Подземные воды, биология

Переоценить значение водных источников под землей невозможно. Они необходимы человечеству практически как воздух. Но это не значит, что каждый житель нашей планеты достаточно хорошо осведомлен о подземных водах, знает, что это такое, может дать определение и классифицировать их на подвиды. Поэтому это сделаем мы в нашей статье.

Понятие термина

Это водный раствор, который находится в верхней части земной коры. По своему агрегатному состоянию это может быть жидкость, лед или пар, переход из одной формы в другую – естественный процесс, происходящий в более глубоких грунтовых слоях. Наука, которая это изучает, называется гидрогеология. Наиболее часто мы встречаемся с большими потоками, которые влияют на течение рек, их полноту, а также с ключами и источниками – небольшими струями влаги. Но не все они выходят на поверхность, намного чаще они остаются в грунте. В таком случае люди давно научились выкапывать в водоносном почвенном слое углубление, чтобы получать ресурс. Таким образом работают колодцы, скважины и другие точки водозабора.

Химический состав и особенности подземных вод

Неверно считать, что для всех проб, взятых в любом водоеме или в грунте, будет правильна единая формула – Н2О. Конечно, на молекулярном уровне именно соединение молекул кислорода и водорода дают знакомую нам всем жидкость. Но на практике, количество примесей и загрязнений может варьироваться в зависимости от состава горных пород. В среднем такой водный раствор содержит около 60 микроэлементов плюс микроорганизмы. Одни из них полезны для организма, от других нужно избавляться перед употреблением, производить фильтрацию. По тому, как много минеральных веществ содержится, ресурс делят на уровни минерализации:

пресные;
слабоминерализованные;
минерализованные.

Как правило, чем глубже пролегает источник, тем более он насыщен солями и иными веществами. Поэтому часто на поверхности можно встретить питьевой ключ, который в недрах земли намного солонее.

Интересен химический состав минеральных вод, их также называют лечебными или целебными. В них содержится большая концентрация минералов, полезных для организма. Так различают бюветы углекислые, как Боржоми или в Кисловодске (наиболее популярные), а также радоновые, азотные, сероводородные. Их принимают не только в качестве напитка, но и для обертываний, гидротерапии.

Каково значение подземных вод для человека

Переоценить его практически невозможно. Что еще больше вызывает недоумение – почему человечество так небрежно относится к источнику жизни на Земле, загрязняет реки и озера, отравляет грунт различными химикатами, неразлагающимся мусором. В зависимости от того, к какой категории относится водный ресурс, он имеет такое значение:

Питьевое и промышленное. Все скважины, которые мы используем при гидродобычи, питают грунтовые ископаемые. Поэтому вода необходима просто для жизни, а также для развития сельского хозяйства (орошение полей, наполнение поилок для скота), производственных мощностей.
Бальнеологическое, то есть оздоровительное. К этой категории относятся минерализованные и термальные источники, которые применяются в санаториях и на других курортах.
Энергетическое. За это отвечают высокотермальные ключи.

Таким образом, большинство сфер нашей жизни так или иначе связано с этим водным ресурсом, даже (или особенно?) если вы проживаете в городе и не задумываетесь, откуда появляется холодное водоснабжение.

Как называются подземные воды по видам

Классификация, которую мы приведем ниже, зависит от глубины залегания ресурса. Кроме того, используют разделение на три класса, их называют горизонтами:

Верхний. Гидродобыча проходит в пласте от 25 до 350 метров. Обычно это пресноводные ключи, которые идут на бытовые и промышленные нужды.
Средний. По глубине это 60-600 м, но по качеству – высокое содержание минеральных примесей, солей.
Нижний. Самый глубокий горизонт – от 400 до 3 тысяч метров. Обычно уровень минералов здесь зашкаливает.

Еще одна интересная классификация затрагивает в основном глубинные слои. Там жидкость может быть молодой, только что созданной, или реликтовой. Вторая не значит, что она испорченная. Содержащиеся в ней вещества могут ее отлично законсервировать.

А теперь переходим к видам вод, в зависимости от глубины залегания.

Почвенные

Это влага, которая находится в верхнем слое почвы. Ее также называют верховодка. Она буквально питает грунт.

Ее частицы пребывают в подвешенном состоянии, то есть они не имеют твердую опору, поэтому у них нет течений. Особенно большое количество такой жидкости скапливается при весеннем таянии снега.

Она является самой полезной, чистой, необходимой для сельскохозяйственных культур и для лесных растений.

Грунтовые

Они тоже находятся в верхнем слое земной коры, но на небольшом углублении. Они пополняются не источниками изнутри, а дождевыми осадками.

Если их выпало избыточное количество, то местность часто подтапливается, что можно обнаружить по повышенной влажности в погребах. Если они выходят на поверхность, то мы говорим о том, что бьет ключ, течет ручей. Обычно они пригодны для питья.

При избыточном количестве потоки скапливаются в одном месте, где они образуют водоем – болото или озеро, пруд естественного происхождения.

