Пресная вода

Реки, озера и болота, такие как (сверху) река Амазонка в Южной Америке , озеро Байкал в России и Эверглейдс во Флориде в США , являются типами пресноводных систем.

Пресная вода (или пресная вода ) - это любая вода естественного происхождения, кроме морской и солоноватой . Пресная вода обычно характеризуется низкой концентрацией растворенных солей и других растворенных твердых веществ . Хотя этот термин специально исключает морскую воду и солоноватую воду, он включает в себя воду, богатую минералами, например, известковые источники. Пресная вода может включать воду в ледяных покровах , ледяных шапках , ледниках , айсбергах , болотах , прудах , озерах ,реки , ручьи и даже подземные воды называются грунтовыми водами .

Вода имеет решающее значение для выживания всех живых организмов. Некоторые организмы могут жить в соленой воде, но подавляющему большинству высших растений и млекопитающих для жизни нужна пресная вода.

Пресная вода - это не всегда питьевая вода , то есть вода, которую можно пить. Большая часть пресной воды Земли (на поверхности и в грунтовых водах) в значительной степени непригодна для потребления человеком без какой-либо обработки. Пресная вода может легко загрязняться в результате деятельности человека или естественных процессов, таких как эрозия.

Определения

Соленость воды
Часть серии по

Уровни солености
Пресная вода (<0,05%) Солоноватоводная вода (0,05–3%) Соленая вода (3–5%) Рассол (> 5% до 26% -28% макс.)
Водоемы
Морская вода Соленое озеро Гиперсоленое озеро Сковорода Солевой бассейн Органы по солености
v т е

Числовое определение

Пресную воду можно определить как воду с содержанием растворенных солей менее 500 частей на миллион (ppm) . ^[1]

Другие источники указывают более высокие верхние пределы солености для пресной воды, например, 1000 ppm ^[2] или 3000 ppm. ^[3]

Системы

Вид на Землю с Аполлона-17 7 декабря 1972 года. Антарктический ледяной щит в нижней части фотографии содержит 61% пресной воды, или 1,7% всей воды на Земле.

Визуализация распределения (по объему) воды на Земле. Каждый крошечный куб (например, представляющий биологическую воду) соответствует примерно 1400 кубических км воды с массой примерно 1,4 триллиона тонн (в 235000 раз больше, чем у Великой пирамиды в Гизе, или в 8 раз больше, чем у озера Кариба , возможно, самого тяжелого. рукотворный объект). Весь блок состоит из 1 миллиона крошечных кубиков. ^[4]

Фонтан в маленькой швейцарской деревне; используется как источник питьевой воды для людей и крупного рогатого скота.

Пресноводные среды обитания классифицируются как непроточные системы , которые представляют собой стоячие воды, включая пруды , озера, болота и болота ; лотки, являющиеся водопроводными системами; или подземные воды, которые текут в скалах и водоносных горизонтах . Кроме того, существует зона, соединяющая грунтовые воды и системы лотков , а именно гипорейная зона , которая лежит в основе многих крупных рек и может содержать значительно больше воды, чем в открытом канале. Он также может находиться в прямом контакте с подземными водами.

Большая часть пресной воды на Земле находится в ледяных шапках .

Источники

Источник почти всех пресная воды осадки из атмосферы , в виде тумана , дождь и снега . Пресная вода, падающая в виде тумана, дождя или снега, содержит вещества, растворенные в атмосфере, и материалы с моря и суши, по которым перемещались несущие дождь облака. В промышленно развитых районах дождь обычно бывает кислым из-за растворенных оксидов серы и азота, образующихся при сжигании ископаемого топлива в автомобилях, на заводах, поездах и самолетах, а также в результате промышленных выбросов в атмосферу. В некоторых случаях кислотный дождь приводит кзагрязнение озер и рек.

В прибрежных районах пресная вода может содержать значительные концентрации солей, поступающих из моря, если в ветреную погоду капли морской воды поднялись в несущие дождь облака. Это может привести к повышению концентрации натрия , хлорида , магния и сульфата, а также многих других соединений в меньших концентрациях.

