Значение подземных вод для человека и природы

Подземные воды: запасы, добыча, значение и проблемы

1. Запасы
2. Образование
3. Значение
4. Проблемы

Подземные воды – это все воды, находящиеся под поверхностью Земли, где они занимают пустоты в почвах или геологических пластах. Они пополняются за счет дождя, тающего снега и другой воды, которая просачивается через почву, песок или трещины на дорогах.

Запасы

Подземные воды составляют около 20% от мировых запасов пресной воды, и около 1% от всей гидросферы Земли, включая всю океаническую воду и ледники.

Ученые говорят, что Земля может быть не единственной планетой в Солнечной системе, содержащей подземные воды. Возможно, они давно существуют на Марсе. Подземные воды могут также быть на Европе, шестом спутнике Юпитера.

Крупнейшим скоплением подземных вод является Западно-Сибирский артезианский бассейн, площадью 3 млн. км². Водоносные слои в нем начали образовываться еще в мезозойской эре.

Образование

Подземные воды отличаются от поверхностных вод, которые встречаются в больших объектах гидросферы, таких как океаны, моря, озера, или реки. Как поверхностные, так и подземные воды связаны через гидрологический цикл (непрерывный круговорот воды в природе).

Большинство подземных вод образуются от осадков. Они проникают ниже поверхности земли в почву. Когда почвенная зона становится насыщенной, вода просачивается ниже. Зона насыщения находится там, где все пустоты заполнены водой. Существует также зона аэрации, где пространство частично занято водой и частично воздухом.

Подземные воды продолжают спускаться ниже, пока, на некоторой глубине, они не достигнут горной породы. Вода накапливается в порах и трещинах, и образует водоносный горизонт, также называемый аквифером. Процесс осаждения, благодаря которому увеличиваются объемы подземных вод, известен как подпитка. В общем, подпитка происходит только во время сезона дождей в тропическом климате или зимой в умеренном климате. Как правило, от 10 до 20% осадков попадают в водоносные горизонты.

Подземные воды постоянно движутся. По сравнению с поверхностными водами это происходит очень медленно. Фактическая скорость движения зависит от пропускной способности и объема водоносного горизонта. Естественный отток грунтовых вод происходит через источники и русла рек, когда давление грунтовых вод выше атмосферного давления вблизи поверхности земли. Внутреннюю циркуляцию нелегко определить, но вблизи уровня грунтовых вод среднее время круговорота воды может составлять год или меньше, тогда как в глубоких водоносных горизонтах этот процесс длится тысячи лет.

Значение

Подземные воды играют жизненно важную роль в развитии засушливых и полузасушливых зон. Они способны поддерживать огромные сельскохозяйственные, и промышленные предприятия, которые иначе не могли бы существовать. Особенно удачным является то, что водоносные горизонты, предшествующие образованию пустынь, с течением времени не подвергаются воздействию засушливости.

Чтобы вывести грунтовые воды из-под земли на ее поверхность, ученые и инженеры используют специальные добывающие скважины.

Некоторые подземные воды растворяют вещества из горных пород и могут содержать следы древней морской воды. Однако большинство подземных вод не содержат патогенных организмов, и очистка для хозяйственного или промышленного использования не требуется. Кроме того, запасы подземных вод не подвержены серьезному воздействию коротких засух и доступны во многих областях, которые не имеют надежных источников поверхностных вод.

Проблемы

Ученые беспокоятся о проблемах, которые возникают при использовании слишком больших объемов подземных вод для повседневной жизни, в том числе дома, бизнеса и сельского хозяйства. Одна из проблем заключается в том, что эти воды все больше и больше удаляются от поверхности Земли. Люди используют подземные воды быстрее, чем дождь или таяние снега могут пополнить водоносные горизонты. Это означает, что необходимо глубже производить бурение, чтобы добраться до источника.

