Урок 30. Вода в природе
В уроке 30 «Вода в природе» из курса «Химия для чайников» узнаем где вода встречается в природе, какими способами её очищают и что такое круговорот воды в природе.
Вода — одно из самых важных веществ для всех живых организмов, в том числе и для человека. Наш организм примерно на 60—65 % состоит из воды. Большинство химических процессов в организме человека протекает в водных растворах. Все биологические жидкости в нашем организме (кровь, лимфа) представляют собой водные растворы. Если вода не поступает в организм, происходит его отравление продуктами жизнедеятельности. Вот почему без пищи человек может прожить дольше (примерно 50—60 дней), чем без воды (примерно 5—10 дней).
На заметку: Человек тяжело переносит обезвоживание. Потеря примерно 6—8 % влаги приводит к повышению температуры тела, покраснению кожи, учащению сердцебиения и дыхания, появлению мышечной слабости и головокружению. При температуре 30 °С потеря 15—20 % влаги в большинстве случаев заканчивается смертью.
Каждый человек в сутки должен выпивать примерно 2 дм 3 свободной и связанной воды (соки, супы, чай, напитки, молоко, фрукты и т. д.). Это нужно для того, чтобы возместить потери воды вследствие ее выделения с мочой и испарения через кожу и легкие.
На заметку: В среднем за свою жизнь человек потребляет (и выделяет в виде мочи и пота) около 70 т воды.
Вода требуется для самых различных бытовых нужд: умывания, туалета, приготовления пищи, стирки и уборки. В таблице 14 приведены данные о средней потребности человека в воде для бытовых нужд.
Вода необходима также для многих производств. В таблице 15 приведены данные о примерном расходе воды для производства различных промышленных продуктов и материалов. Следует отметить, что для бытовых нужд необходима чистая пресная вода, а для многих производств — даже еще чище, т. е. морская вода для этих целей непригодна.
Общая масса воды на нашей планете огромна — около 1,45 x 10 21 кг. Основная ее часть (более 97 %) находится в морях и океанах.
Природная вода, содержащая небольшие количества посторонних веществ, называется пресной, и только она пригодна для питья и приготовления пищи. На долю пресной приходится лишь небольшая часть (менее 3%) всех водных ресурсов Земли. Причем более 3/4 запасов пресной воды находится на полюсах (Северном и Южном) нашей планеты в виде ледников и в настоящее время практически недоступны для использования.
Круговорот воды в природе
Вода в природе совершает непрерывный круговорот (рис. 114). При нагревании океанов, морей, озер и рек под действием солнечных лучей происходит испарение. При переходе воды из жидкого в газообразное состояние она освобождается от минеральных веществ, преимущественно солей. Водяные пары поднимаются в верхние слои атмосферы и там конденсируются либо в жидкость (капли), либо в лед (снежинки). После этого вода выпадает на землю в виде дождя или снега. Дождевая вода (или снег) попадает в реки, моря, океаны или впитывается в землю, образуя подземные воды. Они попадают в реки, моря, океаны, и после этого описанный цикл снова повторяется. Этот процесс и называется круговоротом воды в природе.
Дождевая вода и снег — это самая чистая природная вода. Если в месте выпадения дождя или снега в атмосфере содержатся вредные газообразные выбросы предприятий и транспорта (оксиды серы и азота), то они растворяются в воде, и на землю выпадают кислотные дожди. Как только вода попадает на землю, она загрязняется веществами с ее поверхности.
Схема очистки питьевой воды
Основными источниками чистой воды для населения городов и поселков являются реки, озера и подземные воды. Прежде чем попасть к нам в дом, вода из этих водоемов проделывает длинный путь через систему водоочистки (рис. 115).
Вначале с помощью фильтров из воды удаляют крупные предметы (палки, сучья, бытовые отходы и т. п.), а затем проводят предварительное хлорирование с помощью газообразного хлора. Это делается для того, чтобы уничтожить основную массу различных вредных микроорганизмов.
Затем следует обработка химическими реагентами, фильтрация через песок и дополнительное хлорирование для надежной дезинфекции воды. После этого на некоторых очистительных станциях в воду добавляют специальные добавки, например фториды, способствующие укреплению эмали зубов, проводят доведение кислотности воды до принятого уровня и т. д.
Широкое использование газообразного хлора для обеззараживания воды связано с его высокой активностью против различных болезнетворных микроорганизмов и низкой стоимостью. Однако даже небольшие количества свободного хлора придают воде неприятный специфический привкус. Кроме того, некоторые хлорсодержащие вещества, образующиеся при действии хлора на органические примеси, чрезвычайно токсичны и обладают канцерогенной (вызывающей онкологические заболевания) и мутагенной (вызывающей генные мутации) активностью.
На заметку: Самым токсичным в настоящее время веществом небелковой природы является диоксин, который легко образуется при действии хлора на некоторые органические вещества.
В последнее время для обеззараживания воды стали использовать озон. Он обладает очень сильным дезинфицирующим действием. В экологическом отношении озон безопаснее, чем хлор. В настоящее время распространение этого метода обеззараживания сдерживает лишь относительно высокая, по сравнению с хлором, стоимость озона, что приводит к удорожанию очищенной воды.
Охрана водоемов
С ростом численности населения Земли и увеличением выпуска промышленной и сельскохозяйственной продукции потребление чистой воды значительно возрастает. Однако природные ресурсы чистой воды на нашей планете не бесконечны. Поэтому необходимо заботиться о чистоте и сохранении источников чистой воды. В большинстве случаев такими источниками являются природные водоемы — реки и озера.
Основными путями загрязнения водоемов различными вредными веществами являются сточные воды промышленных и сельскохозяйственных предприятий, бездумное использование минеральных удобрений, ядохимикатов и химических средств защиты растений в сельском хозяйстве, непродуманная организация различных свалок промышленных и бытовых отходов.
Вредные вещества, содержащиеся в сточных водах или смываемые с поверхности почвы дождевой водой, поступают в природные водоемы и из них возвращаются обратно к человеку с питьевой водой, поскольку в процессе очистки они, как правило, удаляются не полностью. Это может приводить к различным отравлениям и болезням. Кроме того, вредные вещества оказывают губительное воздействие на все живые организмы в водоемах, что может вызвать гибель их обитателей.
Надеюсь урок 30 «Вода в природе» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии. Если вопросов нет, то переходите к следующему уроку.
Источник
1. Распространение воды в природе. Строение молекул воды
Вода (оксид водорода) H 2 O — самое распространённое вещество на Земле. Это единственное вещество, которое существует на планете одновременно в трёх агрегатных состояниях. Жидкая вода покрывает \(75\) % земной поверхности реками, озёрами, морями и океанами. Большое количество твёрдой воды в виде льда сосредоточено на Северном и Южном полюсах. Газообразная вода содержится в атмосфере.
Вода входит в состав всех живых организмов. Например, организм человека содержит \(70\) % воды, рыбы — \(80\) %. В живой клетке вода представляет собой среду, в которой протекают жизненно важные процессы. Она участвует во многих биохимических реакциях (фотосинтез, гидролиз сложных органических веществ). Ни один организм не может обходиться без воды. Так, большое дерево для обеспечения всех жизненных потребностей летом поглощает из почвы и испаряет в течение суток \(500\)–\(700\) дм³ воды, а человек без воды не может прожить более \(4\) дней.
Живым организмам требуется пресная вода . Её запасы на планете ограничены. Поэтому важное значение приобретает проблема охраны водных источников от загрязнения и экономного расходования пресной воды.
В природе абсолютно чистой воды не бывает. В ней всегда содержатся примеси. Для получения особо чистой воды используют дистилляцию ( перегонку ). Воду испаряют, а затем пары конденсируют в приёмнике. Полученная таким способом вода называется дистиллированной и применяется для приготовления лекарств, лабораторных растворов и т. д.
В молекуле воды — две ковалентные полярные связи O − H и две неподелённые электронные пары на атоме кислорода. Структурная формулы воды:
Источник