Prvýkrát tento termín použil geológ z Rakúska Eduard Suess, autor slávnej trilógie „Tvár Zeme“, napísanej v rokoch 1883-1909. Bol to on, kto definoval hydrosféru ako nesúvislý obal Zeme, ktorý sa nachádza medzi atmosférou a litosférou.

Všeobecná charakteristika hydrosféry Zeme

Viac ako 70 % zemského povrchu je pokrytých vodou. Celkový objem hydrosféry je asi jeden a pol miliardy kubických kilometrov, z čoho viac ako 95 % pripadá na Svetový oceán.

Hydrosféra je v úzkej interakcii s inými geosférami. Väčšina sedimentárnych hornín vzniká na styku hydrosféry a litosféry. Súčasťou biosféry je aj hydrosféra obývaná živými bytosťami.

Hydrosféra so svojou vysokou tepelnou vodivosťou zohráva dôležitú úlohu pri zabezpečovaní teplotnej rovnováhy planéty, pričom prenáša teplo z jej vnútra do periférie.

Hranice hydrosféry Zeme

V súčasnosti pojem hydrosféra zahŕňa nielen priestor medzi atmosférou a litosférou. Tento pojem nadobudol oveľa širší význam a teraz sú jeho hranice určené limitmi šírenia vody ako chemickej zlúčeniny.

Horná hranica hydrosféry je teda nadmorská výška 8-18 km, kde sa molekuly vody začínajú rozkladať vplyvom ultrafialové žiarenie... Za dolnú hranicu sa považuje hĺbka 6-14 km nižšie zemského povrchu a 10 km pod dnom oceánu. Práve v tejto hĺbke sa vplyvom vysokých teplôt voda rozkladá a syntetizuje.

Chemické zloženie hydrosféry Zeme

Voda prírodných nádrží je roztok solí rôznych koncentrácií. Keďže hlavnou zložkou hydrosféry je svetový oceán, jeho priemerné chemické zloženie je blízke zloženiu morskej vody. Ale ak vezmeme do úvahy každý prvok hydrosféry oddelene, potom je to veľká heterogenita chemické zloženie.

Väčšina ako súčasť morská voda obsahuje kyslík - asi 85,7%. Ďalej v zostupnom poradí - vodík H (10,8 %), chlór Cl (1,98 %) a sodík Na (1,03 %). Z kvantitatívneho hľadiska horné vrstvy oceánu obsahujú viac ako 140 biliónov ton oxidu uhličitého a 8 biliónov ton kyslíka. Vo všeobecnosti oceán obsahuje všetky známe prvky, ale ich koncentrácia je veľmi nízka. Zároveň je ich celkový obsah vo vode obrovský a predstavuje milióny a miliardy ton. Napríklad zlato obsahuje 6 miliónov ton a striebro - 5 miliárd. Metódy získavania týchto kovov z oceánskej vody už boli patentované.

Priemerná koncentrácia soli v morskej vode je 35 g/l. Zaujímavosťou morskej vody je stálosť pomeru medzi hlavnými zložkami hlavnej zloženie soli voda.

Chemické zloženie atmosférických vôd nemajú vysoký obsah soli. Ich koncentrácia je v priemere 50 mg / l.

Chemické zloženie podzemnej vody najrozmanitejšie. Koncentrácia soli sa tu pohybuje od 0,05 do 400 g / kg.

Nemenej rôznorodé a chemické zloženie povrchových a podzemných vôd, v mnohých ohľadoch je určená klimatickým pásmom. Nemenej dôležité je však aj zloženie hornín, pôdy a vegetácie.

Chemické zloženie povrchových vôd je klasifikované podľa viacerých ukazovateľov. Uveďme príklad klasifikácie hydrochemickým indikátorom.

• 1. Obsah makrozložiek - hlavné zlúčeniny obsiahnuté vo vode. A to zlúčeniny draslíka, sodíka, horčíka a vápnika.
• 2. Úroveň koncentrácie rozpustených plynov vo vode – kyslíka, dusíka, sírovodíka, amoniaku a metánu.
• 3. Anorganické formy biogénnych prvkov - produkty vitálnej činnosti organizmov. Patria sem najmä anorganické zlúčeniny dusíka a fosforu. Živiny vo vode môžu obsahovať od nuly do desať mg/l.
• 4. Organické formy biogénnych prvkov. Sú zodpovedné za farbu a vôňu vody. Táto skupina zahŕňa takmer všetky triedy organických zlúčenín.
• 5. Stopové prvky, t.j. všetky známe kovy. Ich obsah v prírodnej vode je veľmi nízky.
• 6. Baktérie a mikroorganizmy.

Zloženie povrchových vôd obsahuje aj nerozpustné látky - piesok, íl, prachové látky, uhličitany, hydrouhličitany, sírany, chloridy, humus, planktón atď. Ich obsah sa pohybuje od niekoľkých kusov až po desiatky tisíc na liter vody a veľkosti - od hrubé až koloidné.

V dôsledku ľudskej činnosti sa v zložení prírodných vôd objavili aj toxické škodliviny. Patria sem ťažké kovy, ropné produkty, organochlórové zlúčeniny, fenoly atď.

Časti hydrosféry Zeme

Hydrosféra zahŕňa atmosférickú, povrchovú a podzemnú vodu. Každá z týchto skupín je rozdelená na podskupiny. Kvantitatívny pomer typov vody v hydrosfére je uvedený v tabuľke 1.