Это может показаться не очень важным, но когда грунтовые воды настолько далеки, почва и глина, составляющие поверхностный слой Земли, подвергаются напряжению и становятся слабыми. В конце концов, может упасть слабая поверхность и образоваться воронка. Воронки являются серьезной проблемой и встречаются в районах, где происходила добыча глубоких подземных вод.

Какое значение имеют подземные воды для жизни человека и природы?

Роль подземных вод в природе и жизни человека очень велика. Недаром известный русский геолог А.П. Карпинский называл их «самым драгоценным ископаемым». Без воды ничто живое не может обходиться в течение долгого времени, а подземные воды обычно отличаются своей чистотой по сравнению с водами, находящимися на поверхности.

Какую роль играют в жизни людей?

Подземные воды имеют большое значение в различных сферах жизнедеятельности человека. Они важны как в бытовом употреблении, так и в промышленности.

Бытовая сфера

Важную роль минеральные подземные воды играют в поддержании человеческого здоровья – их нередко используют в лечебных целях.

Повышенное содержание в их составе газов, а также углекислых, радиоактивных и сероводородных (сульфидных) веществ, делает их эффективными при лечении заболеваний нервной системы и профилактики заболеваний желудочно-кишечного тракта.

Пресные подземные воды активно используются человеком при водоснабжении, орошении и обводнении территорий, связанных с ведением сельскохозяйственной деятельности. Бурение глубоких скважин дает возможность заниматься земледелием даже в достаточно засушливых местах.

Высокотермальные воды, т.е. имеющие высокую температуру (от 50 до 100 градусов по Цельсию), часто применяют в качестве средства отопления жилых массивов. В первую очередь, это касается районов современного вулканизма – полуостров Камчатка, Исландия и др.

Промышленность

Производство, ни одна из его отраслей, не может существовать без воды, а львиную долю общего ее количества составляет вода из недр. Подземные воды считаются богатым источником множества химических веществ:

• йод;
• глауберова соль;
• соль (в том числе поваренная).

Какую роль имеют для живой природы?

Флора и фауна также постоянно нуждаются в воде. Она необходима для нормальной жизнедеятельности всех животных и растений.

Растения

Практически каждое живое существо на Земле является своеобразным «водным пузырем», состоящим на 70 и более процентов из воды и покрытым оболочкой.

Вода, в том числе и подземная, имеет существенное влияние на растительный мир.

Имея высокий уровень капиллярности, грунтовые воды обильно смачивают лежащую значительно выше своей поверхности толщу земли. Это объясняется тем, что в узких каналах вода способна подниматься гораздо выше уровня, допускаемого силой тяжести.

В результате происходит насыщение почвы не только капиллярами воды, но и многочисленными растворами питательных солей, содержащихся в составе подземных вод.

Животные

Живые организмы могут без ущерба для себя потерять очень малое количество воды в процентном соотношении к своей массе, поэтому они постоянно нуждаются в ее восполнении.

Но дело даже не в поддержании водного баланса – уровень грунтовых вод имеет на животный мир существенное влияние, это происходит через растения. Травоядные животные берут их за основу питания.

Кроме того, растения создают природный микроклимат, который защищает их от хищников. Таким образом, густота и разнообразие растительности, питаемой подземной влагой, напрямую влияет на численность видов на определенной территории.

Многие насекомые могут населять только те места, в которых определенный уровень подземных вод.

Например, муравей-жнец обитает в почве, где уровень расположения подземных вод не глубже 30 метров. В обратном случае он лишается источника питания – семян, которые смачиваются испарениями воды.

Сферы применения

По сути, грунтовые воды играют важнейшую роль в каждой сфере деятельности человека. Это касается и промышленности, и сельского хозяйства. Основная цель пользования подземными источниками – это обеспечение питьевого водоснабжения.

Заключение

Таким образом, роль подземных вод в жизни человека является всеобъемлющей. Пока существуют запасы этого богатства, человечество может спокойно жить и развиваться. То же самое касается и иных представителей живой природы.