MBFT-75 Мембрана на 75GPD

SF-mix Clack до 0,8 м3/ч

SF-mix Runxin до 0,8 м3/ч

Они находятся также в верхнем водном горизонте, как почвенные и грунтовые, но по отношению к ним – намного глубже. Они имеют принципиальное отличие:

Более статичное положение, поскольку они залегают между двумя неподвижными породами грунта – водоупорными ложей и кровлей.
Относительная стабильность объемов и химического состава, так как они практически не зависят от метеоусловий.
Повышенная чистота, благодаря тому, что загрязнения земляного пласта почти не проникают так глубоко.

Минеральные

Они считаются самыми глубоководными из питьевых. Концентрация минералов в них высокая и постоянная, поэтому их также называют целебными.

Их ценность для здоровья приводит к тому, что повсеместно на бальнеологических курортах строятся бюветы, а также ресурс используется для водных процедур, компрессов, обертываний. Раствор минерализуется, проходя вблизи разных пород.

Так происходит его обогащение сероводородом, углекислым газом, азотом, йодом, бромом, радоном и прочими веществами.

Артезианские

Глубина этих источников – от 100 м до 1000 м. Это лучший вариант для ежедневного питья и употребления при готовке.

В связи с этим многие жители пригорода используют индивидуальные пункты гидродобычи, бурят скважины до залегания артезианских водных ресурсов.

Необходимо отметить, что несмотря на их чистоту, любая скважинная добыча нуждается в фильтрации. Обратитесь в компанию «Вода Отечества», чтобы установить подходящую систему водоочистки.

Особенность этого гидропласта – наличие внутреннего давления. Поэтому при бурении жидкость под напором вырывается наружу. Это, как и ее чистота, обусловлено залеганием между горными породами. Специалисты, гидрогеологи, определяют наличие на данной местности источника по особенным признакам – впадинам, флексурам, мульдам.

Что делают с подземными водами: классификация по назначению

Как мы уже отмечали, назначение ресурса очень разнообразно. Но принято делить всю полученную влагу только на две категории. В основном это определяет ее чистоту, химический состав, а также санитарные нормативы, которые регламентируют ее использование.

Питьевая

Это пресные и слабоминерализованные источники, которые при правильной гидродобыче и водоподготовке можно использовать для питья. В ряде случаев вторичная фильтрация не требуется, достаточно только грубой очистки от частиц грунта.

Техническая

Ее разнообразие больше. Это может быть просто пресная жидкость, которая не нуждается в тщательной водоподготовке и подходит для решения технологических задач на производстве, например, охлаждение.

Или может быть минерализованной, тогда цель ее использования – добыча микроэлементов.

Также не забываем про высокотермальные источники, которые применяются в качестве топлива для обеспечения тепловой энергии на электростанции.

Структура подземных вод по химическому составу

Есть несколько классификаций, которую используют ученые. Самую распространенную оставим напоследок. В.И. Вернадский выделяет 4 категории:

пресные – до 1 г/л минералов;
солоноватые – концентрация солей не превышает 10 г/л;
соленые – до 50 г/л;
рассолы – более 50 г/л (или 36 г/л), именно так он называет Мировой океан.

А.М. Овчинников производит еще более подробное деление, выделяя в отдельную группу ультрапресные воды (до 0,2), с повышенной минерализацией (от 0,5 до 1) и несколько других переходных стадий. Но для большинства промышленных и гидрогеологических задач используют самую краткую классификацию.

Пресная жидкость

В ней содержание солей не превышает 1 грамма на литр чистой влаги. Обычно она добывается из верхних горизонтов. Верховодка почти всегда пригодна для питья после неглубокой механической фильтрации.

Слабоминерализованная

В ней примесей не более 35 г/л. Эта граница соответствует уровню солености Мирового океана. Пить ее можно с большой осторожностью и только при уверенности в химическом составе, поэтому – только после проверок.

Минерализованная

Допускает концентрацию минералов до 50 г/л. Они при правильной дозировке и использовании могут оказывать положительное воздействие на здоровье человека.

Классификация по температуре

Есть несколько состояний воды – твердое (лед, соответственно, ниже 0 градусов), жидкое, наиболее привычное для нас, и газообразное, когда происходит испарение из-за чрезмерного нагрева. Жидкости, в свою очередь, также разделяются.

Холодные

Они имеют не более 20 градусов тепла. Это основная часть верховодки, а также большинства минеральных и артезианских источников. Часто они бывают даже ледяными, что особенно сильно чувствуется в летнюю жару.

Термальные и высокотермальные

Они составляют больший процент от подземных потоков, и чем глубже они залегают, тем жарче могут быть. Близко к нижнему краю земной коры жидкости нагреваются вплоть до 600 градусов. Для человека более интересны те, что пробиваются на 5-6 км из глубин почвы и не превышают обычно 50-60. Они дают тепло, а также часто такие водоемы разрабатываются в бальнеологических целях для купания.

Откуда берутся подземные воды

Не зря экологи борются за рациональный расход пресноводной жидкости, потому что пополнение водоемов, как и влаги, находящейся в грунте, происходит очень медленно за счет таяния ледников.

Конечно, слои вечной мерзлоты очень обширны, но только их не хватит при таком расходовании ресурса, который имеет место сейчас.

