероприятия:
1) учет и эколого — экономическое прогнозирование запасов, распределение и состояние конкретных видов биоресурсов в национальных и международных водах;
3) комплексное планирование деятельности других отраслей народного хозяйства, оказывающих определенное воздействие на состояние и динамику численности запасов биоресурсов гидросферы;
5) разработка и осуществление долгосрочных программ природоохранных и воспроизводственных мероприятий на региональном, национальном и международном уровнях;
6) реализация мероприятий по экономико-математическому моделированию биоэкономических процессов гидросферы;
7) определение размеров взаиморасчетов за использование биоресурсов национальными и иностранными организациями;
8) определение величины ущерба, а также компенсации отраслями народного хозяйства биоресурсов гидросферы;
9) разработка комплексных эколого — экономических программ долгосрочного использования ресурсов по регионам и отдельных народнохозяйственных задач, связанных с освоением Мирового океана, и др.
Практические потребности разработки и внедрения биоэкономических кадастров предполагают их проведение и классификацию по определенным признакам в зависимости от пространственно-географического распределения водной среды и биоресурсов и в зависимости от их международно-правового статуса. В этих условиях возникают объективные общественные потребности разработки эколого — экономической оценки природных ресурсов вообще и биоресурсов в частности.
В исследуемом объекте биоресурсов гидросферы должен непременно присутствовать начальный их запас, не равный нулю, в то время как для искусственно создаваемых ресурсов (морекультуры и т.п.) это правило не столь обязательно.
В отношении запасов биоресурсов возможны два подхода к построению биоэкономического кадастра. Они связаны с минимальным или максимальным состоянием запасов в момент принятия решения по воспроизводству ресурсов морей и океанов и их охране.
Важное значение для построения биоэкономического кадастра гидросферы имеет изучение свойств этих запасов, учитывающих сохраняемость, мобильность, восстанавливаемость, включаемость в потребление, реактивность и уникальность.
Сохраняемость
проявляется в том, что запасы биоресурсов гидросферы по объему или составу могут существовать только определенное время, после которого они или распадаются на запасы меньшего размера, или теряются для использования совсем, или требуют каких-то затрат на увеличение и т.д.
Мобильность
проявляется в возможности перераспределения запасов или сосредоточения добычи биоресурсов гидросферы.
Восстанавливаемость -
это полное или ограниченное доведение запаса до желаемого уровня. При определенных экологических условиях запас биоресурсов может вообще не восстанавливаться.
Включаемость в потребление
как свойство проявляется в способности запасов биоресурсов к использованию без определенных условий или при наличии таковых, например соответствующих экологических условий, уровня развития промысловой техники и т.п.
Реактивность предполагает изучение реакции влияния отдельных факторов на запасы биоресурсов в количественном и качественном разрезах.
Уникальность или ординарность выражается в различной степени рассредоточенности и наличия запасов биоресурсов гидросферы.
Современные данные о минеральных, энергетических и химических ресурсах Мирового океана представляют значительный практический интерес для народного хозяйства, особенно минеральные богатства недр шельфа - нефть, природный газ, натрий и др. Поэтому морская среда может рассматриваться как объект «природа - производство», где протекают процессы создания материальных ресурсов для общества и их воспроизводства.
Под шельфом морей и океанов
следует понимать подводные продолжения материка в сторону моря глубиной от 20 до 600 м. Ширина шельфа может быть в среднем около 40-1000 км, а площадь - около 28 млн. км
2 (19% суши).
Например, промышленная добыча нефти в Каспийском море начата еще в 1922 г., а сейчас здесь ежегодно добывают более 18 млн. т нефти. В 1949 г. у берегов Бразилии в Макапканском заливе начато морское бурение, а сейчас уже более 60 стран бурят морское дно и 25 из них добывают из недр моря нефть и природный газ. Мировая добыча нефти в 1972 г. составила 2,6 млрд. т, а по прогнозам в 2000 г. будет составлять 7,4 млрд. т. Из недр земли за всю историю человечества было добыто около 40 млрд. т нефти, а до 2000 г. будет добыто 150 млрд. т.
