Вода как полезные ископаемые его особенности
Где могут применяться?
Подземные воды составляют 30% от общих запасов воды на планете.
Их преимуществами является лучшая защищенность от загрязнения, чем у источников на поверхности планеты и они мало подвержены сезонным колебаниям.
В мировом масштабе их эксплуатация покрывает приблизительно 50% потребности в питьевой воде, 20% – в орошении и 40% нужд промышленности.
Сферы использования:
- для питья;
- промышленность;
- орошение;
- строительство;
- сырье для химической и пищевой промышленности;
- отопление и в качестве альтернативного возобновляемого источника энергии;
- лакокрасочное производство;
- медицинские цели – лечение с использованием минеральных вод.
Подземные воды используются в тех же отраслях, что и поверхностные. Исключение составляют минеральные и термальные воды. Они чаще применяются для лечения, в составе реабилитации после травм и тяжелых заболеваний.
Как человек использует?
Подземные воды широко используют в хозяйственной деятельности человека. Требования к качеству, объему предварительной обработки зависят от сферы их применения.
В пищевой промышленности
По данным Европейской экономической комиссии подземные воды – основной источник хозяйственно-питьевого водоснабжения в большинстве европейских стран.
Их доля в общем непромышленном потреблении составляет 48% от их общего объема, использующегося для хозяйственной деятельности человека.
В пищевой промышленности разрешается использовать некондиционные, загрязненные воды. Но только после предварительной очистки, дезинфекции и, при необходимости, дистилляции.
В пищевой промышленности они применяется следующим образом:
- в качестве сырья – для производства столовых, очищенных питьевых вод, при приготовлении газировок, восстановлении соков;
- ликероводочная промышленность – и как источник сырья, и как моющее средство;
- для дезинфекции и очистки оборудования, зданий, сооружений;
- в качестве теплоносителя в системах отопления и хладагента.
Для питья
Человеку при соблюдении правил здорового питания требуется от 1,5 до 3 л воды в день. Это зависит от возраста, веса и его вида деятельности.
Преимуществом подземных вод в этом случае является экологичность. Они меньше подвергаются воздействию антропогенной деятельности человека, чем поверхностные источники.
Например, подземные источники в Мюнхене покрывают 100% потребности города в питьевой воде. В прочих мегаполисах этот показатель варьируется от 11 до 48%.
В сельском хозяйстве
Подземные воды широко применяются для орошения в странах с пустынным и полупустынным климатом, в зонах рискованного земледелия.
Например, в США – до 45%, а в Ливии – 100% сельскохозяйственных угодий обрабатывается с применением ресурсов из подземных горизонтов. В ряде стран разработано строгое водоохранное законодательство.
В первую очередь высококачественные ресурсы применяются для питья, нужд пищевой промышленности. Для орошения – только после удовлетворения потребностей защищенных отраслей народного хозяйства.
Кроме этого, учитывается объем поверхностных источников и возможность их использования для орошения сельскохозяйственных угодий.
В штате Калифорния 85% воды, получаемой из подземных горизонтов, уходит на полив угодий.
В медицине
В медицине подземные воды применяются как для обслуживания лечебных учреждений, так и для терапии различных заболеваний.
Сферы использования:
- обеспечение хозяйственной деятельности стационара, поликлиники;
- приготовление пищи и питьевые нужды;
- дезинфекция;
- изготовление лекарственных препаратов;
- получение дистиллята для обработки инструмента;
- лечебные минеральные и термальные – при санаторно-курортном лечении, для профилактики рецидивов хронических заболеваний.
В промышленности
В промышленности подземные воды используют в качестве сырья для получения полезных ископаемых и для обслуживания производства.
В первом случае количество добываемых микроэлементов должно быть экономически выгодно.
В Варне из рассолов получают хлористый кальций, углекислый и едкий натр. В Германии – рубидий и цезий, в Италии – йод.
Термальные источники, гейзеры – применяют в качестве альтернативного и возобновляемого источника энергии для отопления, производственных нужд.
Какой процент использования в России?