Poznámka: Vážení návštevníci, pomlčky v dlhých slovách v tabuľke slúžia pre pohodlie používateľov mobilných zariadení - inak sa slová nezalomia a tabuľka sa nezmestí na obrazovku. Ďakujem za pochopenie!

Tabuľka 1. Časti hydrosféry Zeme

Komponenty	názov	Objem, mil. 3 km	Množstvo vo vzťahu k celkovému objemu hydrosféry, %
Morské vody
Podzemná voda (okrem pôdy).	Nespevnené
Ľad a sneh (Arktída, Antarktída, Grónsko, horské ľadovcové oblasti)
Povrchové vody: jazerá, nádrže, rieky, močiare, pôdne vody
Atmosférické vody	Atmosférický
	Biologické

Časti hydrosféry. Schéma.

Čerstvá voda zaberá len malé percento z celkového zloženia hydrosféry planéty a hrá životne dôležitú úlohu v ľudskom živote.

Asi 75 % z celkového počtu sladkej vody na Zemi ho obsahujú ľadovce polárnych zón, sneh a permafrost. Táto voda sa spája pod názvom kryosféry... Ak by sa všetok ľad v kryosfére roztopil, hladina oceánu by stúpla o 64 metrov. Vedci v poslednom čase alarmom monitorujú arktické a antarktické ľadovce. Len za posledných pár rokov sa zrútili dva ľadovce, ktoré zostali nehybné posledných desaťtisíc rokov. Viac o tomto

20 % všetkých zásob sladkej vody pripadá na podzemnú vodu a predstavuje 85 tisíc km³.

od 5 do 10 rokov

Sezónna snehová pokrývka

od 2 do 6 mesiacov

Pôdna kôra

od 1 do 2 mesiacov

od 17 do 19 dní

Mnoho ľudí vie, čo je hydrosféra, ale niektorí počujú toto slovo prvýkrát, takže v tomto článku vám podrobne povieme o hydrosfére našej planéty. Hydrosféra je vodný obal Zeme, ktorý je súhrnom všetkých vodných útvarov Zeme, ako sú oceány, moria, rieky, jazerá, močiare, ľadovce, snehové pokrývky, podzemné vody. Zloženie hydrosféry zahŕňa vodu v atmosfére, vodu živých organizmov a pôdnu vlhkosť. Hydrosféra predstavuje hlavné skupenstvo vody – kvapalné, plynné a tuhé. Zásoby vody týchto druhov v rôznych častiach sveta sú veľmi odlišné.

Čo je zahrnuté v hydrosfére

Vodná para v atmosfére je nevyhnutným účastníkom dôležitého procesu fotosyntézy. Pôdna vlhkosť je však nevyhnutnou súčasťou procesu vytvárania vegetácie Zeme. Para aj pôdna vlhkosť hrajú dôležitá úloha v hydrologickom cykle planéty. Hydrosféra hrá dôležitú úlohu vo veľkých procesoch výmeny energie a hmoty, takže každý musí vedieť, čo je hydrosféra. Voda sa zúčastňuje mnohých rôznych prírodných procesov a v závislosti od charakteristík procesov má veľmi rozdielnu pohyblivosť.

Voda má vysokú rozpúšťaciu schopnosť. Destilovaná voda sa však v prírode nevyskytuje a prírodné roztoky rôznych koncentrácií a rôznych obsahov sa nachádzajú všade a zohrávajú dôležitú úlohu v biogeochemických a geologických cykloch látok. (Fyzikálne) vlastnosti vody sú veľmi špecifické. Tieto vlastnosti vážne ovplyvňujú mnohé prírodné procesy. Významnú úlohu v týchto procesoch zohráva vysoký latentný špecifické teplo kondenzácia-vyparovanie, pretože 84% slnečného žiarenia absorbovaného povrchom planéty sa minie na vyparovanie. Energia Slnka takpovediac podporuje a spúšťa globálny vodný cyklus.

Oceány a moria spolu pokrývajú 71% celej plochy planéty a spolu so zvyškom vodných plôch tvoria takmer 3/4 celkovej plochy Zeme. To má veľký význam pre vodný a tepelný režim planéty. Oceány majú 96,4 % celkového objemu vody. Táto hmota má dve vrstvy:

1. studená (hlavná), s teplotami 5 ° C a nižšími;
2. vrch je pomerne teplý.

Oceán hrá veľmi kontroverznú a kľúčovú úlohu ako regulátor teploty ekosféry. Na súši tvoria väčšinu vody ľadovce – to je 70,3 % zásob sladkej vody a 1,86 % celkových zásob. Celkový objem podzemnej vody v hydrosfére je 1,68 % z celkového množstva. Asi polovicu tvorí sladká voda. Z celkového objemu vody hydrosféry (1 338 000 000 km 3) tvorí sladká voda len 2,64 %, čo dáva vrstvu vody na súši približne 240 000 mm. Ľadovce, podzemná voda a svetové oceány sú objekty s pomalou výmenou vody, ktoré obsahujú 99,94 % všetkej vody na Zemi.

Rieky sú veľmi dôležitou zložkou hydrosféry, ktorá sa vyznačuje vysokou rýchlosťou výmeny vody. Celkový objem vody v riekach Zeme tvorí 0,005 % zásob sladkej vody a iba 0,0002 % celkových zásob vody. Ak rozložíte riečnu vlhkosť, ktorá je súčasne v riekach sveta, rovnomerne po celom povrchu krajiny (okrem ľadovcov), vrstva bude mať len 13 mm. Úloha tejto konkrétnej vlhkosti vo fungovaní jednotlivých častí a celej ekosféry je však veľmi veľká. A práve táto voda je hlavná prírodný zdroj používané ľuďmi.

