Водные ресурсы СССР

Вода и жизнь на Земле

Гидросфера

Вода и биосфера

Внешняя оболочка Земли занята биосферой. И вполне правильно, когда биосферу называют еще «областью жизни» или «живым покровом» Земли. Это огромное пространство, включающее атмосферу, гидросферу и литосферу, населяют различные виды живых организмов. Верхняя граница биосферы охватывает нижние слои стратосферы до высоты озонового экрана (в среднем до 20 км), в котором задерживается большая часть ультрафиолетовой радиации, губительно действующей на живые организмы. Нижняя граница биосферы определяется на глубине 3–3,5 км ниже поверхности земной коры. Наиболее благоприятные условия для жизни и развития организмов имеются на поверхности суши, в прилегающих к ней слоях атмосферы и в приповерхностных слоях морей и океанов.

Основоположником учения о биосфере является выдающийся русский ученый, академик В. И. Вернадский, который оценил жизнь в общепланетарном масштабе как качественно новое геологическое явление. Центральное место в биосфере занимает «живое вещество», которое, по В. И. Вернадскому, представляет собой совокупность всех живых организмов (животных, растений, микроорганизмов), численно выраженное в их элементарном химическом составе, в весе и энергии. Хотя в количественном отношении живое вещество (по сравнению с неорганическим) занимает незначительное место, оно играет важнейшую роль в формировании биосферы. «На земной поверхности, – писал В. И. Вернадский, – нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом».

Подсчитано, что на Земле обитает около 3 млн. видов живых организмов, из которых 300 тыс. приходятся на долю растений. Однако растения создают 97–98 % всей биомассы суши, остальная часть (1–3 %) животные и микроорганизмы.

Водная среда играла важнейшую роль в возникновении жизни на Земле. В. И. Вернадский писал: «Вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться по влиянию на ход основных, самых грандиозных геологических процессов. Не только земная поверхность, но и глубокие – в масштабе биосферы – части планеты определяются, в самых существенных своих проявлениях, ее существованием и ее свойствами».

Вода является постоянным спутником и необходимым условием воспроизводства живого органического мира. Как известно, в основе образования и накопления первичного живого органического вещества лежит фотосинтез. Под действием солнечной энергии углекислый газ и вода в листьях растений распадаются на кислород, выделяющийся в атмосферу, и углерод, идущий на образование живого органического вещества растений – углеводороды. Только живое вещество, усваивая солнечную энергию, способно строить новые ткани, способно само себя воспроизводить. По подсчетам биологов, живое вещество ежегодна воспроизводит примерно 10 % своей общей массы.

Живые организмы производят огромную работу по перераспределению вещества земной коры и созданию новых химических соединений. Живые организмы вовлекают в процесс круговорота кислорода, углерода и азота также большие массы минеральных веществ и различных других химических элементов, превращая их в биогенное вещество. Живые организмы способны усваивать и концентрировать из среды обитания практически все элементы периодической системы.

Гидросфера (водная оболочка) – это совокупность океанов, морей, озер, рек, ледяных образований, подземных и атмосферных вод. Общая площадь океанов и морей в 2,5 раза превышает территорию суши. Океанические воды покрывают почти три четверти поверхности земного шара слоем толщиной около 4 тыс. м.

Занимая промежуточное положение между атмосферой и литосферой, гидросфера постоянно находится с ними в тесной взаимосвязи. Одним из ее проявлений является влагооборот. Последний играет важную роль в создании условий жизни во всей биосфере.

По данным табл. 1, на поверхности Земли содержится почти 1,5 млрд. м³ воды, из этого количества 93,96 % сосредоточено в океанах и морях, немногим больше 4 % представляют воды, находящиеся на суше, и 1,65 % воды сковано в ледниках.

