Подземные воды на континентах и их экологическое значение

Основной ресурс пресной воды находится в подземных водоносных горизонтах. Здесь вода почти неподвижна. В нижних горизонтах хранятся солоноватые воды морей, которые исчезли с лица земли десятки и сотни миллионов лет назад. В верхних горизонтах хранятся воды поступившего сюда за последние сотни и тысячи лет, т.е. воды, свободные от промышленного загрязнения. Защита этого ресурса издавна была важной задачей государства. Этот ресурс может быть использован в случае экологической или военно-экологической катастрофы. По условиям залегания подземные воды подразделяются на: почвенные; грунтовые; межпластовые, артезианские, минеральные. Почвенные воды заполняют часть промежутков между частицами почвы; они могут быть свободными (гравитационными), перемещающимися под влиянием силы тяжести, или связанными, удерживаемыми молекулярными силами. Грунто́вые воды образуют водоносный горизонт на первом от поверхности водоупорном слое. В связи с неглубоким залеганием от поверхности уровень грунтовых вод испытывает значительные колебания по сезонам года: он то повышается после выпадения осадков или таяния снега, то понижается в засушливое время. В суровые зимы грунтовые воды могут промерзать. Эти воды в большей мере подвержены загрязнению. Межпластовые воды — нижележащие водоносные горизонты, заключенные между двумя водоупорными слоями. В отличие от грунтовых, уровень межпластовых вод более постоянен и меньше изменяется во времени. Межпластовые воды более чистые, чем грунтовые. Напорные межпластовые воды полностью заполняют водоносный горизонт и находятся под давлением. Напором обладают все воды, заключенные в слоях, залегающих в вогнутых тектонических структурах. По условиям движения в водоносных слоях различают подземные воды, циркулирующие в рыхлых (песчаных, гравийных и галечниковых) слоях и в трещиноватых скальных породах. Подземные воды в толще земли образуют несколько этажей или горизонтов. Они размещаются в водопроницаемых породах – песках, трещиноватых известняках и других. Эти водоносные пласты разделены в толще горных пород водонепроницаемыми глинами и другими водонепроницаемыми слоями. Верхний водоносный слой или горизонт может быть не защищен сверху водоупорным слоем. Он на территории города и другой территории скоро вбирает загрязнения с поверхности и потому не является надежным ресурсом для водоснабжения. Нижележащие горизонты защищены водоупорами и потому они более надежны как ресурс питьевой воды. Чем ниже горизонт, тем он надежней. Но с глубиной природное “загрязнение” воды солями возрастает. Практически есть оптимальная глубина в несколько десятков метров, до нескольких сотен метров, где находится пресная подземная вода. Загрязненные подземные воды практически невозможно очистить в силу замедленного водообмена. Можно очистить воздушный бассейн, почистить пруд и заменить в нем воду, почистить русло реки и прекратить ее загрязнение. Река будет чистой по причине быстрого водообмена в ней. Не таковы горизонты подземных вод. Экологическое значение пресных вод заключается в том, что они являются необходимым источником питьевой воды для человека, животных и воды для питания растений.В этом отношении важен не общий объем пресной воды в данную секунду, то есть статические запасы, а важен поток воды, из которого можно тратить, т.е. динамические запасы. Суммарный сток рек на Земле составляет 41,5х10³ км³, а суммарный сток подземных вод 12х10³ км³ в год. Но эти обобщенные цифры мало что говорят об обеспеченности конкретных регионов водой. Большая часть этой воды уходит в океан по крупнейшим рекам планеты Амазонке, Конго, Лене, Енисею, Оби, которые протекают в районах с малым водопотреблением. Сельские населенные пункты в давние времена снабжались от источников и колодцев. Теперь водоснабжение организовано из скважин. Это хорошо, т.к. подземная вода не требует очистки и в случае заражения или загрязнения поверхностных вод (что произошло при Чернобыльской аварии) они остаются чистыми. Вспомним первую казнь Египетскую: ”И рыба в реке вымерла и река воссмердела, и египтяне не смогли пить воды из реки” (Исх.7.21).”И стали копать все египтяне около реки, чтобы найти воду для питья, потому что не могли пить воды из реки” (Исх.7.24). Подземные воды являются важным стратегическим национальным ресурсом и их необходимо надежно охранять от расхищения и загрязнения.

