Водная поверхность: Водная поверхность Земли

Содержание

Водная поверхность Земли

В пределах земной коры роль воды исключительная.

В. И. Вернадский

Водная поверхность Земли составляет 71 процент. На глобусе четко заметна антиподальность материков и водных пространств: в 95% случаев суше противостоит океан (см. статью «Жизнь в океане«). Эту до сих пор не объясненную закономерность легко проверить, положив глобус на горизонтальную поверхность или пронзив его спицей, проходящей через центр сферы (читайте статью «Строение Земли«).

Замечено также, что Северное полушарие планеты существенно «материковое» (39,4 процента суши), а Южное «океаническое» (19 процентов). Большая часть материковой поверхности видна, если находиться над устьем р. Луары: вокруг «материкового полюса» суша составляет 47 процентов видимой территории. «Океанический полюс» окажется у Новой Зеландии (воды занимают 89 процентов поверхности).

Размах земного рельефа значителен: от 8848 метров —  вершина Джомолунгмы до 11020 метров — дно Марианской впадины. Но относительно радиуса геоида это составит незначительную величину: положительные отметки поверхности лишь 11/10 000, а отрицательные 17/10 000. Средняя глубина океана 6/10 000, средняя высота суши около 1/10 000. Следовательно, различия в рельефе Земли на глобусе радиусом 10 метров составят от 1 до 17 миллиметров относительно поверхности океана. Отсюда вывод: на Земле очень мало воды, хотя по разным подсчетам объем поверхностных вод составляет 1380—1450 миллионов кубических километров. Возможно столько же воды в земных недрах. По мнению С. М. Григорьева, поверхностные и подземные воды находятся в динамическом равновесии вплоть до подошвы поверхности Мохоровичича, и вода выступает в роли активного теплоносителя, растворителями транспортирующего агента.

Если мысленно удалить всю воду с поверхности Земли, наша планета предстанет в непривычном виде: над плоскими равнинами океанического дна немного выступают слабо расчлененные массивы материков с узкими цепями горных хребтов. Несколько десятков тысяч лет назад (в плейстоцене) уровень Мирового океана был метров на 100 ниже. И, хотя обширные пространства шельфовых морей были сушей, очертания материков ненамного отличались от теперешних. Контуры материков мало изменились бы даже при понижении уровня Мирового океана на 2—3 тысячи метров. М. В. Муратов (1975 год) считает это особенностью дна океанических впадин — истинной поверхности Земли, не зависящей от количества поверхностной воды. Главное отличие — различное строение материковых и океанических пространств как геологических антиподов, что объясняется планетарными причинами, действующими свыше 4 миллиардов лет.

Океанолог X. Райт в 1961 году писал: «…обширные водные пространства, которые мы видим сегодня, вырастали капля за каплей на протяжении всей жизни нашей планеты за счет воды, просачивающейся из недр Земли». Скорее всего, зарождение внешней водной оболочки от­носится к эпохам, отдаленным от нашего времени на 3 или даже 3,5 миллиарда лет. И, вероятно, очертания материков не так уж изменились за это время. Конечно, глубокие океаны появились сравнительно недавно. И процесс засолонения Мирового океана был мощным геологическим фактором, так как вода интенсивнее растворяла горные породы основного состава. Е. А. Долгинов (1978 год) подметил, что большая часть морских заливов находится в зонах и областях, сложенных чернокитами, гнейсами и изверженными породами основного состава, а мысы и полуострова материков построены из более устойчивых гранитоидов и гранито-гнейсов. Особенно отчетливо это наблюдается в зонах фиордов, образующихся, как правило, на месте даек основного состава.

Академик В. И. Вернадский сказал: «Океаническая вода — самая важная и распространенная природная среда. Больше половины всей воды земной коры относится сюда».

BUSCH 7589 — Водная поверхность (125 мл), 1:10—1:250. Модели железных дорог


Масштаб (типоразмер, колея): архитектурные макеты — 1/10 , 1/12 , 1/16 , железная дорога — 1/22,5 (G, 45 мм) , танки и архитектурные макеты — 1/25 , железная дорога — 1/32 (
I
, 45 мм) , диорамы — 1/35 , диорамы и автомобили — 1/43 (0, 32 мм) , архитектурные макеты — 1/50 , диорамы — 1/72 , железная дорога — 1/87 (
H0
(HO), 16.5 мм) , архитектурные макеты — 1/100 , железная дорога — 1/120 (TT, 12 мм) , 1/160 (N, 9 мм) , 1/200 , 1/220 (
Z
, 6.5 мм) , 1/250 , 1/500 , флот — 1/700 , 1/1000
Производитель: BUSCH

AUHAGEN 76951 — доставка из Европы!

Модель AUHAGEN 76951 — Водная поверхность (пластик ~320 × 210 мм ≈ 0,0672 м²), 1:10—1:1000.

Имитация поверхности воды — прозрачный текстурированный рельефный тонкий пластик (лист ~320 × 210 мм ≈ 0,0672 м²) имитирующий водную рябь. Рекомендуется для диорам и миниатюр в масштабе 1:101:1000, железнодорожных макетов типоразмера

G, 0, H0, TT, N и Z.

В комплект входит цветная подложка для придания поверхности водоёма оттенка и эффекта глубины.

Простой в применении и недорогой материал предназначен для создания имитации на макетах, диорамах и миниатюрах водных поверхностей (озёр, прудов, каналов, рек и речек, ручьёв, болот, луж и т. п. располагающихся на относительно равной поверхности ландшафта).

В макете или диораме вырезаются необходимых размеров водоёмы. Приклеивается по краям

клеем, клеящим пистолетом, двухсторонним скотчем или по краям прижимается и приклеивается с верху материалами имитирующими берег с заделкой «за под лицо».

Сделано в Германии из экологически чистых материалов с применением европейских стандартов безопасности.

Для сборных моделей рекомендуется клей для декора и моделей из пластика, а так же различные материалы и инструменты для макетов и диорам.

Значение, Синонимы, Определение, Предложения . Что такое водная поверхность

Другие результаты
Мощность водораспылительной системы для защиты поверхностей должна составлять 10 л/м2 в минуту.
Орошение водой внутренних поверхностей камер в момент окончания горения охлаждает их, повышая давление.
Использование консервантов на масляной основе обеспечивает покрытие водонепроницаемым слоем деревянных поверхностей и, в определенной степени, металлической арматуры в течение срока службы.
Бетон используется для создания твердых поверхностей, которые способствуют поверхностному стоку, который может вызвать эрозию почвы, загрязнение воды и наводнения.
Поверхностный сток, когда вода стекает с непроницаемых поверхностей, таких как непористый бетон, может вызвать серьезную эрозию почвы и наводнения.
Опресненная вода стабилизируется для защиты нижележащих трубопроводов и хранилищ, обычно путем добавления извести или каустической соды для предотвращения коррозии бетонированных поверхностей.
Помимо того, что насекомых ловят в полете, их иногда берут с земли, воды, растительности и вертикальных поверхностей.
Поляризованные солнцезащитные очки используют принцип угла Брюстера, чтобы уменьшить блики от солнца, отражающиеся от горизонтальных поверхностей, таких как вода или дорога.
Линзы поляризованных солнцезащитных очков уменьшают блики, отраженные под некоторым углом от блестящих неметаллических поверхностей, таких как вода.
Ферроцемент используется для строительства относительно тонких, твердых, прочных поверхностей и конструкций различных форм, таких как корпуса лодок, крыши корпусов и резервуары для воды.
Формы могут быть удалены с твердых поверхностей с помощью мыла и воды, разбавленного раствора отбеливателя или коммерческих продуктов.
Жизнеспособность микробов для коррозии внутренних поверхностей трубопроводов зависит от тех же исходных материалов, что и сульфидная химическая коррозия, то есть от воды и железа.
В испанской системе Talgo-RD для смазки металлических поверхностей, снижения температуры и износа используется постоянное распыление воды.
Шероховатость коралловых поверхностей является ключом к выживанию кораллов в волнующихся водах.
Использование больших поверхностей, таких как полы, в отличие от радиаторов, распределяет тепло более равномерно и позволяет снизить температуру воды.
Автостоянки, как правило, являются источниками загрязнения воды из-за их обширных непроницаемых поверхностей.
По-моему, Арктика является воплощением несоответствия между тем, что мы видим на поверхности, и тем, что происходит под водой.
Так как мы использовали гребляка в качестве основы, а наш робот плывёт по поверхности воды и гребёт, мы его назвали Row-bot.
У него есть туловище, туловище сделано из пластика, оно находится на поверхности воды.
Для этой картины я добавила в воду муку́, чтобы сделать её мутной, разлила по поверхности растительное масло, посадила туда девушку.
На поверхности воды уже появились пятна пока еще тонкого льда.
Сейчас он находился уже на три фута ниже поверхности воды.
Ближайшая к солнцу имела на поверхности температуру, при которой вода оставалась жидкой, и кислородную атмосферу.
Непереваренные куски показывались на поверхности, бултыхались в водоворотах воспоминаний и снова погружались на дно.
Из глубины где-то посредине исходило туманное зеленоватое свечение, отражавшееся в абсолютно гладкой водной поверхности.
Она медленно гребла руками и ногами, чтобы держаться на поверхности в холодной липкой воде.
Последний раз взглянул на трупы, плавающие у самой поверхности воды в облаке распущенных волос женщины.
Чайные листочки моментально развернулись и забегали по поверхности кипящей воды.
Ужасное извержение газа походило на большой огненный цветок, выросший на поверхности воды.
Солнце сверкало и переливалось на гладкой поверхности воды позади них.

Оценка лидарных контрастов «нефтяное загрязнение – чистая водная поверхность» в УФ, видимом, ближнем и среднем ИК диапазонах | Городничев

1. Немировская И.А. Нефть в океане (загрязнение и природные потоки). М.: Изд-во Научный мир. 2013. 432 с.

2. Загрязнение вод Мирового океана // Сайт учителя географии: веб-сайт. Режим доступа: http://www.geoman.ucoz.ru/load/0-0-0-42-20 (дата обращения 26.03.2016).

3. Загрязнение морей и океанов // o8ode.ru: веб-сайт. Режим доступа: http://www.o8ode.ru/article/planetwa/zagraznenie_morei_i_okeanov.htm (дата обращения 26.03.2016).

4. Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в российской федерации за 2013 год. М.: Росгидромет. 2014. 229 с.

5. Нефть и экология // rusnauka.com: веб-сайт. Режим доступа: http://www.rusnauka.com/17_PNR_2008/Ecologia/34369.doc.htm (дата обращения 26.03.2016).

6. Патин С.А. Нефть и экология континентального шельфа. М.: ВНИРО, 2001. 247 с.