Единство вод Земли

Благодаря процессам круговорота воды гидросферы находятся в постоянной взаимосвязи по следующей схеме: океан – атмосфера – суша – океан. Основную роль в механизме круговорота воды играет тепловая энергия и сила тяжести. Под влиянием тепла вода испаряется с поверхностей океанов, морей, озер и других водных объектов; водные пары, сконденсированные в атмосфере, под действием силы тяжести выпадают в виде дождя, снега и града. Таким образом, вода переходит из одного агрегатного состояния в другое и перемещается, образуя течение рек, вызывая движение почвенных и подземных вод.

В замкнутой системе круговорота воды участвуют атмосферное, океаническое, почвенное, речное, озерное, ледниковое, биологическое, хозяйственное звенья. Каждое из них имеет свои особенности. Поверхность океанов, морей, рек и озер подвержена главным образом испарению. Этим обеспечивается пополнение атмосферы влагой, которая в последующем превращается в атмосферные осадки. В круговороте воды участвуют и подземные и почвенные воды в результате их перемещения и испарения. Биологическое звено занимает незначительное место в общем масштабе круговорота воды на Земле. Однако процесс этот сложен и многообразен. Вода для человека, животных и растений – важнейший продукт, участвующий во всех жизненных процессах. В среднем в растениях и животных содержится более 56 % воды. Организм человека почти на 65 % состоит из воды. При этом человеческий организм потребляет воды по весу примерно в 2 раза больше, чем питательных веществ. Вся вода, потребляемая людьми и животными, в конечном итоге также возвращается в общий круговорот воды.

В общем объеме круговорота воды на Земле ведущее место занимает океаническое звено: на суше выпадает только четвертая часть (113,5 тыс. км³) всех осадков, остальные (411,6 тыс. км³) приходятся на долю Мирового океана.

Осадки на поверхности суши создают ресурсы поверхностных вод и являются основным источником формирования пресной воды. Они имеются главным образом в ледниках полярных и горных областей (99,2 %), озерах (0,73 %), болотах (0,05 %) и в руслах рек. Большая часть пресной воды в виде ледников сосредоточена в двух материках – в Гренландии и в Антарктиде. Ледники – большие хранилища пресной воды.

Круговорот воды – это исключительно важное свойство гидросферы. Благодаря ему общее количество воды на Земле не уменьшается и вода делается практически неисчерпаемой. В этом заключается существенное отличие водных ресурсов от других полезных ископаемых. Подсчитано, что пары атмосферы обновляются в среднем каждые 10 суток, речные воды в руслах рек – в среднем каждые 11 суток, почвенная влага и воды‑верховодки Земли возобновляются ежегодно. Более медленно происходит водообновление подземных вод, а также вод в озерах, болотах и ледниках.

Поверхностные воды

В процессе возобновления запасов пресных вод основную роль играют атмосферные осадки. Известно, что на поверхность нашей планеты в среднем в год выпадают осадки, равные метровому слою. Однако распределяются они по земной поверхности неравномерно. Существуют районы с очень высоким уровнем осадков. Наибольшее количество их приходится на тропические зоны экватора (в пределах от 10° с. ш. до 10° ю. ш.). На территории некоторых районов Индии количество выпадающих осадков в год превышает 12 м.

Вместе с тем в некоторых районах экваториальной зоны выпадаемой влаги недостаточно даже для смачивания поверхности почвы. Например, Синайская пустыня, где годовое количество осадков составляет всего 10–15 мм, а в Перуанской и Ливийской пустынях осадков не бывает вообще. Пустыни занимают четверть земной поверхности, а осадки, выпадающие в этих районах, в среднем не превышают 200 мм в год.

Неравномерность осадков наблюдается и в течение года. Так, в экваториальных районах наибольшее количество осадков выпадает в период после осеннего и весеннего равно действия; в тропиках и муссонных областях – главным образом летом, а в субтропиках – зимой; в районах с континентальным климатом – опять летом. В это время здесь отмечается до двух третей годовой нормы осадков.