Кроме того, есть несколько путей образования грунтовых и почвенных источников:

Атмосферные осадки. Они образуются в ходе испарения с поверхностей рек, участвуют в круговороте влаги. Дождь и снег на 20% питают почву.
Таяние ледников приводит к образованию крупных озер под землей.
Ювенильное происхождение – это соединение кислорода и водорода, которые высвобождаются при охлаждении магмы.

Причины образования подземных вод носят естественный характер. Природа – единственная сила, которая влияет на этот процесс, поэтому нельзя грубо вмешиваться в него, не зная всех механизмов.

Мониторинг

Гидроразведка на местности – возможность оценить:

есть ли подземные воды на участке;
какой они температуры;
какие возраст, толщина образца горной породы;
химический состав водного ресурса – определяется в условиях лаборатории.

После этого данные заносятся в специальные карты, на которых указывается состояние гидрологических особенностей местности.

Проблемы загрязнения

Это актуальный вопрос, который касается не только экологов, но и каждого жителя планеты. Воздействие на почвенные слои может быть двух типов.

Химическое

Сильнее всего виноваты сельскохозяйственные угодья, использующие пестициды и другие средства для обработки культур, а также промышленные предприятия. Они сбрасывают и хранят отходы, содержащие химикаты, на открытых свалках или иным образом, недостаточно защищающим экологию.

Биологическое

Сток, канализационные системы, обилие выгребных ям, захоронения людей и трупов скота – все это приводит к тому, что на участке могут развиваться болезнетворные бактерии.

Классификация запасов

Влага считается полезным ископаемым, которое, как и другие, имеет ограниченное количество. Поэтому очень важно, сколько ресурса хранится в почве, а также в созданных людьми резервуарах. Все запасы можно разделить на несколько категорий.

Естественные

Это водные массы, которые находятся в самых обыкновенных, природных условиях в пространстве между двумя пластами грунта. Частично их называют упругими.

Это значит, что поток можно извлечь из земли, благодаря внутреннему давлению и сжатию пористых пород.

Их сложнее всего измерить, поскольку необходимо складывать всю влагу, которая участвует в круговороте – то есть и осадки, и испарения, и содержание ее в растениях, и водоемы. Также существуют дополнительные термины потоков – «вековые», «статические».

Искусственные

Они сохраняются в толще земли, благодаря вмешательству человека. Это такие процессы и процедуры, как орошение полей, создание прудов, дамб, водохранилищ. Также сейчас активно применяется специальное питание грунтового ресурса при засухах.

Привлекаемые

Работает это так: человек ставит водозаборную башню, чтобы проводить гидродобычу из глубинных слоев. А чтобы уравновесить все, русла рек или иных водоемов направляются на этот участок.

Эксплуатационные

По сути, это не запасы, а ресурсы, но первый термин закреплен в научной литературе. Это жидкость, получаемая при водозаборе.

Заключение

В статье мы рассмотрели понятие подземных вод, в результате чего узнали, как они образуются, какие бывают, чем отличаются. Но помните о том, что даже самый чистый источник нуждается в фильтрации перед употреблением.

Процесс происхождения подземных вод — какие теории существуют?

Главная › Какая бывает? › Подземная

Подземные воды находятся в глубине горных пород и занимают 2% от общего объёма воды планеты. Только 20% от поступающей на землю влаги превращается в подземные потоки.

Их образование происходит постоянно благодаря инфильтрации влаги. В зависимости от условий, вода может перейти в твердое или газообразное состояние.

От того, как образовались воды, зависит их насыщенность минеральными веществами и пригодность к использованию.

Они попадают в почву посредством:

дождя;
снега;
тающих льдов;
конденсации водяного пара.

Какие условия необходимы для появления и распространения?

Образование, распространение и объем водоносного слоя зависят от свойства горных пород, где они залегают: от пористости. Чем больше трещин в земле, тем глубже может проникнуть влага, дальше распространиться. Рыхлая почва этому способствует.

Некоторые горные породы водопроницаемы, в них много пор, другие – нет. Атмосферные осадки проходят сквозь водопроницаемые слои до водоупорных и образуют подземные воды. Направление течения зависит от наклона поверхности.

Водопроницаемые породы	Водоупорные породы
Песок	Глина
Галька	Твердые слои без трещин
Гравий
Известняк
Песчаник
Сланец

От чего зависит количество?

Не все воды, что расположены под землей, являются грунтовыми. К ним относятся только те, что не высыхают и текут постоянным потоком.

Однако их объём и полноводность зависят от нескольких факторов:

Осадки – чем больше дождя и снега, тем полноводнее поток. Мелкий и долгий грибной дождь запасает больше влаги, нежели мимолетный ливень.
Местность – течение зависит от наклона поверхности, поэтому по склонам атмосферные осадки стекают в реки и озера.Равнины и впадины накапливают больше воды, так как она здесь задерживается и впитывается в землю.
Растительный покров – в лесах грунтовые воды более полноводны, так как корни деревьев и кустарников задерживают влагу, способствуют её проникновению в нижние слои.

Какие существуют теории происхождения?

Первые две теории происхождения грунтовых вод (инфильтрация и конденсация) – основные способы образования водоносных слоев. Они ещё называются вандозными водами (от лат. слова «двигаться»).

