Юрий Новиков - Вода и жизнь на Земле

• Название: Вода и жизнь на Земле
• Автор: Юрий Новиков
• Издательство: Наука
• Жанр: Научпоп
• Год: 1981

В книге рассказывается о воде и ее значении в жизни Земли. Отмечая влияние хозяйственной деятельности человека на состояние водных ресурсов планеты, авторы затрагивают актуальные вопросы их охраны и комплексного использования. В частности, они останавливаются на научной разработке бессточной технологии и современных методов очистки сточных вод, защите Мирового океана от загрязнения и других аспектах проблемы «чистая вода».

---

Поистине уникальны целебные ресурсы Забайкалья. Каждую минуту из глубин поднимается по скважинам свыше 20 тыс. л отличной минеральной воды. На территории Читинской области насчитывается свыше 3 тыс. минеральных источников. Только при Советской власти водные запасы этого края нашли научное применение. Специалисты дали глубоко обоснованные рекомендации для бальнеологических процедур. На забайкальских водах выросли популярные курорты Дарасун, Кука, Молоковка, Шиванда, Ямаровка и другие с нарзанными и радоновыми источниками.

Дарасун — самый популярный курорт Восточной Сибири. Его образно называют забайкальским Кисловодском. И это не случайно: местные минеральные источники по количеству содержания в них углекислоты во много раз превосходят знаменитый кисловодский нарзан. Окружающие здравницу горные массивы обильно поросли березняком вперемежку с сосной и лиственницей, луга покрыты пышным разнотравьем. Чистый воздух, обилие ягод, чарующая красота гор, аромат цветов, ценнейшие минеральные источники создают благоприятные условия для отдыха и лечения многих недугов. К живительным источникам Дарасуиа приезжают на лечение жители Урала и Сибири, Средней Азии и Казахстана, Алтая и Дальнего Востока. Значительная часть лечебной продукции отправляется за пределы курорта.

Термальные подземные воды. Прогнозные запасы термальных вод на территории СССР выражаются внушительной цифрой — 19,75 млн. м3/сут (или 231,5 м3/с).

О их региональном распределении свидетельствует табл. 9. Правда, в ней представлены ориентировочные данные. Дальнейшее изучение и разведка термальных вод могут увеличить их общий дебит в несколько раз. Многообещающие перспективы вскрытия высокотемпературных источников тепла открываются с развитием глубокого бурения на 10–15 км. На таких глубинах в некоторых районах страны (особенно вулканических) температура вод может достигнуть 350 °C и выше.

Богаты термальными водами республики Средней Азии. Однако используются они пока лишь в бальнеологии и частично для получения йода и брома. Огромное количество горячих вод обнаружено в Казахстане. Только в районе Алма-Аты выявлен большой артезианский бассейн с температурой воды от 80 до 120 °C и избыточным давлением у поверхности земли до 30–35 атм.

Больше половины всех выявленных термальных вод страны приходится на Западную Сибирь. В Восточной Сибири и на Дальнем Востоке многие месторождения термальных вод расположены в районах, где тепловые ресурсы ценятся, что называется, на вес золота.

Особо следует сказать о Камчатке. Здесь нет своего угля, нефти и газа, но этот суровый край природа наделила подземным теплом. «Котельные» полуострова — многочисленные вулканы. Ученые Института вулканологии Дальневосточного научного центра АН СССР совместно с камчатскими геологами установили, что на глубине 1 км от дневной поверхности температура паро-водяной смеси достигает 200–250 °C. Запасы тепловой энергии тут могут обеспечить работу достаточно мощных геотермальных электростанций.

На Камчатке накоплен некоторый опыт использования природного тепла для получения электрической энергии. Уже более десяти лет здесь работает Паужетская геотермальная электростанция мощностью 5 тыс. кВт, доказывая надежность и простоту тепловой схемы. Все технологические процессы на станции полностью автоматизированы. Специалисты считают, что широкое освоение геотермальных районов Камчатки позволит к 1985 г. возвести электростанции, работающие на подземном тепле и дающие 300 тыс. кВт самой дешевой электроэнергии. При этом отпадает необходимость в ежегодном завозе 1 млн. т угля.

Огурцы, помидоры и другие овощи в открытом грунте на Камчатке не произрастают, их сюда завозят. В пригороде Петропавловска-Камчатского построен тепличный комбинат площадью 6 га, отапливаемый термальными водами.