В 1975 г. международные нефтяные концерны дали продукции примерно на 40 млрд. долл., а общая стоимость добытого в 1976 г. морского минерального сырья оценивалась в 60-70 млрд. долл. Не одно десятилетие в шахтах, заложенных на суше, добывают уголь из недр морского дна в Англии, Японии, Канаде, Чили. Значительные угольные месторождения скрыты в недрах шельфа у берегов Турции, Китая, о. Тайвань, близ берегов Австралии. Крупнейшие железорудные месторождения на морском дне сосредоточены у восточного побережья о. Ньюфаундленд, где общие запасы руд достигают 2 млрд. т. Общую мировую известность имеют морские россыпи Австралии, где обнаружили золото, платину, рутил, ильменит, циркон, марганцит. В США из морских россыпей ежегодно добывается более 900 кг платины, в Юго-Западной Африке - около 200 тыс. каратов алмазов. В настоящее время из морской воды получают 1/3 мирового производства соли, 61% металлического магния, 70% брома. Все большую значимость приобретает пресная питьевая вода.
Сейчас от употребления населением некоторых районов земного шара недоброкачественной воды ежегодно заболевают более 500 млн. чел. В ближайшее время все в большем масштабе потребуется пополнять ресурсы пресной воды на суше опреснением морской воды. Однако опреснение воды весьма энергоемкое производство, поэтому становится необходимым поиск путей использования для этих целей дополнительных морских ресурсов. За исключением добычи нефти и природного газа энергетические ресурсы морей используются слабо. Поэтому относительно высокая стоимость опресненной воды иногда является основной причиной внедрения достижений научно-технического прогресса. По предварительным оценкам, стоимость опресненной воды при использовании электрической энергии приливных и других обычных электростанций составляет 6-20 тыс. ден. ед./м 3 , а при использовании АЭС - 1-4 тыс. ден. ед./м 3 .
Общая мощность энергии приливов составляет чуть более 1 млрд. кВт. С 1968 г. работает Кислогубская приливная электростанция мощностью 1 тыс. кВт, во Франции подобная станция сооружена на п-ве Котантен мощностью 33 млн. кВт. Активизация освоения ресурсов Мирового океана, развитие энергетики проходят не без нанесения ему ущерба. В Мировом океане протекают сложные биологические и другие природные процессы, например, производится более половины всего земного кислорода, а нарушение экологического равновесия приводит к уменьшению продуктивности фитопланктона, что, в свою очередь, ведет к уменьшению содержания кислорода и увеличению углекислого газа в атмосфере. В настоящее время фауне и флоре Мирового океана серьезно угрожает загрязнение: коммунальные, промышленные, сельскохозяйственные и другие стоки - источник бактериального, радиоактивного загрязнения; аварийные сбросы; утечка нефти из танкеров; загрязнители, попадающие из воздуха, и т.п. Ежегодно с танкеров и морских буровых на поверхность океана попадает около 2 млн. т нефти. Для морей и океанов опасны не только морское бурение, но и сейсмические методы разведки нефти, так как при взрывах гибнут икра, личинки, молодь и взрослая рыба.
Таким образом, проблема защиты Мирового океана имеет национальную и международную значимость, и ее успешное решение будет способствовать прогрессу в области охраны биосферы в рамках отдельного государства и всей планеты. Страна сотрудничает по охране морской среды от загрязнения с Германией, США, Канадой, Францией, Японией, Швецией, Финляндией, активно участвует в деятельности международного союза охраны природы и природных ресурсов и других международных организаций. По охране водных ресурсов в нашей стране принят ряд постановлений «О мерах предотвращения загрязнения Каспийского моря», «О мерах по предотвращению загрязнения бассейнов рек Волги и Урала неочищенными сточными водами», «О мерах по сохранению и рациональному использованию природных комплексов оз. Байкал» и др.