В пустынных районах или районах с обедненными или пыльными почвами дождины ветры могут собирать песок и пыль, которые могут оседать в других местах в виде осадков, вызывая заметное загрязнение пресноводного потока как нерастворимыми твердыми частицами, так и растворимыми компонентами эти почвы. Таким образом могут транспортироваться значительные количества железа, включая хорошо задокументированный перенос богатых железом осадков, выпавших в Бразилии в результате песчаных бурь в Сахаре в Северной Африке .

Распределение воды

Соленая вода океанов , морей и соленые грунтовые воды составляют около 97% всей воды на Земле . Только 2,5–2,75% - это пресная вода, в том числе 1,75–2%, замороженная в ледниках , льду и снегу, 0,5–0,75% - это пресные грунтовые воды и почвенная влага, и менее 0,01% - это поверхностные воды в озерах , болотах и реках . ^[5]^[6] Пресноводные озера содержат около 87% этой пресной поверхностной воды, в том числе 29% в Великих африканских озерах , 22% в озере Байкал в России, 21% вВеликие озера Северной Америки и 14% других озер. Болота имеют большую часть баланса и лишь небольшое количество рек, в первую очередь реки Амазонки . В атмосфере содержится 0,04% воды. ^[7] В районах, где пресная вода отсутствует на поверхности земли, пресная вода, полученная в результате атмосферных осадков, может из-за своей более низкой плотности покрывать соленые грунтовые воды линзами или слоями. Большая часть пресной воды в мире заморожена в ледяных покровах . Многие районы страдают от нехватки пресной воды, например, пустыни.

Водные организмы

Вода - критически важный фактор для выживания всех живых организмов. Некоторые могут использовать соленую воду, но многие организмы, включая подавляющее большинство высших растений и большинство млекопитающих, должны иметь доступ к пресной воде, чтобы жить. Некоторые наземные млекопитающие, особенно пустынные грызуны , по- видимому, выжить без питья, но они генерируют воду через метаболизм из злаковых семян, и они также имеют механизмы для экономии воды в максимальной степени.

Пресная вода создает гипотоническую среду для водных организмов. Это проблематично для некоторых организмов с проницаемой кожей или с жаберными мембранами, клеточные мембраны которых могут лопнуть, если не выводится лишняя вода. Некоторые протисты достигают этого с помощью сократительных вакуолей , в то время как пресноводные рыбы выводят избыток воды через почки . ^[8] Хотя большинство водных организмов имеют ограниченную способность регулировать свой осмотический баланс и, следовательно, могут жить только в узком диапазоне солености, диадромные рыбы обладают способностью мигрировать между пресной водой и соленой водой.водоемы. Во время этих миграций они претерпевают изменения, чтобы приспособиться к окружающей среде с измененной соленостью; эти процессы гормонально контролируются. Угря ( Ангилья ) использует гормон пролактин , ^[9] в то время как лосось ( Salmo Салар ) гормон кортизол играет ключевую роль в этом процессе. ^[10]

У многих морских птиц в основании клюва есть специальные железы, через которые выводится лишняя соль. Точно так же морские игуаны на Галапагосских островах выделяют избыток соли через носовую железу и чихают с очень солеными выделениями.

Пресноводные моллюски включают пресноводных улиток и пресноводных двустворчатых моллюсков . К пресноводным ракообразным относятся пресноводные крабы и раки .

К сожалению, биоразнообразие пресной воды сталкивается со многими угрозами. ^[11] Индекс живой планеты Всемирного фонда дикой природы отметил сокращение популяций пресноводных позвоночных на 83% в период с 1970 по 2014 год. ^[12] Это сокращение по-прежнему опережает одновременный спад в морских или наземных системах. Причины этого снижения разнообразны, но связаны с тем, что Reid et al. называют «грязной дюжиной». ^[13]^[14] Грязная дюжина:

Быстро меняющийся климат
Интернет-торговля дикими животными и инвазивными видами
Инфекционное заболевание
Цветение токсичных водорослей
Плотина гидроэнергетики и фрагментация половины рек мира
Новые загрязнители, такие как гормоны
Спроектированные наноматериалы
Загрязнение микропластиком
Световые и шумовые помехи
Более соленые прибрежные пресные воды из-за повышения уровня моря
Концентрация кальция ниже потребностей некоторых пресноводных организмов
Дополнительные - и, возможно, синергетические - эффекты этих угроз

Проблемы

Ограниченный ресурс

Пресная вода - это возобновляемый и переменный, но конечный природный ресурс. Пресная вода может быть восполнена только в процессе круговорота воды, когда вода из морей, озер, лесов, суши, рек и водохранилищ испаряется, образует облака и возвращается в виде осадков. Однако на местном уровне, если в результате деятельности человека потребляется больше пресной воды, чем восстанавливается естественным путем, это может привести к снижению доступности пресной воды из поверхностных и подземных источников и может нанести серьезный ущерб окружающей и связанной с ней окружающей среде.