Подземные «термальные моря» используются для отопления и горячего водоснабжения в Закавказье, Грузии, Южном Казахстане. Например, в Махачкале термальные воды применяют для теплофикации еще с первых послевоенных лет. Дагестан вообще богат такими источниками. Только за последние годы в республике использовано свыше 50 млн. м3 подземной горячей воды. Благодаря этому сэкономлено большое количество топлива. Тепло недр находит все большее применение в промышленных, бытовых и сельскохозяйственных целях. Им теперь отапливаются жилые дома в Кизляре и Избербаше и целые поселки: Каякент, Терекли-Мектеб и Червленные Буруны.

Неисчерпаемый источник подземного тепла находит и другое применение — в плавательных бассейнах, для предотвращения оледенения опасных участков горных дорог, для обогрева рыбоводных водоемов и т. п. Расширение сфер использования термальных подземных вод дает возможность не только значительно сэкономить топливо, но и снизить масштабы загрязнения им окружающей среды.

Вода и жизнь

Жизнь — биологическая форма движения материи. Жизненному процессу в отличие от неживой природы присущ обмен веществ, в основе которого лежат биохимические процессы. Изучение живых организмов, в том числе человеческого тела, показывает, что в их составе не обнаружено каких-либо химических элементов, не свойственных окружающему миру. Связь организма с внешней природой осуществляется через химические вещества, которые постоянно поступают в организм и являются составными элементами живой ткани.

Многие вещества проникают в организм через пищу, обязательной составной частью которой является вода. В организме человека обнаружено около 40 элементов периодической системы Менделеева, и в первую очередь кислород, углерод, водород и азот, содержание которых наиболее значительно. До 80 % минеральных солей (кальций, магний, натрий, калий, фосфор и др.), входящих в состав всех клеток и тканей человеческого тела, поступают в организм с водой. В составе живой ткани эти элементы чаще находятся не в свободной форме, а в виде химических соединений.

Необычайно важную роль в живом организме играет вода, это простое химическое соединение водорода и кислорода. В сложном процессе обмена веществ она занимает центральное место. При обязательном участии воды протекают физические и химические реакции. Являясь хорошим растворителем, она выполняет функции «перевозчика» солей и т. п.

Мы привыкли к воде, как привыкают к самым обычным явлениям — ведь она всегда с нами: в быту, на работе, в природе. Широкая распространенность воды породила представление о ней как о весьма простом теле. В течение многих веков ее принимали за элемент. Сейчас уже никто этого не скажет.

Вода — совершенно необыкновенный минерал. Прежде всего потому, что это самое известное и вместе с тем самое загадочное вещество. О воде, знакомой человеку с колыбели, написаны бесчисленные монографии, ученые продолжают изучать ее свойства. И тем не менее трудно найти другое вещество, в котором было бы спрятано столько труднообъяснимых качеств.

Необыкновенность физико-химических свойств молекул воды основана на способности их изменять структуру водородных связей. Эти связи легче разрушаются и быстро восстанавливаются. Между молекулами воды идет интенсивное взаимодействие, в результате происходит быстрое изменение их структурной решетки. Этим отличается структура молекул воды от других веществ, например твердых кристаллических тел, у которых существует устойчивая структурная решетка. Необыкновенность свойств молекул воды — одна из важнейших основ сложных биохимических реакций, присущих процессам жизни на нашей планете. Чтобы лучше понять роль воды в жизненных процессах, познакомимся со строением и свойствами ее молекул.

Физика и химия воды

Вода состоит из двух атомов водорода и одного — кислорода. Все, казалось бы, просто. Но на самом деле есть 42 сочетания этих атомов в молекуле воды, и 9 из них — устойчивы. Значит, наша обычная Н2O состоит из смеси девяти видов воды, имеющих весьма различные химические свойства.

Эта бесцветная и безвкусная жидкость обладает совершенно уникальной способностью образовывать необыкновенно прочную поверхностную пленку. На ней может лежать стальная игла, если, конечно, ее осторожно опустить. Более того, установлено, что чем чище вода, тем сильнее растет ее поверхностное натяжение, и если бы удалось получить когда-нибудь абсолютно чистую, без всяких примесей воду, то, как полагают ученые, по озеру такой воды можно было бы не только ходить, но и кататься на коньках.

Давно известна людям сила воды. Когда мифический Геракл приступал к свершению своего седьмого по счету подвига, он призвал на помощь силы природы. Чтобы расчистить конюшню царя Авгия, он запрудил реку, и взволновавшийся поток сделал то, что было не по плечу ни одному из эллинов.