Многогранное использование океана порождает проблемность и противоречивость развития многих отраслей. Например, нефтедобыча в прибрежных акваториях наносит ущерб рыбному, курортному хозяйствам. Загрязнение гидросферы оказывает отрицательное воздействие на биологические ресурсы и на человека, оно наносит огромный ущерб экономике.
Имеющиеся методики позволяют определить величину экономического и социального ущербов, наносимых природе отраслями народнохозяйственного комплекса нашей страны. Дальнейшая задача повышения эколого — экономической эффективности природопользования - это совершенствование хозяйственного механизма, позволяющего переводить природоохранные мероприятия с госбюджета на хозяйственный расчет. В этих условиях представится возможность рационального использования и охраны ресурсов, гидросферы, т. е. Мировой океан будет в состоянии обеспечить прогресс человечества только при учете разумного взаимодействия общества и природы.
3. ЭКОЛОГО — ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОСЛЕДСТВИЙ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ГИДРОСФЕРЫ
Рост возможностей промышленного, сельскохозяйственного производства и непроизводственной сферы усложняет взаимоотношения общества и природы, в результате возникает необходимость сохранения и улучшения системы жизнеобеспечения в глобальном и региональном разрезах. Внешняя среда гидросферы
, атмосферы и метасферы становится непосредственным участником производства общественного продукта. Поэтому здесь требуются, так же как и в основном производстве, систематический учет, контроль и планирование рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды. Эффективность этих мероприятий тесно связана с определением величины экономического и социального ущерба, наносимого обществу и природе отрицательным антропогенным воздействием. Под экономическим и социальным ущербом
следует понимать потери в народном хозяйстве и обществе, прямо или косвенно являющиеся следствием отрицательного антропогенного воздействия, приводящего к загрязнению окружающей среды агрессивными веществами, зашумлением, электромагнитными или другими волновыми воздействиями.
В общем интерпретированном понимании удельный ущерб есть величина снижения национального дохода от единицы выбрасываемых агрессивных веществ в гидросферу
, литосферу, атмосферу. Он может быть рассчитан на 1 км 2 моря, 1 га сельскохозяйственных угодий, 1 га лесных массивов, на 1000 человек населения, 1 млн. ден. ед. основных фондов и т.п.
Используя расчетные характеристики изменения величины ущерба от концентрации агрессивного вещества в окружающей среде и длительности его воздействия на субъект или объект, можно разработать монограмму оценки загрязнения гидросферы , литосферы или атмосферы, в которой выделяются зоны по степени опасности. При определении зоны опасности загрязнения водоемов следует учитывать направления использования водных ресурсов. Например, требования к качеству воды различны при употреблении ее человеком для приготовления пищи или для культурно-бытовых нужд. С требованиями поддержания качества водных и других природных ресурсов тесно связана абсолютная и сравнительная эффективность природоохранных мероприятий. Критериями сравнительной эффективности природоохранных мероприятий может быть достижение роста национального дохода за счет предотвращения экономического ущерба при минимальных затратах на природоохранные мероприятия. Из этого следует, что величина экономического ущерба может выступать как обобщающая мера при оптимизации взаимоотношений общества и природы. Необходимость оптимизации ресурсосберегающих и природоохранных мероприятий приобретает особую значимость, так как на их осуществление требуется затрат более 20% всех капитальных вложений в народнохозяйственный комплекс. При этом показателями сравнительной эколого —
И сфера), непрерывная водная оболочка Земли, содержащая воду во всех её агрегатных состояниях (жидком, твёрдом и газообразном), с постоянным водообменом между всеми геосферами и космическим пространством и с превращением её из одного состояния в другое в ходе круговорота воды в природе.