Справка! Вод другого типа достаточно мало, или они не встречаются в чистом виде.

Инфильтрационная

Влага из водоёмов и осадки просачиваются в грунт, накапливаются и насыщают пористые породы. Так во время дождей колодезная вода прибывает и изменяет химический состав. Это одна из наиболее распространённых причин образования подземных потоков.

Конденсационная

Ученые, продвигавшие эту теорию, объяснили, как появляются подземные воды в засушливых местностях:

Теория О. Фольгера

Такую теорию ученый выдвинул в 1877 году и сразу отринул другие возможности формирования подземных источников.
С этой конденсационной версией не согласились многие ученые, она противоречила законам о скорости воздухообмена.
Слишком уж быстро по теории Фольгера происходит этот процесс.

Теория А. Ф. Лебедева

Российский ученый обнаружил равновесие в водном режиме литосферы и воздуха. Водяной пар содержится в воздухе, который заполняет трещины в горных породах. Основное положение его теории гласит, что пар перемещается в пространстве от более к менее упругим местам.

Летом упругость водяного пара в атмосфере превышает его упругость в слоях земли, поэтому пар постоянно проникает в почву до отметки с устоявшейся температурой. Это от одного до нескольких десятков метров глубины.

В почве с низкой температурой пар сгущается и конденсируется, переходит в жидкое состояние, как роса по утрам. Таким образом, даже в пустынях на глубине нескольких метров текут подземные воды.

В отличие от Фольгера, Лебедев не отрицал другие теории формирования грунтовых вод вроде инфильтрации.

Седиментогенная

Из осадочных пород формируются соленые потоки с высоким содержанием минералов. Они лежат на глубине в несколько километров и защищены водоупорными слоями грунта.

Такие породы возникли из-за большого количества осадочных слоев в океанах, в которых сохранились примеси морских вод. В течение времени они изменились в химическом составе из-за высокой температуры и давления.

Интересно! По мере развития всей литосферы седиментогенные воды могут смешиваться с другими или быть вытесненными инфильтрационными водами.

Магмогенная, «ювенильная»

В районах, где замечена сейсмическая активность, образуются «девственные» воды. Их температура высока, а химический набор элементов отличается от других. В магмогенных протоках много солей и летучих компонентов.

В начале 20 века ученый Э. Зюсс разработал ювенильную теорию образования водяного пара из газообразных веществ, которые выделяются при остывании магмы вулкана. Температура воздуха ниже температуры почвы, поэтому пар путем конденсации превращается в воду и формирует водоносный слой.

Справка! Магмогенные воды почти не встречаются в чистом виде, они в большинстве своем смешиваются с другими типами.

Искусственная

Человек может создать водоносный слой при помощи строительства гидротехнических сооружений. Например, оросительных каналов: в песчаных почвах вода идёт не только на полив растений, но и на испарение и фильтрацию в грунт.

Метаморфогенная

Давление и температура способствует процессу дегидратации – вода отщепляется от хим. соединений, в которых она изначально присутствовала.

Занимает такой процесс долгое время, а получившиеся метаморфогенные потоки почти сразу смешиваются с другими типами.

Как именно образуются грунтовые?

В зависимости от уровня залегания, грунтовые воды образуются по-разному и могут использоваться в различных целях:

Верховодка. Непостоянные грунтовые воды, расположенные в 20 м от поверхности. При обильных дождях верховодка становится полноводнее, при засухе может совсем исчезнуть. Из-за этой ненадежности её редко используют как источник водоснабжения. В составе мало минералов, но присутствуют примеси соли и загрязнения.
Над верхним горизонтом водоупорных слоев. Объем этих вод относительно стабилен, его изменяет деятельность человека, осадки, рельеф местности, температура и мелкие факторы. Потоки проходят на расстоянии в 40-50 м от поверхности.
Артезианские или напорные воды залегают между водоупорными слоями на глубине больше 100 м. У артезианских вод отличается питание и выход на поверхность, поэтому действует гидростатическое давление.

Как знание о происхождении влияет на хоз. деятельность человека?

Знания о схеме образования помогут рациональнее подходить к процессу их добыче, минимизировать затраты.

Например, для строительства колодца или скважины нужно понимать различие верховодки и вод над верхним горизонтом.

Заключение

Запас подземных вод точно не известен, но чаще встречается цифра в 60 млн. км3. Их можно использовать в хозяйственной деятельности, но для этого нужно знать о происхождении, различии между их типами. То, как образовались воды, влияет на их химический состав и качество.

А какова Ваша оценка данной статье? Загрузка…

Подземные воды

Подземные воды – это воды, которые находятся в толще горных пород верхней части земной коры в виде газа, жидкости или твердого вещества. Для их возникновения необходимы поступление атмосферных осадков на поверхность суши и способность горных пород пропускать воду.

Дождь просачивается в эти участки сразу, а снег – только после его таяния. Доступ воды в породы обеспечивается за счет наличия в них пор, трещин и пустот. Хорошо пропускают жидкость пески, особенно крупнозернистые. Не пропускает ее гранит, если в нем нет трещин. Плохо пропускает ее глина.

Выходы ПВ на поверхность земли называются источниками. К ним относятся родники и ключи. Такую воду часто используют в качестве питьевой.

