Водные ресурсы

1.

Водные ресурсы

2.

Гидросфера - водная оболочка Земли,
представляющая совокупность всех водных
объектов планеты:
океанов, морей, рек, озер, болот, ледников,
снежного покрова, подземных вод.
В состав гидросферы также входит вода в
атмосфере, почвенная влага и вода живых
организмов.
В гидросфере представлены основные
фазовые состояния воды - жидкое, твердое и
газообразное.

3.

4.

Классификация природных вод
по значению минерализации
г/л
Менее 0,2
• Ультрапресные
0,2-0,5
• Пресные
0,5-1,0
• С относительно повышенной минерализацией
1-3
3-10
• Солоноватые
• Соленые
10-15
• С повышенной соленостью
35-50
• Переходные к рассолам
50-400
• Рассолы

5.

6.

Вода - единственное химическое вещество, которое находится
в природе в 3-х агрегатных состояниях.
Свойства воды, играющие важную роль в
поддержании жизни на Земле:
• Аномальный вид температурной зависимости
плотности.
При 40С плотность воды - 1 г/см3.
Плотность льда - 0,92 г/см3, т.е. лед плавает на
поверхности.
• Способствует сохранению жизни в водоемах
зимой (теплопроводность льда очень маленькая)
• Вызывает эрозию. Вода проникает в
микроскопические трещины, замерзает и
увеличивает трещины

7.

Свойства воды, играющие важную роль в поддержании
жизни на Земле:
• Высокая теплоемкость воды (выше, чем у всех
твердых и жидких веществ- за исключением аммиака и
водорода) - океаны сглаживают колебания и перепад
температуры воды от экватора до полюсов. (разница до
30 градусов, на суше - 140).

8.

Свойства воды, играющие важную роль в поддержании
жизни на Земле:
•Высокая теплота плавления воды, т.е. льда (около
80 кал/г, у железа -6, серы – 9,5)
•Весна и осень на Земле - фазовый переход воды.
Сравнительно легко нагреваясь или охлаждаясь, вода,
снег, лед для перехода в другое фазовое состояние
требует значительных расходов энергии. Поэтому
переходы растянуты во времени.

9.

Свойства воды, играющие важную роль в поддержании жизни
на Земле:
•Высокая теплота испарения
Наибольшее значение теплоты испарения приводит к тому,
что большая часть солнечной энергии, достигающей Земли,
расходуется на испарение воды, препятствуя перегреву ее
поверхности. При конденсации паров воды в атмосфере
происходит выделение этой энергии, которая может
переходить в кинетическую энергию воздушных масс,
вызывая ураганные ветры.

10.

Свойства воды, играющие важную роль в поддержании жизни
на Земле:
• Поверхностное натяжение
Максимальное, за исключением ртути, поверхностное
натяжение воды приводит к появлению ряби и волн на
водной поверхности уже при слабом ветре. В результате
этого резко возрастает площадь водной поверхности, и
интенсифицируются процессы теплопередачи между
атмосферой и гидросферой.
Благодаря адгезии вода поднимается по капиллярам и за
счет этого происходит естественное орошение почвы

11.

Свойства воды, играющие важную роль в поддержании жизни
на Земле:
•Диэлектрическая постоянная
Диэлектрическая постоянная имеет аномально высокое
значение.
Это определяет большую растворяющую способность воды по
отношению к веществам с полярной и ионной структурой.
Поэтому в природе нет химически чистой воды, мы всегда
имеет дело с ее растворами

12.

Аномально высокая теплоёмкость
воды обеспечивается
многочисленными водородными
связями.
Одна молекула воды может
образовать до четырёх классических
водородных связей с соседями.
Водородные связи повышают
температуру кипения, вязкость и
поверхностное натяжение
жидкостей.
.

13.

14.

15.

16.

Микропластик – новый
вызов современного мира
мм
Микропластик
определяются как
кусочки или частицы
пластика размером
менее 5 мм
Научно-технический размер
доклад Совместного
научноисследовательского
центра, 2010 г. Доклад
* Arctic sea ice is an
temporal
"Морской мусор" important
Целевой
sink and means of
transport for
группы 10 по Рамочной
microplastic
директиве о морской
Ilka Peeken,
Sebastian Primpke,
стратегии, EUR 24340
EN –
Birte Beyer,
Julia
Gütermann,
2010
Christian Katlein,
мм
Thomas Krumpen,
Melanie Bergmann,
Laura Hehemann &
Gunnar Gerdts

17.

Каждый житель развитого мира поглощает 74-121 тыс.
микрочастиц пластика ежегодно

18.