На количество осадков, выпадающих на поверхность Земли, значительное влияние оказывает температура и близость больших водных пространств. В теплых экваториальных районах в результате интенсивного испарения увеличивается влагоемкость воздуха и соответственно возрастает количество осадков. В Южном полушарии, где большие пространства заняты морями и океанами, осадков больше, чем в северных широтах Земли.

Возобновляемые в процессе круговорота пресные воды используются для питьевого и промышленного водоснабжения, орошения и выращивания растительной массы, выработки гидроэнергии, судоходства и т. д. Однако не следует забывать, что неправильная хозяйственная деятельность человека ведет к качественному и количественному истощению водных ресурсов.

Изучение закономерностей водообмена в реках, почве и других звеньях гидросферы суши имеет огромное хозяйственное значение. Полученные данные служат основой при планировании использования речного стока населением, дальнейшего развития промышленности и сельского хозяйства.

Особое место в жизни человека занимают речные и озерные воды. В настоящее время в мире известны 145 больших озер, в которых содержится 95 % объема озерных вод. Наибольшее количество пресной воды сосредоточено в оз. Байкале (2,3 тыс. км³) и Великих Американских озерах (2,4 тыс. км³).

Характеризуя обеспеченность речной водой населения мира, необходимо отметить, что в целом на одного человека приходится 11 тыс. м³ в год. Наибольшее количество речной воды на душу населения зафиксировано в Южной и Северной Америке, затем в Африке и Австралии (см. табл. 2).

Ряд стран – таких, как Бразилия, СССР, КНР, Канада, Индия, США, – обладают крупными речными ресурсами. На их долю приходится более 50 % всего речного стока мира (табл. 3).

Большое количество речной воды ежегодно стекает в океаны – Атлантический, Северный Ледовитый, Тихий и Индийский, и только некоторая часть ее остается в так называемых «бессточных областях», сток из которых не достигает Мирового океана. Среди крупных рек земного шара следует назвать реки, стекающие в Атлантический океан на территории Северной и Южной Америки: Амазонка (6930 км³/год), Парана (599 км³/год), Ориноко (441 км³/год), Миссисипи (599 км³/год), на территории Африки – Конго (1350 км³/год), в Индийский океан впадают Ганг (1200 км³/год) и Брахмапутра (630 км³/год); в Тихий океан – Амур (350 км³/год), Янцзы (693 км³/год) и Меконг (378 км³/год), в Северный Ледовитый океан – Енисей (624 км³/год), Лена (536 км³/год) и Обь (400 км³/год).

Как правило, водность в озерах и речных бассейнах меняется из года в год. Это связано с общими климатическими и метеорологическими условиями той или иной части суши и особенностями отдельных годов.

Реки и озера питаются от дождей, в результате таяния снега и ледников и от подземных источников. Наблюдаются годы маловодные и многоводные. Изменение водности происходит и внутри года. В периоды весеннего половодья и паводков в результате интенсивного таяния снега водность многих равнинных рек повышается, и наоборот, она резко падает летом и зимой. В период весеннего половодья расход отдельных рек составляет 60 % и более (от годового).

Большая часть бассейна р. Амазонки находится в пределах экваториального пояса Южной Америки. В этой части континента в течение года выпадают осадки, превышающие 2000 мм. Высокий сток характерен и для рек, расположенных в экваториальной зоне Африки (Юго‑Западная и Юго‑Восточная часть), где выпадает более 1000 мм осадков. Для районов действия муссонов Индийского и Тихого океанов характерны также обильные летние осадки, достигающие 5000 мм и более, в связи с этим здесь резко увеличивается речной сток. И наоборот, в сезон, когда дуют ветры с суши на море, палящее солнце в этих районах вызывает сильнейшую засуху, превращая почву в пыль и песок.

Большое влияние на водность рек оказывает рельеф местности. Высокие хребты Кордильеров и Анд преграждают путь увлажненным восточным ветрам с просторов Атлантического океана и бассейна Амазонки. В результате в пустыне Атакама несколько лет подряд не бывает дождя. Чрезвычайно многоводны реки, берущие начало в Гималаях. В период таяния здесь снега реки в Индии, Пакистане и Бангладеш разливаются катастрофически.

Подсчитано, что на нашей планете болота занимают более 3,5 млн. км². До недавнего времени многие считали болота «болезненными лишаями» земной поверхности, выпадающими из хозяйственного оборота. Сейчас взгляды на роль болот изменились. Участки сильного увлажнения играют, оказывается, роль губки, которые впитывают воду, когда ее избыток, и отдают, когда ее мало. Болота являются хранилищами громадного количества пресной воды, питающей ручьи и пруды. Более того, они служат своеобразным естественным фильтром при очистке загрязненных вод. Из районов, заполненных мутной жижей, вода выходит чистой.

За сравнительно короткий период с лица планеты исчезла почти треть болот. В Западной Европе и Америке спохватились, когда после уничтожения болот катастрофически стали мелеть реки, гибнуть флора и фауна, а на осушенных землях через несколько лет резко упали урожаи и началась ветровая эрозия.

В 1967 г. 18 стран, в их числе и СССР, образовали международное общество «Телма», что в переводе с греческого означает «болото». Его цель – сохранить для человечества этот важный естественный запасник пресной воды.

Подземные воды

Еще один участник круговорота воды в природе – подземные воды, как уже отмечалось, играют важную роль и как источник водоснабжения населения. Их запасы в недрах Земли огромны. Подземные моря имеются на всех материках, причем даже в пустынях. В самой большой безжизненной пустыне – Сахаре – подземные воды обнаружены в 150–200 м от поверхности земли. Верхняя граница подземного моря на территории Каракумов проходит на глубине 30 м.

Подземные воды возникли наряду с образованием твердой, воздушной и водной оболочек Земли. Атмосферные воды, выпадающие на поверхность Земли, постепенно просачиваются через толщу почв и пород, добираясь до водоупорного слоя глин, структуру которых можно сравнить с пластинками слюды или чешуйками рыб. Насыщенные водой подземные пласты получили название водоносных. Как правило, они находятся в зажатом состоянии между водоупорными глинами. Вследствие этого подземные воды приобретают напор и могут выливаться на поверхность в виде фонтана. Водоносных горизонтов и водоупоров может быть множество. Нередко они образуют целые бассейны подземных вод.

Запасы подземных вод принято условно делить на естественные ресурсы, которые ежегодно возобновляются, и статические (емкостные) запасы, которые накапливаются веками. Естественные ресурсы зоны активного водообмена дренируются и создают устойчивую часть речного стока.

Для деятельности человека (особенно для хозяйственно‑питьевого использования) наибольший интерес представляют самые верхние водоносные горизонты. Преимущество подземных вод по сравнению с поверхностными водами рек, озер и других источников огромны: они достаточно защищены от поступления загрязнений с поверхности, имеют постоянный состав и температуру, распространены более равномерно.

В настоящее время подземные воды получают все большее применение в промышленности и в сельском хозяйстве. Так, в США на долю подземных вод приходится около 20 % всей потребляемой воды, в ФРГ и Нидерландах – 75, в Бельгии – 90, в Дании – около 100 %.

Как уже отмечалось, водные ресурсы на Земле распределены неравномерно. В первую очередь это касается запасов пресных вод, пригодных для человека. Острый недостаток в пресной воде испытывают огромные районы Африки, Ближнего и Среднего Востока, Южной и Северной Америки, Австралии. Почти треть населения земного шара живет в условиях дефицита пресной воды. Сюда относятся такие высокоразвитые в промышленном отношении страны, как США, ФРГ, Нидерланды, Япония. Несмотря на значительный объем речного стока на территории Индии и Китая, водообеспеченность населения этих стран значительно ниже, чем во многих других.

Человечество пока не владеет эффективными средствами управления количеством осадков, выпадаемых на поверхность суши. Однако в настоящее время делается многое в отношении регулирования водных ресурсов по территории. С этой целью создаются водохранилища для накопления воды; с помощью обводнительных и оросительных каналов она подводится туда, где ее не хватает; повсеместно сооружаются многочисленные артезианские скважины для подъема подземных вод; проводятся различные мероприятия, направленные на равномерное и рациональное использование водных ресурсов.

Водные ресурсы СССР

Наша страна занимает 15 % всей земной суши и не удивительно, что по величине водных ресурсов СССР стоит на ведущем месте в мире. Пресные воды сосредоточены у нас в реках, озерах, ледниках и в подземных хранилищах на разных глубинах от поверхности земли. Правда, при сравнительной оценке баланса водных ресурсов СССР и всего земного шара можно отметить, что в нашей стране осадков выпадает меньше (табл. 4).

Как известно, увлажнение является основным фактором плодородия земли. По естественному увлажнению территория нашей страны делится на три зоны.

Зона избыточного увлажнения. Это преимущественно северные области страны. Осадков здесь выпадает больше, чем испаряется влаги с поверхности почвы (600–700 мм/год). Такие районы нуждаются в осушении.

Зона достаточного увлажнения. Это лесостепные районы. Здесь испарение в среднем не превышает величины выпадающих осадков (500–600 мм/год).

Зона неустойчивого увлажнения. Сюда относятся южные районы страны. Испарение с поверхности почвы значительно большее, чем количество поступающих осадков (300–500 мм/год). В зонах с неустойчивым увлажнением расположено около 65 % земледельческой территории. Наиболее продуктивные площади расположены в Средней Азии, Закавказье, на юге РСФСР, Украины и Молдавии.

Поверхностные воды . По суммарной величине поверхностного стока Советский Союз занимает второе место в мире. В средний по водности год общая величина наших водных ресурсов составляет 4,714 тыс. км³, из которых 4,384 тыс. км³ формируется на территории СССР и 330 км³ притекает из зарубежных стран.

Крупные запасы пресной воды сосредоточены, как уже отмечалось, в болотах, которые занимают около 50–70 % территории Западной Сибири и 40 % северо‑западных районов Европейского Севера. Подсчеты показывают, что общее количество вод в болотах равно примерно 3 тыс. км³, из них почти 1000 км³ приходится на болота Западной Сибири.

В маловодных районах страны частично сохраняется около 300 болот. Они – эталоны нетронутой природы.

В 1980 г. занесены в списки государственных заповедников республиканского значения 35 крупных болотных массивов УССР. Известно, что болота играют важную роль в стабилизации климата и регуляции гидрологического режима регионов. Взятые под охрану государства топи являются естественным аккумулятором влаги. Они регулируют водный режим множества карстовых озер, в том числе красивейшего глубокого оз. Святязь, которое называют Байкалом Украины. Отныне здесь запрещены строительные и мелиоративные работы, добыча торфа, сенокос, выпас скота. В этом естественном музее болотной флоры сохраняются многие реликтовые представители растительного мира.

Общая площадь заповедных болотных массивов превысила 150 тыс. га.

Единовременные запасы воды в руслах рек СССР оцениваются в 475 км³.

Одна из характерных особенностей водных ресурсов нашей страны – это неравномерное распределение их по территории. Как показывает табл. 5, наиболее водообеспечены северо‑западные, северные и восточные районы. Они экономически менее развиты и менее населены. Эти районы, занимающие около половины территории страны, обеспечены водой более чем на 80 %. Значительно меньше (около 20 %) водообеспеченность территории Европейской части и Средней Азии, хотя в этих районах проживает более 70 % населения и сконцентрированы главные промышленные и сельскохозяйственные базы страны.

Среди союзных республик (табл. 6), наибольшими водными ресурсами обладает РСФСР. На ее территории формируется 4,021 тыс. км³ воды в средний по водности год. Однако распределены водные ресурсы здесь также неравномерно. Богатыми водными ресурсами располагают районы Дальнего Востока, Восточной и Западной Сибири, Европейский Север, менее водообеспечены Центрально‑черноземные и Волго‑Вятские районы. Центрально‑Черноземный район занимает водораздельные территории Средне‑Русской возвышенности, и поэтому его водные ресурсы основаны на местном стоке и здесь очень мало транзитного стока. Наименьший объем водных ресурсов формируется на территории Северного Кавказа и Поволжья.

Значительные водные ресурсы приходятся па территории Грузинской, Киргизской, Таджикской, Белорусской, Литовской, Латвийской и Эстонской союзных республик. Наименьшую водообеспеченность имеют Туркменская, Молдавская, Узбекская и Украинская союзные республики.

Неравномерно распределены водные ресурсы Казахстана. Крупные реки протекают по окраинам республики. Наиболее богаты ими высокогорные области, равнинные территории отличаются редкой речной сетью. Большинство рек Казахстана – временные, несущие воду лишь в весеннее время. На больших просторах здешних пустынь местные реки отсутствуют. Подземные воды большей частью сосредоточены на юге республики.

Неравномерность проявляется и в обеспечении водой населения союзных республик. Наибольшую водообеспеченность на одного человека имеют РСФСР, Туркменская, Таджикская и Киргизская союзные республики (31,9–15,3 тыс. м³/год), а наименьшую – Молдавская, Армянская, Украинская союзные республики (3,03–4,34 тыс. м³/год) (табл. 7).

На территории нашей страны протекает около 3 млн. рек и речек. И неудивительно, что реки играют главную роль в водном хозяйстве страны. Они – основной источник водоснабжения населения, а также промышленности и сельского хозяйства.

Реки СССР в основном принадлежат к бассейнам трех океанов. Крупнейшие реки, составляющие около 80 % речного стока, – Обь, Енисей, Лена, Северная Двина, Печора – впадают в Северный Ледовитый океан; р. Амур – в Тихий океан; р. Нева – в Балтийское море; р. Днепр – в Черное море. Около 10 % всего речного стока приходится на замкнутые бассейны внутренних морей и озер – Каспийского, Аральского, Азовского и оз. Балхаш. К ним относятся р. Волга – главная водная артерия большей части территории Европейской части страны, а также Дон, Кубань и Терек – на Северном Кавказе, Амударья и Сырдарья – в Средней Азии.

Реки, расположенные на большей части территории страны, получают снеговое питание, благодаря чему наиболее высокий сток здесь наблюдается в период весеннего половодья. За 1–3 месяца по этим рекам стекает почти 50–60 % годового стока. К рекам такого типа относятся Волга, Дон и другие реки, протекающие главным образом в Европейской части. Для рек дождевого питания (в основном в Закавказье и в бассейне р. Амура) характерен осенний паводок. Реки Кавказа и Средней Азии, получающие снеговое и ледниковое питание, в течение лета имеют два паводка: в период таяния снега и в период таяния ледников. Основным источником питания рек в межпаводковый период (главным образом зимой) и создания устойчивого их стока являются грунтовые воды. Это большое подспорье для речного стока, ведь зимой в северных районах страны и в Восточной Сибири некоторые реки полностью промерзают, подобно тому как полностью пересыхают многие реки в Средней Азии, в Заволжье и Казахстане.

Большое место в водном хозяйстве СССР занимают озера (табл. 8). Наибольшее их количество приходится на северо‑запад Европейской части страны, Западную Сибирь и Северный Казахстан. Вековые запасы озерных вод сосредоточены в крупных озерах – таких, как Байкал, Иссык‑Куль, Ладожское, Балхаш, Ильмень, Севан и др., общим объемом свыше 26 тыс. км³. В самом глубоком озере мира – Байкале (1,741 тыс. м) – содержится 2,3 тыс. км³ воды. Озера небольших размеров и с малыми глубинами, располагающиеся на территории Казахстана, пересыхают, к осени превращаясь в солончаки.