Globálny kolobeh vody je tiež dôležitým procesom. Pri vystavení energii Slnka sa voda vyparuje zo zeme a oceánov. Táto para sa podieľa na atmosférickom transporte vlhkosti. Časť toku atmosférickej vlhkosti vypadne vo forme zrážok, potom sa znova vyparí a znova vypadne vo forme zrážok atď. Takto dochádza k obratu vlhkosti v oceánoch a kontinentoch.

Stav hydrosféry Zeme charakterizuje jej vodná bilancia... Koniec koncov, zmeny hydrostavu Zeme sú spojené s priestorovým rozložením vody, najmä so zmenami pomeru zásob vody v ľadových príkrovoch a oceánoch, a nie so zmenou celkového objemu vody na svete. Dúfame, že teraz chápete, čo je hydrosféra. Definíciu tohto slova musí poznať každý študent.

Hydrosféra je nesúvislý vodný obal Zeme. Čo je v ňom zahrnuté? Ako je distribuovaný na našej planéte? Prečo je život bez nej nemysliteľný?

Hydrosféra predstavuje jednu z geologických schránok našej planéty. Zahŕňa oceány, moria, všetky vodné útvary na súši (rieky, jazerá, močiare a nádrže), podzemné vody, ľadovce a snehovú pokrývku. Hlavnou zložkou hydrosféry je voda.

Hydrosféra je často vnímaná ako globálna otvorený systém, ktorá zaberá 75 % povrchu zemegule. Hydrosféra obsahuje 1,5 miliardy km 3 vody, z ktorej 96 % pripadá na Svetový oceán. V podzemných a pôdnych vodách, riekach, jazerách, močiaroch, nádržiach a ľadovcoch sa zásoby vody merajú v miliónoch km 3 . V atmosfére je oveľa menej vody a jej objem nepresahuje 15 tisíc km 3.

Jedinečné vlastnosti vody

Voda je jediná vec chemická zlúčenina, ktorý v prírode existuje vo forme kvapaliny, a pevná hmota(ľad) a plyn (vodná para). Každý vie, že voda je za normálnych podmienok bezfarebná, priehľadná kvapalina bez zápachu. Má množstvo úžasných fyzikálnych a chemických vlastností:

vysoké povrchové napätie (táto vlastnosť je spojená s výrazným kapilárnym vzlínaním vody, čo prispieva k výžive rastlín pozdĺž koreňových systémov);
vysoké teploty varu a mrazu;
špecifické entalpie (tepelný obsah) topenia a vyparovania sú vyššie ako u väčšiny látok;
hustota vody v kvapalnej fáze je väčšia ako hustota ľadu, takže ľad pláva na hladine vody a nádrže nezamŕzajú na dno.

Voda je výborným rozpúšťadlom pre mnohé látky. Vďaka vysokej rozpúšťacej schopnosti vody obsahuje takmer všetko chemické prvky, z ktorých najdôležitejšie pre živé organizmy. Množstvo rozpustených prvkov premieňa vodné prostredie na akési „čarodejnícke želé“, v ktorom sú možné tie najfantastickejšie premeny energie, hmoty a informácií. Takmer všetky biochemické procesy, ktoré zabezpečujú životne dôležitú činnosť organizmov, sa redukujú na reakcie vo vodných roztokoch.

Hranice hydrosféry

V široký zmysel hranice hydrosféry sú určené hranicami distribúcie vody ako chemickej zlúčeniny. Horná hranica detekcie pre vodu je v nadmorskej výške 8–18 km, kde sa molekuly vody rozkladajú UV žiarením. Spodná hranica vodného obalu sa nachádza v hĺbke asi 10 km pod dnom oceánu a 6-14 km pod zemským povrchom. Podľa definície V.I.Vernadského, spodná čiara hydrosféry sú tou oblasťou kôra, kde pri vysokých teplotách (až 1800 °C) prebiehajú nielen rozkladné procesy, ale aj syntéza molekúl vody.

Z hľadiska ekológie sú hranice hydrosféry vymedzené jasnejšie a zhodujú sa s hranicami vodných útvarov: morských a sladkovodných nádrží a vodných tokov na súši.

Hydrosféra je dynamicky aktívna škrupina. Horizontálny prenos a miešanie vodných hmôt určuje neustále prerozdeľovanie ich vlastností, prenos na obrovské vzdialenosti a hĺbky.

Oceány ako neoddeliteľná súčasť hydrosféry

Ako už bolo uvedené, asi 96% objemu hydrosféry pripadá na podiel Svetového oceánu. Jeho hlavnou črtou je konzervativizmus a stabilita v čase. Je obzvlášť prekvapujúce, že zloženie soli v oceánskej vode zostáva konštantné: percento zásaditých solí v nej zostáva nezmenené v ktorejkoľvek oblasti oceánu a vo všetkých hĺbkach, bez ohľadu na stupeň osvieženia.

Vysoká tepelná kapacita vody vyhladzuje extrémne teploty, vedie k akumulácii veľkého množstva tepla, čo vytvára priaznivé podmienky pre vývoj a šírenie organizmov v celom vodnom stĺpci.