Подземные характеризуются по-разному в зависимости от уровня залегания, химического состава, температуры и т.д.

Классификация воды по типу расположения

Все воды, которые протекают на Земле, делятся на поверхностные (морские, озерные, речные и др.) и подземные. В отличие от первых, вторые более защищены от заражения и загрязнения, менее подвержены изменениям уровня воды, занимают в совокупности большую территорию.

Подземные воды активно расходуются человеком. В ряде европейских стран они являются главным источником водоснабжения. Но пополняются запасы подземных вод медленно. Кроме того, они подвергаются загрязнениям. Поэтому сейчас актуален вопрос об охране подземных вод.

Виды подземных вод

Существует несколько классификаций подземных вод по разным критериям:

- по уровню залегания они делятся на почвенные, грунтовые, межпластовые, артезианские, минеральные;
- в зависимости от залегания и состава пустот водовмещающих пород – поровые, трещинные (жильные), карстовые (трещинно-карстовые);
- по уровню минерализации (количеству солей в составе) – пресные (до 1 г/л растворенных веществ), солоноватые (1-10 г/л), соленые (10-50 г/л), рассолы (больше 50 г/л);
- по температуре – холодные (ниже 20 ⁰C), теплые (21-37 ⁰C), горячие (38-42 ⁰C), очень горячие (термы) – 43 ⁰C и выше.

Почвенные подземные воды размещены в самом верхнем слое земной коры на относительно небольшой глубине (до 1 м). Они находятся между частицами почвы. Эту воду нельзя пить, но она может использоваться для сельскохозяйственных нужд (для орошения сада).

Грунтовые воды – это следующий по глубине залегания слой подземных вод. Они пригодны для питья, но подвержены загрязнениям. Уровень таких вод зависит от времени года: жарким летом он падает, а весной – повышается.

Межпластовые воды расположены между водоупорными слоями горных пород. Уровень воды в них более стабилен, а сама жидкость более чистая по сравнению с предыдущим видом.

Артезианские воды располагаются на большой глубине: от поверхности земли их отделяет как минимум 100 м. Такая вода в большей мере подходит для питья. Артезианские воды являются одним из важнейших полезных ископаемых на Земле. Для их добычи обычно бурят скважины.

Минеральные воды проходят в горных водоупорных слоях под давлением, имеют естественную газацию. Они являются лечебными за счет наличия в их составе минеральных солей и полезных веществ и применяются в медицине.

Состав подземных вод

В составе подземных вод есть несколько десятков химических элементов. В них много калия, натрия, кальция, магния, железа, хлора, серы, кремния и др. Кроме того, в их составе есть газы (углекислый, кислород, азот, ацетилен).

Слишком высокое содержание в подземных водах некоторых элементов может приводить при их употреблении к различным заболеваниям. Так, избыток бикарбоната кальция ведет к нарушению пуринового и йодного обмена. Из-за этого увеличивается частота случаев заболеваний мочевыделительной системы, костей и мышц.

Слишком большие показатели солей в воде оказывают негативное влияние на женское здоровье, а жесткая вода вызывает болезни гинекологического характера у представительниц слабого пола.

Вследствие высокой концентрации кальция в воде, превышающей количество магния, увеличивается частота болезней пищеварительных органов. Также вредит ЖКТ избыток меди и солей цинка.

Одним из самых опасных элементов в воде является свинец: он вызывает интоксикацию.

Деятельность подземных вод

Подземные воды взаимодействуют с горными породами. В ходе этого протекают различные химические процессы. ПВ способны растворять вещества, образовывать новые соединения, участвовать в процессе изменения горных пород, окислять, выщелачивать, переносить различные вещества.

Подземные воды также являются «участниками» суффозии. Этот процесс заключается в том, что они выносят из горных пород растворенные вещества и минеральные частицы небольших размеров. Суффозия обычно возникает на склонах долин, в оврагах, а также часто способствует образованию оползней.

Запасы подземных вод

Запасы подземных вод – это количество гравитационной воды, находящейся в порах, пустотах и трещинах водоносных горизонтов горных пород.

Они бывают нескольких видов:

геологические (занимают поровое пространство в литосфере);
общие (суммарные запасы подземных вод);
вековые (представляют собой часть геологического запаса);
возобновляемые (активные, динамические) – они пополняются ежегодно, равны естественному расходу;
эксплуатационные – часть запасов, которая может быть получена с помощью наиболее рациональных методов извлечения без ухудшения эксплуатационного режима и качества воды в течение амортизационного срока службы водозаборного сооружения;
невозобновляемые;
регулировочные;
упругие (высвобождаются при вскрытии водоносного пласта и снижении давления в нем при откачке вод).

Роль подземных вод в жизни людей

Подземные воды играют большую роль в жизни человека, так как являются источником пресной воды, без которой жизнь людей невозможна. Кроме того, они обеспечивают влагой и питанием растения и принимают участие в образовании рельефов. Без ПВ Земля не сможет нормально функционировать.

Эти воды не только позволяют людям иметь доступ к пресной воде, но и служат для коммунальных нужд. Термальные воды, например, используют для отопления и подачи горячего водоснабжения. Кроме того, подземные воды применяют для орошения земли в сельском хозяйстве.