Процент использования подземных вод зависит от их разновидности и степени минерализации. Водоотбор из разведанных месторождений составляет 15,6% их общего запаса в России. Доля альтернативных источников в системе водоснабжения мегаполисов, крупных городов должна составлять не менее 30%.
Применение в России:
- питьевые и хозяйственные нужды – 15,97% от общего объема добычи;
- экономика, социальная сфера – 6,47%;
- потери воды – 1,2%;
- сброс воды при добыче полезных ископаемых – 4,3%.
В последние 20 лет количество подземных вод, использующихся для промышленных нужд, снижается в среднем на 0,60 млн м3/сутки. Но общий показатель их добычи не изменился.
То есть происходит увеличение потребления для питья и орошения, но снижение их использования в производстве. Это связано с более экономным и рациональным применением полезных ископаемых.
Заключение
Подземные воды – это собирательное название всех водоносных горизонтов.
Они различаются по минерализации, глубине залегания, наличию примесей органического и неорганического происхождения. Они применяются для питья, в лечебных и рекреационных целях.
Это стратегический вид ресурсов — единственный надежный источник питьевого водоснабжения населения на период техногенных и природных катастроф.
А какова Ваша оценка данной статье?
АиФ Детская Энциклопедия № 9. Полезные ископаемые 29/10/2004
Что такое обыкновенная вода? Пусть это вам не покажется странным, ребята, но пресная вода… тоже минерал с известной всем формулой H2O. При плюсовой температуре он находится в жидком агрегатном состоянии, а при нуле градусов превращается в кристаллы льда (или кристаллические агрегаты, массу мелких кристалликов). А вот морскую воду, вероятно, можно сравнить уже не с минералом, а с горной породой: в ней растворена и соль натрия, и окислы многих химических элементов – минералов, в том числе сотни тысяч тонн золота и других металлов. Сегодня использовать это “полезное ископаемое” мы еще не можем: извлечение, к примеру, золота из морской воды очень и очень дорого и, как говорится, не рентабельно. Но уже сегодня кое-где в засушливых странах Ближнего Востока морскую воду используют: там работают опреснительные установки, превращающие ее в дефицитную в тех краях воду питьевую.
Подземные воды. Этот понятие в геологии объединяет всю воду, которая находится в почвах, глубоких слоях земной коры и даже в горных породах. Причем эта вода может быть в любом состоянии – твердом, жидком или газообразном. Таким образом, ископаемый лед вечной мерзлоты (вы знаете, что огромная часть поверхности нашей страны так промерзла во время оледенения, что до сих пор оттаять не может!) тоже относится к подземным водам. Но когда мы говорим о воде как полезном ископаемом, то обычно имеем в виду “воду как воду”. Эта подземная вода может быть пресной или минеральной. Под землей иногда текут самые настоящие реки, плещутся огромные озера, запасов одного из которых хватит, чтобы напоить большой город. Пресная вода – настоящее полезное ископаемое. Даже словосочетание “месторождение вод” к большим подземным бассейнам вполне подходит. Многие предполагают, что напоить вдоволь, к примеру, Московскую область можно, используя воду нескольких подземных “морей”, находящихся в окрестностях столицы.
Изучением, поиском и разведкой подземных вод занимаются специалисты-гидрогеологи. Для поисков и добычи этого столь необходимого людям полезного ископаемого бурятся скважины. Скважины, по которым вода поступает на поверхность земли самотеком, под напором, называются артезианскими (по имени французской провинции Артуа, где это свойство подземных вод использовали еще несколько сотен лет назад).
К особому виду подземных вод относятся воды минеральные, насыщенные полезными микроэлементами. Они могут быть и лечебными. Около больших месторождений минеральных вод построены курорты, возникли поселки и целые города, в названии которых есть слово “вода”. Это и знаменитые Карловы Вары в Чехии, и наши Минеральные Воды, Кисловодск, Железноводск и другие. Некоторые минеральные воды содержат так много полезных веществ (бром, йод, калий, литий и др.), что их можно оттуда добывать, как из руды.