Malá variabilita fyzikálnych podmienok vo svetovom oceáne kedysi prispela k vzniku života, teraz uprednostňuje zachovanie jeho najväčšej diverzity. Z 33 tried rastlín známych biológom sa v hydrosfére nachádzajú zástupcovia 18 a zo 63 tried živočíchov 60. Možno sa domnievať, že hydrosféra a najmä Svetový oceán sú úložiskami druhovej rozmanitosti života.

Je potrebné poznamenať, že chemické zloženie krvi všetkých zvierat (vrátane ľudí) je podobné zložením morskej vode. Živé tvory, ktoré vychádzajú z „morského živlu“ na súši, si vo svojich cievach naďalej zachovávajú známe morské prostredie. Funkcie krvi a morskej vody sú v podstate rovnaké. Ide o transport živých buniek, proteínovo-sacharidových komplexov a rozpustených plynov.

Okrem stability v geologickom časovom meradle sú dôležitými vlastnosťami oceánskeho prostredia aj:

- súvislosť (na rozdiel od kontinentálnych vodných útvarov);
- pevná populácia a takmer úplná absencia zón bez života;
- intenzívna cirkulácia;
- prítomnosť prílivu a odlivu.

V oceáne možno rozlíšiť dve hlavné skupiny biotopov (biotopov) rastlín a živočíchov: sú to pobrežné biotopy ( policová zóna) a biotopy otvorených vôd ( pelagiálny).

Pobrežné biotopy majú pomerne výrazné, ohraničené hranice. Zvyčajne sú umiestnené pozdĺž police v pásoch (pruhoch) rovnobežných s pobrežím, ktoré sa navzájom nahrádzajú s rastúcou hĺbkou.

V pelagickej časti oceánu štruktúra biotopov závisí od režimu prúdov a zvláštností cirkulácie vodných hmôt v každej konkrétnej oblasti. Za prítomnosti stabilných väzieb celej vodnej masy s dnom (v dôsledku intenzívneho hydrodynamického presunu) vzniká jediný biotop.

Oveľa častejšie však v oceáne nastáva situácia, keď sú kontrastné vodné masy, líšiace sa fyzikálno-chemickým režimom, usporiadané nad sebou ako bábovka. V tomto prípade je vhodné ich považovať za samostatné biotopy. Spoločné znaky pelagické biotopy majú veľkú veľkosť a rozmazané hranice.

Aké dôležité sú sladkovodné nádrže a prírodná voda v hydrosfére Zeme?

Hydrosféru tvoria oceány, moria, vodné plochy pevniny (rieky, jazerá, močiare a nádrže), ako aj podzemné vody, ľadovce a snehová pokrývka.

Povrchové suchozemské vody

Sladká voda v porovnaní s oceánom zaberá malú časť zemského povrchu; tvoria len asi 0,5 % celkového objemu hydrosféry. Pre človeka však zohrávajú kontinentálne nádrže a vodné toky rovnako dôležitú úlohu ako oceánske.

Po prvé, kontinentálne nádrže a vodné toky sú hlavným zdrojom sladkej vody pre domáce a priemyselné potreby. Po druhé, sladkovodné ekosystémy ľudia využívajú ako pohodlné a lacné systémy nakladania s odpadom.

Prírodné sladkovodné biotopy možno rozdeliť do dvoch tried: stojaté vodné plochy(jazerá, rybníky, mŕtve ramená) a tečúcich potokov(rieky a potoky). Medzi týmito skupinami neexistujú ostré hranice, a ešte viac v rámci každej z nich.

Stojaté vodné útvary majú vo všeobecnosti malú dynamickú aktivitu. Môžu vyvinúť stagnujúce zóny charakterizované nedostatkom kyslíka.

Hlavným znakom vodných tokov je prítomnosť viac či menej výrazného prúdu, ktorý spravidla priemeruje rozloženie fyzikálnych podmienok vodného prostredia.

Pod vplyvom riadeného antropogénneho vplyvu v hydrosfére sa vytvorila tretia, veľmi rozsiahla trieda biotopov so strednými vlastnosťami. to - nádrží kombinujúci vlastnosti nádrží a potokov.

Sladkovodné útvary sa líšia od oceánskych telies v rôznych podmienkach a vysoký stupeň diskrétnosť. Vzájomná izolácia kontinentálnych vodných plôch a vodných tokov, individuálnosť hydrologického režimu a veľká závislosť od krajinného prostredia vytvárajú veľmi výrazné rozdiely medzi vodnými plochami aj v geograficky blízkych oblastiach. Obzvlášť variabilné sú umelé nádrže, z ktorých niektoré podliehajú vyhrievaniu (vypúšťaniu teplých vôd), iné silnému znečisteniu a ďalšie periodickému vysychaniu a zamŕzaniu.

Sladká voda na planéte predstavuje menej ako 3 % jej celkových zásob, z toho 75 % je v Arktíde a Antarktíde, 20 % je v podzemnej vode a len 1 % je sústredené v riekach, jazerách a oblakoch. Pre mnohé regióny je problém sladkej vody jedným z najdôležitejších environmentálnych problémov.

Čo je prírodná voda?

Prírodná voda je roztok solí, organických látok a plynov. Prirodzená voda sa v podstate tvorí v dôsledku zrážok, menej často hlbinného pôvodu, to znamená, že ide o kondenzát pár stúpajúcich z hlbín zeme.

Chemické zloženie jazerných, riečnych a podzemných vôd sa značne líši a závisí od zloženia hornín, pôdny kryt a vegetáciu.