7. Measures R.M. Laser remote sensing. Fundamentals and applications. Krieger Publishing Company. Malabar. Florida. 1992. 510 р.

8. Федотов Ю.В., Матросова О.А., Белов М.Л., Городничев В.А. Метод обнаружения нефтяных загрязнений на земной поверхности, основанный на регистрации флуоресцентного излучения в трех узких спектральных диапазонах // Оптика атмосферы и океана. 2013. Т. 26, № 3. С.208-212.

9. Березин С.В. Разработка дистанционного лазерного измерителя толщины нефтяных пленок на взволнованной морской поверхности: Дис… канд. техн. наук. М., 2006. 115 с.

10. Козинцев В.И., Орлов В.М., Белов М.Л., Городничев В.А., Стрелков Б.В. Оптико-электронные системы экологического мониторинга природной среды. М.: Из-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 528 c.

11. Utkin A., et al. Optical Methods for Water Pollution Monitoring // CIEO. Research centre for spatial and organizational dynamics: веб-сайт. Режим доступа: http://www.cieo.pt/discussionpapers/8/article10.pdf (дата обращения 25.07.2016).

12. Матросова О.А. Методы контроля нефтяных загрязнений земной поверхности, основанные на явлении лазерно-индуцированной флуоресценции: Дис… канд. техн. наук. М., 2013. 176 с.

13. Козинцев В.И., Белов М.Л., Городничев В.А., Смирнова О.А., Федотов Ю.В. Лазерный метод измерения толщины пленок нефти на взволнованной морской поверхности, основанный на определении разности набега фаз в пленке для длин волн зондирования // Оптика атмосферы и океана. 2007. Т. 20, № 10. С. 932-935.

14. Козинцев В.И., Городничев В.А., Белов М.Л., Смирнова О.А., Березин С.В., Хрусталева Ю.М. Лазерный метод дистанционного контроля толщины пленки нефтепродуктов на взволнованной морской поверхности // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2005. Т.3, № 4-5. С. 54-59.

Бывает ли горизонтальной поверхность воды?

Кто, волны, вас остановил,
Кто оковал ваш бег могучий,
Кто в пруд безмолвный и дремучий
Поток мятежный обратил?

А. С. Пушкин

«Свет мой, зеркальце…» (Рованиеми, Финляндия).

Наука и жизнь // Иллюстрации

Лёгкая зыбь Индийского океана (Дурбан, ЮАР).

Летняя тихая Балтика (вид с острова Рюген, Германия) и Балтика штормовая осенней порой (Юрмала, Латвия).

Наука и жизнь // Иллюстрации

«Озёрная» земля Бранденбург (Германия).

Вечерняя «гладь» Инари, самого большого озера Финляндии.

Фонтанная чаша – своего рода тазик… (Потсдам, Германия).

Мартовский ледоход на Дунае (окрестности Вены, Австрия).

«Украина» на Москве-реке.

«Спирали» Эбро (Сарагоса, Испания).

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Движение воды в реках происходит не только вдоль берегов. Русский гидролог Николай Семёнович Лелявский в 1897 году предложил теорию поперечных (циркуляционных) течений. Быстрое фарватерное течение втягивает в себя воду со стороны берегов (а), уровень воды в зоне фарватера повышается, и возникают два замкнутых циркуляционных течения, сходящихся у поверхности и расходящихся у дна (б). Сочетание поступательного движения воды с циркуляционным создаёт винтообразное течение (в). На изгибе реки фарватер приближается к вогнутому берегу (г) и циркуляционное течение становится односторонним (д). Из-за этого вогнутый берег размывается, а на выпуклом берегу образуются наносы.

Уголок Таруссы (Подмосковье).

Вопрос, вынесенный в заголовок, может вызвать удивление: разве не потому называют поверхность воды уровнем, что ей свойственно занимать строго горизонтальное положение; говоря же об уровне, имеют в виду какую-либо плоскость, а что может быть более плоским, чем водная гладь? Недаром же так говорится!

Не будем оспаривать традиционные представления, только уточним: словосочетание «водная гладь» справедливо в том случае, когда вода неподвижна. Но этого практически не бывает. У воды иной характер…

Обращаясь к естественным водным объектам, мы редко находим подтверждение сложившимся представлениям об идеальной горизонтальности уровня воды, а вот примеры его негоризонтальности повсеместны — от капли воды до океана. Негоризонтальность видна даже на микроуровне. Например, в мензурке или тонкой трубочке уровень воды всегда имеет явную вогнутую форму, соответствующую самому высокому коэффициенту поверхностного натяжения среди жидкостей (за исключением ртути). По этой же причине капля воды не распластывается на вощёной бумаге, а в невесомости вообще остаётся в форме шара.

Нарушение горизонтальности водной поверхности заметно и на макроуровне. Вдали от океанов и морей поверхность их представляется нам строго горизонтальной. Но если морские просторы перед вашими глазами, пройдитесь взглядом вдоль горизонта — вы увидите не прямую линию, а дугу… И в планетарных масштабах океанов и морей их водная поверхность действительно сферична, она повторяет очертания земного шара, а её кривизна определяется законами физики.

Планетарная кривизна — это, конечно, ещё не водная «гладь» океана, она периодически нарушается прохождением длинных волн приливов и отливов, связанных с положением Луны и Солнца. Во время приливов уклон направлен в сторону суши, во время отливов — в обратную сторону.

Высота приливной волны различна в разных местах Земли и зависит от формы берегов. Высочайшие на Земле приливы (15,6—18 м) зафиксированы в бухте Фанди (Атлантическое побережье Канады). На европейском континенте самые высокие приливы (до 13,5 м) наблюдаются на западном берегу Франции, в Бретани. В России подобные приливы случаются в Пенжинской губе Охотского моря — до 12,9 м. Это место самых высоких приливов на всём Тихом океане.

Кроме приливно-отливных перекосов уровня океана его горизонтальность постоянно искажается сгонно-нагонными ветровыми течениями, штормовыми волнами, а у берегов — всплесками прибоев. Самое мощное на Земле тёплое течение Гольфстрим выглядит «выпуклой» рекой, возвышаясь над поверхностью Атлантического океана на 1—2 м.

Так что «гладь океана» — всего лишь романтически-образное выражение, на что обращал внимание прекрасный знаток географии океанов писатель Жюль Верн. Его знаменитый капитан Немо многократно опровергал идеализацию «океанской глади»: «Лёгкая зыбь пробегала по водной глади… Лёгкий ветерок чуть рябил водную гладь… Ничего подозрительного, если не считать большой волны, поднятой на водной глади…» А вот и главный вывод: «Застывшая водная гладь, к его удивлению, вопреки ожиданиям совсем не оказалась ровной, словно зеркало».

Так что водная «гладь» — большая редкость. Пушкину даже «ласковое» Чёрное море увиделось в другом настроении:

Шуми, шуми, послушное ветрило.
Волнуйся подо мной, угрюмый океан.

А какие эмоции одолевают нас при виде грозной поверхности океана на картинах И. К. Айвазовского! Океан у нашего великого мариниста никогда не бывает спокойным.

Но может быть, в поисках «зеркальности» воды стоит обратиться к меньшим по площади водоёмам? Не найдём ли там примеры идеально ровной водной плоскости?

Нет, вопреки расхожим представлениям, уровень воды на поверхности крупных озёр тоже не бывает строго горизонтальным. Он имеет «перекосы» в виде длинных, на глаз малозаметных, волн — так называемых сейш. Они возникают под воздействием внешних сил: изменения атмосферного давления, направления и скорости ветра, сейсмических толчков, обрушения берегов.

Сейши характеризуются большим периодом (от нескольких минут до десятков часов) и заметной амплитудой (от миллиметров до нескольких метров). Так, на Женевском озере (Швейцария) амплитуда сейш достигает 2 м с периодом более одного часа. А в достаточно изолированном и мелководном Азовском море наблюдались сейши с периодом до 23 часов и амплитудой 10—25 см.

Нечто подобное происходит в Финском заливе, где глубокий циклон с сильнейшими западными ветрами создаёт «перекос» уровней и длинная волна, распластываясь, накатывает в устье Невы, вызывая знаменитые наводнения в Санкт-Петербурге. Пушкин, не имея никаких систематических наблюдений, коротко и точно описал причину обратного течения Невы, то есть изменения её уклона:

Но силой ветров от залива
Переграждённая Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова…

Простейшую модель сейши легко пронаблюдать в тазу с водой. Качнув его один раз, можно увидеть, как возникшие волны, многократно отражаясь от бортов, перекатываются по поверхности. Они сталкиваются, хаотично накладываются друг на друга, создавая сложную волновую систему.

Но самые значительные искажения горизонтальности уровня воды происходят на наиболее подвижных водных объектах — реках.

Очевидно, что любой поток воды не может быть строго горизонтальным именно потому, что он течёт, а значит, имеет уклон, ведь, согласитесь, без уклона вода течь не будет. И, рассматривая продольный профиль реки, мы всегда видим направленность уклона как дна реки, так и её поверхности.

Но если русло реки достаточно стабильно, то уровень воды в нём меняется постоянно. Неслучайно измерение его на водомерных постах производится как минимум дважды в сутки, во время половодья и паводков — каждый час. Именно в эти периоды реки особенно агрессивны, тем более когда они угрожающе «прыгают в высоту» (опять-таки лишь образное выражение, подразумевающее наивысший подъём уровня и выход речной воды за пределы собственного русла).

Понятно, что необходимо знать, насколько высоко река может подняться. Большинство городов возникло в то время, когда не было никаких сведений о возможных колебаниях уровня воды в реках, и теперь многие из них жестоко страдают от периодически повторяющихся катастрофических наводнений. Общеизвестны наводнения на реках Китая, Индии, США, некоторых европейских стран. Наводнения происходят в Петербурге, Архангельске, Красноярске, Благовещенске, Крымске и в других городах и населённых пунктах России. Учитывая печальный опыт затопления старых городов, проектирование и строительство новых проводится с обязательным учётом наивысших уровней воды. Но как определить величину таких подъёмов? Для этого нужно знать закономерности водного режима рек и озёр, иметь длительный ряд наблюдений за ними. По хронологическому графику суточных изменений уровня воды (он называется гидрографом) можно судить о характере вод-ного питания, сроках наступления и величине экстремальных ситуаций.

Высота подъёма уровня воды на реках во время половодья или паводков зависит от многих причин: на одних реках — это величина снегозапасов и интенсивность их таяния, на других — количество осадков и продолжительность ливней, на третьих — условия замерзания и вскрытия ото льда, дружность ледохода, на четвёртых — направление ветровых и приливных нагонов воды. Но сильнее всего влияют размер площади водосбора и характер русла реки. Очевидно, чем сильнее стеснено берегами русло, тем больше реке хочется вырваться за его пределы и тем выше ей приходится подниматься. И наоборот: в широких заболоченных поймах, где ничто не мешает реке разойтись вширь, подъём воды незначительный. Особенно успокаивающе действуют на реки… озёра и болота. Чем их больше в речном бассейне, тем меньше колебания уровня воды.