А еще в геологии есть понятие термальные воды. Обычно, их присутствие связано с вулканическими процессами, “подземным огнем”. Самые известные термальные источники в нашей стране находятся на Камчатке. Многие из них изливаются на поверхность в виде настоящих фонтанов – гейзеров. Особенно много их в знаменитой на весь мир Долине гейзеров. А среди других государств “страной гейзеров” можно назвать Исландию. Термальные воды уже сегодня с успехом используются в этой стране для отопления жилищ и сельскохозяйственных теплиц; начинают такое делать и жители Камчатки.
Смотрите также:
- Артезианские воды →
- Подземные воды →
- Улетай, туча? →
Самое интересное в соцсетях
Подземные воды необходимы человечеству и используются практически во всех областях жизнедеятельности. Несмотря на то, что этот ресурс является восполняемым, его количество сокращается с ужасающей быстротой.
Причиной нерационального использования часто является обычное незнание и недопонимание проблемы. Узнать о том, что такое подземные воды и об их значении, необходимо каждому.
Что это такое — общая характеристика?
Это воды, которые находятся ниже уровня земной поверхности и содержатся в водовмещающих горных породах верхней части земной коры в газообразном, жидком или твердом состоянии.
Они классифицируются в зависимости от типа грунта, который образует земную поверхность, глубины его залегания и количеству влаги, способного уместиться в нем.
Слои водонасыщенных пород называют водоносными горизонтами.
Важно! Водоносные горизонты, содержащие пресную воду, считаются одним из основных природных ресурсов.
Водоносные горизонты подразделяются на безнапорные и напорные. Первые ограничены только одним пластом водонепроницаемых пород снизу. Это, например, грунтовые воды. Вторые ограничены и сверху, и снизу.
Подземные воды в зависимости от типа грунта, в котором они находятся, разделяются на:
- поровые, расположенные в песке;
- трещинные – заполняют пустые места в скалистых породах;
- карстовые, которые находятся в растворенном виде в таких породах как гипс, известняк и т.д.
Вода – универсальный растворитель, поэтому она довольно быстро впитывает все то, что находится в породах, окружающих ее и насыщается различными веществами.
По количеству примесей, растворенных в воде, выделяют 4 ее типа:
- пресная,
- солоноватая,
- соленая,
- рассол.
Значение в жизни человека и природы?
Подземные воды ценятся не меньше, чем полезные ископаемые. Но даже при постоянном использовании они имеют способность возобновляться.
Они служат источником питания озер и рек, только благодаря их поддержке эти водоемы не высыхают даже в самое жаркое лето при минимуме дождей. Они же не дают водоемам иссохнуть под ледяным слоем.
Сферы активного использования:
- водоснабжение городских и сельских территорий;
- сельскохозяйственные нужды;
- промышленные нужды;
- пар из гейзеров используется для отопления домов и создания энергетических станций;
- воды с высоким содержанием минералов, а также термальные источники активно применяются в организации курортов, которые привлекают туристов круглый год.
Еще больше информации том, какую роль играют подземные воды в жизни человека здесь.
Внимание! Несмотря на то, что данный природный ресурс является возобновляемым, происходит процесс его восстановления очень медленно. Массовое использование подземных вод становится проблемой мирового масштаба и может привести к экологической катастрофе.
Зоны аэрации
Глубина залегания подземных вод бывает разной. В зависимости от этого выделяют несколько их категорий, одна из которых: воды зоны аэрации. Это также подземные воды, но находятся они максимально близко к поверхности почвы. В эту группу входят верховодка и грунтовые воды.
Верховодка
Рассмотрим понятие. Это воды, которые залегают в непосредственной близости к поверхности почвы.
Они отличаются:
- непостоянным местом распространения;
- их существование носит временный характер;
- небольшим количеством.
Как правило, в умеренной климатическом поясе верховодка появляется весной после таяния снега и, реже, осенью, в сезон дождей, т.е. в период обильного количества влаги.
В засушливое время она исчезает. Расположена верховодка на первом от поверхности почвы водоупорном пласте. Если он находится слишком близко или поднимается к самой поверхности, происходит заболачивание почвы.
Грунтовые воды
Грунтовыми водами называются те, которые расположены на первом от поверхности почвы водоупорном слое первого водоносного горизонта. Их поверхность свободна, и в большинстве случаев над ней нет водонепроницаемых пород.