V súčasnosti existuje niekoľko klasifikácií chemického zloženia prírodných vôd. Napríklad podľa hydrochemických ukazovateľov v prírodných vodách sa určujú tieto dôležité charakteristiky:

1. Hlavné zlúčeniny obsiahnuté vo vode sú tzv makrokomponenty... Patria sem zlúčeniny draslíka, sodíka, horčíka, vápnika. Treba poznamenať, že v oceánskej vode, bez ohľadu na absolútnu koncentráciu, zostáva pomer medzi hlavnými zložkami hlavného zloženia soli vždy konštantný.

2. Koncentrácia rozpustené plyny(kyslík, dusík, sírovodík, amoniak a metán) je určený ich parciálnym tlakom.

3. Biogénne prvky(odpadové produkty organizmov) - hlavne anorganické zlúčeniny dusíka a fosforu. Ich koncentrácia v sladkých vodách kolíše vo veľmi širokom rozmedzí: od stôp po 10 mg/l. Medzi biogénne prvky patria aj zlúčeniny kremíka nachádzajúce sa vo vode vo forme koloidných alebo rozpustených foriem, zlúčeniny železa, najmä vo forme koloidných hydroxidov železa alebo organických komplexov.

4. Rozpustená organická hmota(DOM), teda organické formy biogénnych prvkov. Táto skupina zahŕňa takmer všetky triedy organických zlúčenín. Do tejto skupiny patria látky, ktoré dodávajú vode vôňu a farbu.

5. Stopové prvky. Táto skupina zahŕňa všetky kovy, napríklad meď, mangán. V prírodných vodných útvaroch sa nachádzajú vo veľmi nízkych koncentráciách.

6. Živá biomasa baktérie a mikroorganizmy.

Povrchové prírodné vody sa vyznačujú vysokým obsahom nerozpustných látok - najmä organických zlúčenín. Okrem častíc piesku a ílu obsahujú spraše, prachové látky, rôzne uhličitany, hydrouhličitany, sírany, chloridy, hydroxidy hliníka, mangánu a železa, vysokomolekulárne organické nečistoty humusového pôvodu (niekedy vo forme organominerálnych komplexov), planktón atď. Obsah suspendovaných častíc v útvaroch povrchových vôd sa pohybuje od niekoľkých jednotiek až po desiatky tisíc na liter. Veľkosti častíc látok v suspenzii sa pohybujú od hrubých po koloidné.

V dôsledku antropogénnej aktivity môže byť do chemického zloženia prírodných vôd zavedený iný typ zlúčenín - to je toxické znečisťujúce látky: ťažké kovy, ropné produkty, organochlórové zlúčeniny, syntetické povrchovo aktívne látky (tenzidy), fenoly. Dioxíny môžu vznikať aj v prírodnej vode pri chlórovaní.

Celkovo prírodné vody obsahujú asi 50 chemických prvkov v znateľných množstvách.

Hydrosféra, rovnako ako všetky ostatné geosféry planéty, má prirodzené rádioaktívne pozadie. Jeho hlavnými zdrojmi sú izotopy draslíka, uránu, tória, protaktínia a produkty ich rozpadu. Napríklad viac ako 90 % celkovej rádioaktivity v morskej vode tvoria izotopy uránu, tória a rádia. Prirodzená rádioaktivita dažďovej vody môže niekedy dosiahnuť dosť vysokú hodnotu, ktorá však časom pomerne rýchlo klesá. Je to spôsobené prítomnosťou krátkodobých produktov rozpadu inertného plynu radónu v takejto vode.

Prírodná voda, ktorú používame každý deň, nie je jednoduchá chemická zlúčenina. V rôznych regiónoch sa líši a jeho chemické zloženie závisí od kombinovaného pôsobenia mnohých faktorov.

Vrátane celkovej hmotnosti vody nájdenej na, pod a nad povrchom planéty. Vodu hydrosféry možno nájsť v troch súhrnné stavy: v kvapalnom (voda), tuhom (ľad) a plynnom (vodná para). Jedinečný v Slnečná sústava hydrosféra Zeme hrá jednu z primárnych úloh pri udržiavaní života na našej planéte.

Celkový objem vody v hydrosfére

Pozemok má rozlohu asi 510 066 000 km²; takmer 71 % povrchu planéty je pokrytých slanou vodou s objemom asi 1,4 miliardy km³ a priemernou teplotou asi 4 °C, čo je málo nad bodom mrazu vody. Obsahuje takmer 94 % objemu všetkej vody na Zemi. Zvyšok sa nachádza vo forme sladkej vody, z ktorej tri štvrtiny sú zachytené v ľade v polárnych oblastiach. Väčšinu zvyšnej sladkej vody tvorí podzemná voda nachádzajúca sa v pôdach a horninách; a menej ako 1 % sa nachádza v jazerách a riekach sveta. Percentuálne je vodná para v atmosfére zanedbateľná, ale transport vody vyparenej z oceánov na povrch pevniny je neoddeliteľnou súčasťou hydrologického cyklu, ktorý obnovuje a udržuje život na planéte.