Каковы же реальные подъёмы уровня воды на реках и озёрах? И не являются ли плодом художественного воображения рассказы о многометровых скачках уровня реки, о водяных валах, о скрывшихся под водой посёлках, о затоплении обширных пространств, соизмеримых с площадью некоторых государств?

Как показывают многолетние гидрологические наблюдения, такие события не только имели и имеют место, но они поддаются определённой классификации.

Самые высокие подъёмы уровня воды отмечаются на равнинных реках, текущих в чётко выраженных берегах при отсутствии поймы. В этих условиях даже на малых реках колебания уровней достигают 2—4 м, а на средних и крупных — вода способна подниматься до высоты многоэтажных домов. О «прекрасном голубом Дунае» слышали все, но не все знают, что за две тысячи километров от его устья, в Австрии, амплитуда колебаний уровня дунайской воды достигает почти 15 м, в Будапеште отмечены прыжки уровня более 10 м. Однако в Европе рекорд по «прыжкам в высоту» держит… Ока. В районе Калуги амплитуда колебаний уровня воды за более чем 120-летний период наблюдений достигла 19 м! На этом фоне подъёмы воды на Дону покажутся умеренными — «всего» 12—14 м, а на верхней Волге (до создания регулирующих водохранилищ) вода выше 10 м не поднималась.

Достаточно высокую планку преодолевают наши северные реки. Мощные водные потоки, ограниченные крутыми и прочными берегами, способны подниматься на высоту 10—12 м. Особенно велики амплитуды колебаний уровней на Печоре. Почти на всём её протяжении разница между минимальными и максимальными уровнями достигает 12 м. Столь же «прыгуч» и приток Печоры — река Уса. Другой северный гигант — Северная Двина — почти не уступает своей соседке. В районе Усть-Пинеги многолетние колебания уровня превысили 12 м. Достаточно «прыгуча» и река Сухона, особенно в нижнем течении. Десятиметровые подъёмы уровня её воды не раз испытал на себе Великий Устюг.

Однако, несмотря на знаменитые российские «разливы рек её, подобные морям», чемпионов по «прыжкам вверх» следует искать в Азии. Наибольший подъём уровня воды в нашей стране — до 32 м — наблюдался на реке Тунгуске. К счастью, никаких хозяйственных объектов в этом створе нет. А среди мировых рек-гигантов самый высокий «прыжок» совершает река Янцзы в Китае. В теснине у города Ичан он достигает 50 м. Какой же мощью нужно обладать, чтобы взять такую высоту!

Реки, имеющие поймы, не могут даже приблизиться к подобным результатам. Обычно амплитуда колебаний уровней воды в них не превышает в верхнем течении 1,5—2 м, в среднем — 15—20 м. По этой причине и Волга в низовьях, и Урал на всём протяжении не поднимаются выше 10 м.

Ещё ниже результаты у рек, протекающих в пределах равнинных заболоченных территорий — в Западной Сибири, в Полесье. Здесь на крупных реках — Оби, Припяти — амплитуда колебаний уровня едва достигает 8—10 м, на малых реках — 1—1,5 м.

Самые низкие результаты показывают озёрные и горные реки. Многолетние колебания уровня воды даже на полноводных реках не превышают 4—6 м. К их числу относятся Ангара, Волхов, Нева. Так, за всю историю наблюдений у Новой Ладоги амплитуда колебаний уровня воды в Волхове составила 3,3 м. Ещё меньше она для Невы, сток которой почти полностью регулируется Ладогой.

В связи с этим возникает вопрос: способны ли подниматься озёра? В отличие от рек, большая ёмкость озёр не позволяет им так быстро и легко поддаваться капризам погоды — дружному снеготаянию, интенсивному ливню, нагонным ветрам и т. п. Поэтому амплитуда их уровней гораздо меньше, особенно у солидных озёр. Уровень Ладожского озера, например, за период наблюдений более 140 лет колебался в пределах 1,5—2,5 м, на Байкале вековые колебания уровня не превысили 2,2 м.

На территории России наиболее «подъёмно» озеро Ильмень, амплитуда его уровней за весь период наблюдений превышает 7 м. (Как тут не вспомнить легенду о граде Китеже, ушедшем под воду?) Это объясняется тем, что площадь водной поверхности Ильменя примерно в 90 раз меньше площади питающего его бассейна. Поэтому озеро так бурно реагирует на малейшие изменения водности своей огромной вотчины. Примерно так же ведёт себя его северный сосед на Вологодчине — озеро Кубенское, наивысшие подъёмы уровня там достигают 5—6 м. Все остальные озёра севера и северо-запада России поднимаются в пределах 2—3 м.

И всё же в мире существует уникальный пример практически абсолютной горизонтальности воды — это бессточное Большое Солёное озеро на северо-западе США. Высохший до корки слой соли повторяет уровень воды и обеспечивает настолько ровную поверхность, что на ней проводятся испытания и гонки сверхскоростных машин.

Но если «перекосы» уровней характерны даже для озёр, то на реках они ещё более заметны. Нет сомнений в продольном уклоне водного потока. Но очевидно ли наличие поперечного? Здравый смысл подсказывает: если бы он был, вода бы двигалась поперёк реки — между берегами. Такое допущение может показаться абсурдным — ведь это не должно происходить!

Тем не менее поперечный уклон воды в русле существует. В этом легко убедиться, наблюдая за жизнью большой равнинной реки.

Обратите внимание на поведение водного потока в различные сезоны года. Присмотритесь к реке весной, в половодье, во время ледохода. Свободно плывущие льдины приближаются, иногда даже прижимаются к берегам, а в случае ледяного затора часто «наползают» на них. Это говорит о том, что существует уклон, направленный из середины реки к берегам. Если же проследить за рекой по окончании половодья, в межень, то нетрудно будет заметить, что все свободно плывущие предметы (брёвна, ветки, различный мусор) придерживаются середины реки, чётко выявляя стрежень водного потока. Того самого, на который «выплывали расписные острогрудые челны». Следовательно, существует уклон, направленный от берегов к середине реки. Опытные водные туристы могут подтвердить наличие не только продольных, но и поперечных течений в русле реки, особенно там, где меняется направление стрежня.

Чем же объясняется возникновение разнонаправленных по сезонам поперечных уклонов? Гидрологи полагают, что их причиной являются существенные изменения расхода воды в русле. Для большинства рек объём воды в половодье или в паводок может возрастать в десятки раз. Поэтому, когда русло переполняется водой, наибольшая пропускная способность приходится на срединную часть реки, где влияние трения о берега и дно относительно невелико и незначительно сказывается на скорости потока. В результате большего напора уровень воды здесь становится выше, чем у берегов. И тогда говорят: «река вздулась». Иногда это заметно даже на глаз; на крупных и полноводных реках превышение срединного уровня над прибрежным достигает 1 м. В этих случаях при ширине реки 1,5—2 км поперечный уклон превышает 0,001, что немало даже для продольного уклона естественных водотоков. Из-за такого перепада уровней в реке возникает движение воды от середины русла к берегам, которое и увлекает за собой льдины.

В конце половодья водность и глубина реки уменьшаются и возрастает тормозящее влияние дна и берегов. Это приводит к тому, что уровень воды у берегов оказывается выше, чем посередине реки, в русле возникает движение воды в направлении от берегов к центру. Очевидно, что плывущие по реке предметы будут стремиться к её середине, так что по их местонахождению в потоке можно определить и фазы водного режима — подъём или спад. Определение, конечно, будет поверхностным, ведь мы не видим, что происходит в глубине русла. Река умело прячет «концы в воду», и можно только догадываться, что помимо продольной скорости в реках существуют поперечные циркуляционные течения.

Причина данного явления была вскрыта лишь в середине прошлого века. Экспериментальными работами М. А. Великанова (1958), Н. И. Маккавеева и других (1961) установлено, что поверхность реки может изменять свою форму, образовывать различные уклоны под влиянием увеличения или уменьшения её расхода, наличия центробежной силы на поворотах, силы вращения Земли, ветра и так далее.

Наиболее сложные случаи движения возникают на изгибах русла, где наряду с силой тяжести на скорость течения влияет центробежная сила, которая «прижимает» поток к вогнутому (подмываемому) берегу и несколько приподнимает уровень воды. В результате избытка гидростатического давления в придонных слоях вода «отжимается» и направляется в сторону выпуклого берега.

Таким образом, возникают два поперечных течения: одно — «поверхностное», ударяющее в вогнутый берег, другое — «придонное», направленное в противоположную сторону. В каждой излучине направление циркуляции своё. На правых поворотах — струи воды движутся по часовой стрелке, на левых — в обратном направлении. Так создаётся круговая циркуляция в потоке.

Смешиваясь с основным продольным потоком, разно направленные течения на поверхности и у дна создают спиралевидное («винтовое») движение воды. Некоторые реки так и текут — «по спирали» от излучины до излучины вниз по течению.

Ещё сложнее движение речного потока в «критические» сезонные периоды. При весеннем половодье выпуклая форма водной поверхности создаёт два расходящихся к берегам уклона и соответствующие им течения. При этом, достигая дна, они меняют направление и, сталкиваясь на середине, устремляются к поверхности. В летнюю межень движение воды происходит иначе: поверхностные потоки направлены к середине реки, сталкиваются и уходят на глубину, где и расходятся в сторону берегов. Таким образом, в эти периоды речной поток состоит из двух параллельно движущихся, но противоположно закрученных спиралевидных течений.

Наблюдения показывают, что наиболее устойчивы уровни в реках и озёрах в летнюю и зимнюю межень. Это те периоды, когда приток воды ограничен и может даже прекратиться, а сами уровни минимальны. Причём часто поверхность воды теряет естественную открытость, покрываясь летом теплолюбивой вод-ной растительностью (ряской, водорослями), а зимой — льдом. И то и другое сдерживает волновые колебания уровня воды.

Такие водоёмы очень поэтичны и любимы художниками. Вспомните заросший пруд на картине В. М. Васнецова «Алёнушка» или покрытые кувшинками пруды на пейзажах Клода Моне…

Что касается выравнивающего влияния ледового покрова, то и тут можно только восхищаться наблюдательностью Пушкина, нашедшего точное и изящное сравнение:

Опрятней модного паркета
Блистает речка, льдом одета.