Гидросфера - одна из древнейших оболочек Земли, существовавшая практически во все геологические эпохи (описаны горные породы с возрастом около 4 миллиардов лет, образовавшиеся в водной среде). Основная масса гидросферы сформировалась в результате выплавления и дегазации вещества мантии Земли, по-видимому, в течение первых сотен - тысяч миллионов лет истории Земли, когда дегазация могла происходить более интенсивно. Возникновение гидросферы определялось глубинными геофизическими процессами, результатом которых явилось также образование сопряжённых с ней оболочек - литосферы и атмосферы. Процесс образования земной коры приводил к связыванию значительных масс воды в горных породах (свыше 20%). Наряду с поступлением ювенильных вод на земную поверхность часть воды в процессе диссипации водорода в верхних слоях атмосферы уходила в космическое пространство. Возникновение биосферы привело к трансформации газового состава атмосферы, образованию экрана из ионного слоя, препятствующего диффузии влаги и замедляющего её вынос в космос с одновременным усилением накопления вод на поверхности Земли.
Гидросфера Земли практически пронизывает все геосферы планеты. Земная кора до её нижней границы содержит подземные воды. Верхняя граница гидросферы практически совпадает с верхней границей атмосферы. Основная масса водяного пара сосредоточена в тропосфере, но через тропопаузу происходит постоянный обмен влаги со стратосферой, где, несмотря на незначительное количество водяных паров, возможна их конденсация, в результате которой формируются перламутровые облака.
Гидросфера Земли подразделяется на три основных части (табл. 1). Атмосферная влага имеет наименьший объём и простирается от поверхности Земли до высоты 300 км (преимущественно в виде пара, капель жидкой влаги и кристаллов льда). Воды Мирового океана и поверхностные воды суши занимают пространство от Марианского жёлоба (глубина 11 022 м) до высокогорных снегов Джомолунгмы (высота 8848 м). Вода здесь находится главным образом в жидком (океаны, моря, реки, озёра, водохранилища и др.), а также в твёрдом (ледники, ледовый и снежный покровы и др.) и биологическом (растительный и животный мир) состояниях. Подземные воды могут находиться в парообразном, жидком, твёрдом и химически связанном состояниях. Это почвенная влага, гравитационные воды верхних слоёв земной коры, глубинные напорные воды, воды в связанном состоянии в различных горных породах и отложениях, а также воды, входящие в состав минералов, ювенильные воды (табл. 2). В земной коре мощностью 20-25 км объём вод может достигать 1,3·10 9 км 3 , до глубины 5 км - 60·10 6 км 3 , до 200 м - 23,4·10 6 км 3 , в почвенном горизонте до 2 м - около 16,5·10 6 км 3 вод. Часть подземных вод (200-500·10 3 км 3) содержится в подземных льдах зоны многолетнемёрзлых пород. Подземные воды, наиболее активно участвующие в современном глобальном водообмене, составляют всего около 0,7% общих запасов воды на Земле.
По химическому составу воды гидросферы представляют собой сложный раствор различных веществ, отличаются по химическим элементам, концентрации растворённых веществ, по количественному соотношению между компонентами состава, форме их соединений. В состав воды входят газы, соли, органические вещества. Химические составом гидросферы определяются различные процессы, протекающие в водной среде (табл. 3).
Гидросфера играла и играет основополагающую роль в геологической истории Земли, в ней зародилась жизнь на планете, эволюция организмов продолжалась в морской среде в течение всего докембрия, и лишь в начале палеозоя началось заселение суши различными организмами. Поверхностные воды суши, занимая сравнительно малую долю в общей массе гидросферы, играют важнейшую роль в жизни нашей планеты, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения. Взаимодействие различных видов вод и взаимные переходы из одних в другие составляют сложный круговорот воды на земном шаре. Воды гидросферы оказывают механическое и химическое воздействие на горные породы - замерзая и расширяясь в трещинах горных пород или растворяя их, вода производит разрушительную работу. Воды рек разрабатывают широкие долины, перенося обломочный материал в более низкие районы, а в конечном итоге в Мировой океан. Осаждаясь на дно озёр, морей, океанов, твёрдый материал образует осадочные породы. Огромное количество природного материала переносится реками в растворённом состоянии. В результате выпадения из вод гидросферы различных солей образуются породы и минералы химического происхождения (гипс, доломиты и так далее). Живущие в воде организмы обладают способностью поглощать из неё различные соединения (карбонат кальция, кремнезём и так далее); скапливаясь на дне водоёмов, их скелеты образуют мощные слои известняков и различных кремнистых осадочных пород. Таким образом, подавляющая часть осадочных горных пород и такие полезные ископаемые, как нефть, уголь, бокситы, марганцевые и железные осадочные руды, образовались в прошлые геологические эпохи под воздействием гидросферы и происходящих в ней процессов.
