Главная страница     Товар    Совет    Прайс-Лист   Информация   Заказ    Фильм
Небесполезные знания
СВОЙСТВА ВОДЫ

 

ВОДА - ЭТО ЖИЗНЬ !

В жизни людей вода занимает особое место. Вместе с землей и воздухом она окружает человека, сопровождает его на протяжении всей жизни и порой даже не привлекает особого внимания. Вода существует - и этого вполне достаточно. Для проживающего в городах цивилизованного человека очень часто общение с субстанцией, покрывающей более половины поверхности планеты, осуществляется через водопроводный кран на кухне или в ванной комнате. И только в экстремальных ситуациях - отключение водопровода, прорыв системы отопления - или во время отдыха с выездом на водный объект мы начинаем ценить воду как одно из основных условий жизни на Земле.
До середины 18 века, по историческим меркам еще совсем недавно, вода считалась простым и неделимым веществом. И только в 1783 г. выдающийся французский химик Антуан Лоран Лавуазье (1743-1794) на основании опытов по изучению состава воды установил, что она имеет сложное строение: в ее состав входят водород и кислород. Наверное, он был первым, кто сознательно из кислорода и водорода синтезировал воду. Сегодня каждый школьник знает, что формула воды - Н2О, что она состоит из водорода и кислорода, замерзает при 0 и кипит при 100°С. Однако так было не всегда.
Многие выдающиеся ученые прошлого пытались разгадать природу воды. В дошедших до нашего времени представлениях античных философов о строении мира вода, наряду с такими стихиями, как земля, воздух и огонь, составляет основу мироздания. Греческий философ и ученый Аристотель (384-322 г. до н.э.), сочинения которого охватывали почти все существовавшие в то время науки, в своей космогонической теории подлунного мира в качестве основных элементов этого мира называл землю, воду, воздух и огонь. Аристотель связывал основные стихии с их свойствами. Вода при испарении превращается в пар (воздух), а при охлаждении - в иней (земля). Аристотель также считал, что все стихии - элементы пронизаны пятой стихией - эфиром, «квинтесенцией». Такой взгляд на воду как на элемент, соединяющий два качества - холодное и влажное, просуществовал почти до середины 17 века. И даже создатель паровой машины Джеймс Уатт (1736-1819) в течение многих лет считал, что водяной пар и воздух - это одна и та же субстанция. Известный английский ученый Роберт Бойль (1627-1691) на основании проведенных опытов пришел к выводу о сложном строении воды и ее образовании при сгорани многих веществ, но загадка ее состава была не разгадана. В процессе познания окружающего мира английский ученый Генри Кавендиш (1731-1810) в 1781 г. экспериментально доказал, что вода образуется при сжигании «горючего воздуха» - водорода. Кавендиш открыл водород, описал его свойства и вплотную подошел к открытию состава воды. И вот в июне 1783 г. Лавуазье, в присутствии французских ученых, из кислорода и водорода получает около 2,5 г. воды. Одна из загадок этой стихии разгадана. В 19 и 20 веках продолжается изучение этого загадочного вещества и открытие его свойств.
В 1931 г. американский физик Гарольд Юри (1893-1981) теоретически обосновал и практически получил тяжелую воду - окись дейтерия. Это открытие принесло ему в 1934 г. Нобелевскую премию. В течение нескольких лет были изучены некоторые свойства тяжелой воды. Она действительно тяжелее обычной, замерзает при 3,8, кипит - при 101,4°С. Тяжелая вода присутствует повсеместно, однако ее содержание различно в различных водных объектах. В каждой тонне речной воды в среднем присутствует около 250 г тяжелой воды в составе обычной.
Тяжелая вода неразрывно связана с проблемами ядерной энергетики. Она используется в ядерных реакторах в качестве замедлителей нейтронов. Ученые всего мира рассчитывают на успех в области управляемого ядерного синтеза. В этом случае человечество получает неиссякаемый источник энергии - Мировой океан с содержащимися в нем атомами «тяжелого водорода». В военной области открытие тяжелой воды привело к созданию эффективнейшего оружия устрашения: Была создана, испытана и поставлена на вооружение некоторых стран водородная бомба. И это тоже один из парадоксов природы: вода, порождающая жизнь, - и бомба, уничтожающая жизнь и порождающая воду (водородная).

Загадочное вещество вода

Возникновение Вселенной, образование солнечной системы, формирование в этой системе планет - вот вопросы, ответы на которые во все времена были, есть и будут достаточно условными. Возникновение жизни на Земле, существование ее за пределами Земли - на эти и другие вопросы религия и наука дают взаимно исключающие друг друга объяснения. Вселенная, Земля, жизнь - на эти загадки природы нет ответа.
Существующие методы изучения Космоса и Земли позволяют получить сведения о распределении химических веществ в бескрайних просторах Вселенной. Большая часть звездных систем и космических пылевых облаков состоит из водорода, на Земле же основным химическим веществом, составляющим около 50% ее массы, является кислород. Водорода на Земле тоже хватает - в связанном состоянии он составляет около 1% массы. Этого вполне достаточно, чтобы большая часть поверхности Земли оказалась покрытой водой. Наукой доказано, что вода есть и в Космосе, и на Земле. На Земле вода и жизнь неразделимы. О взаимоотношении воды и жизни в Космосе ничего не известно. Вода и, следовательно, жизнь на Земле - соединение космического и земного начал. Можно изучить все физические и химические свойства воды, ее распределение в близлежащем космическом пространстве, однако тайна возникновения жизни, тайна воды как основы существования живых организмов никогда не будет раскрыта. Вода навсегда останется для нас загадочным веществом.