Спору нет, «застывшие» речки и пруды производят иногда впечатление водного зеркала. И, действительно, реальная горизонтальность существует, но лишь на очень немногих водных объектах, чаще всего небольших, замкнутых, изолированных от внешних воздействий, да и то на короткий период и на определённом отрезке длины. Таким образом, на вопрос, поставленный в заголовке, приходится чаще всего отвечать отрицательно. А если и положительно, то с большими оговорками…

Водная поверхность. Стоковое фото № 352314, фотограф Losevsky Pavel / Фотобанк Лори

Корзина Купить!

Изображение помещёно в вашу корзину покупателя.
Вы можете перейти в корзину для оплаты или продолжить выбор покупок.
Перейти в корзину…

удалить из корзины

Размеры в сантиметрах указаны для справки, и соответствуют печати с разрешением 300 dpi. Купленные файлы предоставляются в формате JPEG.

¹ Стандартная лицензия разрешает однократную публикацию изображения в интернете или в печати (тиражом до 250 тыс. экз.) в качестве иллюстрации к информационному материалу или обложки печатного издания, а также в рамках одной рекламной или промо-кампании в интернете. При использовании требуется указывать источник произведения.

² Расширенная лицензия разрешает прочие виды использования, в том числе в рекламе, упаковке, дизайне сайтов и так далее.

Подробнее об условиях лицензий

³ Лицензия Печать в частных целях разрешает использование изображения в дизайне частных интерьеров и для печати для личного использования тиражом не более пяти экземпляров.

Пакеты изображений дают значительную экономию при покупке большого числа работ (подробнее)

Размер оригинала: 4368×2912 пикс. (12.7 Мп)

Указанная в таблице цена складывается из стоимости лицензии на использование изображения (75% полной стоимости) и стоимости услуг фотобанка (25% полной стоимости). Это разделение проявляется только в выставляемых счетах и в конечных документах (договорах, актах, реестрах), в остальном интерфейсе фотобанка всегда присутствуют полные суммы к оплате.

Внимание! Использование произведений из фотобанка возможно только после их покупки. Любое иное использование (в том числе в некоммерческих целях и со ссылкой на фотобанк) запрещено и преследуется по закону.

Поверхностные воды | Национальное географическое общество

Поверхностные воды — это любые водоемы над землей, включая ручьи, реки, озера, водно-болотные угодья, водохранилища и ручьи. Океан, несмотря на то, что он соленый, также считается поверхностной водой. Поверхностные воды участвуют в гидрологическом цикле или круговороте воды, который включает движение воды к поверхности Земли и от нее. Осадки и водные стоки питают поверхностные водоемы. С другой стороны, испарение и просачивание воды в землю приводят к потере воды водоемами.Вода, просачивающаяся глубоко в землю, называется подземной.

Поверхностные и подземные воды являются резервуарами, которые могут сливаться друг с другом. В то время как поверхностные воды могут просачиваться под землю, становясь подземными, подземные воды могут всплывать на поверхность, пополняя поверхностные воды. В этих местах образуются родники.

Существует три типа поверхностных вод: многолетние, эфемерные и искусственные. Многолетние, или постоянные, поверхностные воды сохраняются в течение всего года и пополняются за счет подземных вод при малом количестве осадков.Эфемерные или полупостоянные поверхностные воды существуют только часть года. Эфемерные поверхностные воды включают небольшие ручьи, лагуны и водоемы. Искусственные поверхностные воды находятся в искусственных сооружениях, таких как дамбы и искусственные водно-болотные угодья.

Поскольку поверхностные воды более доступны, чем подземные, они используются людьми во многих целях. Это важный источник питьевой воды, который используется для орошения сельскохозяйственных угодий. В 2015 году почти 80 процентов всей воды, используемой в Соединенных Штатах, поступали из поверхностных вод.Водно-болотные угодья с поверхностными водами также являются важной средой обитания для водных растений и диких животных.

За поверхностными водами планеты можно следить как с помощью измерений поверхности, так и спутниковых снимков. Расходы потоков измеряются путем расчета расхода — количества воды, движущейся вниз по течению в единицу времени — в нескольких точках по течению. Мониторинг расхода рек важен, поскольку он помогает определить влияние деятельности человека и изменения климата на доступность поверхностных вод.Также важно следить за растительностью вокруг поверхностных водоемов. Удаление растительности либо естественными способами, такими как пожары, либо в результате вырубки лесов может оказать негативное воздействие на поверхностные воды. Потеря растительности может привести к увеличению поверхностного стока и эрозии, что, в свою очередь, может повысить риск наводнений.

 

Поверхностные воды | Основное руководство

Наш основной путеводитель по водорослям и поверхностным водам: что это такое, что вызывает их и как предотвратить их накопление в наших экосистемах питьевой воды.

Как вы определяете поверхностные воды?

Поверхностные воды, согласно энциклопедической статье National Geographic: «Любой надземный водоем, включая ручьи, реки, озера, водно-болотные угодья, водохранилища и ручьи. Океан, несмотря на то, что он соленый, также считается поверхностными водами».

«Исследование, проведенное Геологической службой США в 2015 году, показало, что 70 процентов всей воды, используемой в Соединенных Штатах, поступает из поверхностных вод».

Ключевая часть гидрологического цикла, осадки и водный сток питают поверхностные водные объекты.Поверхностные воды могут терять воду в результате испарения и просачивания воды в землю, что известно как подземные воды. Хотя поверхностные и подземные воды тоже могут питать и то, и другое.

Изображение предоставлено: National Geographic

Есть три типа поверхностных вод:

  • Многолетние — Многолетние, или постоянные, поверхностные воды сохраняются в течение всего года и пополняются за счет подземных вод при небольшом количестве осадков.
  • Эфемерные — Эфемерные или полупостоянные поверхностные воды существуют только часть года. Эфемерные поверхностные воды включают небольшие ручьи, лагуны и водоемы.
  • Искусственные — Искусственные поверхностные воды находятся в искусственных сооружениях, таких как дамбы и построенные водно-болотные угодья.

Поверхностные воды являются наиболее легко доступными водами, гораздо доступнее, чем подземные. Будучи нашим основным источником питьевой воды, она также играет жизненно важную роль в ирригации.Исследование, проведенное Геологической службой США в 2015 году, показало, что 70 процентов всей воды, используемой в Соединенных Штатах, поступает из поверхностных вод.

Что вызывает эвтрофикацию?

Изображение предоставлено: Eniscuola

Природа определяет эвтрофикацию как «характеризующуюся чрезмерным ростом растений и водорослей из-за повышенной доступности одного или нескольких ограничивающих факторов роста, необходимых для фотосинтеза, таких как солнечный свет, двуокись углерода и питательные удобрения.»

Эвтрофикация происходит естественным образом на протяжении столетий по мере того, как озера и реки стареют и наполняются мусором. Однако возросшая сельскохозяйственная и промышленная деятельность человека ускорила это природное явление как за счет сбросов из точечных источников, так и за счет неточечных загрузок ограничивающих питательных веществ, таких как азот и фосфор.

«Эвтрофикация затрагивает 54 процента озер Азии, 53 процента озер Европы, 48 процентов озер Северной Америки».

Обследование состояния мировых озер, проведенное в 2008 году Университетом Альберты, показало, что эвтрофикации подвержены 54 процента озер Азии, 53 процента озер Европы, 48 процентов озер Северной Америки, 41 процент жителей Южной Америки и 28 процентов жителей Африки.

Изображение предоставлено: Eniscuola

Эвтрофикация вызывается тремя основными факторами:

  • Удобрения — Сельскохозяйственная практика и использование удобрений в почве способствуют накоплению питательных веществ. Когда эти питательные вещества достигают высоких уровней концентрации и земля больше не может их усваивать, они переносятся дождем в реки и грунтовые воды, которые впадают в наши поверхностные водные экосистемы.
  • Сброс сточных вод — Во всем мире и в большинстве развивающихся стран сточные воды сбрасываются непосредственно в поверхностные водные объекты. Это приводит к высвобождению большого количества питательных веществ, которые стимулируют рост водорослей.
  • Снижение способности к самоочищению — Озера и реки со временем загрязняются посторонними предметами, такими как органический материал и человеческий мусор. Эти посторонние предметы способны поглощать большое количество питательных веществ и загрязняющих веществ.Накопление этих объектов в бассейне поверхностных вод увеличивает взаимодействие между водой и посторонними объектами, что приводит к повторному взвешиванию питательных веществ, находящихся на дне поверхностных вод.

Какие питательные вещества содержатся в воде?

Вода состоит из водорода и кислорода и не содержит калорий. Поверхностная вода иногда может содержать следы минералов, таких как кальций, магний, натрий, цинк и медь.

Питательные вещества являются важным индикатором качества поверхностных вод, поскольку неорганический азот и фосфор контролируют рост водных растений.Чрезмерный рост водных растений может привести к снижению концентрации растворенного кислорода в ручьях в течение ночи до уровней, которые могут не поддерживать определенные виды рыб.

Что означают цианобактерии?

Изображение предоставлено EPA

Цианобактерии — вид водорослей, обитающих в воде, микроорганизмы которых способны осуществлять фотосинтез. Их обычно называют «сине-зелеными» водорослями.

Поскольку это бактерии, они довольно маленькие и обычно одноклеточные, хотя часто растут колониями, которые достаточно велики, чтобы мы могли их видеть.

Слово «цианобактерии», согласно словарю английского языка Коллинза, означает; «группа фотосинтезирующих бактерий (тип Cyanobacteria), содержащая синий фотосинтетический пигмент».

Они отличаются тем, что являются самыми древними известными окаменелостями, так как им более 3,5 миллиардов лет.

Где встречаются цианобактерии?

По данным CDC,

цианобактерий можно найти в природе во всех типах воды.Одноклеточные организмы обитают в пресной, солоноватой (сочетание пресной и соленой) и морской воде.

Один из наиболее распространенных видов водорослей, цианобактерии не требуют для роста ничего, кроме солнечного света, что делает большинство открытых поверхностных водоемов идеальной средой обитания для их роста.

Что такое водоросли?

Изображение предоставлено: ThoughtCo

Водоросли, говоря простым языком, можно определить как группу водных организмов, способных к фотосинтезу, Live Science.

Большинство людей знают о наиболее распространенных видах водорослей; например, морские водоросли, прудовая пена и даже цветущие водоросли, растущие в озерах. Тем не менее, о водорослях нужно знать и понимать гораздо больше, чем то, что мы очищаем от наших садовых прудов.

Где встречаются водоросли?

Водоросли можно найти практически в любом пресноводном или морском водоеме. Поскольку большинству водорослей для роста требуется солнечный свет, поверхность является идеальной средой для цветения водорослей.

Название «Водоросли» может охватывать множество организмов, способных производить кислород под действием солнечного света, но эти организмы не так уж тесно связаны между собой.