26. Состав тропосферы и её значение для биосферы. Последняя из геосфер - атмосфера. Она прилегает к космическому пространству, в котором плывёт Земля, удерживаемая силами всемирного тяготения. Атмосфера – газовая оболочка Земли, в нижней части состоит из воздуха. Человек нуждается в 5-10 л/мин. чистого воздуха, или 12-15 кг/сут. Человек и сопутствующая ему жизнь, растения и животные, обитают на дне великого воздушного океана, имеющего глубину более тысячи километров. Плотность атмосферы убывает постепенно убывает кверху и верхняя ее граница – переход к безвоздушному пространству – условна. Наиболее изучены приземные слои атмосферы на высоте до 100 км. От поверхности Земли. Тропосфера. Нижняя часть атмосферы, в которой обитает жизнь. Здесь сосредоточено 80% массы атмосферы. Толщина тропосферы определяется вертикальными потоками нагретого у поверхности Земли воздуха. На экваторе он поднимается до 16-18 км, на полюсах до 8 км, а в средних широтах порядка 10-12 км. Среднее атмосферное давление на границе с Землей 760 мм ртутного столба или 1000 г/см² (точнее 1033,6 г/см²). Температура в атмосфере на поверхности Земли от -70 до +70^оC. В местах концентрированного расселения растений и животных температура преимущественно от -30 до +35^оC. В местах особо благоприятных для жизни, в тропических странах, температура удерживается между +19 и +30^о C. В атмосфере: Азот N₂ – 78%, Кислород O₂ – 21%, Углекислый газ CO₂ - 0,03%. Главнейший для человека и животных газ кислород потребляется при дыхании человека и животных, при тлении органических остатков, горении, коррозии металлов. Кислород в этих процессах переходит в связанное состояние. Однако, его количество в атмосфере сохраняется постоянным благодаря жизнедеятельности растений: лесов тропического пояса, фитопланктона океана и других растений. атмосфера по составу питательная среда для животных и человека, потребляющих кислород (O₂) и выдыхающих (CO₂). Кислород является топливом для «энергетических установок» человека. Растения же потребляют углекислый газ. Они используют углерод для создания органических веществ, необходимых человеку и выделяют кислород, также необходимый человеку. Это первое на нашем пути проявление универсального закона экологии: отходы одной группы живых существ являются питательным веществом для других живых существ. Выравнивается содержание кислорода осуществляется ветровым переносом. Движения воздуха в тропосфере так же обеспечивают очистку от пыли и загрязняющих газов мест особо загрязненных, природную вентиляцию городских и промышленных территорий. Полную очистку воздуха производят атмосферные осадки дождь и снег, которые осаждают пыль на землю, на почву. Там частицы пыли воссоединяются с минеральной составляющей почв, либо перерабатываются почвенными бактериями.

27. Строение атмосферы Земли и значение для биосферы её слоёв, расположенных над тропосферой.