Подземные воды

Что это такое подземные воды

Подземные воды – это воды, которые находятся в толще горных пород верхней части земной коры в виде газа, жидкости или твердого вещества. Для их возникновения необходимы поступление атмосферных осадков на поверхность суши и способность горных пород пропускать воду.

Дождь просачивается в эти участки сразу, а снег – только после его таяния. Доступ воды в породы обеспечивается за счет наличия в них пор, трещин и пустот. Хорошо пропускают жидкость пески, особенно крупнозернистые. Не пропускает ее гранит, если в нем нет трещин. Плохо пропускает ее глина.

Выходы ПВ на поверхность земли называются источниками. К ним относятся родники и ключи. Такую воду часто используют в качестве питьевой.

Подземные характеризуются по-разному в зависимости от уровня залегания, химического состава, температуры и т.д.

Классификация воды по типу расположения

Все воды, которые протекают на Земле, делятся на поверхностные (морские, озерные, речные и др.) и подземные. В отличие от первых, вторые более защищены от заражения и загрязнения, менее подвержены изменениям уровня воды, занимают в совокупности большую территорию.

Подземные воды активно расходуются человеком. В ряде европейских стран они являются главным источником водоснабжения. Но пополняются запасы подземных вод медленно. Кроме того, они подвергаются загрязнениям. Поэтому сейчас актуален вопрос об охране подземных вод.

Виды подземных вод

Существует несколько классификаций подземных вод по разным критериям:

• по уровню залегания они делятся на почвенные, грунтовые, межпластовые, артезианские, минеральные;
• в зависимости от залегания и состава пустот водовмещающих пород – поровые, трещинные (жильные), карстовые (трещинно-карстовые);
• по уровню минерализации (количеству солей в составе) – пресные (до 1 г/л растворенных веществ), солоноватые (1-10 г/л), соленые (10-50 г/л), рассолы (больше 50 г/л);
• по температуре – холодные (ниже 20 ⁰C), теплые (21-37 ⁰C), горячие (38-42 ⁰C), очень горячие (термы) – 43 ⁰C и выше.

Почвенные подземные воды размещены в самом верхнем слое земной коры на относительно небольшой глубине (до 1 м). Они находятся между частицами почвы. Эту воду нельзя пить, но она может использоваться для сельскохозяйственных нужд (для орошения сада).

Грунтовые воды – это следующий по глубине залегания слой подземных вод. Они пригодны для питья, но подвержены загрязнениям. Уровень таких вод зависит от времени года: жарким летом он падает, а весной – повышается.

Межпластовые воды расположены между водоупорными слоями горных пород. Уровень воды в них более стабилен, а сама жидкость более чистая по сравнению с предыдущим видом.

Артезианские воды располагаются на большой глубине: от поверхности земли их отделяет как минимум 100 м. Такая вода в большей мере подходит для питья. Артезианские воды являются одним из важнейших полезных ископаемых на Земле. Для их добычи обычно бурят скважины.

Минеральные воды проходят в горных водоупорных слоях под давлением, имеют естественную газацию. Они являются лечебными за счет наличия в их составе минеральных солей и полезных веществ и применяются в медицине.

Состав подземных вод

В составе подземных вод есть несколько десятков химических элементов. В них много калия, натрия, кальция, магния, железа, хлора, серы, кремния и др. Кроме того, в их составе есть газы (углекислый, кислород, азот, ацетилен).

Слишком высокое содержание в подземных водах некоторых элементов может приводить при их употреблении к различным заболеваниям. Так, избыток бикарбоната кальция ведет к нарушению пуринового и йодного обмена. Из-за этого увеличивается частота случаев заболеваний мочевыделительной системы, костей и мышц.

Слишком большие показатели солей в воде оказывают негативное влияние на женское здоровье, а жесткая вода вызывает болезни гинекологического характера у представительниц слабого пола.

Вследствие высокой концентрации кальция в воде, превышающей количество магния, увеличивается частота болезней пищеварительных органов. Также вредит ЖКТ избыток меди и солей цинка.

Одним из самых опасных элементов в воде является свинец: он вызывает интоксикацию.

Деятельность подземных вод

Подземные воды взаимодействуют с горными породами. В ходе этого протекают различные химические процессы. ПВ способны растворять вещества, образовывать новые соединения, участвовать в процессе изменения горных пород, окислять, выщелачивать, переносить различные вещества.

Подземные воды также являются «участниками» суффозии. Этот процесс заключается в том, что они выносят из горных пород растворенные вещества и минеральные частицы небольших размеров. Суффозия обычно возникает на склонах долин, в оврагах, а также часто способствует образованию оползней.

Запасы подземных вод

Запасы подземных вод – это количество гравитационной воды, находящейся в порах, пустотах и трещинах водоносных горизонтов горных пород.

Они бывают нескольких видов:

• геологические (занимают поровое пространство в литосфере);
• общие (суммарные запасы подземных вод);
• вековые (представляют собой часть геологического запаса);
• возобновляемые (активные, динамические) – они пополняются ежегодно, равны естественному расходу;
• эксплуатационные – часть запасов, которая может быть получена с помощью наиболее рациональных методов извлечения без ухудшения эксплуатационного режима и качества воды в течение амортизационного срока службы водозаборного сооружения;
• невозобновляемые;
• регулировочные;
• упругие (высвобождаются при вскрытии водоносного пласта и снижении давления в нем при откачке вод).

Роль подземных вод в жизни людей

Подземные воды играют большую роль в жизни человека, так как являются источником пресной воды, без которой жизнь людей невозможна. Кроме того, они обеспечивают влагой и питанием растения и принимают участие в образовании рельефов. Без ПВ Земля не сможет нормально функционировать.

Эти воды не только позволяют людям иметь доступ к пресной воде, но и служат для коммунальных нужд. Термальные воды, например, используют для отопления и подачи горячего водоснабжения. Кроме того, подземные воды применяют для орошения земли в сельском хозяйстве.

Большую роль для человека имеет минеральная вода, которую используют в целебных целях. В некоторых городах России есть специальные санатории, в которых питье такой воды является частью оздоровительного процесса.

Использование подземных вод

Подземные воды применяют в качестве питьевой воды, а также для промышленных и сельскохозяйственных нужд. В коммунальном хозяйстве России они играют значительную роль: доля подземных вод в системе водоснабжения для РФ составляет около 46 %.

Используются также термальные воды. Из них получают химические вещества (йод, борную кислоту, различные металлы). Тепловая энергия подземных вод применяется для обогрева зданий, теплиц, для получения электроэнергии.

Кроме того, на территории России существует несколько термальных источников, которые являются популярными среди туристов. За счет наличия в воде минеральных солей она благотворно влияет на человеческий организм. На такие источники люди приезжают в надежде получить исцеление от разных болезней.

С использованием подземных вод в России связаны некоторые проблемы:

• ПВ распределены на территории страны неравномерно;
• население в разной мере обеспечено ее запасами;
• объем ресурсов недостаточно изучен в районах с большим дефицитом питьевой воды;
• существует необходимость в перераспределении забираемых подземных вод между субъектами РФ;
• промышленность нуждается во внедрении водосберегающих технологий и сокращении потери воды (это также актуально для ЖКХ);
• вызывает опасения рост доли ПВ в общем объеме хозяйственного питьевого водоснабжения.

Добыча подземных вод

Первым этапом в добыче подземных вод являются геологоразведочные работы, в ходе которых специалисты ведут поиск ПВ, принимают решения о значимости месторождения, подготавливают его для последующей добычи. Кроме того, подсчитываются запасы воды в недрах.