Однако есть некоторые ключевые характеристики, которые объединяют их и отличают от растений, произрастающих на суше.

«Способные расти в самых разных водных средах обитания, водоросли могут процветать в пресноводных озерах и соленых океанах».

По словам Лауры Барсанти и Паоло Гуалтьери, авторов книги «Водоросли: анатомия, биохимия и биотехнология», водоросли не настолько дифференцированы, как растения. У них отсутствуют настоящие корни, стебли и листья, а также сосудистая система для распределения воды и питательных веществ по всему телу.

Водоросли могут существовать как одна микроскопическая клетка или как макроскопические и многоклеточные. Они могут жить колониями и даже принимать лиственный вид — как это можно увидеть у морских водорослей и гигантских водорослей.

Способные расти в самых разных водных средах обитания, водоросли могут процветать в пресноводных озерах и морских океанах. Водоросли также очень устойчивы, так как они способны выдерживать и процветать в диапазоне температур, различных концентраций кислорода и углекислого газа, кислотности и мутности.

Большинство водорослей являются автотрофами или фотоавтотрофами, что означает, что они получают питательные вещества от солнечного света посредством фотосинтеза. Однако есть некоторые водоросли, которым требуются питательные вещества из других источников — это гетеротрофные водоросли. Это означает, что для роста им необходимо поглощать органические материалы, такие как углеводы, белки и жиры.

Водоросли способны размножаться бесполым или вегетативным путем полового размножения. Бесполые методы включают водоросли, производящие подвижные споры, в то время как вегетативный метод представляет собой простое деление клеток митозом, которое дает идентичное потомство.

Существует семь основных типов водорослей, каждый из которых отличается размером, цветом и функцией:

  • Euglenophyta (Euglenoids) — пресноводные и морские протисты (разнообразная совокупность организмов). Как и растительные клетки, некоторые эвгленоиды автотрофны. У них нет клеточной стенки, но вместо этого они покрыты богатым белком слоем, называемым пелликулой.
  • Chrysophyta (золотисто-бурые и диатомовые водоросли) — наиболее многочисленные виды одноклеточных водорослей, насчитывающие около 100 000 различных видов.Оба могут быть найдены в пресной и морской среде. Диатомовые водоросли встречаются чаще, чем золотисто-коричневые водоросли, и состоят из многих видов планктона, встречающихся в океане.
  • Pyrrophyta (огненные водоросли) — одноклеточные водоросли, обычно встречающиеся в океанах и в некоторых источниках пресной воды. Они разделены на два класса: динофлагелляты и криптомонады. Динофлагелляты могут вызывать явление, известное как красный прилив, при котором океан кажется красным из-за их большого количества. Они также ядовиты, поскольку вырабатывают нейротоксин, который может нарушить правильную работу мышц у людей и других организмов.Криптомонады похожи на динофлагеллят и также могут вызывать вредоносное цветение водорослей, из-за чего вода приобретает красный или темно-коричневый цвет.
  • Chlorophyta (зеленые водоросли) – обычно встречаются в пресноводной среде, хотя несколько видов можно найти в океане. Как и у огненных водорослей, у зеленых водорослей клеточные стенки состоят из целлюлозы, а у некоторых видов есть один или два жгутика. Зеленые водоросли содержат хлоропласты и подвергаются фотосинтезу. Существуют тысячи одноклеточных и многоклеточных видов этих водорослей.Многоклеточные виды обычно группируются в колонии размером от четырех до нескольких тысяч клеток. Типы зеленых водорослей включают морской салат, водоросли из конского волоса и пальцы мертвеца.
  • Rhodophyta (красные водоросли) – обычно встречаются в тропических морских районах. В отличие от других водорослей, у этих эукариотических клеток отсутствуют жгутики и центриоли. Красные водоросли растут на твердых поверхностях, включая тропические рифы, или прикрепляются к другим водорослям.
  • Paeophyta (бурые водоросли) — самый крупный вид водорослей, состоящий из разновидностей водорослей и ламинарии.Эти виды имеют дифференцированные ткани, включая якорный орган, воздушные карманы для плавучести, стебель, фотосинтетические органы и репродуктивные ткани, производящие споры и гаметы.
  • Xanthophyta (Желто-зеленые водоросли) — наименее плодовитые виды водорослей, насчитывающие всего от 450 до 650 видов. Это одноклеточные организмы с клеточными стенками из целлюлозы и кремнезема, обычно образующие небольшие колонии, состоящие всего из нескольких клеток. Желто-зеленые водоросли обычно живут в пресной воде, но их можно найти в соленой воде и влажной почве.

Что означает цветение водорослей?

Изображение предоставлено Национальной океанской службой

По данным Агентства по охране окружающей среды (EPA),

Цветение водорослей, или HABS, относится к неконтролируемому росту определенных микроводорослей, что приводит к выработке токсинов, нарушению экосистем и увеличению затрат на очистку воды.

Чем опасны водоросли?

Водоросли не обязательно вредны, но они могут оказывать вредное воздействие на окружающую среду и животных, живущих в них.По мере роста колонии цветения водорослей они выделяют токсины, которые могут убить рыбу, мелких млекопитающих, птиц, а при попадании в организм человека могут вызвать серьезное заболевание или даже смерть.

Другие водоросли нетоксичны, но вместо этого наносят вред, поскольку они съедают весь кислород в воде при разложении, закупоривают жабры рыб и душат кораллы и подводную водную растительность.

В пресных водах цианобактерии (сине-зеленые водоросли) являются основными производителями токсинов, хотя некоторые эукариотические водоросли также вызывают проблемы. Водоросли используют токсины, чтобы защитить себя от поедания мелкими животными.

Это явление известно как эвтрофикация или загрязнение питательными веществами, когда в экосистему добавляется избыточное количество азота и фосфора. По данным EPA, удобрения, которые мы используем в сельском хозяйстве, и навоз животных богаты азотом, а неправильно очищенные сточные воды содержат много азота и фосфора.

Что вызывает появление водорослей и как они образуются?

Изображение предоставлено: Beachapedia

Водоросли и цветение водорослей образуются в результате нескольких факторов, в том числе; доступные питательные вещества, температура, свет, экосистема, нарушения, гидрология и химический состав воды.Именно сочетание этих факторов вызывает образование водорослей:

  • Питательные вещества — Питательные вещества стимулируют и поддерживают рост водорослей и цианобактерий. Основным фактором считается эвтрофикация водотоков. Основными питательными веществами, способствующими эвтрофикации, являются фосфор и азот. Сток и эрозия почвы с удобренных сельскохозяйственных угодий и газонов, эрозия берегов и русел рек, расчистка земель (вырубка лесов) и сточные воды являются основными источниками поступления фосфора и азота в водные пути.Все они рассматриваются как внешние источники. Внутреннее происхождение питательных веществ происходит из отложений озера/водохранилища. Фосфаты прикрепляются к отложениям. Когда концентрация растворенного кислорода в воде низкая (бескислородная), отложения выделяют фосфат в толщу воды. Это явление способствует росту водорослей.
  • Температура. Раннее цветение сине-зеленых водорослей обычно происходит весной, когда температура воды выше и светлее. Рост сохраняется в теплое время года.Температура воды выше 25°C оптимальна для роста цианобактерий.
  • Свет — Популяции сине-зеленых водорослей уменьшаются, когда они подвергаются длительному воздействию высокой интенсивности света, но имеют оптимальный рост при периодическом воздействии высокой интенсивности света. Эти условия выполняются под поверхностью воды, где световая среда колеблется.
  • Стабильные условия. Большинство сине-зеленых водорослей предпочитают стабильные водные условия со слабым течением, длительным временем пребывания, слабым ветром и минимальной турбулентностью; другие предпочитают условия смешивания и мутную среду.Засуха, забор воды для орошения, потребления человеком и скотом, а также регулирование рек плотинами и плотинами — все это способствует уменьшению потоков воды в наших речных системах.
  • Мутность — Мутность вызвана наличием взвешенных частиц и органических веществ в толще воды. Высокая мутность возникает, когда через систему проходит много воды. Низкая мутность возникает, когда в толще воды присутствует лишь небольшое количество взвешенных веществ. Когда мутность низкая, через толщу воды может проникать больше света.Это создает оптимальные условия для роста водорослей. В свою очередь, растущие водоросли создают мутную среду.

«Для роста водорослям требуются углекислый газ и солнечный свет, но им также нужны питательные вещества для роста в виде азота и фосфора».

Сколько времени требуется для роста водорослей?

Изображение предоставлено: Гуппи и живородки Рыбные ресурсы

Время, необходимое сине-зеленым водорослям, зависит от условий, в которых они находятся.Однако из-за способности получать питательные вещества из солнечного света этот тип водорослей быстро растет, образуя цветки, которые распространяются по поверхности воды.

Какие питательные вещества необходимы водорослям для роста?

Водоросли нуждаются в углекислом газе и солнечном свете для роста, но им также нужны питательные вещества для роста в виде азота и фосфора, которые являются наиболее важными из них.

Источниками этих питательных веществ могут быть сельскохозяйственные удобрения, сточные воды и загрязняющие вещества, попадающие в поверхностные воды.Комбинация этих ключевых питательных веществ и солнечного света заставляет водоросли, способные к фотосинтезу, производить хлорофилл.

Воздействие водорослей на поверхностные воды?

Воздействие водорослей на поверхностные воды может иметь ряд последствий, как положительных, так и отрицательных, на экосистему и качество питьевой воды, которая может быть получена из этого водоема. Существуют тысячи различных видов водорослей, каждый из которых по-своему воздействует на поверхностные воды.

От водорослей, помогающих создавать кислород, до водорослей, выделяющих вредные токсины – водоросли и их воздействие на поверхностные воды быстро становятся проблемой, требующей решения.

Изображение предоставлено: Прибрежный медицинский округ

Водоросли могут оказывать как полезное, так и вредное воздействие на поверхностные водоемы. В некоторых случаях водоросли, а также цианобактерии способны вызывать различные неприятные эффекты в поверхностных водах, такие как чрезмерное скопление пены, накипи и изменение цвета воды, Водная энциклопедия.

Когда количество водорослей в озере или реке резко увеличивается, это приводит к цветению водорослей.Цветение водорослей способствует естественному процессу старения озера, а в некоторых озерах может обеспечить важные преимущества, повышая первичную продуктивность.

Водоросли могут оказывать полезное влияние на поверхностную водную среду — некоторые водоросли производят кислород, пищу для рыб, масла и другие полезные материалы, согласно Live Science.

«Токсичные цветения представляют наибольшую угрозу не только для рыб и других живых организмов, но и для наземных животных и человека».

Однако периодическое или сильное цветение может привести к истощению растворенного кислорода, поскольку большое количество мертвых водорослей начинает разлагаться.В высокоэвтрофных озерах цветение водорослей может привести к аноксии, что приводит к гибели рыбы в этой экосистеме, особенно летом.