Гидросфера Земли

Земля - одна из девяти планет Солнечной системы, и, как известно, только на Земле сложились такие удивительные условия, при которых стало возможным возникновение и развитие живых организмов. Тайна возникновения жизни так же затеряна в прошлом, как и тайна возникновения Солнца и планет, всей Вселенной. Известно только, что возникновение и развитие жизни на нашей планете было бы невозможно без солнечных лучей, согревающих наружную оболочку Земли, без тонкого слоя газовой атмосферы и без огромного количества химического вещества, называемого водой.
Солнце на протяжении огромного исторического периода согревает поверхность Земли, обеспечивая такую температуру, при которой вода находится в жидком состоянии. Средняя температура поверхностного слоя Мирового океана имеет температуру 17,4°С. Химический состав атмосферы Земли в разные исторические эпохи был различным, однако он всегда обеспечивал определенное атмосферное давление, препятствующее испарению воды в космическое пространство. Атмосфера создает также определенный парниковый эффект, вызывающий минимальные колебания температуры поверхности Земли в условиях смены дня и ночи.

Состав гидросферы

Имеющаяся на Земле вода образует гидросферу. Состав ее приведен в табл.1.
Таблица 1.1 Состав гидросферы Земли (по А. Е. Ферсману)

ЭЛЕМЕНТ
Содержание, %
Элемент
Содержание, %
Кислород О
85.45
Кальций Ca
0.05
Водород Н
10.63
Калий K
0.04
Хлор Cl
2.06
Борм Br
1.015
Натрий Na
1.14
Углерод C
0.0025
Азот N
0.37
 
Магний Mg
0.14
ВСЕГО
99,95
Сера S
0.09

Как видно из таблицы, основную часть гидросферы составляет кислород. Этот элемент, не очень широко распространенный во Вселенной, явился той основой, на которой развивается живая и неживая материя на Земле. Этот элемент составляет основную часть не только гидросферы, но и земной коры, в которой его содержание доходит почти до 45%. В жизни живых организмов кислород играет значительную роль. Большая часть из них состоит из воды, почти 90% которой - кислород. Он входит в состав костей скелета, основных белков и аминокислот крови, обеспечивает дыхание и протекание окислительных процессов в клетках организмов, а также вывод из организмов продуктов распада органических веществ. Жизнь без кислорода, как и без воды, невозможна.

Структура гидросферы

Запасы воды на земле огромны. Она находится в морях и океанах, в материковых ледниках и полярных льдах, в пресных водах озер, рек и болот. Значительные количества воды содержатся в атмосфере воздуха и горных породах, в живых организмах. Объем гидросферы громаден - 1370 млн. куб. км, что составляет 1/800 объема планеты Земля.
Этот объем распределяется следующим образом:
- мировой океан - 1120 млн. куб. км;
- толща земной коры - 200 млн. куб. км;
- материковые ледники и ледники приполярных областей - 30 млн. куб. км;
- реки, озера и болота - 4 млн. куб. км;
- атмосфера - 12 тыс. куб. км.
Количество воды в гидросфере практически постоянно. Одним из источников поступления воды в гидросферу являются ювенильные воды, попадающие на Землю в результате извержения вулканов. Однако это всего 0,25 куб. км в год. Расход воды также невелик и связан с разложением ее паров под действием солнечного излучения и улетучиванием их в мировое пространство.
Наряду с большим объемом, вода на Земле занимает громадные площади. Площадь поверхности Мирового океана составляет около 360 млн. кв. км, это почти в 2,5 раза больше площади поверхности суши (149 млн. кв. км)На поверхности Земли имеются реки, озера, болота, ледники и снега. В толще земной коры текут подземные реки, располагаются подземные озера. Вся вода находится в постоянном движении.

Природная паровая машина

Источником движения воды на Земле является энергия Солнца. Солнечные лучи падают на поверхность Земли, передают свою энергию воде и нагревают ее, превращая в пар. В среднем каждый час с одного квадратного метра водной поверхности испаряется один килограмм воды. Теоретически за 1000 лет почти вся вода Мирового океана может побывать в виде пара. Природная паровая машина планеты создает огромные объемы атмосферной воды, переносит их на значительные расстояния и изливает на Землю в виде атмосферных осадков.Круговорот воды в природе Атмосферные осадки попадают в реки, которые несут свои воды в Мировой океан. Так осуществляется круговорот воды в природе. Различают малый и большой круговорот (рис.1.1). Малый круговорот связан с выпадением осадков в Мировой океан, большой круговорот - в виде осадков на суше. Ежегодно на сушу выпадает около 100 тыс. куб. км воды. Эти воды пополняют реки и озера, проникают в горные породы. Часть этих вод возвращается в моря и океаны, часть испаряется, а часть используется растениями и живыми организмами для питания и роста, т. е. для доставки питательных веществ из почвы к клеткам, а также для регулирования своей температуры. При этом происходит испарение воды в атмосферу. Этот процесс называется транспирацией. Зеленый покров планеты доставляет в атмосферу огромные количества воды.

