Книги
Планета бурь
В хорошо высушенном кислороде уголь, сера, фосфор горят при температуре, намного превышающей температуру их горения в неосушенном воздухе. Считают, что влага играет каталитическую роль в этих химических реакциях.
Сегодня мы, в отличие от древних метафизиков, знаем, что вода – структурное образование, на молекулярном уровне представляющее собой химическое соединение двух элементов, а не вездесущее первородное начало эллинских мудрецов. Но, уточняя, развивая или опровергая воззрения античных мыслителей, мы в полной мере соглашаемся с ними в оценке роли воды в нашем мире. Вещество это действительно вездесуще и бесценно. Такое привычное и, кажется, до мелочей известное в быту, науке оно представляется объектом, требующим к себе еще большего внимания.
В жизни нашей планеты вода играет важную роль транспортного средства в геологических превращениях.
Подземные воды постоянно ведут разрушительную и созидательную работу, формируя месторождения полезных ископаемых. Однако период наблюдения человечества за геологическими процессами столь короток, что изменения практически незаметны.
Вероятно, многие не в полной мере осознают истинное значение воды для человека. Это особенно справедливо для жителей северных районов России, где пресная вода имеется в относительном достатке. Однако то же самое нельзя сказать о жителях засушливых районов Средней Азии. Там с детства человек умеет ценить и беречь воду, поскольку знает, что без воды нет жизни.
Несмотря на то что вода – самое распространенное на Земле вещество, запасы пресной воды довольно ограничены. Они составляют около 20 тысяч кубических километров на год. При норме водоснабжения 1000 тонн воды в год (с учетом промышленности и сельского хозяйства) на человека этого количества может хватить на 20 миллиардов.
В настоящее время население нашей планеты составляет около 7 миллиардов. Демографы считают, что 20 миллиардов оно достигнет в 2100 году. Таким образом, природной пресной воды станет явно недостаточно. С учетом того, что источники пресной воды распределены на Земле неравномерно, в некоторых странах уже сегодня ощущается острая нехватка пресной воды. Так, на африканском континенте и в Азии имеются огромные пространства, лишенные воды, – пустыни, а целая североафриканская страна – Алжир – живет на привозной воде. Воду доставляют на судах в некоторые прибрежные районы и на острова Греции, иногда вода там стоит дороже вина.
По данным ООН, при относительном достатке пресной воды миллиарды жителей нашей планеты испытывают недостаток в чистой питьевой, поскольку водоемы загрязнены промышленными отходами и бытовыми стоками. До поры до времени природа сама справлялась с задачей очистки загрязненных вод. Однако с ростом промышленного производства и с концентрацией населения в городах природе стало все труднее справляться с этой задачей. В связи с этим возникла необходимость в строительстве более совершенных и более производительных, но и более дорогих очистных сооружений.
Для приготовления пищи и в качестве питьевой может быть использована природная вода, если она не содержит вредных микроорганизмов, а также вредных минеральных и органических примесей; если она прозрачна, бесцветна и не имеет привкуса и запаха. Этим требованиям наиболее часто удовлетворяет колодезная и родниковая вода. Однако в больших количествах найти воду, отвечающую пищевым стандартам, очень трудно. Поэтому ее приходится очищать на специальных станциях.
Питьевая вода должна содержать небольшие количества растворенных солей и газов. В зависимости от них в различных местах вода отличается по вкусу. Границей между пресной и минеральной водой считается содержание минеральных химических соединений в количестве 1 г/л.
Природные воды, содержащие соли, растворенные газы, органические вещества в более высоких концентрациях, чем питьевая, называют минеральными. Некоторые из минеральных вод содержат биологически активные компоненты, некоторые соли – сульфаты натрия и магния и даже соединения мышьяка, радиоактивные элементы (например, радон) и др. Поэтому минеральные воды с давних пор использовали в качестве лечебного средства.
Дистиллированная вода, полученная конденсацией пара, практически не содержит солей и растворенных газов и потому неприятна на вкус. Кроме того, при продолжительном употреблении она даже вредна для организма. Это связано с вымыванием из клеток тканей желудка и кишечника содержащихся в них солей и микроэлементов, которые необходимы для нормального функционирования организма.
Поскольку вода является очень хорошим растворителем, в природе она всегда содержит растворенные вещества, так как не существует абсолютно нерастворимых. Их количество и характер зависят от состава пород, с которыми вода находилась в контакте.
Наименьшее количество примесей и растворенных веществ содержится в дождевой воде. Однако даже она содержит растворенные газы, соли и твердые частицы. Соли, содержащиеся в дождевой воде, имеют свое происхождение из океанов и морей.
Лопающиеся пузырьки на поверхности океанов выбрасывают в атмосферу довольно большое количество солей. Они захватываются потоками воздуха (особенно в штормовую погоду) и распределяются в атмосфере. Твердый остаток, который образуется при испарении дождевой воды, – это частички пыли, захваченные капельками дождя. Из 30 л дождевой воды при испарении остается примерно 1 г сухого остатка. Растворенными газами являются как основные компоненты воздуха, так и загрязнения, встречающиеся в данном районе. Состав дождевых осадков над морем согласуется с правилом, согласно которому он идентичен тому, что получается при добавлении к 1 л дистиллированной воды 1,5 мл морской воды.
Получение высокочистой воды – весьма сложная задача. Поскольку она хранится в сосуде, в ней должны быть примеси материала этого сосуда (будь то стекло или металл). Для прецизионных научных исследований наиболее чистую воду получают методом ректификации (перегонкой) дистиллированной воды во фторопластовых колоннах.
Как уже было отмечено, основные запасы пресной воды на Земле сосредоточены в ледниках. Поскольку опреснение морской воды требует больших энергетических затрат и стоит очень дорого, разработаны проекты транспортировки айсбергов из районов Северного и Южного полюсов к месту потребления и превращения льда в пресную воду. Однако пока эти проекты не были осуществлены.
Крупными резервуарами пресной воды являются болота. По некоторым оценкам в болотах содержится воды столько же, сколько и в озерах. Существует широко распространенное мнение, что болотная вода непригодна для питья, ее часто называют «гнилой». По-видимому, отпугивающим аргументом выступает цвет болотной воды. Однако исторические записи свидетельствуют о том, что в далеком прошлом болотной водой заправляли корабли, уходящие в далекие плавания. Такая вода долго сохраняла свои питьевые качества. Считают, что причиной этого служили содержащиеся в ней фенолы, которые играли стерилизующую роль. Заметим, что сам фенол (карболовая кислота) широко используют в медицине как антисептическое средство.