С точки зрения человеческих ценностей, запахи и непривлекательный внешний вид цветущих водорослей могут умалять рекреационную ценность водохранилищ, озер и ручьев. Повторяющееся цветение может привести к снижению стоимости участков на берегу озера или реки.

Токсичные цветения представляют наибольшую угрозу, поскольку они могут не только воздействовать на рыбу и другие живые организмы в экосистеме поверхностных вод, но также представляют угрозу для наземных животных и людей.

Цветение токсичных видов водорослей и цианобактерий может затопить поверхностные воды биотоксином, который они производят. Ядовитые цветы могут вызывать у человека такие заболевания, как гастроэнтерит и раздражение легких.

Другие цианобактериальные токсины менее опасны и вызывают раздражение кожи только у людей, которые плавают через цветение водорослей. Токсичность может иногда вызывать тяжелые заболевания и смерть животных, потребляющих воду, содержащую биотоксины.

Как избавиться от водорослей?

Как избавиться от сине-зеленых водорослей в озерах

Изображение предоставлено компанией Splash Supply

Успешное удаление сине-зеленых водорослей может быть затруднено, но этого можно добиться несколькими способами.

Наиболее распространенный способ удаления сине-зеленых водорослей — простая очистка поверхностного слоя водорослей сачком. Однако это очень сложный способ избавить озеро от водорослей.

На рынок выходит несколько продуктов, таких как фильтры, которые могут помочь удалить большое количество сине-зеленых водорослей. Одним из самых простых способов удаления водорослей является морить цианобактерии голодом, что достигается путем тщательного контроля питательных веществ, поступающих в экосистему поверхностных вод.

После того, как вы контролируете количество питательных веществ, поступающих в поверхностные воды, вы можете удалить большие цветки водорослей, чтобы гарантировать, что сине-зеленые водоросли снизят скорость своего роста.

Как предотвратить цветение водорослей в озерах

Существует несколько способов предотвратить накопление и рост водорослей:

  1. Обеспечить аэрацию пруда и движение воды через аэраторы или фонтаны.
  2. Собирайте и утилизируйте экскременты домашних животных, которые являются распространенным источником избытка питательных веществ и бактерий.
  3. Установите дождевые бочки по всему сообществу, чтобы уменьшить загрязнение стока.
  4. Реализуйте стратегии ландшафтного дизайна, такие как ксеродизайн, которые повышают фильтрацию грунтовых вод до того, как вода попадет в пруд или озеро.
  5. Используйте местную растительность вместо цементных насыпей или ухоженных газонов вокруг прудов и озер. Позвольте естественной растительности расти у кромки воды.
  6. Удаляйте скошенную траву и листья, чтобы предотвратить разложение в прудах и озерах или вокруг них.
  7. Используйте бесфосфорные удобрения и моющие средства, чтобы ограничить сток богатых питательными веществами веществ.
  8. Проконсультируйтесь с квалифицированным специалистом по управлению водными ресурсами, который может регулярно контролировать качество воды и порекомендует соответствующие методы лечения.

Поверхностное натяжение и вода | Геологическая служба США

•  Школа наук о воде ДОМАШНЯЯ СТРАНИЦА  •  Темы, посвященные свойствам воды  •

 

Поверхностное натяжение: «Свойство поверхности жидкости, которое позволяет ей сопротивляться внешней силе благодаря когезионной природе ее молекул».

Кажется, что это противоречит законам физики, но стальная скрепка действительно может плавать на поверхности воды. Высокое поверхностное натяжение помогает скрепке с гораздо большей плотностью плавать на воде.

Силы сцепления между молекулами жидкости ответственны за явление, известное как поверхностное натяжение. Молекулы на поверхности стакана с водой не имеют других молекул воды со всех сторон от себя и, следовательно, они сильнее связываются с теми, которые непосредственно с ними связаны (в данном случае рядом и под ними, но не над ними). Неправда, что на поверхности воды образуется «кожа»; более сильное сцепление между молекулами воды, в отличие от притяжения молекул воды к воздуху, затрудняет перемещение объекта по поверхности, чем перемещение его, когда он полностью погружен.(Источник: ГСУ).

 

Когезия и поверхностное натяжение

Силы сцепления между молекулами жидкости действуют совместно со всеми соседними молекулами. Те, что находятся на поверхности, не имеют соседних молекул сверху и, таким образом, проявляют более сильные силы притяжения к своим ближайшим соседям на поверхности и под ней. Поверхностное натяжение можно определить как свойство поверхности жидкости, которое позволяет ей сопротивляться внешней силе из-за когезионной природы молекул воды.

 

 

Поверхностное натяжение на молекулярном уровне

Поверхностное натяжение в воде связано с тем, что молекулы воды притягиваются друг к другу, поскольку каждая молекула образует связь с соседними молекулами. Однако на поверхности, в самом внешнем слое молекул, меньше молекул, за которые можно цепляться, поэтому это компенсируется за счет установления более прочных связей со своими соседями, что приводит к образованию поверхностного натяжения.

Молекулы воды хотят цепляться друг за друга.Однако на поверхности меньше молекул воды, за которые можно цепляться, поскольку наверху находится воздух (таким образом, молекул воды нет). Это приводит к более прочной связи между теми молекулами, которые действительно соприкасаются друг с другом, и слоем прочно связанной воды (см. диаграмму). Этот поверхностный слой (удерживаемый поверхностным натяжением) создает значительный барьер между атмосферой и водой. На самом деле, кроме ртути, вода обладает самым большим поверхностным натяжением среди всех жидкостей. (Источник: Озера Миссури)

Внутри тела жидкости молекула не будет испытывать результирующую силу, потому что все силы соседних молекул компенсируются (диаграмма). Однако для молекулы на поверхности жидкости будет действовать направленная внутрь сила, так как не будет силы притяжения, действующей сверху. Эта направленная внутрь результирующая сила заставляет молекулы на поверхности сжиматься и сопротивляться растяжению или разрыву. Таким образом, поверхность находится под напряжением, отсюда, вероятно, и название «поверхностное натяжение». (Источник: Фонд Вудро Вильсона).

Из-за поверхностного натяжения мелкие объекты будут «плавать» на поверхности жидкости до тех пор, пока объект не сможет прорваться и отделить верхний слой молекул воды. Когда объект находится на поверхности жидкости, натянутая поверхность будет вести себя как эластичная мембрана.

 

 

Примеры поверхностного натяжения

Водомерки могут ходить по поверхности воды благодаря сочетанию нескольких факторов.Водомерки используют высокое поверхностное натяжение воды и длинные гидрофобные ноги, чтобы оставаться над водой. Водомерки используют это поверхностное натяжение в своих интересах благодаря своим хорошо адаптированным ногам и распределенному весу. Ноги водомерки длинные и тонкие, что позволяет распределять вес тела водомерки по большой площади поверхности. Ноги сильные, но обладают гибкостью, что позволяет водомеркам равномерно распределять свой вес и двигаться вместе с движением воды.Гидрофьюжные волоски выстилают поверхность тела водомерки.
  • Хождение по воде: Маленькие насекомые, такие как водомерка, могут ходить по воде, потому что их веса недостаточно, чтобы проникнуть на поверхность.
  • Плавающая игла: Аккуратно размещенная маленькая игла может плавать на поверхности воды, даже если она в несколько раз плотнее воды. Если поверхность взболтать, чтобы разрушить поверхностное натяжение, то игла быстро утонет.
  • Не прикасайтесь к палатке!: Обычные материалы для палаток в какой-то степени непроницаемы для дождя, поскольку поверхностное натяжение воды закрывает поры в тонкотканом материале.Но если вы прикоснетесь к материалу палатки пальцем, вы нарушите поверхностное натяжение, и дождь будет капать.
  • Клинический тест на желтуху: Нормальная моча имеет поверхностное натяжение около 66 дин/см, но если присутствует желчь (тест на желтуху), оно падает примерно до 55. В тесте Хея мочу посыпают порошкообразной серой. поверхность. Он будет плавать в обычной моче, но утонет, если желчь понизит поверхностное натяжение.
  • Дезинфицирующие средства с поверхностным натяжением: Дезинфицирующие средства обычно представляют собой растворы с низким поверхностным натяжением.Это позволяет им распространяться на клеточных стенках бактерий и разрушать их.
  • Мыло и моющие средства: Облегчают чистку одежды за счет снижения поверхностного натяжения воды, благодаря чему она легче впитывается в поры и загрязненные участки.
  • Стирка холодной водой: Основной причиной использования горячей воды для стирки является то, что ее поверхностное натяжение ниже, и она лучше смачивает. Но если моющее средство снижает поверхностное натяжение, нагрев может быть ненужным.
  • Почему пузырьки круглые: Поверхностное натяжение воды обеспечивает необходимое натяжение стенки для образования пузырьков с водой. Стремление к минимизации напряжения стенки приводит к тому, что пузырьки принимают сферическую форму.
  • Поверхностное натяжение и капли: Поверхностное натяжение отвечает за форму капель жидкости. Хотя капли воды легко деформируются, они стремятся принять сферическую форму за счет сил сцепления поверхностного слоя.

Источник: Университет штата Джорджия

Что такое поверхностные воды и что влияет на их доступность?

Материал адаптирован из: Вандас, С.Дж., Винтер, Т.С., и Баттаглин, В.А., 2002. Вода и окружающая среда, с. 20-23. Опубликовано серией экологической осведомленности Американского института геолого-геофизических исследований. Щелкните здесь, чтобы загрузить полное руководство.

Поверхностные воды включают ручьи, реки, озера, водохранилища и водно-болотные угодья.Термин «ручей» используется здесь для обозначения всех текущих поверхностных вод, от ручьев до крупных рек. Поверхностные воды и связанные с ними экосистемы обеспечивают среду обитания для многих видов растений и животных. Поскольку поверхностные воды находятся на поверхности земли, их легко использовать, и они обеспечивают около 78 процентов общего водопотребления Соединенных Штатов вне русла.

Речной сток меняется в зависимости от климатических факторов и деятельности человека. Некоторые ручьи имеют небольшой годовой сток из-за большой площади водосбора, например, река Колорадо, а у некоторых потребность в воде выше, чем они могут обеспечить без водохранилища.Из-за их важности как источника воды скорость потока отдельных ручьев постоянно контролируется водомерами. Расход – это количество воды, стекающей вниз по течению в единицу времени. Расход представляет собой произведение средней скорости текущей воды и площади поперечного сечения на выбранном участке ручья. Средняя скорость определяется путем измерения текущей воды во многих местах и ​​на разных глубинах в выбранном месте измерения. Площадь поперечного сечения и средняя скорость в каждом из этих измеренных мест умножаются для расчета расхода в этой точке.Расходы для всех местоположений складываются для получения общего расхода потока.