19.

20.

6.1 обеспечить доступ к безопасной и недорогой питьевой воде
для всех
6.2 обеспечить доступ к надлежащим санитарно-гигиеническим
средствам и положить конец открытой дефекации, уделяя
особое внимание потребностям женщин и девочек и лиц,
находящихся в уязвимом положении
6.3 повысить качество воды посредством уменьшения
загрязнения, ликвидации сброса отходов и сведения к минимуму
выбросов опасных химических веществ и материалов,
сокращения вдвое доли неочищенных сточных вод и
значительного увеличения масштабов рециркуляции и
безопасного повторного использования сточных вод во всем
мире
6.4 существенно повысить эффективность водопользования во
всех секторах и обеспечить устойчивый забор и подачу пресной
воды для решения проблемы нехватки воды и значительного
сокращения числа людей, страдающих от нехватки воды

21.

6.5 обеспечить комплексное управление водными ресурсами на
всех уровнях, в том числе при необходимости на основе
трансграничного сотрудничества
6.6 обеспечить охрану и восстановление связанных с водой
экосистем, в том числе гор, лесов, водно-болотных угодий, рек,
водоносных слоев и озер
6.a расширить международное сотрудничество и поддержку в
деле укрепления потенциала развивающихся стран в
осуществлении деятельности и программ в области
водоснабжения и санитарии, включая сбор поверхностного
стока, опреснение воды, повышение эффективности
водопользования, очистку сточных вод и применение
технологий рециркуляции и повторного использования
6.b поддерживать и укреплять участие местных общин в
улучшении водного хозяйства и санитарии

22.

Типы использования водных
ресурсов
Водопользование
Гидроэнергетика
Водный транспорт
Рыбной хозяйство
Отдых и туризм
Водопотребление
Промышленность
Сельское хозяйство
Тепловая энергетика
Коммунальное
хозяйство
изменение качества воды

23.

Загрязнение водных ресурсов
механическое
химическое
• песок, шлам, мусор…
• органическое/неорганическое
• токсичное/нетоксичное
биологическое
• патогенные микроорганизмы, грибы,
водоросли
радиоактивное
• искусственное
• естественное
тепловое
• нарушение газового и химического
состава

24.

Основные источники загрязнения
сточные воды промышленности
коммунального хозяйства
сточные воды сельского и лесного
хозяйства
утечка веществ при работе транспорта
и авариях
разработка полезных ископаемых на
водных объектах
захоронение вредных отходов в
водоемах
атмосферные осадки

25.

26.

Увеличивают поверхностный сток
и уменьшают инфильтрацию:
Урбанизация
Развитие сельского хозяйства
Сведение лесов
Опустынивание
Промышленные предприятия

27.

Проблемы забора воды
Дефицит воды
Избыток воды
Антропогенное загрязнение воды
Загрязнение питьевой воды
Засоление и заболачивание почвы

28.

Дефицит воды
Снижение
среднегодовой
суммы осадков
Высокая
температура
воздуха
Быстрый рост
населения
нерациональное
использование
земель
проблема обеспечения населения достаточным
количеством пресной воды одна из наиболее
долгосрочных проблем человечества

29.

Расход пресной воды в мире:
Азия – 60%
Северная Америка – 15%
Европа – 13%
Южная Америка Африка 12%
Почти 150 из 214 крупнейших рек мира используются
одновременно, по меньшей мере, 2 государствами,
а 12 из них - пятью и больше.
В этих странах живет 40% населения Земли

30.

Динамика потребления воды питьевого качества
на производственные нужды в России
4000
3800
3600
млн м³
3400
3200
3000
2800
2600
2400
2200
2000
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018

31.

32.

33.

Глобальная потребность в воде по секторам
Водозабор
Производство первичной энергии
Производство электроэнергии
Промышленность
Коммунальные нужды
Сельское хозяйство
Потребление
Source: IEA (2016, fig. 1, p. 12).

34.

Избыток воды
Возникает при достаточной среднегодовой сумме
атмосферных осадков, но большую часть получают в одно
время года. Сток стремителен, плохо задерживается,
приводит к наводнениям
Индия - 90% осадков выпадает с июня по сентябрь.
Стихийное природное бедствие, но его увеличивает и
хозяйственная деятельность человека:
Распашка земель
Вырубка леса
Перевыпас скота
Добыча полезных ископаемых
Урбанизация.

35.

Антропогенное загрязнение воды.
• Для природных вод характерны следующие катионы: Са2+,
Mg2+, и анионы: СО32-, НСО3-, SO42-, Cl-, Br- (для морской
воды).
Ни тяжелых металлов, ни органических
высокомолекулярных соединений нет.
• В результате антропогенной деятельности в водоемы
поступают ионы тяжелых металлов. Источники:
гальванические и металлургические производства,
химические средства защиты растений (пестициды,
гербициды и др.).

36.

Болезнь Минамата
и Минаматская конвенция
• С 2020 года конвенция запрещает производство, экспорт и
импорт нескольких различных видов ртутьсодержащей
продукции, в том числе электрических батарей,
электрических выключателей и реле, некоторых
видов компактных люминесцентных ламп (КЛЛ),
люминесцентных ламп с холодным катодом или с
внешним электродом, ртутных термометров и приборов
измерения давления.

37.

Сброс в поверхностные природные водные объекты в РФ
60
50
млрд м³
40
очищенных
30
недостаточно очищенных
без очистки
20
10
0
4,5
3,4
3,4
3,1
3,4
2,5
2,4
2000 2005 2010 2015 2016 2017 2018
http://fcpvhk.ru/wp-content/uploads/2019/12/2019_gosdoklad_voda2018_new_09122019.pdf

38.

http://fcpvhk.ru/wp-content/uploads/2019/12/2019_gosdoklad_voda2018_new_09122019.pdf

39.

40.

41.

Основные межгосударственные конфликты
из-за воды
• Израиль, Иордания, Ливан и Сирия получают всю воду из
бассейна Иордана.
• В Африке – Нил, водами которого пользуются 10
государств, в т.ч. Египет, Эфиопия, Судан.
• В Азии – русло Ганга (Индия и Бангладеш), Инд (Индия и
Пакистан).
• В Центральной Азии- Амударья и Сырдарья (Казахстан,
Киргизия, Таджикистан, Туркмения, Узбекистан).
• Индокитай – Меконг (Китай, Лаос, Камбоджа, Вьетнам,
Таиланд).

42.

Рациональное использование
водных ресурсов
Экономия воды
Предотвращение
загрязнения
Повторное
использование

43.

Питьевая вода
Параметры качества
Соленость
Жесткость
Запах
Сoli –индекс
Цветность
Водородный показатель
Интегральная характеристика загрязненности (ХПК и БПК)

44.

Соленость или общая минерализация
• Общая минерализация представляет собой суммарный
количественный показатель содержания растворенных в
воде веществ, которые находятся именно в виде солей.
К числу наиболее распространенных
относятся неорганические соли:
• бикарбонаты
• хлориды
• сульфаты кальция, магния, калия и натрия
небольшое количество органических веществ,
растворимых в воде.

45.

Классификация по солесодержанию
г/л
Менее 0,2
• Ультрапресные
0,2-0,5
• Пресные
0,5-1,0
• С относительно повышенной минерализацией
1-3
3-10
• Солоноватые
• Соленые
10-15
• С повышенной соленостью
35-50
• Переходные к рассолам
50-400
• Рассолы

46.

Для питья человеком используется вода
с солесодержанием до 1 г/л, иногда до
3 г/л, выше – опасно.
Некоторые животные переносят более
соленую воду – до 10 г/л, например,
овцы и верблюды.
Ультрапресную воду пить тоже нельзя –
происходит вымывание солей кальция
из организма.

47.

Жесткость
• Жесткость – э то содержание в воде растворённых солей
щёлочноземельных металлов. Основными из которых являются
кальций и магний – соли жесткости.
• общая жесткость=
• карбонатная (временная) + некарбонатная (постоянная).
В России жесткость воды выражают в мг-экв/л (°Ж) соответствует
концентрации щелочноземельного элемента, численно равной
1/2 его миллимоля на литр
• Норма не более 7 °Ж

48.

Водородный показатель
• Водородный показатель (рН) - характеризует
концентрацию свободных ионов водорода в воде и
выражает степень кислотности или щелочности воды
(соотношение в воде ионов Н+ и ОН- образующихся при
диссоциации воды) и количественно определяется
концентрацией ионов водорода.
• Определение pH выполняется колориметрическим или
электрометрическим методом.
• Вода с низкой реакцией рН отличается коррозионностью,
вода же с высокой реакцией рН проявляет склонность к
вспениванию.
• Норма: 6 < рН < 9

49.

Запах
• Определяется органолептически
• специального прибора нет! Измеряется при 20 и
60 градусах.
Интенсивность
запаха
Нет
Очень слабая
Слабая
Заметная
Отчетливая
Очень сильная
Характер появления запаха
Запах не ощущается
Запах не ощущается потребителем, но
обнаруживается при лабораторном исследовании
Запах замечается потребителем, если обратить на
это его внимание
Запах легко замечается и вызывает
неодобрительные отзывы о воде
Запах обращает на себя внимание и заставляет
воздержаться от питья
Запах настолько сильный, что делает воду
непригодной к употреблению
Оценка
интенсивности,
балл
0
1
2
3
4
5

50.

Привкус
Вкус и привкус вызываются растворенными в воде
неорганическими и органическими веществами.
• Свежесть воде придает растворенный кислород.
железо
Углекислота
• Металлический привкус
• Кисловатый привкус
Органические кислоты
Сульфат кальция
• Вяжущий вкус

51.

Цветность
• Определяется по отношению к эталону и измеряется в градусах
цветности.
Эталоном является раствор соли платины (K2PtCl6) такой
концентрации, когда в 1 мл воды содержится 0,1 мг платины.

52.

• Максимальная цветность питьевой воды составляет 20 градусов,
цветность средней природной воды 35-55 градусов, но есть вода и с
цветностью 200 градусов (болото).
Цветность природной воды связана с растворенным органическим
веществом – гумусовыми кислотами и с железом Fe2+/Fe3+.
• Практически любую природную воду, перед тем, как пить, нужно
обесцвечивать – очищать.
• Одно из самых эффективных средств очистки – Al2(SO4)3, который при
диссоциации образует гидроксид алюминия Al(OH)3 – объемный осадок,
на который сорбируются железо и гумусовые кислоты.

53.

Мутность
• Мутность – показатель качества воды,
обусловленный присутствием в воде
нерастворенных и коллоидных веществ
неорганического и органического происхождения.
• Определяется фотометрически.
• Единица Мутности по Формазину (ЕМФ)

54.

Coli-индекс
• Кишечная палочка – один из
простейших живых организмов,
находится в кишечнике любого
человека.
• Количество кишечных палочек в 1
л воды – показатель
бактериальной загрязненности.
В норме не должно превышать
3 шт/л.
Мембранный метод анализа

55.

Coli-индекс
вода для купания
чистая
от 0 до 10
слабозагрязненная
от 11 до 100
загрязненная
от 101 до 1000
сильнозагрязненная
от 1001 до 10000

56.

Нормы органолептических
показателей воды
СанПиН 2.1.4.1074-01
Показатели
Единицы измерения
Нормативы, не более
Запах
баллы
2
Привкус (вкус)
баллы
2
Цветность
градусы
20 (35)
Мутность
ЕМФ (единицы
мутности по
формазину) или мг/л
(по каолину)
2,6 (3,5)
1,5 (2)

57.

Интегральная характеристика загрязненности
• а) Химическая потребность в кислороде (ХПК)
Это количество кислорода, необходимое для
окисления примесей в 1 литре сточной воды,
когда окисление происходит химическим путем.
Для определения ХПК проводят окисление
примесей перманганатом калия (KMnO4) при
нагревании, затем количество перманганата,
израсходованного на окисление, пересчитывают
на количество кислорода.
В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у
пунктов питьевого водопользования величина ХПК не должна превышать
15 мгО2/дм3.
.

58.

Интегральная характеристика загрязненности
• б) Биологическая потребность в кислороде
Это количество кислорода, необходимое для
окисления примесей в 1 литре сточной воды,
когда окисление происходит биологическим
путем, за счет деятельности микроорганизмов.

59.

Технология подготовки питьевой воды
1 стадия
коагулирование и
осветление воды в
отстойниках и
фильтровании через
кварцевый песок.
2 стадия
обеззараживание хлором
для обеспечения
надлежащего санитарного
состояния протяженной
распределительной сети,
независимо от наличия в
технологической схеме
озонирования воды.

60.

61.

Примерная структура водопотребления
домохозяйства в России
3%
вода для смыва
8%
гигиена
10%
36%
стирка
мытье посуды
12%
питье, приготовление
пищи
другие нужды
31%

62.

Контроль качества питьевой воды
• в системе централизованного водоснабжения Москвы осуществляется
по всему пути движения воды от верховий источников водоснабжения
до кранов потребителей.
В контроле качества задействованы 10 лабораторий Мосводоканала,
которые ежесуточно выполняют около 5 тысяч анализов.
• Определение основных показателей качества воды производится в
постоянном режиме автоматическими анализаторами.
• Всего выполняется определение около 150 физико-химических и 20
биологических показателей качества воды. Результаты анализов
автоматически передаются в систему социально-гигиенического
мониторинга города.

63.

http://www.mosvodokanal.ru/forpeople/waterquality.php