Большие запасы пресной воды создаются с помощью водохранилищ. Они в основном используются для получения электроэнергии, орошения, а также при снабжении водой населения и в промышленности. Водохранилища увеличивают гарантированный сток рек на 20–25 %. Сейчас в нашей стране действуют около 150 крупных водохранилищ объемом свыше 100 млн. м³ и более каждое. Например, Куйбышевское водохранилище, являющееся наиболее мощной ступенью Волжско‑Камского гидротехнического каскада и одним из крупнейших водохранилищ страны. Площадь его водной поверхности составляет 6,448 тыс. км², емкость – 58 км³. Внушительны размеры Братского водохранилища (на р. Ангаре): площадь зеркала – 5,5 тыс. км², емкость – 179 км³ и Красноярского (на р. Енисей): площадь зеркала – 2,13 тыс. км², емкость – 77,5 км³.

Подземные воды . Значительную часть водных ресурсов СССР составляют подземные воды. По подсчетам специалистов, объем подземных вод, пригодных для хозяйственно‑питьевых целей, равен примерно 310 км³/год.

Подземные воды на территории нашей страны также распределены неравномерно. Воды, пригодные для питья и технических целей, наиболее часто встречаются в западных и юго‑западных районах и реже на Северном Кавказе, в Казахстане, на юге Украины и в Средней Азии. Воды с повышенной минерализацией распространены преимущественно на юге страны – в Молдавии, Средней Азии, на юге Западной Сибири и в Казахстане. Характерно, что естественные ресурсы подземной воды постепенно уменьшаются по мере продвижения из северо‑западных районов в юго‑восточные (от 2–3 до 0,5 л/с с 1 км²).

На территории Европейской части РСФСР сосредоточены многие артезианские бассейны – такие, как Ленинградский, Московский, Северо‑Двинский, Прибалтийский, Волго‑Камский и др. На подземных водах основано хозяйственно‑питьевое водоснабжение в центральных и западных районах РСФСР. Наиболее крупными водопотребителями являются Москва и ряд областных центров (Тула, Рязань, Орел и др.). Меньше потребляют подземную воду население Поволжья, Урала, Сибири и Дальнего Востока. Наоборот, в Белоруссии для хозяйственно‑питьевых целей преимущественно используют подземные воды. Неравномерно распределены эксплуатационные подземные воды на территории Украинской ССР. Их в основном получает население крупных городов республики – Киева, Харькова, Полтавы, Ворошиловграда и др. В Среднеазиатских республиках и Казахстане подземная вода, пригодная для питья, сосредоточена в основном в межгорных и предгорных бассейнах. В Закавказье подземными водами богаты территории речных долин и предгорья. Достаточно хорошо обеспечены такими водами Прибалтийские республики.

За последние годы все большее значение приобретают термальные воды. Их запасы имеются на Камчатке, Курильских островах, Сахалине, Кавказе, в Западной Сибири и других районах нашей страны.

В СССР находится самое крупное в мире подземное хранилище воды, Это – Западно‑Сибирский артезианский бассейн, площадь которого достигает 3 млн. км², что почти в 8 раз превышает площадь Балтийского моря. Расположенные над ним (в нижней части бассейна) сухие Кулундийские степи вскоре получат живительную влагу.

Ученые установили, что под сухими степями и пустынями Казахстана находятся целые озера пресной воды, общий объем которых превышает объем оз. Балхаш или Азовского моря. Глубина их залегания – от 50 до 1 тыс. м. Это настоящий подземный клад. За последние годы подземные пресные воды в Казахстане найдены на площади свыше 20 млн. га. В дальнейшем их планируют искать на небывало большой площади – 50 млн. га.

За последние пять лет открыто свыше 20 крупных месторождений пресных подземных вод в Каракумах, призванных сыграть большую роль в водоснабжении городов и поселков Туркмении. Подземные водоисточники в состоянии давать более 400 тыс. м³ пресной воды. Сейчас на базе разведанных ресурсов уже вступили в строй несколько крупных водозаборов и половина населения Туркмении пользуется пресной водой высокого качества из подземных источников.

