Существенное внимание при этом уделяют причинам, экологическим следствиям и потенциальным путям решения экологических проблем.

Основные уникальные свойства воды, обусловливающие ее влияние на важнейшие процессы в биосфере, следующие.

1. Неисчерпаемость как природного ресурса и как вещества; все другие природные ресурсы уничтожаемы или рассеиваемы.

2. Только для воды характерно расширение при затвердевании (замерзании) и уменьшение объема при переходе в жидкое состояние.

3. Наибольшая плотность при температуре +4 °С и связанные с этим очень важные свойства для природных и биологических процессов, в частности исключение глубокого промерзания водоемов.

4. Высокая теплоемкость и значительная теплопроводность.

5. Способность очень легко переходить в газообразное состояние как при положительных, так и при отрицательных температурах.

6. Поглощение тепла при таянии и испарении, выделение его при конденсации из пара и замерзании.

7. Вода – универсальный растворитель. В лабораторных условиях совсем чистой воды нет. Эти и другие свойства воды оказывают огромное влияние на биосферные процессы, все живые существа и среду их обитания.

Вода – почти единственный источник пополнения кислородом атмосферы при ее разложении в фотосинтетических процессах. Она же является условием миграции химических элементов и соединений, большого и малого круговоротов веществ.

Жизнь на Земле зародилась в воде. До настоящего времени сохранились организмы (водоросли и др.), в теле которых количество воды зависит от степени обводненности среды. Доля воды в теле человека около 60 %. Некоторые биологически важные свойства воды остаются еще слабоизученными. Вода является важным как биологическим, так и социальным фактором для жизни человека. Для удовлетворения биологических потребностей человеку хватает 2 – 5 л воды в сутки. Определяющим фактором первобытных поселений человека и очагами зарождения цивилизаций являлась вода. Чаще всего поселения возникали в поймах рек. Вода – неотъемлемый элемент и условие почти всех технологических процессов.

Мировые запасы воды на Земле равны 1 353 985 тыс км3. Если все воды гидросферы распределить равномерно по поверхности Земли, ее слой будет иметь толщину примерно 2,5 км. Хотя большая масса воды на Земле – соленые воды (97,5%), объемы пресных вод также колоссальны, примерно 35 млн км3.

Водный баланс Земли формируется следующим образом. Выпадающие на планете осадки уравновешиваются испарением. Обе эти величины близки к 577 000 км3/г. Испарение с океана превосходит осадки на 47 000 км3/г. На суше, наоборот, испарение меньше осадков на 47 000 км3. Влага возвращается в океан за счет речного стока.

В настоящее время мировой водный баланс сдвинут в сторону океана. Он получает больше воды, чем ее испаряется на 430—550 км3/г. В результате происходит постепенное повышение уровня океана. Около 75% дополнительной влаги океан получает в результате таяния ледников, 18 % – за счет подземных вод и 7 % дают озера. Недоиспарение осадков на суше (47 000 км3) связано не с дефицитом тепла, а с регулирующей ролью экосистем. В том случае, если наземные экосистемы потеряли бы свойство регулирования влагооборота, это неизбежно привело бы к колоссальной катастрофе: уменьшению запасов пресной воды, потере механизмов ее очистки, резкому нарушению биологических и иных биосферных процессов. Почва и растительный покров являются факторами водорегулирования в экосистемах. Они образовывают условия для впитывания воды в почвогрунты и стока по поверхности почвы. Поэтому часть влаги осадков почти повсеместно поступает на питание водных источников и грунтовых вод.

Существуют проблемы водных ресурсов в отношении объемов их поступления в источники, а также улучшения качественного состава.

Сегодня такие вопросы решаются главным образом чисто техническими методами. Среди них строительство водохранилищ, очистка вод техническими средствами, перераспределение водных ресурсов между отдельными регионами (по каналам, водоводам) и др., хотя многие из водохозяйственных задач могут решаться и на уровне экосистем, в рамках естественных природных циклов. Например, почти единственным источником поступления влаги на поверхность суши являются атмосферные осадки и отчасти конденсационные явления (роса, иней и т. п.), а расход составляет испарение и сток. Таким образом, изменяя суммарное испарение, можно изменять сток и поступление влаги в источники благодаря замене одних экосистем другими или путем воздействия на некоторые структурные составляющие существующих экосистем

Эвтрофикация вод

Загрязнению подвержены все категории вод, но в разной степени.

Показатели качества вод и их химический состав

Воды содержат растворенные вещества. Наиболее часто встречаются кальций, натрий, хлор, калий. Соленость воды оценивается по суммарному содержанию в ней химических веществ. Выделяют следующие категории вод: пресные, солоноватые, слабосоленые, соленые и очень соленые, рассолы. В водах содержатся органические вещества и различные взвеси. Человек оценивает воду в зависимости от целей ее использования: питьевая, техническая и др. Для оценки качества вод используются предельно допустимые концентрации (ПДК). Кроме химических, при оценке качества питьевой воды используются бактериологические и органолептические (запах, цветность, мутность, привкус) критерии.

Важный показатель качества вод – наличие в них кислорода, которое выражается через показатель биологического потребления кислорода (БПК).

В водах появляется все больше веществ, не поддающихся биологическому разложению (органические растворители). Их содержание оценивается через химическое потребление кислорода (ХПК). Отношение БПК к ХПК – степень способности воды к самоочищению.

Различают первичное и вторичное загрязнение вод. Первичное связано с поступлением в водоемы загрязняющих веществ Вторичное является следствием цепных реакций, протекающих под воздействием первичных загрязнителей. Большое количество загрязняющих веществ приносят атмосферные осадки. К числу наиболее опасных и распространенных загрязняющих веществ относятся нефть и нефтепродукты. Тепловое загрязнение вод является следствием как водопотребления, так и водопользования. Важнейшим поставщиком подогретых вод являются тепловые и атомные электростанции.