Файл: Богословский, Б. Б. Основы гидрологии суши. Реки, озера, водохранилища.pdf

кул и ионов, размеры растворенных частиц в них колеблются в пределах от 10~7 до 10~5 мм. Частицы размерами более 10-5 мм находятся в воде в виде взвесей.

Химический состав вод, содержащихся в водных объектах, и концентрация растворенных веществ зависят в первую очередь от водного баланса этих объектов. Растворенные элементы при­ носятся в реки и водоемы стоком поверхностных и подземных вод с окружающих территорий и атмосферными осадками. Часть этих элементов выносится из водных объектов поверхностным

иподземным стоком, часть аккумулируется в них. Количество

исостав растворенных в воде элементов изменяется и в резуль­

тате химического взаимодействия ее с горными породами дна и берегов. Состав и концентрация растворенных веществ, прино­ симых стоком, зависит от состава горных пород и почв окружаю­ щих территорий, от количества и состава поступающих в реки и водоемы сточных вод промышленных предприятий, населенных пунктов и сельскохозяйственных угодий. Химический состав вод

ром с поверхности земли и водных объектов, частиц газов и ды­ ма, выделяющихся при сжигании топлива предприятиями и на­ селенными пунктами. На химический состав вод оказывают существенное влияние такие факторы, как климат, рельеф, ра­ стительность, физические свойства вод, водообмен и характер

движения вод в водных объектах.

Концентрация растворенных в воде веществ характеризует­ ся м и н е р а л и з а ц и е й , или с о л е н о с т ь ю (S), выражаю­ щейся в миллиграммах веществ, растворенных в одном литре воды (мг/л), а при концентрации больше 1000 мг/л — в граммах на литр или в промиллях (%о), т. е. в граммах веществ, раство­ ренных в килограмме воды. В промиллях обычно выражается со­

или минеральные,— с соленостью от 24,7 до 47%0 (наибольшая соленость вод на поверхности Мирового океана, отмеченная в Красном море) и рассолы — воды, соленость которых превыша­

ет 47% •

Изменение минерализации природных вод по территории но­ сит зональный характер. С переходом от увлажненных террито­ рий к засушливым минерализация возрастает в связи с увеличе­ нием испарения с водной поверхности. Так, минерализация вод большинства рек лесной зоны СССР не превышает 200 мг/л, в то время как в полупустынях она более 1000 мг/л.

Содержащиеся в воде вещества можно с некоторой услов­ ностью разделить на пять групп.

В первую группу входят главные ионы, содержащиеся в во­ де в наибольшем кол.й’честве и определяющие её минерализацию и солевой состав. Они представляют более 90—95% минераль­ ного состава слабоминерализованных и более 99% высокомине­ рализованных вод. К ним относятся восемь ионов — четыре ани­ она: карбонатный (СО"з), гидрокарбонатный (НСО'з), сульфат­ ный (SO"4), хлоридный (СК) и четыре катиона: кальция (Са"),

натрия (Na- ), магния (Mg"), калия (К/)-

Вторую группу составляют биогенные элементы (соедине­ ния фосфора, азота, кремния), имеющие особо важное значение для развития жизни в водных объектах. Они содержатся в воде в весьма малых количествах. Их концентрация и режим зависят от биологических и биохимических процессов, происходящих в водоемах. Часть их содержится в воде в виде коллоидов.

Третья группа представлена микроэлементами, к которым относится большая часть содержащихся в воде элементов (бром, фтор, йод, марганец, медь, кобальт, радий и др.). Концентрация их очень низка (от тысячных до десятых долей миллиграмма на

литр).

К четвертой группе относятся растворенные газы (кисло­ род, двуокись углерода, сероводород, метан и др.). Содержание газов в воде выражается в миллиграммах на литр, а кислорода также в процентах насыщения. Среди газов наибольшую роль в режиме водных объектов играют кислород и двуокись углеро­ да. Растворимость газов в воде уменьшается с увеличением тем­ пературы и солености.

Кислород поступает в воду из атмосферы и выделяется вод­ ной растительностью в процессе фотосинтеза, который идет наи­ более интенсивно в поверхностных слоях воды. Для этих слоев характерно наиболее высокое содержание кислорода (летом да­ же до пересыщения). Расходуется кислород на дыхание водных организмов и на разложение органических веществ (главным образом донных отложений). В- глубинные слои он поступает только при перемешивании вод.

В придонных слоях воды озер, реже рек, большей частью зи­ мой, наблюдается дефицит кислорода вплоть до полного его ис­ чезновения. В этих случаях происходят заморы (массовая ги­ бель рыб от удушья).

При разложении органических веществ в анаэробных усло­ виях (без доступа кислорода) образуется сероводород (H2S).

Двуокись углерода образуется в результате биохимических процессов, связанных с окислением органических веществ. Поте­ ри ее происходят за счет удаления в атмосферу и потребления растениями при фотосинтезе. Поэтому количество С02 возраста­ ет от поверхности ко дну.