Говоря о подземных водах, нельзя не упомянуть о ресурсах солоноватых и соленых подземных вод. К ним относятся воды с общей минерализацией от 1 до 35 г/л. Химический состав таких вод различен. Чаще всего встречаются хлоридные, сульфатные, сульфатно‑хлоридные, гидрокарбонато‑хлоридные и пр. В масштабе земного шара запасы солоноватых и соленых вод оцениваются до 5 млн. км³. Особенно много их в нашей стране. Как показывают исследования специалистов Института водных проблем АН СССР, «Всегингео» и др., на территории СССР имеется приблизительно 464 тыс. км³ таких вод, из них около 52 тыс. км³ – слабо солоноватые, имеющие минерализацию от 1 до 3 г/л, около 115 тыс. км³ – средние и сильно солоноватые с минерализацией от 3 до 10 г/л и 297 тыс. км³ – соленые с минерализацией от 10 до 35 г/л.

На обширных пространствах нашей страны солоноватые и соленые подземные воды распространены повсеместно. Их водоносные горизонты встречаются на различных глубинах от поверхности Земли и нередко достигают 500 и более метров.

Глубина залегания солоноватых и соленых подземных вод закономерно связана с климатическими условиями, рельефом местности, распределением поверхностных вод, геологическим строением районов.

Солоноватые и соленые подземные воды, которые залегают первыми от поверхности Земли, больше распространены в южных районах нашей страны: в артезианских бассейнах Причерноморско‑Предкавказской области, на юге Молдавии и Украины, в Предкавказье, в Прикаспийском артезианском бассейне, на юге Западно‑Сибирской артезианской области, в Тургайском, Сырдарьинском, Амударьинском и других артезианских бассейнах па территории Казахстана и Средней Азии. Однако известны отдельные районы Севера (в пределах Московского, Северодвинского, Тунгузского, Якутского артезианских бассейнов), где солоноватые и соленые подземные воды также залегают первыми от поверхности. Во многих районах встречается чередование пресных и минерализованных подземных вод. На больших пространствах севера и северо‑востока Сибири подземные воды повышенной минерализации расположены непосредственно под толщей многолетнемерзлотных пород.

Некоторые солоноватые и соленые подземные воды обладают лечебными свойствами. Из таких месторождений лечебных минеральных вод большое значение имеют подземные воды в межгорных артезианских бассейнах: Куринский на Кавказе, Южно‑Каспийский, Танизский и др. Отметим, что все они залегают первыми от поверхности земли.

Недра Белоруссии богаты запасами минеральной воды, обладающей лечебными свойствами. Здесь в древние геологические эпохи простиралось море и осадочные породы создавали необходимые условия для минерализации глубинных вод. Наибольшей концентрацией минеральных солей отличается подземная вода в Припятской впадине. Эта территория, ограниченная двумя разломами земной коры – северным и южным, на двухкилометровой глубине накопила огромное количество густого целебного раствора, содержащего в 1 л до 430 г различных солей. В северо‑восточной части Белоруссии также имеются минеральные воды, но они засолены слабее: в 1 л содержится 150 г минеральных веществ. В районе поселка Видзы (Гродненская обл.) и в других местах обнаружены запасы сероводородной и радоновой воды.

В Белоруссии пробурено около 40 «целебных» скважин. Шесть из них обслуживают профсоюзные санатории, остальные предназначены для санаториев, профилакториев и пансионатов различных предприятий. Свои минеральные источники имеют базы здоровья колхоза «Рассвет» им. Орловского, Гомельского отделения Белорусской железной дороги, Могилевского производственного объединения «Химическое волокно» им. В. И. Ленина и др. В последние годы в связи с увеличением фондов на социально‑культурные нужды темпы бурения «скважин здоровья» постоянно растут.

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.