Objekty hydrosféry

Schéma hlavného súčiastky hydrosféry planéty Zem

Objektmi hydrosféry sú všetky tekuté a zamrznuté povrchové vody, podzemné vody v pôde a horninách, ako aj vodná para. Celú hydrosféru Zeme, ako je znázornené na obrázku vyššie, možno rozdeliť na nasledujúce veľké objekty alebo časti:

• Svetový oceán: obsahuje 1,37 miliardy km³ alebo 93,96 % objemu celej hydrosféry;
• Podzemná voda: obsahujú 64 miliónov km³ alebo 4,38 % objemu celej hydrosféry;
• Ľadovce: obsahujú 24 miliónov km³ alebo 1,65 % objemu celej hydrosféry;
• Jazerá a nádrže: obsahovať 280 tisíc km³ alebo 0,02 % objemu celej hydrosféry;
• Pôdy: obsahujú 85 tisíc km³ alebo 0,01 % objemu celej hydrosféry;
• Atmosférická para: obsahuje 14 tisíc km³ alebo 0,001 % objemu celej hydrosféry;
• Rieky: obsahujú o niečo viac ako 1 000 km³ alebo 0,0001 % objemu celej hydrosféry;
• CELKOVÝ OBJEM ZEMSKEJ HYDROSFÉRY: približne 1,458 miliardy km³.

Kolobeh vody v prírode

Schéma kolobehu prírody

Zahŕňa pohyb vody z oceánov, cez atmosféru, na kontinenty a potom späť do oceánov nad, nad a pod povrchom pevniny. Cyklus zahŕňa procesy ako sedimentácia, odparovanie, transpirácia, infiltrácia, perkolácia a drenáž. Tieto procesy prebiehajú v celej hydrosfére, ktorá zasahuje asi 15 km do atmosféry a asi 5 km do zemskej kôry.

Asi tretina slnečnej energie, ktorá sa dostane na povrch Zeme, sa spotrebuje na odparovanie oceánskej vody. Výsledná vlhkosť vzduchu sa kondenzuje v oblakoch, daždi, snehu a rose. Vlhkosť je rozhodujúcim faktorom pri určovaní počasia. to hnacia sila búrky a ona má na starosti separáciu nabíjačka to je príčina blesku a teda prirodzené, čo negatívne ovplyvňuje niektorých. Zrážky zvlhčujú pôdu, dopĺňajú podzemné vodonosné vrstvy, erodujú krajinu, živia živé organizmy a napĺňajú rieky, ktoré odnášajú rozpustené chemikálie a sedimenty späť do oceánov.

Hodnota hydrosféry

Voda hrá dôležitú úlohu v uhlíkovom cykle. Vplyvom vody a rozpusteného oxidu uhličitého dochádza k erózii vápnika z kontinentálnych hornín a jeho transportu do oceánov, kde vzniká uhličitan vápenatý (vrátane schránok morských organizmov). Nakoniec sa uhličitany ukladajú na morskom dne a lithifikujú za vzniku vápencov. Niektoré z týchto uhličitanových hornín sa neskôr v dôsledku globálnej tektoniky dosiek potopia do vnútra Zeme a roztopia sa, čím sa do atmosféry uvoľní oxid uhličitý (napríklad zo sopiek). Hydrologický cyklus, cirkulácia uhlíka a kyslíka cez geologické a biologické systémy Zeme sú základom pre zachovanie života planéty, vznik erózie a zvetrávanie kontinentov a ostro kontrastujú s absenciou takýchto procesov. , napríklad na Venuši.

Problémy s hydrosférou

Proces topenia ľadovca

Existuje mnoho problémov, ktoré priamo súvisia s hydrosférou, ale najglobálnejšie sú tieto:

Zvýšenie hladiny mora

Zvyšovanie hladiny morí je nový problém, ktorý by mohol ovplyvniť mnohých ľudí a ekosystémy na celom svete. Merania hladiny prílivu a odlivu ukazujú nárast hladiny svetového mora o 15 – 20 cm a IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) naznačil, že nárast je spôsobený expanziou oceánskej vody v dôsledku zvyšujúcej sa teploty okolia, topenia horských ľadovcov a ľadu. vrchnáky. Väčšina ľadovcov na Zemi sa topí v dôsledku a mnohé vedecké štúdie ukázali, že rýchlosť tohto procesu sa zvyšuje a má tiež významný vplyv na globálnu hladinu morí.

Zníženie arktického morského ľadu

Arktický morský ľad sa za posledných niekoľko desaťročí výrazne zmenšil. Nedávny výskum NASA ukazuje, že sa zmenšuje rýchlosťou 9,6 % za desaťročie. Toto rednutie a odstránenie ľadu má vplyv na rovnováhu tepla a živočíchov. Napríklad populácia klesá v dôsledku lámania ľadu, ktorý ich oddeľuje od pevniny, a mnoho jedincov sa utopí pri pokusoch o preplávanie. Táto strata morský ľad ovplyvňuje aj albedo alebo odrazivosť zemského povrchu, čím tmavé oceány absorbujú viac tepla.

Zmena zrážok

Nárast zrážok môže viesť k povodniam a zosuvom pôdy, pokles naopak k suchám a požiarom. Udalosti El Niño, monzúny a hurikány ovplyvňujú aj krátkodobé globálne klimatické zmeny. Napríklad zmena morských prúdov pri pobreží Peru spojená s udalosťou El Niño môže viesť k zmenám poveternostných podmienok v celej Severnej Amerike. Zmeny v monzúnových vzoroch v dôsledku vyšších teplôt môžu spôsobiť suchá v oblastiach po celom svete, ktoré sú ovplyvnené sezónnymi vetrami. Hurikány, ktoré sa zintenzívňujú s teplotami na hladine mora, budú v budúcnosti pre ľudí škodlivejšie.

Topenie permafrostu

Keď globálna teplota stúpa, topí sa. Najviac to postihuje ľudí žijúcich v tejto oblasti, keďže pôda, na ktorej sa domy nachádzajú, sa stáva nestabilnou. Vedci sa obávajú nielen okamžitého účinku, ale aj topenia permafrost uvoľní veľké množstvo oxidu uhličitého (CO2) a metánu (CH4) do atmosféry, čo výrazne ovplyvní životné prostredie z dlhodobého hľadiska. Vydané bude ďalej globálne otepľovanie v dôsledku uvoľňovania tepla do atmosféry.

Antropogénny vplyv človeka na hydrosféru

Ľudia mali významný vplyv na hydrosféru našej planéty a to bude pokračovať, keď sa počet obyvateľov Zeme a potreby ľudstva zvýšia. Globálna zmena klíma, záplavy riek, odvodňovanie mokradí, znižovanie prietoku a zavlažovanie vyvinuli tlak na existujúcu sladkú vodu vodné systémy hydrosféry. Ustálený stav je narušený uvoľňovaním toxických chemikálií, rádioaktívnych látok a iných priemyselných odpadov, ako aj únikom minerálnych hnojív, herbicídov a pesticídov do vodných zdrojov Zeme.

Kyslé dažde spôsobené uvoľňovaním oxidu siričitého a oxidov dusíka zo spaľovania fosílnych palív sa stali celosvetovým problémom. Predpokladá sa, že okyslenie sladkovodných jazier a zvýšená koncentrácia hliníka v ich vodách sú zodpovedné za významné zmeny v jazerných ekosystémoch. Najmä mnohé jazerá dnes nemajú významné populácie rýb.

Eutrofizácia spôsobená ľudskými zásahmi sa stáva problémom pre sladkovodné ekosystémy. Odstránením nadbytočných živín a organických látok z odpadových vôd poľnohospodárstvo a priemyselné odvetvia sa vypúšťajú do vodných systémov, stávajú sa umelo obohatenými. To ovplyvňuje pobrežné morské ekosystémy, ako aj introdukciu organickej hmoty do oceánov, čo je mnohonásobne viac ako v predľudských časoch. To spôsobilo zmeny v niektorých oblastiach, napríklad v Severnom mori, kde sa siniciam darí lepšie a rozsievkam horšie.

S nárastom počtu obyvateľov potreba o pitná voda sa tiež zvýši a v mnohých častiach sveta je v dôsledku teplotných zmien extrémne ťažký prístup k sladkej vode. Keďže ľudia nezodpovedne menia smery riek a vyčerpávajú prírodné zásoby vody, vznikajú ešte väčšie problémy.

Ľudia mali veľký vplyv na hydrosféru a budú v tom pokračovať aj v budúcnosti. Je dôležité pochopiť vplyv, ktorý máme na životné prostredie, a pracovať na znižovaní negatívnych vplyvov.

Prednáška 3.

Hydrosféra je vodný obal Zeme.

Kontaminácia hydrosféry.

Zdroje znečistenia hydrosféry.

Metódy kontroly kvality vody.

Opatrenia na ochranu vody.

Metódy čistenia odpadových vôd.

Hydrosféra je vodný obal Zeme.

Hydrosféra- vodný obal Zeme vrátane všetkých vôd v kvapalnom, pevnom a plynnom skupenstve.

Hydrosféra zahŕňa vody oceánov, morí, podzemných vôd a povrchových vôd pevniny. Určité množstvo vody sa nachádza v atmosfére a v živých organizmoch.

Voda zaberá prevažnú časť biosféry Zeme (71 % celkovej plochy zemského povrchu).

Hydrosféru už pred 4 miliardami rokov predstavovali tieto tri zložky: suchozemské (Svetový oceán, rieka, pôda, jazerné vody, ľadovce), podzemné (vody litosféry), vzduch (atmosférická plynná voda). Do hydrosféry patria tieto druhy vôd (v zátvorkách podiel celkového objemu vody v hydrosfére, %, podľa M.I. Lvovich, 1974):

Svetový oceán (94,0);

podzemná voda (4,3);

ľadovce (1,7);

suchozemské vody (jazerá, riečne vody, pôdna vlhkosť) (0,03);

pary atmosféry (0,001).

Voda je súčasťou živej hmoty ako základná zložka (70–99 %). V skutočnosti je živá hmota vodným roztokom „živých“ molekúl. Je to voda, ktorá im zabezpečuje živobytie. Suchozemský život vznikol vo vodnom prostredí, a preto ho možno považovať za derivát vody.

Základné vlastnosti vody:

1. Primárna vlastnosť hydrosféry - jednota a všadeprítomnosť„(Slová V. I. Vernadského) prírodné vody. Všetky vody sú navzájom prepojené a predstavujú jeden celok. Táto jednota prírodných vôd je určená:

a) ľahký prechod vody z jedného fázového stavu do druhého. V rámci pozemských teplôt sú známe tri stavy: kvapalina, tuhá látka, para. Plazmatický stav vody existuje pri vysokých teplotách a tlakoch v hlbokých častiach čriev;

b) stála prítomnosť zložiek plynu vo vode. Prírodná voda je vodný roztok (plyn, nerozpustné látky, minerály).