Современный водный баланс на Земле определяется сложившимися климатическими условиями и поддерживается глобальным водообменом, в котором участвует свыше 1 миллиона км 3 воды.
В истории Земли неоднократно происходили гигантские изменения глобального водного баланса, связанные с изменениями радиационного баланса на поверхности планеты. При похолодании и росте ледников вода накапливается на суше, сокращается объём Мирового океана, а при потеплении происходит обратный процесс. В периоды развития мощных похолоданий уровень Мирового океана мог понижаться на 110-130 м, происходила консервация значительной массы воды в ледниках, 40-50 миллионов км 3 воды перемещалось из океана на территорию суши. Изменения в водном балансе приводили к значительным геофизическим последствиям, таким как изменение скорости вращения Земли, смещение полюсов и др. Современные климатические условия, установившиеся приблизительно 10 тысяч лет назад, являются достаточно устойчивыми, колебания глобальной температуры происходят в пределах 1-2 °С, обеспечивая стабилизацию водного баланса Земли. Об этом свидетельствует ход уровня Мирового океана в голоцене и в историческое время.
Воды гидросферы играют важнейшую роль в жизни человека. Они используются в целях гидроэнергетики, для водоснабжения, судоходства, рыболовства, рекреации, добычи ценного химического сырья (рассолы) и т. д. Минеральные воды обладают целебными свойствами.
Лит.: Алпатьев А. М. Влагообороты в природе и их преобразования. Л., 1969; Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли. Л., 1974; Атлас снежно-ледовых ресурсов мира. М., 1997. Т. 2. Кн. 1; Клиге Р. К., Данилов И. Д., Конищев В. Н. История гидросферы. М., 1998.
Гидросфера представляет собой прерывистую водную оболочку Земли. Стандартно она включает в себя совокупность вод Мирового океана, подземных , ледников и континентальных поверхностных вод. Более широкое смысловое значение гидросферы подразумевает включение в этот перечень атмосферной воды и воды живых организмов.
Общий объём гидросферы всей планеты составляет порядка 1 533 000 000 км³. Совокупная масса всей гидросферы в 275 раз превышает общую массу атмосферы. Океанические воды покрывают более 70 % поверхности планеты и составляют бо́льшую часть объёма гидросферы - почти 97 %. Гидросфера по всей своей толще пересекается с биосферой, и именно этот показатель принято считать точкой зарождения жизни на Земле.
Состав гидросферы
Гидросфера является полноценной незамкнутой , в которой все воды не только взаимосвязаны и объединены в единую природную систему, но и взаимодействуют с другими сферами планеты, включая биосферу и геосферу.
В составе гидросферы солёные океанические воды занимают 96,4 % объёма, количество вод ледников не превышает 1,86 %, на долю всех подземных вод приходится около 1,68 %, а самый низкий показатель принадлежит поверхностным водам суши - 0,02 %.
Гидросфера непрерывно пополняется водами из атмосферы, литосферы, а также насыщается в результате многочисленных природных процессов. Этот механизм имеет и обратное действие. Таким образом, разложение и синтез воды являются стабильными явлениями гидросферы на протяжении всего периода существования.
Сегменты, составляющие гидросферу, отличаются не только свойствами среды, но и свойствами составов воды. Несмотря на это, гидросфера является единым гидрологическим циклом, объединённым разнообразными формами и типами круговорота воды.
Несмотря на сравнительно незначительный объём в общей массе гидросферы, наибольшее значение имеют поверхностные воды суши.