Пресная и незагрязненная вода составляет 0,003% от общего объема доступной воды в мире. ^[15]

Увеличение численности населения мира и увеличение водопотребления на душу населения усугубляет проблему ограниченности ресурсов чистой пресной воды. Всемирный банк добавляет, что реакцию пресноводных экосистем на изменение климата можно описать с помощью трех взаимосвязанных компонентов: качества воды, количества или объема воды и времени водоподачи. Изменение одного часто приводит к сдвигу и в других. ^[16] Загрязнение воды и последующее эвтрофикация также снижает доступность пресной воды. ^[17]

Многие регионы мира уже испытывают стресс из-за наличия воды (или дефицита воды). Ожидается, что из-за ускоренных темпов роста населения и увеличения количества воды, потребляемой одним человеком, эта ситуация будет и дальше ухудшаться. Нехватка воды в будущем нанесет ущерб человеческому населению, поскольку повлияет на все, от санитарии до общего состояния здоровья и производства зерна. ^[18]

Минимальный сток

Важной задачей для гидрологических экосистем является обеспечение минимального речного стока , особенно сохранение и восстановление распределения воды в ручье . ^[19] Пресная вода - важный природный ресурс, необходимый для выживания всех экосистем . Использование воды людьми для таких видов деятельности, как орошение и промышленные применения, может иметь неблагоприятные последствия для экосистем, расположенных ниже по течению.

Забор пресной воды - это количество воды, забираемой из доступных источников для использования в любых целях, за исключением потерь от испарения. Отводимая вода не обязательно полностью потребляется, и некоторая ее часть может быть возвращена для дальнейшего использования ниже по потоку.

Загрязнение воды

Загрязнение в результате деятельности человека, включая разливы нефти, также представляет проблему для ресурсов пресной воды. Крупнейший нефтяной разлив , который когда - либо происходило в пресной воде была вызвана Royal Dutch Shell танк судна в Магдалена, Аргентина , 15 января 1999 года, загрязнение окружающей среды, питьевой воды, растений и животных. ^[20] Химическое загрязнение пресной воды также может серьезно повредить экосистему.

Решения

Неограниченные ресурсы

Замкнутые водные циклы , очищенная вода , производство атмосферной воды и опреснение - все это можно считать неограниченными водными ресурсами. Эти искусственные ресурсы основаны на использовании энергии, инфраструктуры и человеческого опыта, но они являются потенциальными решениями различных водных кризисов. В настоящее время, так как энергия ограничена коэффициентом затрат ресурсов на выпуск, эффективность процесса является определяющим фактором. Примером может служить теплица IBTS.который использует 0,45 кВт · ч энергии для производства 1,0 м3 дистиллированной воды. Другой важный фактор - возникновение негативных побочных эффектов технологий. Интегрированная биотехнологическая система является примером низкотехнологичного решения, основанного на естественном водно-болотном угодье, без использования токсичных антигерметиков, используемых на промышленных опреснительных установках, и без сброса рассола в исходный водоем, как это часто бывает в опреснительная промышленность.

Человеческое использование

сельское хозяйство

Вода, используемая в сельском хозяйстве, называется водой для сельского хозяйства или водой для сельского хозяйства . ^[21] Изменение ландшафта для использования в сельском хозяйстве имеет большое влияние на поток пресной воды. Изменения ландшафта в результате удаления деревьев и почвы изменяют поток пресной воды в окружающей среде, а также влияют на круговорот пресной воды. В результате в почве накапливается больше пресной воды, что приносит пользу сельскому хозяйству. Однако, поскольку сельское хозяйство - это деятельность человека, которая потребляет больше всего пресной воды ^[22], это может серьезно сказаться на местных ресурсах пресной воды, что приведет к разрушению местных экосистем .