Грунтовые воды появляются в результате пропитывания осадками и поверхностными водами, в т. ч. верховодкой, водоносного горизонта. Они непостоянны по ряду признаков, поскольку зависят от регулярности насыщения, мощности водоносного слоя, глубины расположения.
Внимание! Помимо метеорологических условий на уровень и количество грунтовых вод влияют и гидравлические условия, и хозяйственная деятельность.
От глубины их залегания зависит многое в жизни человека:
- нет смысла возводить дома и другие сооружения на месте с высоким залеганием грунтовых вод, поскольку рано или поздно они размоют фундамент, растворят цемент;
- сельскохозяйственная деятельность также зависит от этого показателя, большинству растений удобнее располагаться в тех местах, где почва не склонна к заболачиванию, но и не слишком сухая;
- эта разновидность подземных вод является индикатором чистоты окружающей среды: именно по уровню их загрязненности определяют, насколько на экосистему влияют свалки, места скопления химических отходов, заводы и т. д.
Еще больше о грунтовых водах — здесь.
Как образуются?
Подземные воды могут образовываться следующими способами:
- Проникновение в почву осадков и влаги с поверхности. Этот способ считается основным и самым простым. Он носит название инфильтрация. Количество влаги, которая проникнет в почву, зависит от типа грунта, рельефа местности и обилия растений. Среднее количество осадков, попадающих внутрь земли – 20%.
- Осаждение водяного пара в трещинах скалистых пород.
- Образование первичных вод, которое происходит в процессе разделения и застывания магмы. Количество в чистом виде минимально, поскольку оно сразу же смешивается с другими видами.
На фото можно увидеть схему образования подземных вод:
Источники
Случается, что водоносный горизонт становится переполненным, тогда воды начинает прорываться на поверхность, в результате чего и появляются источники подземных вод. Они проявляются в виде родников, ключей.
Количество прорвавшейся сквозь слой почвы влаги зависит от ряда факторов:
- размер полости в слоях породы;
- уровень давления;
- количество снега и дождей;
- антропогенный фактор.
Человек способен оказывать влияние на количество воды, выходящей из источника. Особенно это касается случаев потребления в промышленных масштабах (например, при бурении и использовании скважин).
Интересно! Источники могут носить не только наружный характер. На дне океана также существуют прорывы, богатые минеральными веществами. В местах скопления таких источников создается уникальный подводный мир.
Многие полагают, что вода, которая проливается в виде родника или ключа, находится в определенном замкнутом пространстве. Но на самом деле она может находиться и в движении, при этом прорываясь наверх в определенном месте.
Существуют и термальные источники, которые чаще всего находятся в местах вулканической активности. Они подпитываются водой, которая нагрета вулканическими камнями, и сохраняют температуру при выходе из земли.
Детальная информация об источниках подземных вод здесь.
Где находятся?
Расположены подземные воды в горных породах верхней части коры земли.
Что касается географического места локации, они существуют практически везде, даже в самой сухой пустыне.
Просто там уровень их залегания значительно ниже. Не стоит забывать, что даже если они находятся в газообразном состоянии в глубоких горных породах, они все равно есть.
Полная информации о местоположении подземных вод здесь.
Можно ли их назвать полезным ископаемым?
Подземные воды относятся к полезным ископаемым, поскольку они бесценны для человечества. Воды на планете очень много, но большая ее часть – это океаны и моря, вода в которых соленая и не пригодна для использования.
Важно! Подземные воды – это единственный источник пресной воды на земле. Именно она необходима для обеспечения осуществления полноценной жизнедеятельности человека.
Какие виды бывают?
Классификация подземных вод по уровню залегания:
-
Почвенные носят временный, часто, сезонный характер. Необходимы для поддержания нормального развития растений. Расположены на глубине более 1,5 м. - Грунтовые залегают не глубоко, без напора. Зависят от климатических условий, чем больше выпало осадков, тем мощнее они становятся и выше поднимаются.
- Межпластовые расположены между двумя водоупорными слоями. Располагаются достаточно глубоко, их уровень и свойства практически не зависят от количества выпавших осадков. Наполняются водой медленно, только в тех местах, где водоносные горизонты приближаются к поверхности почвы.