В РФ существует несколько законов, согласно которым подземные воды принадлежат государству. При этом есть специальные лицензии на добычу ПВ:

• лицензия на право пользования недрами для геологического изучения недр – дает право на поиск и оценку месторождения ПВ;
• лицензия на добычу ПВ – дает право выкачивать их из земных недр. Ее достаточно иметь, если объем добычи не превышает 100 м 3 в сутки.

Лицензия не нужна, если вода используется для личных нужд (не для предпринимательской деятельности).

Загрязнение подземных вод

Под загрязнение подземных вод понимается изменение физико-химических и биологических характеристик воды, которое ведет к ухудшению ее качества и делает ее частично или полностью непригодной к употреблению.

Основные загрязняющие вещества появляются в ПВ в результате техногенного воздействия. К ним относятся соединения азота (нитраты, нитриты, аммиак и аммоний), нефтепродукты, сульфаты и хлориды, тяжелые металлы и фенолы.

Загрязнения подземных вод бывают:

• биологическими;
• химическими;
• тепловыми;
• радиоактивными.

Биологические загрязнения ПВ возникают из-за того, что в воду поступают болезнетворные микроорганизмы, которые являются опасными для человеческого организма. «Виновниками» такого загрязнения являются выгребные ямы, скважины и колодцы, зоны фильтрации, скотные дворы и др.

Источниками химических загрязнений ПВ являются стоки и твердые отходы промпредприятий. Эти вещества могут иметь органическую или неорганическую природу. Тяжелые и токсичные металлы, которые загрязняют ПВ, – железо, медь, цинк, ртуть, свинец и др.

Химическому загрязнению подвержены особенно грунтовые воды. В них вредные вещества проникают через зоны аэрации, а также при сбросе жидких и твердых загрязнений в колодцы и скважины. На сельскохозяйственных территориях загрязнения образуются из-за использования химудобрений и ядохимикатов.

Тепловые загрязнения связаны с увеличением температуры подземных вод. Это происходит из-за воздействия речных и озерных вод с более высокой температурой и сброса отработанных тепловых технологических сточных вод в колодцы и скважины.

Радиоактивные загрязнения ПВ – последствия пробных взрывов водородных, атомных, нейтронных бомб. Кроме того, они возникают из-за деятельности различных производств, связанной с изготовлением ядерных реакторов, оружия или использующих радиоактивные вещества.

Еще одним возможным источником загрязнений ПВ являются атомные электростанции. На состояние вод влияют также утечки с предприятий, где производят ядерное топливо. Природные источники подобных загрязнений – урановые руды и другие породы, которые обладают радиоактивными свойствами (пегматиты, граниты и др.).

В последнее время часто наблюдается загрязнение подземных вод – это связано с закачкой жидких отходов в глубины литосферы, инфильтрацией загрязнителей с поверхности земли.

Водные ресурсы относятся к незаменимым и дефицитным, поэтому их охрана очень важна.

Охрана подземных вод

Под охраной подземных вод понимается система мер, которые нацелены на предотвращение и ликвидацию негативных последствий загрязнения и истощения вод, на сохранение их в таком качестве и количестве, которое делает возможным их применение для хозяйственных нужд страны.

Для охраны подземных вод необходимо проводить следующие мероприятия:

• соблюдать условия нормативных документов, касающихся водной сферы, в том числе в областях использования и защиты;
• не допускать утечек сточных вод и загрязняющих веществ в поверхности земли в подземные воды;
• увеличивать качество очистки сточных вод и следить за сбросом в водотоки, водоемы и ПВ неочищенных сточных вод;
• выполнять правила, связанные с проведением геологоразведки на подземные воды, а также соблюдать рекомендации по проектированию, постройке и использованию водозаборов ПВ;
• вести постоянный надзор за состоянием ПВ и окружающей среды и своевременно реагировать на проблемные ситуации.

Источники:

http://natworld.info/nauki-o-prirode/podzemnye-vody-zapasy-dobycha-znachenie-i-problemy

http://o-vode.net/kakaya-byvaet/podzemnaya/znachenie

Подземные воды