Стратосфера высота от 8-18 км до 50-55 км область концентрации озона, который защищает от ультрафиолетовых лучей. Температуры в стратосфере повсеместно низкие, это обеспечивает охлаждение восходящих потоков воздуха и необходимое охлаждение приземных слоев, а так же обеспечивает конденсацию воды в тропосфере и выпадение осадков. Роль стратосферы в регулировании температуры земной поверхности и защите от коротковолнового холодного излучения Солнца. Мезосфера высота от 50 до 80 км отличается резким снижением содержания озона О₃ и соответственно резким падением температур до - 90^оC. Здесь формируются серебристые облака, состоящие из кристалликов льда. Ионосфера располагается от 80 до 800 км. над поверхностью земли. Газы здесь в ионизированном состоянии под действием ультрафиолетового излучения Солнца. Плотность газов здесь в 10000 раз меньше, чем в нижних слоях тропосферы. Здесь при действии потока протонов и электронов от Солнца возникают свечения газов, называемые северным сиянием. В верхних слоях атмосферы, мезосфере и ионосфере почти нет молекул воды. Пары воды здесь подвергаются фотодиссоциации. Молекула, устойчивая в условиях поверхности земли здесь разделяется под действием фотонов, ультрафиолетовой части спектра. Образуются ионы H(+) и OH(-). Последний вновь разбивается на ионы кислорода и водорода. Таким путем в первичной бескислородной атмосфере Земли мог возникать кислород при бомбардировке воды от Солнца и от грозовых разрядов, тогда весьма многочисленных. Экзосфера, расположенная выше 800 км. Здесь преобладают атомы водорода, которые формируют водородную корону Земли, простирающуюся до 20 тыс. км над поверхностью, то есть на расстояние равное трем радиусам твердой оболочки Земли. Здесь расположены радиационные пояса Земли внутренний, содержащий протоны и внешний, содержащий электроны. Вторжение в радиационные пояса солнечного ветра – солнечного корпускулярного излучения в радиационные пояса он отбрасывается от Земли ее магнитным полем. Частицы не достигают средних слоев атмосферы и, тем более, ее поверхности. Таким образом, атмосфера защищает живое на поверхности Земли не только от коротковолновых лучей, но и от летящих в космосе элементарных частиц. Плотные слои атмосферы защищают землю так же от метеоритов. Некоторые из них, наиболее крупные, достигают поверхности Земли и производят механические разрушения, но большинство сгорает в стратосфере и тропосфере. Функции тропосферы: - служит вместилищем наземных организмов, включая летающих. Жизнь на Земле приспособилась, как считают биологи к плотности, температуре, составу тропосферы; - дает питательные вещества растениям и животным; - служит складом питательных веществ – кислорода O₂ и углекислого газа СО₂; - динамика атмосферы обеспечивает очистку воздуха в местах обитания, будь то лисья нора со многими входами либо людской мегаполис; - транспортирует воду, обеспечивает ее конденсацию благодаря падению температуры по мере удаления от Земли; - участвует в обмене организма через кожу с окружающей его средой; - защищает места обитания от ударов космическими телами – метеоритами и отработанными космическими аппаратами людей; - создает красоту неба, которое меняется по временам суток, временам года и погоде; - регулирует теплообмен поверхности Земли с космическим пространством, удерживает тепло. Функции Стратосфера: - защищает места обитания от метеоритов; - защищает живое от облучения в ультрафиолетовом диапазоне, который опасен в большом количестве для организмов и, в частности, человека. Ионосфера и экзосфера защищают Землю от корпускулярного солнечного излучения потока заряженных частиц, который гибелен для всего живого. Здесь в внешней части Земли проявляется магнитное поле, рождаемое в ядре. В ионосфере возникают всполохи, украшающие беспросветную полярную ночь.

28. Круговорот воды в природе и участие в нём атмосферы.

Круговорот воды осуществляется в атмосфере и гидросфере. Он обеспечивает очистку воды, очистку земной поверхности, терморегуляцию на поверхности Земли и в нижней части атмосферы – тропосфере, транспортировку и поставку питательных веществ для гидробионтов. В процессе движения воды получают питание так же и растения. Вода чистая, слабо минерализованная падает с неба, чтобы растворить, разрушить выветриванием горные породы и дать минеральное вещество в пищу растениям, чтобы активизировать гниение и коррозию для очистки поверхности земли и опять же создания питания растениям. Вода, отмывая поверхность Земли, уходит в реки, которые подобно венам несут загрязненную воду в отстойники моря и океаны, где накапливаются соли, где гидробионты питаются органикой, смываемой с континента. В океане вода испаряется, испаряется она и на суше. Тем она в тёплое время года охлаждает поверхность Земли. В холодное время года она в виде снега прикрывает землю, создаёт теплоизоляционный слой. Этот слой сохранялся на пологих крышах русских изб. Влагоперенос с моря на континент сопровождается и термопереносом. Тем вода регулирует погоду и, вцелом, климат. В круговороте воды участвуют подземные водоносные горизонты. Их роль в биосфере в том, что они очищают воду, консервируют ее и выдают в разных местах поверхности земли в виде источников, на которые стремятся олени по словам псалмопевца. Подземные воды необходимы в случае экологической катастрофы, как единственное чистое питье. Движение подземных вод отличается от движения в ручьях и реках исключительно малыми скоростями, порядка 1 см/сут, тогда как как поверхностные воды текут со скоростями порядка 100 км/сут. Отсюда следует, что современное загрязнение поверхностных вод быстро распространяется по длине реки и вызывает реакцию в растительной, животной среде и обществе. Напротив, загрязнение подземных вод происходит очень медленно и не вызывает защитной реакции в растительном и животном мире. Общество не получает от них сигнала о бедствии. Оно самостоятельно на основе научного предвидения должно реагировать на загрязнение подземных вод. Загрязнение практически не может быть исправлено, тогда как загрязнение поверхностных вод поддается очистке ввиду большой скорости поступления новых чистых вод.