- Артезианские расположены в бассейне, который образуется в прогибе земной коры. Находятся под напором. Обеспечивают основную массу населения планеты пресной водой.
Подробную статью о классификации подземных вод по уровню залегания ищите тут.
Справка! Самый большой артезианский бассейн – Западно-Сибирский. Его площадь составляет 3 млн км2.
Химический состав
Химический состав подземных вод зависит от состава пород, в которыми они находятся в контакте. Подземные воды – это раствор, в котором содержатся множество химических элементов, микроорганизмы, газы.
Полный разбор химического состава подземных вод ищите здесь.
Загрязнение
Загрязнение подземных вод – это необратимый процесс изменения состава в результате попадания в него посторонних опасных элементов, в результате которого ее качество становится хуже.
Виды деятельности человека, вызывающие загрязнение:
- бытовая;
- сельскохозяйственная;
- добыча и переработка нефтепродуктов;
- химическая;
- энергетическая;
- производство бумаги и сопутствующих материалов;
- организация свалок;
- неправильная организация хранения химических отходов.
Для защиты от загрязнения предпринимают следующие действия:
- в производство вводятся новые технологии, разработанные с целью минимального выхода опасных веществ в окружающую среду;
- появляются современные методы очистки промышленных стоков;
- повторное использование стоков там, где это возможно.
Химическая промышленность постепенно переходит на воздушное охлаждение, в результате чего количество потребляемой, а, значит, и загрязненной воды уменьшается более чем на 70%.
Детально о видах загрязнения подземных вод читайте по ссылке.
Мониторинг
Данный вид мониторинга считается первостепенным и самым проработанным на территории РФ среди всех видов мониторинга системы недр.
Он обеспечивается и осуществляется Федеральным агентством по недропользованию.
Исследование проводится ежегодно, в каждом регионе, после чего составляется соответствующая карта.
В случаях обнаружения повышенного уровня загрязнения разрабатывается комплекс мер по его снижению либо полному устранению.
Интересно! В тех случаях, когда на использование этого природного ресурса приобретена лицензия, такой мониторинг должен регулярно проводиться организацией, которая ее получила.
О мониторинге подробнее читайте в нашей статье.
Лицензия
Лицензия на пользование подземными водными ресурсами может потребоваться не только юридическому, но и физическому лицу. Она дает право на бурение новых источников и их использование.
Физическим лицам такой документ может потребоваться только в случае нахождения на их участке артезианской скважины или при гигантском расходе воды свыше 100м3. Это практически нереальный показатель. Юридическим лицам лицензия требуется чаще.
Обойтись без нее можно в следующих случаях:
-
земельный участок находится в собственности или в аренде у лица, которое не претендует на водопользование; - запасы не находятся на государственном балансе;
- водоносный горизонт не используется для обеспечения центрального водоснабжения;
- суточный расход воды меньше 100м3;
- она не передается другим юридическим лицам.
Во всех остальных случаях требуется лицензия. Ее получение – долгий и дорогостоящий процесс, который занимает минимум 220 дней со всеми проводимыми исследованиями.
И это только в том случае, если ежедневное потребление ресурса составит не более 100 м3, в противном случае оформление документа займет значительно больше времени, поскольку будут проводиться обязательные исследования по гидрологии недр.
Все эти исследования должен будет оплачивать заказчик, а стоят они недешево.
Еще больше информации о лицензировании в нашей статье здесь.
Использование
Природный ресурс используется человеком:
- в пищевых целях;
- в бытовых целях;
- в сельском хозяйстве;
- в промышленности;
- из термальных источников получают различные химические вещества.
Справка! Некоторые термальные источники считаются целебными, они используются в туристических и оздоровительных целях.
О применении подземных вод подробнее тут.
Заключение
Подземные воды – это уникальнейший дар природы человеку. Наличие пресной воды является одним из необходимых условий существования человечества.
Это нужно ценить и учитывать в своей ежедневной деятельности. Нерациональное использование и утрата этого ценнейшего ресурса способна привести к гибели всего живого на планете.