Ручьи являются динамичной частью окружающей среды и хорошим индикатором того, что происходит в водоразделе. Речной сток в водосборном бассейне включает всю воду, поступающую из верховий, берегов ручьев, каналов, пойм, террас, сообщающихся озер, прудов, водно-болотных угодий и грунтовых вод. Поскольку водоразделы представляют собой сложные системы, каждая из них по-разному реагирует на естественную или человеческую деятельность.

Физические характеристики водораздела (землепользование, тип почвы, геология, растительность, уклон и экспозиция) и климат контролируют количество и качество воды, вытекающей из них.Изменения любой из этих характеристик могут повлиять на количество и качество воды. Например, удаление растительности по естественным причинам, таким как пожар, может изменить характеристики водосбора и инфильтрации водораздела. Поскольку на выжженных участках меньше растительности, которая замедляет сток и удерживает почву на месте, скорость и количество воды, стекающей с поверхности в ручьи, увеличивается, а также увеличивается эрозия. Во время проливных дождей повышенный сток и эрозия могут привести к увеличению вероятности наводнений, оползней и ухудшению качества воды.

Вода ищет путь наименьшего сопротивления. Когда вода течет через водораздел, она собирает и откладывает отложения, частицы почвы и горных пород, создавая коридоры рек. Эти коридоры, состоящие из русел ручьев, берегов и пойм, подвержены влиянию природной и человеческой деятельности, происходящей в водосборных бассейнах. Физические процессы переноса и отложения наносов имеют решающее значение для формирования коридора ручья.

Перенос наносов внутри водосборного бассейна и из него является одним из основных процессов, формирующих поверхность Земли.Частицы отложений классифицируются по размеру, самые маленькие из которых представляют собой глину, а самые большие — валуны. Более мелкие частицы обычно переносятся во взвешенном состоянии, в то время как более крупные материалы перемещаются по дну канала путем качения, скольжения или подпрыгивания.

Одним из основных видов деятельности ручья является транспортировка материалов внутри водосборного бассейна и за его пределы. Скорость переноса наносов ручьем зависит от мощности ручья, которая является мерой комбинированного воздействия уклона русла ручья (более высокие уклоны создают более высокие скорости течения) и расхода (объема воды).Там, где мощность потока уменьшается, снижается и способность переноса наносов потоком, и часть наносов осаждается. Например, наносы откладываются после пикового или наивысшего расхода паводка. Отложения могут отлагаться в каналах на короткие промежутки времени и снова перемещаться или оставаться неподвижными, как в выносных конусах выноса или в крупных резервуарах. Русла рек и их поймы постоянно приспосабливаются к изменению количества воды и наносов, поступающих с их водоразделов. Долговременные изменения стока и наносов могут привести к долговременным изменениям характеристик русла.

Узнать больше

  • ​Страницы информации о поверхностных водах Геологической службы США (веб-сайт), Геологическая служба США
    Ссылки на основную информацию о поверхностных водах, данные и информацию о поверхностных водах в режиме реального времени, публикации о поверхностных водах и информацию о проектах и ​​деятельности Геологической службы США по поверхностным водам.
     
  • ​Вода как единый ресурс: как взаимодействие между подземными и поверхностными водами влияет на доступность воды (вебинар), Американский институт наук о Земле
    Вебинар о связях между подземными и поверхностными водами и последствиях для управления водными ресурсами и политики.
     
  • Национальная программа оценки качества воды (NAWQA) (веб-сайт), Геологическая служба США
    Ссылки на национальные исследования и публикации по качеству воды, включая региональные и национальные оценки состояния и тенденций качества воды для поверхностных и подземных вод, а также в качестве национальных оценок синтеза пестицидов, летучих органических соединений, питательных веществ, микроэлементов и водной экологии.
     
  • ​Правила очистки поверхностных вод (веб-сайт),  Агентство по охране окружающей среды
    Веб-сайт, описывающий различные существующие правила очистки поверхностных вод, предназначенные для снижения микробного загрязнения питьевой воды.
     
  • Коса (интерактивная карта), Геологическая служба США
    Интерактивная карта, которая позволяет пользователям находить и отслеживать истоки и стоки всех рек и крупных водотоков в Соединенных Штатах.

Система поверхностных вод – обзор

20.4.1 Характеристика воздействия подземных и поверхностных вод

Существует ряд ключевых технических проблем, связанных с пониманием взаимодействия подземных и поверхностных вод. К ним относятся вопросы управления в пространственно-временном масштабе, понимание потоков между системами подземных и поверхностных вод, а также мониторинг забора подземных вод.

Временной масштаб управленческих решений может отличаться от временного масштаба, в котором наблюдаются воздействия речного стока, поскольку существуют задержки и неопределенность в отношении потоков между грунтовыми и поверхностными водами (Evans, 2007). В отличие от систем поверхностных вод, где потребности в малом стоке обычно можно регулировать на ежедневной основе за счет попусков из водохранилищ и пороговых условий низкого стока при отводах рек, влияние ограничений на откачку подземных вод на экосистемы, зависящие от речного стока и подземных вод, может занять от нескольких месяцев до десятилетий. (или даже столетия), чтобы стать очевидными (Bredehoeft and Young, 1970).В дополнение к проблемам временного масштаба пространственные масштабы систем подземных и поверхностных вод часто не совпадают, что может привести к сложностям институционального управления. Например, крупные системы подземных вод, такие как водоносный горизонт Высоких Равнин на Среднем Западе США (Kustu et al., 2010) и Большой артезианский бассейн Австралии (Habermehl, 1980), охватывают ряд речных бассейнов и юрисдикций штатов. Многие другие крупные системы подземных вод со значительным забором подземных вод, такие как водоносный горизонт Гуарани в Южной Америке и водоносные горизонты, лежащие в бассейне Тигра и Евфрата, расположены в ряде разных стран (Famiglietti, 2014; Voss et al., 2013).

Воздействие забора подземных вод на системы поверхностных вод обычно носит рассеянный характер и его трудно определить. Оценка вклада подземных вод в речной сток остается научной проблемой, несмотря на десятилетия исследований (Gonzales et al., 2009). Чаще всего методы фильтрации базового стока применяются к записям речного стока для оценки вклада базового стока в речной сток. Эти методы просты и недороги в применении, но речной сток разделяется на быстрые и медленные компоненты, а сброс подземных вод может быть только одним компонентом медленного потока (Cartwright et al., 2014). Методы разделения трассеров эффективны, но дороги и могут с уверенностью применяться только в пространственном и временном масштабах сбора данных трассеров (McGlynn and McDonnell, 2003). Эти масштабы, как правило, довольно ограничены, и редко доступны временные ряды трассерных данных с рекордной продолжительностью мониторинга подземных вод и речного стока. Модели подземных вод представляют собой еще один мощный метод, но они дороги в производстве, требуют адекватных данных о подземных водах и речных стоках для калибровки и проверки модели и зависят от района (Brunner et al., 2010). Преимущество моделей подземных вод заключается в том, что это единственный метод, который может использовать всю длину записи наблюдений, а также может использоваться для опережающего моделирования (т. е. тестирования сценариев). Таким образом, модели подземных вод позволяют менеджерам изучать влияние различных сценариев извлечения подземных вод, вариантов управления и изменения климата (Mulligan et al., 2014).

Существуют значительные затраты на мониторинг и приобретение знаний для управления добычей подземных вод. Мониторинг необходим как для оценки состояния системы (т.е., уровни воды в водоносном горизонте) и для измерения фактических объемов и моделей водозабора. Необходима адекватная сеть скважин для мониторинга подземных вод для оценки динамики подземных вод в результате откачки и последующего воздействия на системы поверхностных вод. Это требует значительных затрат на управление ресурсом, учитывая высокую стоимость установки контрольных скважин. Обеспечение устойчивого распределения подземных вод требует мониторинга скважин для откачки подземных вод для обеспечения соблюдения требований.Первоначальное регулирование ресурсов подземных вод в Австралии обычно предусматривало выделение максимальных объемов для извлечения, но определение фактически используемых объемов измерялось только в течение длительного периода времени (например, ежегодно), что ограничивало точность и эффективность этой информации для управления (Skurray, 2015). ). Высокочастотный мониторинг добычи с помощью счетчиков необходим для того, чтобы управление могло отделить влияние климатических изменений (т.э., антропогенные факторы) на уровень воды водоносного горизонта (Shapoori et al., 2015). Измерение нескольких скважин в водоносном горизонте является дорогостоящим, требует вмешательства и требует, чтобы местонахождение всех насосных скважин было известно органу управления водными ресурсами (Ross and Martinez-Santos, 2010). В Австралии требования по измерению скважин, используемых для забора значительных объемов воды (например, для ирригации, городского водоснабжения и борьбы с засолением), становятся все более распространенными, и это имеет место во многих странах с высокой зависимостью от подземных вод.Например, в Иордании высока доля частных буровых скважин, замеренных для добычи (>90%), но в 2002 г. сообщалось, что только 61% из них находились в эксплуатации (сообщено в Venot and Molle, 2008). Однако во многих странах мониторинг добычи подземных вод проводится редко, а правоприменение затруднено или вообще не применяется. Например, мониторинг подземных вод осуществляется во многих частях Индии, но в большинстве штатов не соблюдается регулирование забора подземных вод для орошения (Kumar, 2005; Rodell et al., 2009). В Калифорнии только в 2014 году был принят закон, требующий учета забора подземных вод в масштабе бассейна, и он по-прежнему сталкивается с сопротивлением со стороны землевладельцев (Wee, 2015), несмотря на активную поддержку со стороны научных групп (Christian-Smith and Abhold, 2015).

Подземные и поверхностные воды – в чем разница?

Существует несколько различных типов воды, которые могут удовлетворить потребности населения в водоснабжении, включая поверхностные и подземные воды. Поверхностные воды включают любую пресную воду, отводимую в заболоченные земли, речные системы и озера . С другой стороны, подземных вод существуют в подземных водоносных горизонтах, расположенных под землей . Большая часть подземных вод образуется в результате таяния снега и осадков, которые попадают в коренную породу через окружающую почву.По мере того, как эта вода течет вниз, она оседает между полостями и трещинами, которые находятся в слоях горных пород.

Чтобы лучше понять разницу между подземными и поверхностными водами, подземные воды считаются подземными водами. С другой стороны, поверхностные воды — это пресные воды, существующие над землей. Большая часть подземных вод, содержащихся в земле, находится в пределах полумили или меньше от поверхности. Как только вода достигает непроницаемого слоя земли, вода скапливается и начинает течь вверх.Когда подземные воды скапливаются, они могут появляться на поверхности в виде питаемых подземными водами озер и родников.