В Австралии чрезмерный забор пресной воды для интенсивной ирригационной деятельности привел к тому, что 33% земель оказались под угрозой засоления. ^[22] Что касается сельского хозяйства, Всемирный банк нацелен на производство продуктов питания и управление водными ресурсами как на все более глобальную проблему, которая будет способствовать обсуждению. ^[23]

Примеры

Каждый восьмой человек в мире не имеет доступа к чистой воде. ^[24]^[25] Неправильное использование воды может усугубить эту проблему. В следующих таблицах представлены некоторые показатели водопользования.

Рекомендуемые основные потребности в воде для нужд человека (на человека) ^[26]
Мероприятия	Минимум, литры / сутки	Диапазон / день
Питьевая вода	5	2–5
Санитарные услуги	20	20–75
Купание	15	5–70
Кулинария и Кухня	10	10–50

Требования к воде для различных классов домашнего скота ^[27]
Животное	Обычный день	Диапазон / день
Молочная корова	76 л (20 галлонов США)	От 57 до 95 л (от 15 до 25 галлонов США)
Пара корова-теленок	57 л (15 галлонов США)	От 8 до 76 л (от 2 до 20 галлонов США)
Однолетний скот	38 л (10 галлонов США)	От 23 до 53 л (от 6 до 14 галлонов США)
Лошадь	38 л (10 галлонов США)	От 30 до 53 л (от 8 до 14 галлонов США)
Овца	8 л (2 галлона США)	От 8 до 11 л (от 2 до 3 галлонов США)

Примерные значения сезонных потребностей сельскохозяйственных культур в воде ^[28]
Обрезать	Потребность сельскохозяйственных культур в воде, мм / общий период выращивания
Сахарный тростник	1500–2500
Банан	1200–2200
Цитрусовые	900–1200
Картофель	500–700
Помидор	400–800
Ячмень / Овес / Пшеница	450–650
Капуста	350–500
Лук	350–550
Горох	350–500

Смотрите также

Великие африканские озера - серия озер в Рифтовой долине
Аральское море - озеро между Казахстаном и Узбекистаном
Опреснение - Удаление солей и минералов из вещества.
Засуха - длительный период нехватки воды в регионе.
Экология пресной воды
Лимнология - наука о внутренних водных экосистемах
Список стран по изъятию пресной воды
Список стран по общему количеству возобновляемых водных ресурсов - список стран по общему количеству возобновляемых водных ресурсов, в основном на основе The World Factbook
Свойства воды - Физические и химические свойства чистой воды.
Круговорот воды - Непрерывное движение воды на, над и под поверхностью Земли.

внешняя ссылка

Викискладе есть медиафайлы по теме пресной воды .

Работа и публикации Всемирного банка по водным ресурсам
Геологическая служба США
Пресноводный Нэшнл Географик

[1] «Глоссарий подземных вод» . 27 марта 2006 Архивировано из оригинала 28 апреля 2006 года . Проверено 14 мая 2006 года .

[2] «Пресная вода» . Глоссарий метеорологии . Американское метеорологическое общество . Июнь 2000 Архивировано из оригинала 6 июня 2011 года . Проверено 27 ноября 2009 года .

[3] «Пресная вода» . Глоссарий рыбоводства . Практическое рыбоводство . Архивировано из оригинального 11 мая 2006 года . Проверено 27 ноября 2009 года .

[4] USGS - Распределение воды на Земле. Архивировано 29 июня 2012 г. на Wayback Machine . Ga.water.usgs.gov (11 декабря 2012 г.). Проверено 29 декабря 2012 года.

[5] Где вода на Земле? Архивировано 14 декабря 2013 года в Wayback Machine , Геологическая служба США .

[6] Physicalgeography.net. Архивировано 26 января 2016 года в Wayback Machine . Physicalgeography.net. Проверено 29 декабря 2012 года.

[7] Глейк, Питер ; и другие. (1996). Стивен Х. Шнайдер (ред.). Энциклопедия климата и погоды . Издательство Оксфордского университета.

[8] "Почки позвоночных" . 3 ноября 2002 года архивации с оригинала на 29 апреля 2006 года . Проверено 14 мая 2006 года .

[9] Kalujnaia, S .; и другие. (2007). «Адаптация к засолению и анализ профилей генов у европейского угря (Anguilla anguilla) с использованием технологии микрочипов». Gen. Comp. Эндокринол . 152 (2007): 274–80. DOI : 10.1016 / j.ygcen.2006.12.025 . PMID 17324422 .

[10] Бисал, Джорджия; Спекер, Дж. Л. (24 января 2006 г.). «Кортизол стимулирует гипоосморегуляторную способность атлантического лосося Salmo salar L». Журнал биологии рыб . 39 (3): 421–432. DOI : 10.1111 / j.1095-8649.1991.tb04373.x .

[11] Рид, AJ; и другие. (2019). «Новые угрозы и постоянные проблемы сохранения пресноводного биоразнообразия» . Биологические обзоры . 94 (3): 849–873. DOI : 10.1111 / brv.12480 . PMID 30467930 .

[12] "Отчет о живой планете 2018 | WWF" . wwf.panda.org . Дата обращения 9 апреля 2019 .

[13] Рид, Андреа Дж .; Карлсон, Эндрю К .; Крид, Ирена Ф .; Элиасон, Эрика Дж .; Гелл, Питер А .; Джонсон, Питер Т.Дж.; Кидд, Карен А .; Маккормак, Тайсон Дж .; Олден, Джулиан Д. (2019). «Новые угрозы и постоянные проблемы сохранения пресноводного биоразнообразия» . Биологические обзоры . 0 (3): 849–873. DOI : 10.1111 / brv.12480 . ISSN 1469-185X . PMID 30467930 .

[14] Рид, Андреа Джейн; Кук, Стивен Дж. «Пресноводная дикая природа сталкивается с неопределенным будущим» . Разговор . Дата обращения 9 апреля 2019 .

[15] Перейти ↑ Nitti, Gianfranco (май 2011 г.). «Вода - не бесконечный ресурс, и мир жаждет». Итальянский инсайдер . Рим. п. 8.

[16] Всемирный банк, 2009 «Вода и изменение климата: понимание рисков и принятие инвестиционных решений с учетом климата» . С. 19–22. Архивировано из оригинального 7 -го апреля 2012 года . Проверено 24 октября 2011 года .

[17] "Питательные вещества в пресной воде"

[18] «Пресная вода в будущем». Архивировано 30 декабря 2016 года в Wayback Machine . Un.org (17 декабря 2010 г.). Проверено 29 декабря 2012 года.

[19] Питер Глейк ; Хизер Кули; Дэвид Кац (2006). Вода в мире, 2006–2007 годы: двухгодичный отчет о пресноводных ресурсах . Island Press. С. 29–31. ISBN 978-1-59726-106-7. Проверено 12 сентября 2009 года .

[20] Petroleomagdalena.com архивации 14 мая 2010 в Wayback Machine . Petroleomagdalena.com (15 января 1999 г.). Проверено 29 декабря 2012 года.

[21] «Служба экономических исследований Министерства сельского хозяйства США - Орошение и водопользование» . www.ers.usda.gov . Архивировано 15 ноября 2015 года . Проверено 17 ноября 2015 года .

[Gordon-22] Гордон Л., DM (2003). «Изменение земного покрова и потоки водяного пара: уроки Австралии» . Философские труды Королевского общества B: биологические науки . 358 (1440): 1973–1984. DOI : 10.1098 / rstb.2003.1381 . JSTOR 3558315 . PMC 1693281 . PMID 14728792 .

[23] Возобновление управления водными ресурсами в сельском хозяйстве: проблемы и варианты , Всемирный банк, стр. 4–5, архивировано 5 января 2012 г. , архивировано 30 октября 2011 г.

[24] «Global WASH Fast Facts | Глобальная вода, санитария и гигиена | Здоровая вода | CDC» . www.cdc.gov . 9 ноября 2018 . Дата обращения 9 апреля 2019 .

[25] Водная помощь. «Вода» . Архивировано из оригинального 16 апреля 2013 года . Проверено 17 марта 2012 года .

[26] Глейк, Питер . «Основные требования к воде для деятельности человека» (PDF) . Архивировано 29 июня 2013 года (PDF) . Проверено 17 марта 2012 года .

[27] Филли, С. "Сколько нужно корове?" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 12 мая 2012 года . Проверено 17 марта 2012 года .

[28] Управление природных ресурсов и окружающей среды. «Сельскохозяйственные культуры нуждаются в воде» . Архивировано 16 января 2012 года . Проверено 17 марта 2012 года .