Эти водные ресурсы не только являются основным источником водоснабжения, но и играют важную роль в орошении и обводнении. Объём доступных для использования пресных вод не превышает 0,3%. Общий круговорот воды способствует водному обмену и восстанавливает количество речных и пресных вод, входящих в состав гидросферы. Быстрее всего происходит обновление биологической воды, которая входит в состав всех живых организмов, флоры и атмосферных явлений. Самый продолжительный период возобновления приходится на ледники, подземные воды глубокого залегания, воды Мирового океана.
Проблемы гидросферы
Озеро Пенёр до 1980 года было пресноводным, а теперь это солёный водоём. Причиной таких перемен послужила авария в ноябре 1980 года
Ла-Плата -чудесное место жизни множества редких животных и растений. Сможет ли человечество спасти их всех при надвигающейся экологической катастрофе
Озеро Байкал является самым глубоким озером в мире, имеет богатую и разнообразную природу и играет огромную роль в природном равновесии планеты.
Волга – одна из крупнейших рек России. Уникальный природный комплекс, оказавшийся под угрозой экологической катастрофы.
Веществ, загрязняющих пресную воду, очень много. Попадание их в водоемы может быть как следствием деятельности человека, так и результатом естественных процессов. Существуют простые правила, как сделать воду более чистой, пригодной для жизни.
Река Амазонка - самая длинная и глубоководная в мире - поражает воображение своей удивительной флорой и фауной. Где еще в мире встретишь такое буйство красок и форм жизни?
Одна из крупнейших мировых рек протекает в Центральной Африке, дважды пересекая экватор. Огромное значение река Конго имеет не только для Африки, но и для всего мира.
Водные артерии земли – реки испытывают колоссальную нагрузку, человеческая деятельность превратила их в места сбросов отходов и мусора.
Загрязнение мирового океана напрямую связано с существованием человечества, если не решать эти проблемы сегодня, завтра может случиться экологическая катастрофа
Азовское море – уникальный природный объект. Важно сохранить его в чистом виде так как это источник материального и духовного богатства нашей страны.
Значение гидросферы
Гидросфера играет важную роль для всего человечества. Водные ресурсы являются транспортом, источником электрической энергии и служат составляющими разнообразной сырьевой базы.
Гидросфера участвует в процессах формирования природной среды планеты. С её участием разрушаются каменные глыбы, растворяются органические соединения, происходит активизация процессов почвообразования. Наличие воды является необходимым условием для миграции большинства соединений и химических элементов.
Гидросфера - основа геологического и биологического круговорота веществ и воздействует на атмосферные процессы. Она участвует в нагревании и охлаждении воздушных масс, а также стабильно насыщает их влагой. Гидросфера является основным участником, формирующим климат и погоду на планете.
Высокие подвижность и теплоёмкость в совокупности с способностью легко изменять состояние, позволяют гидросфере регулировать тепловой режим планеты при помощи переноса огромных объёмов тепловых масс на значительные расстояния.
Водная среда необходима в процессе жизнедеятельности флоры и фауны, участвует в добыче подводных залежей руды и нефти. Большая часть производственной и хозяйственной деятельности человека основана на водных ресурсах. Гидросфера является важнейшим гарантом защиты всей планеты от перегрева и позволяет предотвратить глобальный термодинамический кризис.
Чтобы правильно понимать структуру полимеров необходимо знать, .
Работая с опасными химическими веществами необходимо досконально разбираться в природе их опасности. Об этом вы прочтете в нашей .
Сохранение гидросферы
Несмотря на способность речных и пресных подземных вод посредством водообмена и в процессе водного круговорота активно
возобновляться, требуется рациональная эксплуатация всех составляющих гидросферы.
Бережное отношение к водным ресурсам является крайне насущной проблемой современного общества. Рациональное использование заключается в охране водных пространств от различного рода загрязнений. Максимальный ущерб наносят промышленные стоки, и решение проблемы их сброса в водную среду способно значительно улучшить состояние гидросферы. Целесообразно применять методы усовершенствования технологических процессов, ограничить объёмы сбросов в водоёмы и модернизировать сооружения очистки и утилизации.
Совокупность инновационных технологий и грамотная законодательная база позволят эффективно защитить гидросферу от разрушающего антропогенного воздействия.