Ионы водорода содержатся в воде в весьма малых количе­ ствах. Они образуются в 'результате частичной диссоциации во­ ды: Н20 —Н ’ +ОН '. Ион Н - является носителем кислотных,

20

ион ОН'— щелочных’свойств. Концентрация ионов водорода в воде записывается в виде показателя степени числа 10, взятого с обратным знаком (pH). В воде с нейтральной реакцией кон­

центрация ионов водорода равна 10-7 (рН = 7). Кислая реакция

К пятой группе относятся органические вещества, находя­ щиеся в воде в виде истинных растворов, коллоидов и взвесей. Содержание этих веществ характеризуется окисляемостью — количеством миллиграммов кислорода, необходимым для их окисления. Органические вещества поступают в водные объек­ ты в результате стока и при отмирании водных организмов. Наи­ большее их количество содержится в водах болот и зарастающих озер.

Изменение солевого состава вод по территории связано с раз­ личной растворимостью солей, а следовательно, с интенсив­ ностью их вымывания из горных пород и почв. В первую очередь вымываются легкорастворимые хлориды магния и натрия, за­ тем сульфаты магния и натрия, карбонаты кальция и магния и, наконец, кремнезем и окиси железа и алюминия. В распределе­ нии гидрохимических типов вбд прослеживается географическая зональность. Для избыточно и достаточно увлажненных террито­ рий тундры, лесов умеренной, тропической и экваториальной зон с повышенным стоком характерны маломинерализованные гид- рокарбонатно-кальциевые воды с преобладанием ионов HCOj и

Са". В засушливых районах лесостепи и степи с уменьшением стока и ростом минерализации вод начинают доминировать суль­

фатные воды (преобладание иона SO4), которые при возраста­

нии сухости климата сменяются в сухих степях, полупустынях и пустынях хлоридными с преобладанием ионов CY и Na' . Таким образом, в маломинерализованных водах преобладают ионы НСО3И Са”, в высокоминерализованных— С1'и Na-. Ионы SO^

занимают промежуточное положение между HCOj и СИ, а ионы

Mg” — между Са” и N a".

Изменение солевого состава природных вод в связи с клима­ тическими условиями хорошо выражается схемой М. Г. Валяшко:

Зональное распределение минерализации и гидрохимических типов вод может нарушаться в связи с различиями в геологичес­

21

ком строении отдельных районов и изменением стока под воз­ действием хозяйственной деятельности человека.

Континентальные воды 'по химическому составу сильно от­ личаются от вод Мирового океана. В большинстве континенталь­ ных вод преобладают карбонаты, в морских — хлориды.

Речные воды характеризуются следующим соотношением растворенных элементов (в процентах от общей массы солей): карбонаты 60, соединения азота, фосфора, кремния и органичес­ кие вещества 25, сульфаты 10, хлориды 5%. В морской воде со­ держится хлоридов 88,7, сульфатов 10,3, карбонатов 0,8, соеди­ нений азота, фосфора, кремния и органических веществ 0,2%.

4.Значение воды в жизни, географических процессах

инародном хозяйстве

Вода играет исключительно важную роль в жизни, в форми­ ровании географических условий и в народном хозяйстве. При­ родные воды, являясь растворами, содержащими необходимые для живых организмов питательные вещества (биогенные эле­ менты, органические вещества и др.), транспортируют эти веще­ ства, распределяя их по территории, и служат главными постав­ щиками их для организмов.

Вода не только растворитель питательных веществ, но и среда, в которой происходят процессы, связанные с жизнедея­ тельностью организмов. При ее участии осуществляется боль­ шинство реакций обмена веществ, обеспечивающих непрерывный процесс разрушения и восстановления тканей.

Растения извлекают из почвы огромное количество воды, но лишь 0,15—0,20% ее усваивается. Остальная часть воды только проходит через растение, поддерживая его ткани в увлажненном состоянии, и после извлечения из нее питательных веществ испа­ ряется (транспирируется) через листья. Вода регулирует темпе­ ратуру растения и, благодаря потерям тепла на испарение, пре­ дохраняет его от перегрева. Для накопления сухого вещества растению необходимо транспирировать значительные объемы воды. Так, для образования 1 г сухого вещества пшеницы в зави­ симости от окружающих условий необходимо 235—253, карто­ феля 281—636, кукурузы 233—369 г воды.

Необходима вода и для фотосинтеза. Ежегодная потребность

растений Земного шара в воде при фотосинтезе оценивается в

65 ДО10 т.

В кровь человека и животных питательные вещества посту­ пают через стенки пищеварительного канала только в виде вод­ ных растворов. Расщепление белка и крахмала ферментами же­ лудочного сока идет также только в воде. Все процессы, проис­ ходящие в клетках организма, немыслимы без присутствия в них воды. Посредством воды из организма выводятся вредные веще­ ства. Испаряясь с поверхности кожи, вода регулирует темпера­ туру тела.

22