Большую роль для человека имеет минеральная вода, которую используют в целебных целях. В некоторых городах России есть специальные санатории, в которых питье такой воды является частью оздоровительного процесса.

Использование подземных вод

Подземные воды применяют в качестве питьевой воды, а также для промышленных и сельскохозяйственных нужд. В коммунальном хозяйстве России они играют значительную роль: доля подземных вод в системе водоснабжения для РФ составляет около 46 %.

Используются также термальные воды. Из них получают химические вещества (йод, борную кислоту, различные металлы). Тепловая энергия подземных вод применяется для обогрева зданий, теплиц, для получения электроэнергии.

Кроме того, на территории России существует несколько термальных источников, которые являются популярными среди туристов. За счет наличия в воде минеральных солей она благотворно влияет на человеческий организм. На такие источники люди приезжают в надежде получить исцеление от разных болезней.

С использованием подземных вод в России связаны некоторые проблемы:

ПВ распределены на территории страны неравномерно;
население в разной мере обеспечено ее запасами;
объем ресурсов недостаточно изучен в районах с большим дефицитом питьевой воды;
существует необходимость в перераспределении забираемых подземных вод между субъектами РФ;
промышленность нуждается во внедрении водосберегающих технологий и сокращении потери воды (это также актуально для ЖКХ);
вызывает опасения рост доли ПВ в общем объеме хозяйственного питьевого водоснабжения.

Добыча подземных вод

Первым этапом в добыче подземных вод являются геологоразведочные работы, в ходе которых специалисты ведут поиск ПВ, принимают решения о значимости месторождения, подготавливают его для последующей добычи. Кроме того, подсчитываются запасы воды в недрах.

В РФ существует несколько законов, согласно которым подземные воды принадлежат государству. При этом есть специальные лицензии на добычу ПВ:

лицензия на право пользования недрами для геологического изучения недр – дает право на поиск и оценку месторождения ПВ;
лицензия на добычу ПВ – дает право выкачивать их из земных недр. Ее достаточно иметь, если объем добычи не превышает 100 м3 в сутки.

Лицензия не нужна, если вода используется для личных нужд (не для предпринимательской деятельности).

Загрязнение подземных вод

Под загрязнение подземных вод понимается изменение физико-химических и биологических характеристик воды, которое ведет к ухудшению ее качества и делает ее частично или полностью непригодной к употреблению.

Основные загрязняющие вещества появляются в ПВ в результате техногенного воздействия. К ним относятся соединения азота (нитраты, нитриты, аммиак и аммоний), нефтепродукты, сульфаты и хлориды, тяжелые металлы и фенолы.

Загрязнения подземных вод бывают:

биологическими;
химическими;
тепловыми;
радиоактивными.

Биологические загрязнения ПВ возникают из-за того, что в воду поступают болезнетворные микроорганизмы, которые являются опасными для человеческого организма. «Виновниками» такого загрязнения являются выгребные ямы, скважины и колодцы, зоны фильтрации, скотные дворы и др.

Источниками химических загрязнений ПВ являются стоки и твердые отходы промпредприятий. Эти вещества могут иметь органическую или неорганическую природу. Тяжелые и токсичные металлы, которые загрязняют ПВ, – железо, медь, цинк, ртуть, свинец и др.

Химическому загрязнению подвержены особенно грунтовые воды. В них вредные вещества проникают через зоны аэрации, а также при сбросе жидких и твердых загрязнений в колодцы и скважины. На сельскохозяйственных территориях загрязнения образуются из-за использования химудобрений и ядохимикатов.

Тепловые загрязнения связаны с увеличением температуры подземных вод. Это происходит из-за воздействия речных и озерных вод с более высокой температурой и сброса отработанных тепловых технологических сточных вод в колодцы и скважины.

Радиоактивные загрязнения ПВ – последствия пробных взрывов водородных, атомных, нейтронных бомб. Кроме того, они возникают из-за деятельности различных производств, связанной с изготовлением ядерных реакторов, оружия или использующих радиоактивные вещества.

Еще одним возможным источником загрязнений ПВ являются атомные электростанции. На состояние вод влияют также утечки с предприятий, где производят ядерное топливо. Природные источники подобных загрязнений – урановые руды и другие породы, которые обладают радиоактивными свойствами (пегматиты, граниты и др.).

В последнее время часто наблюдается загрязнение подземных вод – это связано с закачкой жидких отходов в глубины литосферы, инфильтрацией загрязнителей с поверхности земли.

Водные ресурсы относятся к незаменимым и дефицитным, поэтому их охрана очень важна.

Охрана подземных вод

Под охраной подземных вод понимается система мер, которые нацелены на предотвращение и ликвидацию негативных последствий загрязнения и истощения вод, на сохранение их в таком качестве и количестве, которое делает возможным их применение для хозяйственных нужд страны.

Читайте также: Листопад - биология

Для охраны подземных вод необходимо проводить следующие мероприятия:

соблюдать условия нормативных документов, касающихся водной сферы, в том числе в областях использования и защиты;
не допускать утечек сточных вод и загрязняющих веществ в поверхности земли в подземные воды;
увеличивать качество очистки сточных вод и следить за сбросом в водотоки, водоемы и ПВ неочищенных сточных вод;
выполнять правила, связанные с проведением геологоразведки на подземные воды, а также соблюдать рекомендации по проектированию, постройке и использованию водозаборов ПВ;
вести постоянный надзор за состоянием ПВ и окружающей среды и своевременно реагировать на проблемные ситуации.

Гидрогеология, или подземные воды планеты

Подземные воды Земли изучает наука Гидрогеология.

Подземные воды — это …

Подземные воды являются неотъемлемой частью Гидросферы Земли. Более детально про Гидросферу Земли читайте в нашей статье ГИДРОСФЕРА — ВОДНАЯ ОБОЛОЧКА ЗЕМЛИ →.

Как таковая наука о Подземных водах появилась 1674 году после публикации ученым П. Перро своей работы «Происхождение источников», а свое официальное название она получила после издания в 1802 году Ж. Лемарком книги «Гидрогеология, или Исследование влияния воды на поверхность земного шара».

Как утверждают ученые объем Подземных вод составляет 60 000 000 км3, или 3,83% от всего объема гидросферы. (источник Мировой водный баланс…, 1974; Гавриленко, Дерпгольц, 1971; и др.)

Для более точного понимания — что есть подземные воды как таковые, приведем несколько определений из авторитетных словарей и энциклопедий.

Подземные воды … — воды, находящиеся в толщах горных пород верхней части земной коры в жидком, твёрдом и парообразном состоянии. П. в. являются частью Водных ресурсов. B областях существования П. в. температура колеблется от -93 до 1200°C, давление — от нескольких до 3000 МПa …

A. A. Kоноплянцев.

Горная энциклопедия. М.: Советская энциклопедия. Под редакцией Е. А. Козловского. 1984 — 1991

Подземные воды — воды, в том числе минеральные, находящиеся в подземных водных объектах ( Водный Кодекс Российской Федерации )

EdwART. Термины и определения по охране окружающей среды, природопользованию и экологической безопасности. Словарь. 2010

Вода, находящаяся ниже земной поверхности в толще горных пород и в почве в любых физических состояниях.

Словарь по географии. 2015

Подземные воды — происхождение, гипотезы и факты

Происхождение Подземных вод издавна будоражило воображение лучших умов человечества. Высказывались самые смелые предположения и гипотезы, и ради справедливости необходимо отметить, что многие из них оказались верными.

Существует обоснованное предположение, что подземные воды использовались в засушливых районах Ближнего Востока, средней Азии и Китая уже в 3000-2000 г. г. до нашей эры. Первую, из дошедших до нас, гипотез о происхождении подземных вод относят к VII веку до н. э. Она принадлежат древнегреческому философу Фалесу.

Позднее, свое согласие с этой гипотезой выразил и Платон. Древнегреческие философы предполагали, что подземные воды происходили из охлажденного в подземных пещерах воздуха.

Подземные воды существуют в различных агрегатных состояниях. Они накапливаются в толщах земной коры и движутся там различными способами по пустотам, порам и трещинам. В местах присутствия водонепроницаемых пород они скапливаются, образуя сообщающиеся между собой подземные водохранилища — подземные водоносные системы, опоясывающие весь земной шар.

Подземные воды имеют самое разнообразное применение в хозяйственной деятельности человека.

Во-первых это источник пресной воды, во-вторых подземные воды — источник многих важных для человека минералов, всем хорошо известны лечебные минеральные воды.

Горячие или геотермальные воды, которые мы подробно рассмотрели в статье Термальные источники, или горячие воды Земли, являются не только источниками полезных минералов, но и дарят человеку доступную и бесплатную геотермальную энергию.

Подземные воды — виды и классификация

О. Мейнцер (1935) классифицировал воды находящиеся в горных породах таким образом:

Воды в свободном состоянии, способные к самостоятельным формам движения, различным, в зависимости от конкретного вида воды: * пар (парообразная); * гравитационные воды (просачивающаяся капельножидкая, подземные потоки);* в надкритическом состоянии — подземные воды с температурой и давлением выше критических.
Воды в связанном состоянии, не способные к самостоятельным формам движения, без перехода в свободное состояние (в другие виды воды): * вода, химически связанная с кристаллической структурой минералов; * вода, физико-химически и физически связанная с поверхностью минеральных частиц (скелета) горных пород; * вода переходного состояния от связанной к свободной, в том числе капиллярно-связанная; * иммобилизованная (вакуольная) вода;* вода в твердом состоянии.

По интенсивности водообмена подземные воды можно разделить на такие категории:

Зона активного водообмена – 300 / 500 метров от поверхности земли, время обновления вод от нескольких лет до нескольких десятков лет;
Зона замедленного водообмена – 500 / 2000 метров от поверхности земли, время обновления вод десятки и сотни лет;
Зона пассивного водообмена – более 2000 метров от поверхности, время обновления вод происходит на протяжении миллионов лет.

