Гидросфера

1. Гидросфера

2. Свойства воды

• По массе в воде содержится 11,19 % водорода и 88,81 % кислорода.
Тяжелая вода содержит 20 % водорода.
• Вода - химически и физически стойкое вещество, ее очень трудно
окислить, сжечь или разложить на составные части. Однако вода
окисляет почти все металлы. Она является универсальным
растворителем, растворяет больше солей и других веществ, чем
любое другое вещество. Дистиллированная вода очень плохо
проводит электрический ток, но даже весьма малые добавки солей
превращают ее в очень хороший проводник.
• вода имеет очень высокую скрытую теплоту плавления (80 кал/г) и
испарения (540 кал/г), т.е. она поглощает значительное количество
дополнительной теплоты при неизменности температуры во время
замерзания и кипения.
• Плотность воды в 775 раз превышает плотность воздуха. Удельный вес
(плотность) пресной воды при +4 °С составляет 1,0 г/см3. Средняя
плотность морской воды при температуре +20 °С составляет 1,025
г/см3. При температуре О °С и солености 35 %о морская вода имеет
плотность 1,028 г/см3.

3. Вода

Трехдневный зародыш человека содержит воды столько
же, сколько медуза (97 %), 3-месячный - 95 %, 8-месячный 81 %, новорожденный ребенок — 80 %, годовалый — 66 %,
а взрослый человек — от 60 до 65%.
в тканях человека содержание равно примерно 70-80%, в
мозге - 75%, а в крови 92%!

4. Гидросфера

(от др. греч. Yδωρ — вода и σφαῖρα — шар) — это
водная оболочка Земли.
• Средняя глубина океана составляет 3800 м,
максимальная (Марианская впадина Тихого
океана) — 11022 метра.
• Общий объём воды на планете около 1 532
млн. км3.
• Масса гидросферы примерно 1,46*1021 кг. Это
в 275 раз больше массы атмосферы, но лишь
1/4000 от массы всей планеты.
• Верхний слой океана содержит 140 трлн. тонн
углекислого газа, а растворенного кислорода
— 8 трлн. тонн.

5. Гидросфера

• В общем виде принято деление гидросферы на
Мировой океан, континентальные воды и
подземные воды. Большая часть воды
сосредоточена в океане, значительно меньше — в
континентальной речной сети и подземных водах.
Также большие запасы воды имеются в атмосфере,
в виде облаков и водяного пара. Свыше 96 %
объёма гидросферы составляют моря и океаны,
около 2 % — подземные воды, около 2 % — льды и
снега, около 0,02 % — поверхностные воды суши.
Часть воды находится в твёрдом состоянии в виде
ледников, снежного покрова и в вечной мерзлоте,
представляя собой криосферу.

6.

7. Круговорот воды

8.

Океанология – наука, изучающая Мировой
океан.
Гидрология суши, — раздел гидрологии,
изучающий поверхностные воды суши:
реки, озера, водохранилища, болота и
ледники.
гидрология рек,
лимнология,
болотоведение
гляциология

9. Мировой океан

• — основная часть гидросферы,
составляющая 94,1 % всей её площади,
непрерывная, но не сплошная водная
оболочка Земли, окружающая материки и
острова и отличающаяся общностью
солевого состава.

10. Происхождение Мирового океана

• Происхождение Мирового океана является предметом
споров.
• Считается, что в архее океан был горячим. Благодаря
высокому парциальному давлению углекислого газа в
атмосфере, достигавшему 5 бар, его воды были
насыщены угольной кислотой Н2СО3 и
характеризовались кислой реакцией (рН ≈ 3−5). В этой
воде было растворено большое количество различных
металлов, в особенности железа в форме хлорида FeCl2.
• Деятельность фотосинтезирующих бактерий привела к
появлению в атмосфере кислорода. Он поглощался
океаном и расходовался на окисление растворенного в
воде железа.

11. Общие физико-географические сведения об океанской воде

Средняя температура: 5 °C;
Среднее давление: 20 МПа;
Средняя плотность: 1,024 г/см³;
Средняя глубина: 3730 м;
Общая масса: 1,4×1021 кг;
Общий объем: 1370 млн км³;
рН : 8,1±0,2.

12. Состав воды

Химический состав морской воды подразделяется на 5 групп:
1) основные И ионов (хлорид, натрий, сульфат, магний, кальций, калий,
бикарбонат, бромид, барит, стронций, фторид), которые составляют 99,98 %
массы всех растворенных солей;
2) биогенные элементы (С, Н, N, P, Si, Fe, Mn), из которых состоят организмы;
3) растворенные в воде газы (О2, N2, CO2, H2S, Аr и другие инертные газы),
при этом соотношение О2: N2 = 1: 2, а не 1 : 4, как в воздухе;
4) группа микроэлементов с концентрацией меньше 1 • 10-6;
5) органические вещества.
В природных водах преобладают три аниона (гидрокарбонат HCO3-, хлорид
Cl- и сульфат SO42-) и четыре катиона (кальций Ca2+, магний Mg2+, натрий Na+
и калий K+) - их называют главными ионами.
Основная часть растворенных в океанской воде солей — хлориды (89%) и
сульфаты (почти 11%), значительно меньше карбонатов (0,5%).
–
в морской воде
2–
>+ SO4 2+>
Cl
HCO2+3
Na > Mg > Ca
–

13. Минерализация воды

- сумма всех растворимых в воде веществ
За рубежом минерализацию также называют «общим количеством растворенных
частиц» — Total Dissolved Solids (TDS).
Обычно минерализацию подсчитывают в миллиграммах на литр (мг/л), но,
учитывая, что единица измерения «литр» не является системной, правильнее
минерализацию выражать в мг/куб.дм, при больших концентрациях — в граммах на
литр (г/л, г/куб.дм).
- ионов, биологически активных элементов
(исключая газы), выражается в граммах на 1 л воды.
Промилле (лат. pro mille — за тысячу) — одна тысячная доля, 1/10 процента.
Обозначается (‰). Используется для обозначения количества тысячных долей чеголибо в целом.
Пропромиле - одна миллионная часть, обозначается тремя латинскими буквами - ppm, читается как «пи-пиэм». Интересно, что при этом саму аббревиатуру ppm чаще понимают как «частей на миллион» (англ. «Parts
per million»), а не как «Pro pro mille».
1 ppm в 1000 раз (на 3 порядка) меньше чем 1 промилле
1ppm =1/1000000 = 0,000001 = 1⋅10-6 = 0,001‰ = 0,0001%
Соотношение между единицами измерения в мг/л и ppm почти равное и для простоты можно принять, что 1
мг/л = 1 ppm
Если соленость воды составляет 11 ‰ (одиннадцать промилле)», это то же самое, что и 1,1 % и означает, что из
общей массы воды 0,011 (11 тысячных) занимают соли; так, если взять 1 кг воды, то в ней будет 11 г солей.

14. Содержание некоторых элементов в морской воде

Элементы
Содержание,
мг/л
Хлор
19 500
Сера
910
Натрий
10 833
Калий
390
Элементы
Содержание,
мг/л
Углерод
20
Стронций
13
Бор
4.5
Кремний
0.5
Фтор
1.0
Магний
1 311
Кальций
412
Рубидий
0.2
Бром
65
Азот
0.1

15.

Соленость крови человека
(около 1 %) в 3,5 раза меньше
солености океана и близка к
солености воды средней части
Балтийского моря.

16. Соленость воды разных водоемов

17. Органические вещества в воде

• в воде океанов концентрация
органического вещества составляет только
2,0-5,4 мг/л (в среднем 3,0 мг/л, а в воде
рек в среднем 20 мг/л).
• Максимальная концентрация – до 500 мг/л

18.

В соответствии с действующими стандартами
и нормами под термином питьевая вода
высокого качества подразумевается:
вода с соответствующими органолептическими
показателями — прозрачная, без запаха и с
приятным вкусом;
вода с рН = 7—7,5
жесткостью не выше 7 ммоль/л;
суммарное количество полезных минералов не
более 1 г/л;
вредные химические примеси либо составляют
десятые-сотые доли их ПДК, либо вообще
отсутствуют;
вода, в которой практически нет болезнетворных
бактерий и вирусов.

19. Классификация воды по минерализации

По показателю общей минерализации (М) различают:
• слабоминерализованные (1-2 г/л),
• малой (2-5 г/л),
• средней (5-15 г/л),
• высокой (15-30 г/л) минерализации,
• рассольные минеральные воды (35-150 г/л)
• крепкорассольные (150 г/л и выше).
Рапа - высокоминерализованные минеральные воды открытых водоемов
(озер, лиманов).
Согласно ВОЗ пресная вода по органолептическим показаниям предел
общей минерализации питьевой воды - 1000 мг/л

20.

Температура
воды в озерах
Наибольшая глубина, на которой с поверхности воды можно видеть погруженные под
воду белые диски Секки диаметром 30 см, составила 67 м (в южной части Тихого
океана). В Черном море вдали от берегов диски перестают различаться на глубине 25 м,
в Балтийском море — на глубине от 7 до 13 м. В воде рек и озер диск может стать
невидимым уже на глубине 0,5—1,5 м.
Поглощение лучей с различной длиной волны идет неравномерно. Красные лучи
(длинноволновая часть видимого спектра) почти полностью поглощаются
поверхностными слоями воды, зеленые лучи не проникают глубже 100 м, а
коротковолновая часть (фиолетовые лучи) в наиболее прозрачной океанской воде
может проникать на глубину до 1000—1500 м.

21. Газы в воде

• Растворимость газов при нагревании воды
уменьшается.
• Концентрация растворенного кислорода в
природных водах колеблется в ограниченных
пределах (от 0 до 14 мг/л).
• Растворимость СО2 до 2166 мг/л (при
давлении 1013 гПа и t=12˚С). Содержание
диоксида углерода в природных водах - от
нескольких десятых долей до 3000-4000 мг/л.
В реках и озерах концентрация CO2 редко
превышает 20-30 мг/л.

22. Влияние растворенных в воде газов на выветривание горных пород

• Почвенный раствор, обогащаясь органическими
кислотами и CO2, во много раз ускоряет химическое
выветривание алюмосиликатов и карбонатов ,
содержащихся в почвах.
• Известняк легко образует растворимый (до 1,6 г/л)
гидрокарбонат кальция:
CaCO3 + H2O + CO2 ↔ Ca(HCO3)2

23.

24. Рельеф дна Мирового океана

25. Среднегодовая температура поверхности Мирового океана

26. Среднегодовая солёность воды Мирового океана (в промилле).

27. Роль воды в формировании климата

• Под действием солнечной радиации вода испаряется и
переносится на континенты, где выпадает в виде различных
атмосферных осадков.
• Вода сглаживает суточные и сезонные колебания температуры
воздуха.
• Океанические течения ответственны за распределение тепла по
планете. Течения, температура воды в которых выше средней
температуры для тех же широт, называют тёплыми, ниже —
холодными, а течения, имеющие ту же температуру, что и
окружающие его воды, — нейтральными. На направление
течений в Мировом океане оказывает влияние отклоняющая
сила, вызванная вращением Земли, — сила Кориолиса. В
Северном полушарии она отклоняет течения вправо, а в Южном
— влево. Скорость течений в среднем не превышает 10 м/с, а в
глубину они распространяются не более чем на 300 м.

28.

29. Жизненные формы организмов (по Д.Н. Кашкарову, 1945)

1.
Чисто водные:
а) нектон,
б) планктон,
в) бентос.
2. Полуводные:
а) ныряющие,
б) неныряющие,
в) лишь добывающие из воды пищу.
29

30.

31.

Планктон
Фито-
Зоо-

32.

33.

34.

35.

Биомасса в океане

36.

Карты продуктивности в океане

37. Оценка токсичности

Подавляющее большинство тестов
токсичности воды в биоиндикации
использует какой-либо один вид
организмов:
• рачки дафния (Daphnia magna)
артемия (Anemia salina)
• инфузория-туфелька
• красные (Champia parvula) и бурые
водоросли (Laminaria saccharina)
• валлиснерия (Vallisneria americana)
• ряска.
Так же для оценки токсичности
применима вышеуказанная кишечная
палочка и бактерии рода псевдомонас.
Инфузория-туфелька
Daphnia magna
Artеmia salina
Champia parvula
Laminaria saccharina
Vallisneria americana
Ряска
У тест-организмов оценивают
такие показатели как:
Выживание
Дыхательную активность
Изменение формы
Движения

38. Биоиндикация в водной среде

Основные задачи, которые решаются при оценке
качества воды, могут быть объединены в три группы:
угроза инфекционных заболеваний;
токсичность;
эвтрофикация (цветение воды).

39. Escherichia coli - кишечная палочка- индикатор неочищенных канализационных стоков

Escherichia coli - кишечная палочкаиндикатор неочищенных канализационных стоков

40. Литература

Экспедиции и открытияЗа тайнами Нептуна / Науч. ред. и послесл. А. А. Аксёнова — М.: Мысль, 1976. — 399 с. — (XX век:
Путешествия. Открытия. Исследования).
ОкеанологияВегенер А. Происхождение континентов и океанов / Пер. с нем. П. Г. Каминского под ред. П. Н. Кропоткина —
Л.: Наука, 1984. — 285 с.
Степанов В. Н. Океаносфера — М.: Мысль, 1983. — 270 с.
Шамраев Ю. И., Шишкина Л. А. Океанология — Л.: Гидрометеоиздат, 1980. — 382 с.
Гусев А. М. Основы океанологии — М.: Изд-во МГУ, 1983. — 246 с.
Гусев А. М. Антарктида. Океан и атмосфера. — М.: Просвещение, 1983. — 151 с.
РесурсыМоисеев П. А. Биологические ресурсы Мирового океана — 2-е изд. — М.: Агропромиздат, 1989. — 366 с. — ISBN 510-000265-4.
Захаров Л. А. Введение в промысловую океанологию — Калининград, 1998. — 83 с.
Общая информацияГеографический энциклопедический словарь / Гл. ред. А. Ф. Трешников — 2-е изд., доп. — М.:
Советская энциклопедия, 1989. — 591 с.
Огиевский А. В. (проф.) Гидрология суши (общая и инженерная) / Переиздание украинского текста, переработанное и
значительно дополненное. — М.-Л., ОНТИ, 1936. — 512 с.
Великанов М. А. Водный баланс суши. — М., 1940.
Великанов М. А. Гидрология суши. 4 изд. — Л., 1948.
Огиевский А. В. Гидрология суши. — М., 1952.
Иванов К. Е. Гидрология болот. — Л., Гидрометеоиздат, 1953. — 298 с.
Богословский Б. Б. Озероведение. — М., 1960.
Аполлов Б. А. Учение о реках. — М., 1963.
Винберг Г.Г. Первичная продукция водоемов. Минск: Из-во Академии наук БССР, 329 с.
Falkowski P.G. and Raven J.A. Aquatic photosynthesis. (2d ed.) Princeton (N.J.): Princeton Univ. Press. 2007, 500 p.
Leith H. and Whittaker R.H. Primary productivity of the biosphere. New York: Springer Verlag, 1975.
Field C.B., Behrenfeld M.J., Randerson J.T., Falkowski P. Primary production of the biosphere: Integrating terrestrial and oceanic
components // Science. V. 281. P. 237-240.
Эдмондсон Т. Практика экологии. Об озере Вашингтон и не только о нем. М.: Мир, 1998. 299 с.
Жизнь пресных вод СССР, т. 1-4, М., 1940-59;
Жадин В. И., Методы гидробиологического исследования, М., 1960;
Зенкевич Л. А., Фауна и биологическая продуктивность моря, т. 1, М., 1951; его же, Биология морей СССР, М., 1963; его же,
Изучение фауны морей и океанов, в кн.: Развитие биологии в СССР, М., 1967;
Винберг Г. Г. Гидробиология пресных вод, в кн.: Развитие биологии в СССР, М., 1967; ;
Константинов А. С., Общая гидробиология, М., 1967.
О роли гидробионтов в регуляции потоков вещества и миграции элементов в водных экосистемах // Вестник РАЕН. 2002. Т.