2. Po druhé nehnuteľnosť je definovaná hydrosféra špeciálna štruktúra molekuly vody. Štruktúra a vlastnosti vody poskytujú najpriaznivejšie podmienky pre rozvoj života na Zemi. Z fyziky vieme, že všetky telesá sa pri zahrievaní rozťahujú a pri ochladzovaní sťahujú. Voda sa správa inak. Ak by sa pri premene na ľad (ochladzovaniu) zmenšil, ľad by bol ťažší ako voda a klesol by na dno riek a jazier. Rieky by boli zamrznuté na dno a život v týchto nádržiach by bol nemožný. Ľad je izolant, ktorý chráni vodu pod ľadom pred zamrznutím, čím chráni všetok podmorský život. Keby nebolo tejto vlastnosti, Zem by sa zmenila na planétu viazanú ľadom.

Špeciálna štruktúra molekuly vody poskytuje rôznorodosť štruktúry to pri zmene vonkajších faktorov (teplota, tlak, chemické zloženie). V zime sme museli pozorovať pestrosť a krásu ľadových vzorov na oknách, snehovú vločku, námrazu na stromoch. Keďže neexistujú absolútne identické dve kvapky vody, neexistujú ani dva typy vody, ktoré by mali rovnakú štruktúru.

3. Tretia vlastnosť hydrosféra je vyjadrená v jeho geologicky večnú pohyblivosť. Pohyb vody je veľmi rôznorodý a prejavuje sa v početných cykloch. Hlavným pohybom vody je geologický obeh hmoty. Každú sekundu pod vplyvom slnečné teplo miliónov Metre kubické vody stúpajú a tvoria oblaky. Vietor dáva oblaky do pohybu. Za vhodných podmienok padá vlhkosť vo forme dažďa alebo snehu. Kvapky dažďa majú priaznivú veľkosť pre všetko pozemské a padajú ticho, jemne. Sú všetky životu prospešné náhody náhodné? Voda sa teda podieľa na akejsi cirkulácii hmoty a energie. Tento systém vznikol na Zemi s príchodom voľnej vody a trvá dodnes.

Prečo je tam pohyb? Pohyb môže nastať pod vplyvom: a) gravitácie; b) slnečná (tepelná) energia; c) molekulárny pohyb so zmenou fázového stavu.

4. Štvrtá vlastnosť hydrosféra je určená vysokým chemická aktivita vody... V podmienkach zemskej kôry neexistujú žiadne prírodné telesá, ktoré by sa v tej či onej miere nerozpustili v prírodných vodách. Voda v biosfére pôsobí ako univerzálne rozpúšťadlo, pretože pri interakcii so všetkými látkami spravidla nevstupuje do chemické reakcie... To zabezpečuje výmenu látok medzi pevninou a oceánom, organizmami a prostredím.

Najdôležitejšie abiotické faktory vodného prostredia sú nasledujúce:

1. Hustota a viskozita.

Hustota vody je 800-krát a viskozita je asi 55-krát väčšia ako hustota vzduchu.

2. Tepelná kapacita.

Voda má vysokú tepelnú kapacitu, preto je oceán hlavným prijímačom a akumulátorom slnečnej energie.

3. Mobilita.

Neustály pohyb vodných hmôt pomáha udržiavať relatívnu homogenitu fyzikálnych a chemických vlastností.

4. Teplotná stratifikácia.

Zmena teploty vody sa pozoruje pozdĺž hĺbky vodného útvaru.

5. Periodické (ročné, denné, sezónne) zmeny teploty

Za najnižšiu teplotu vody sa považuje - 2 ° С, najvyššia je + 35-37 ° С. Dynamika kolísania teploty vody je menšia ako dynamika vzduchu.

6. Priehľadnosť a zákal vody.

Určuje svetelný režim pod hladinou vody. Od priehľadnosti (a jej opačnej charakteristiky - zákalu) závisí fotosyntéza zelených baktérií, fytoplanktónu, vyšších rastlín a následne akumulácia organickej hmoty.

Zákal a priehľadnosť závisia od obsahu suspendovaných látok vo vode, vrátane tých, ktoré sa dostávajú do vodných útvarov spolu s priemyselnými výpustmi. V tomto smere sú transparentnosť a obsah nerozpustných látok najdôležitejšími charakteristikami prírodných a odpadových vôd, ktoré podliehajú kontrole v priemyselnom podniku.

7. Slanosť vody.

Podľa stupňa slanosti sú všetky nádrže podmienečne rozdelené na

čerstvé so slanosťou menšou ako 0,5 0/00,

brakické - slanosť sa pohybuje od 0,5 do 16 0/00,

slané - viac ako 16 0/00.

Salinita oceánskych nádrží je 32 - 38 0/00,

Najvyšší obsah soli je v slaných jazerách, kde koncentrácia elektrolytov dosahuje 370 0/00.

Hlavný rozdiel morská voda z rieky je, že drvivá časť morskej soli je chloridy a v riečna voda prevládať uhličitanové soli... Človek používa na zabezpečenie života iba sladkú vodu. Z celkového množstva vodných zdrojov na Zemi podiel sladkej vody musí nie viac ako 3 %.

8. Rozpustený kyslík a oxid uhličitý.

Nadmerná spotreba kyslíka na dýchanie živých organizmov a na oxidáciu organických a minerálnych látok vstupujúcich do vody priemyselnými výpustmi vedie k ochudobňovaniu živej populácie až k nemožnosti života aeróbnych organizmov v takejto vode.

9. Koncentrácia vodíkových iónov (pH).

Všetky vodné organizmy sa prispôsobili určitej úrovni pH: niektoré preferujú kyslé prostredie, iné zásadité a ďalšie neutrálne. Zmeny týchto charakteristík môžu viesť k smrti vodných organizmov.