Классификация подземных вод по степени минерализации:

Зона активного водообмена – 300 / 500 метров от поверхности земли, преобладают пресные воды с содержанием солей до 1 грамма/литр ;
Зона замедленного водообмена – 500 / 2000 метров от поверхности земли, солоноватые воды с содержанием солей от 1 до 35 г/л;
Зона пассивного водообмена – более 2000 метров от поверхности, соленые воды по степени солености близкие к морской воде более 35 г/л.

Классификация подз. вод в зависимости от вида пустот, которые они заполняют:

Поровыe подз. воды — в песках, галечниках … ;
Трещинныe подз. воды — в гранитах, песчаниках и других скальных породах;
Карстовыe подз. воды — воды находящиеся в растворимых породах (гипсах, известняках, доломитах … ).

Классификация подземных вод по температуре (Щербаков, 1979)

Важным фактором является температура Подземных вод. Этот вопрос рассматривался в статье «Термальные источники, или горячие воды Земли». Отметим интересный факт — на больших глубинах вода достигает состояния так называемой «водяной плазмы».

Это состояние характеризуется тем, что, с одной стороны, вода перестает быть «водой», а с другой и не стала водяным паром. Происходит это, когда за счет высоких температур, скорость движения молекул сравнима со скоростью движения молекул водяного пара, а плотность остается как у воды в жидком состоянии.

Такая пароводяная смесь часто выбрасывается на поверхность в виде так называемых Гейзеров.

Переохлажденные подземные воды

Степень нагретости: исключительно холодные.
Шкала температур: ниже 0 °С .
Физические и биохимические критерии температурных границ: переход в твердое состояние.

Холодные подземные воды — тип №1

Степень нагретости: весьма холодные.
Шкала температур: ниже 0-4 °С .
Физические и биохимические критерии температурных границ: 3,98°С — температура максимальной плотности воды.

Холодные подземные воды — тип №2

Степень нагретости: умеренно холодные.
Шкала температур: ниже 4-20 °С .
Физические и биохимические критерии температурных границ: единица вязкости (сантипуаз) определена при температуре 20°С.

Термальные подземные воды — тип №1

Степень нагретости: тёплые.
Шкала температур: ниже 20-37 °С .
Физические и биохимические критерии температурных границ: температура человеческого тела — около 37°С.

Термальные подземные воды — тип №2

Степень нагретости: горячие.
Шкала температур: ниже 37-50 °С .
Физические и биохимические критерии температурных границ: оптимальная температура для роста бактерий.

Термальные подземные воды — тип №3

Степень нагретости: весьма горячие.
Шкала температур: ниже 50-100 °С .
Физические и биохимические критерии температурных границ: переход в парообразное состояние.

Перегретые подземные воды — тип №1

Степень нагретости: умеренно перегретые.
Шкала температур: ниже 100-200 °С .
Физические и биохимические критерии температурных границ: термометаморфизм (гидролиз карбонатов с выделением С02 , генерация абиогенного H2S и др.).

Перегретые подземные воды — тип №2

Степень нагретости: весьма перегретые.
Шкала температур: ниже 200-372 °С .
Физические и биохимические критерии температурных границ:процессы углефикации органического вещества и формирования углеводородов.

Безнапорные воды:

Грунтовые воды и верховодка – это первые от поверхности земли водоносные горизонты или по другому водоносные слои, залегающие на первом водоупорном слое (в отличие от верховодки грунтовые воды обычно связаны с наличием регионально-распространенного пласта слабопроницаемых пород, эти воды питают колодцы);
Межпластовые воды, водоносные системы – подземные водохранилища, часто сообщающиеся между собой, у которых водонепроницаемые слой находятся как сверху, так и снизу;
Трещинные и трещинно-карстовые подземные воды.

Напорные воды или Артезианские воды

Напорные воды или Артезианские воды – это артезианские бассейны вода в которых находится под напором/гидравлическим давлением между двумя водонепроницаемыми породами.

Ювенильные воды

Так же хотим сделать акцент на так называемые Ювенильные воды. Под которыми подразумеваются воды, происхождение которых обусловлено процессами синтеза водорода и кислорода в магматических расплавах. Далее, эти воды, поднимаясь вверх, смешиваются с другими видами Подземных вод. Гипотеза о Ювенильных водах впервые была сформулирована в 1902 году австрийским геологом Э. Зюссом.

Необходимо отметить тот факт, что в зонах вечной мерзлоты подземные воды верхнего уровня заморожены и находятся в твердом состоянии.

Одной из форм Подземных вод является так называемая «физически связанная вода». Такую формулировку она получила поскольку взаимодействуя с частицами породы притягивается ими. Чем меньше частицы тем больше воды они могут притягивать.

Много под землей и обычных вод, которые находится там благодаря гравитации, в следствии чего и называются «гравитационными водами». Среди них можно выделить два вида — напорные и безнапорные воды.

Физические свойства подземных вод

Выделяют такие физические свойства подземных вод:

Мутность и прозрачность;
Цветность;
Запах и вкус;
Температура;
Вязкость;
Электропроводность;
Радиоактивность.

Заключение

Тема Подземных вод весьма обширна и очевидно, что отобразить ее в рамках одной статьи просто невозможно. Мы постарались выделить наиболее важные, с нашей точки зрения, моменты. Мы будем рады если этот материал подтолкнет вас к более детальному изучению столь интересной темы.