Роль воды в жизни человека

Значительное количество воды человек использует в своей повседневной жизни. Использованные воды, как правило, загрязнены, и если они не проходят специальной очистки, то загрязняют и природные воды - реки, озера, подземные воды.
Загрязненные природные воды ухудшают экологическую ситуацию в биогеоценозе, ведут к гибели существующих природных форм, ставят под сомнение возможность выживания различных форм высших организмов, в том числе и человека. В условиях повсеместного загрязнения окружающей среды, в том числе ухудшения качества природных вод, одной из актуальнейших проблем выживания человечества становится проблема обеспечения людей питьевой водой высокого качества.
Человек не может жить без воды. Его тело на 70%, кровь - на 90%, мышцы - на 755 состоят из воды. В костях человека содержится около 25% воды. Без пищи человек может прожить 2-3 месяца, а без воды погибает через неделю. Обезвоживание организма ведет к тому, что все биохимические процессы, протекающие в отсутствие влаги, ведут к необратимым изменениям во всех органах.
С водой в организм человека поступают минеральные вещества, вода обеспечивает движение всех материальных и энергетических потоков в теле человека, и даже температура тела регулируется при помощи воды. Известны случаи, когда спасшиеся при кораблекрушении люди без пресной воды в течение нескольких часов сходили с ума от одного страха умереть от жажды. Вода - это жизнь. Химический состав крови человека очень близок к химическому составу вод Мирового океана. В то же время отсутствие в питьевой воде основных минеральных солей приводит к нарушению водно-солевого баланса организма, что вызывает различные заболевания. Оптимальный уровень содержания солей в питьевой воде составляет от 200 до 500 мг/л. Суточная потребность организма в воде питьевого качества - от 1,5 до 2,0 л. При тяжелой физической работе и высокой температуре воздуха потребность в воде, как правило, увеличивается. Примерный перечень основных минеральных веществ, которые должны присутствовать в питьевой воде, приведен в табл. 1.2. Эти нормативы разработаны для питьевой воды, используемой на судах и кораблях Военно-морского флота России. Минерализация опресненной морской воды производится либо путем введения в нее химических веществ, либо путем смешения морской и опресненной воды.

Таблица 1.2 Химический состав питьевой воды

Ионы
Минерализация набором солей,мг\л
Минерализация морской воды, мг\л
Хлориды
103,0
58,0
Натрий
85,0
32,0
Сульфаты
98,0
8,0
Магний
8,0
4,0
Кальций
58,0
1,4
Калий
-
1,2
Карбонаты
146,0
0,3
Бром
-
0,2
Фтор
0,8
-
ВСЕГО
500,0
105,0

Помимо питья, человек использует воду в лечебных и гигиенических целях. Для внутреннего и наружного применения (бани, сауны, бассейны) широко используются также лечебные минеральные воды.
Рассмотрим, чем лечебные и минеральные воды отличаются от пресных. К минеральным относятся воды, содержащие более 1 г/л солей. К лечебным минеральным относятся воды:
- содержащие газы в концентрациях: диоксид углерода СО2 - бо­лее 0,75 г/л, сероводород Н2S - более 10 мг/л, радон - более 50 ед. Махе/л;
- радиоактивные;
- с повышенной температурой (субтермальные - 20-37°С, термальные - 37-42°С, гипертермальные - более 42°С).
Лечебные минеральные воды, по сравнению с пресными, содержат дополнительные примеси. Использование таких вод для наружного и внутреннего применения без рекомендации врача недопустимо.
Воды, используемые при водных процедурах, должны соответство­вать требованиям, предъявляемым к питьевой воде, или, по крайней мере, быть безопасными в санитарно-гигиеническом отношении.
Используемая для питьевых и хозяйственно-бытовых целей вода долж­на быть свободной от загрязнений, которые могут быть привнесены в них природными и антропогенными факторами. Природные факторы загрязнения воды связаны с ее высокой растворяющей способностью и составом залегающих горных пород. К антропогенным факторам относятся сточные воды (использованные на коммунально-бытовые цели, на нужды промышленности и сельского хозяйства, энергетики и транс­порта), а также газовые выбросы, твердые и жидкие отходы.

Из книги "Чистая вода"
Миклашевский Н.В.
Королькова С.В.

 

ВВЕРХ
   
Главная страница     Товар    Совет    Прайс-Лист   Информация   Заказ    Фильм
Hosted by uCoz