Несмотря на то, что поверхностные воды имеют множество полезных применений, подземные водоносные горизонты способны обеспечить большую часть питьевого водоснабжения на всей территории США. Чтобы понять, как можно использовать эти типы воды, важно рассмотреть многочисленные различия между подземными и поверхностными водами. вода. В этой статье подробно рассказывается об этих различиях и о том, как они могут на вас повлиять.

Подземные воды иКачество поверхностных вод

Основное различие между грунтовыми и поверхностными водами заключается в качестве каждой из них. В результате выпадения осадков в атмосферу и поверхностных стоков поверхностные воды могут содержать большое количество загрязняющих веществ , а это означает, что вода должна быть подвергнута тщательной очистке, прежде чем ее можно будет использовать в качестве общественного водоснабжения. Обычно поверхностные воды состоят из химических загрязнителей, которые накапливаются в результате стока.

Хотя подземные воды обычно чище, чем поверхностные воды , они все же могут содержать различные загрязняющие вещества.Эти загрязняющие вещества попадают в результате просачивания и просачивания почвы. С другой стороны, слои отложений, которые находятся ниже уровня грунтовых вод, могут естественным образом фильтровать воду, чтобы удалить по крайней мере некоторые загрязняющие вещества. Поскольку в подземных водах меньше загрязняющих веществ, этот тип воды требует меньшей очистки перед использованием в качестве питьевой воды.

Несмотря на то, что подземные воды являются основным источником воды для питьевого водоснабжения по всей стране, важно понимать, что легко получить доступ только к некоторым подземным водам. Почти 98 процентов всей пресной воды в мире составляют подземные воды . Однако достаточное количество этой воды находится очень глубоко под землей, а это означает, что качать воду дорого.

Другая причина, по которой грунтовые воды часто предпочтительнее поверхностных, заключается в том, что грунтовые воды более доступны во время засухи. Когда происходит засуха, большая часть поверхностных вод может высыхать, что может создать проблемы для любых отраслей промышленности, использующих поверхностные воды в качестве основного источника воды.Поскольку подземные воды обычно содержат меньше загрязняющих веществ, чем поверхностные, они дешевле и легче поддаются очистке. В то время как поверхностные воды обычно находятся в ручьях и озерах, доступ к подземным водам можно получить из колодцев везде, где требуется вода, что облегчает доступ к ним.

Несмотря на то, что подземные воды в основном используются для снабжения питьевой водой, есть несколько важных применений, в которых они могут использоваться. Геотермальная энергия может использовать подземные воды для создания высокоэффективных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.Ряд крупных объектов начали использовать подземные воды для отопления и охлаждения своих зданий.

Несмотря на множество преимуществ использования подземных вод, есть некоторые проблемы, о которых вам следует знать, основная из которых связана с численностью населения в данной местности. Когда население в районе начинает расти, количество загрязнения также увеличивается. Более высокое загрязнение вызывает большее давление на грунтовые воды. Несмотря на то, что источники подземных вод могут дать больше воды по сравнению с поверхностными источниками воды, для заполнения водоносных горизонтов подземных вод требуется больше времени после того, как они были использованы.

Как загрязняются подземные воды?

Несмотря на то, что подземные воды, как правило, содержат меньше загрязняющих веществ, чем поверхностные воды, существует несколько способов загрязнения подземных вод, о которых вы должны знать перед обработкой этой воды. Загрязнение подземных вод в основном происходит, когда загрязняющие вещества выщелачиваются, сбрасываются или оседают на поверхности земли, расположенной над грунтовыми водами . Хотя наличие бытовых и промышленных источников загрязнения в непосредственной близости от грунтовых вод будет определять степень загрязнения воды, эта вода все же может содержать некоторые загрязняющие вещества, даже если поблизости нет источников загрязнения.

Если вы хотите использовать подземные воды для питья, важно, чтобы вы нашли время, чтобы протестировать воду . Даже небольшие химические концентрации могут вызвать у человека заболевание. Одним из загрязнителей, обнаруженных в относительно высоких концентрациях в подземных водах, является мышьяк. Проверка грунтовых вод перед употреблением — единственный способ определить, присутствуют ли в настоящее время в воде такие загрязняющие вещества, как мышьяк. Дополнительные загрязняющие вещества, такие как марганец, железо, растворенные органические вещества и соли, обнаруживаются в больших количествах в различных источниках подземных вод.

Загрязнение подземных вод может происходить из двух отдельных источников, включая точечные и неточечные источники . Точечные источники относятся к любым локализованным и идентифицируемым источникам загрязнения, которые могут включать аварийные разливы, септические системы, свалки, промышленные источники и резервуары для хранения бензина. Все эти источники могут загрязнять подземные воды. Что касается неточечных источников, то они обычно попадают в подземные воды в результате использования химикатов и дорожных солей. Сельскохозяйственные операции также могут выступать в качестве неточечных источников.Например, пестициды считаются основным неточечным источником загрязнения подземных вод.

Если рассматривать конкретно свалки, то они могут загрязнять грунтовые воды в результате химического выщелачивания, направляемого вниз и в землю. В то время как некоторые свалки оборудованы нижними слоями, которые эффективно предотвращают выщелачивание, другие свалки либо обходятся без защитного слоя, либо имеют более старый слой, который с годами потрескался и стал неэффективным. По США, считается, что в земле закопано более 10 миллионов резервуаров для хранения, многие из которых содержат нефть, бензин и другие химические вещества. Со временем коррозия ослабляет стальной корпус и вызывает образование трещин, в результате чего химические вещества попадают в грунтовые воды.

Если септическая система плохо сконструирована или спроектирована, вредные химические вещества, бактерии и вирусы могут попасть в грунтовые воды, что приведет к дальнейшему загрязнению воды до такой степени, что потребуется очистка.На данный момент в США насчитывается более 20 000 мест хранения опасных отходов, которые либо не контролируются, либо полностью заброшены . Худший аспект опасных отходов заключается в том, что они содержат химические вещества, которые обычно не проверяются муниципалитетами и городами. В случае, если случайный разлив или утечка из септической системы загрязнят грунтовые воды, очистка этой воды, вероятно, будет дорогостоящей.

Минералы в воде

Подземные воды обычно загрязняются в результате растворения в воде веществ, с которыми она контактирует.На самом деле вода непосредственно растворяет больше веществ, чем все другие жидкости. Когда минеральные вещества попадают в водопровод, воду можно отнести к жесткой. Жесткая вода состоит из большого количества ионов, таких как магний и кальций. Для сравнения, мягкая вода содержит небольшое количество минералов или их вообще нет.

Для измерения жесткости воды будут определены концентрации магния и кальция перед преобразованием в карбонат кальция. Это измерение отображается в миллиграммах на литр.В соответствии с Геологической службой США вода делится на четыре категории, которые сосредоточены вокруг концентрации минералов в воде. Эти категории включают:

  • Мягкая вода – Любая вода от 0 до 60 мг/л
  • Умеренно жесткая вода – Любая вода от 61 до 120 мг/л L
  • Очень жесткая вода – Все, что выше 180 мг/л

Имейте в виду, что жесткость воды также может измеряться в гранах на галлон , что является обычным явлением в отрасли водоподготовки.При использовании этого типа измерения жесткость воды делится на пять категорий:

  • Мягкая вода – от 0,0 до 1,0 г на галлон
  • Слегка жесткая вода – от 1,1 до 3,5 г на галлон
  • 9 Умеренно жесткая вода – Любое значение от 3,6 до 7,0 gpg
  • Жесткая вода – Любое значение от 7,1 до 10,5 gpg
  • Чрезвычайно жесткая вода – Все, что выше 10,5 gpg

Жесткость воды важна для многих отраслей промышленности вода .Жесткая вода может нанести серьезный ущерб многим системам и компонентам, используемым в промышленных условиях. То же самое верно, если вода, которая течет через ваш дом, имеет высокую концентрацию минералов. Если вы не умягчите воду с помощью какого-либо смягчителя воды, в сантехнике, насадках для душа и смесителях могут образоваться известковые отложения, что неизбежно ухудшит поток воды и сделает ваши приборы менее эффективными.

Хотя и подземные, и поверхностные воды имеют множество применений, для которых они могут быть использованы, подземные воды имеются в изобилии почти во всех районах страны, что облегчает доступ к ним.Несмотря на более низкую концентрацию загрязняющих веществ в подземных водах, важно, чтобы любые подземные воды, которые вы используете, измерялись и очищались перед использованием. Соблюдая эти меры предосторожности, вы сможете удалить загрязнения и эффективно очистить воду.

Поверхностное натяжение воды. Почему оно такое высокое?

Поверхностное натяжение воды составляет около 72 мН/м при комнатной температуре, что является одним из самых высоких значений поверхностного натяжения для жидкости. Есть только одна жидкость с более высоким поверхностным натяжением, и это ртуть, представляющая собой жидкий металл с поверхностным натяжением почти 500 мН/м.Почему поверхностное натяжение ртути такое высокое, станет понятно после прочтения этого короткого поста в блоге.

Высокое поверхностное натяжение воды обусловлено сильными молекулярными взаимодействиями

Поверхностное натяжение возникает из-за когезионных взаимодействий между молекулами жидкости. В объеме жидкости молекулы имеют соседние молекулы с каждой стороны. Молекулы одинаково притягиваются друг к другу во всех направлениях, поэтому результирующая сила равна нулю. Однако на границе раздела молекулы жидкости имеют только половину соседних молекул жидкости по сравнению с объемом жидкости.Это заставляет молекулу более прочно связываться с молекулами по бокам и вызывает результирующую внутреннюю силу по направлению к жидкости. Эта сила сопротивляется разрушению поверхности и называется поверхностным натяжением.

Имея в виду это объяснение, становится ясно, что все жидкости будут иметь одно и то же свойство, но почему поверхностное натяжение воды намного выше, чем, например, у этанола.

Чтобы понять это, нам нужно подумать о связях между молекулами. Как объяснялось, сила сцепления между молекулами вызывает поверхностное натяжение.Чем сильнее сила сцепления, тем сильнее поверхностное натяжение. В молекуле воды два атома водорода связаны с атомом кислорода посредством ковалентной связи. Из-за высокой электроотрицательности кислорода он будет иметь большую часть отрицательного заряда на своей стороне, тогда как водород будет более положительно заряжен. Это вызывает электростатическое притяжение между атомом водорода в одной молекуле и атомом кислорода в другой. Образовавшиеся связи называются водородными связями, которые приводят к сильным силам сцепления между молекулами воды и высокому поверхностному натяжению воды.

Как упоминалось в начале блога, это также объясняет, почему у ртути такое высокое поверхностное натяжение.

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован.