Виявлення води в суперпрофільних компонентах

16 липня 2019 р., 10 хвилин читання

Кругообіг води на Землі

Кругообіг води - це процес, за допомогою якого вода рухається між різними місцями, змінюючи при цьому форму і стан.

Ми говоримо про цикл, оскільки насправді втрат немає, оскільки кількість води, яка надходить у цей процес, завжди залишається незмінною, вона просто зазнає змін стану.

Це біогеохімічний цикл, і це означає, що, як і всі біогеохімічні цикли, цей стосується циклу хімічних елементів, необхідних для прояву та розгортання життя. У разі кругообігу води хімічні елементи зберігаються в резервуарах, які:

Атмосфера;
Гідросфера та елементи, що там утворюються;
Грунти та гірські породи літосфери;
Біосфера.

Більшість води, що зберігається на Землі, знаходиться в океанах і морях. Що стосується прісної води, то її основні ресурси знаходяться в льодовиках.

Цикл води, однак, відрізняється від інших біогеохімічних циклів за двома характеристиками, оскільки молекула води не зазнає жодних змін у своєму циклі, і живі істоти втручаються дуже мало.

Розподіл води на планеті

Вода є найпоширенішим елементом на планеті, але також найважливішою складовою частиною живих істот.
Людина насправді сам складається на 70% з води).

97,5% води на Землі солона. Отже, він становить океани та моря нашої планети. На рівні півкуль північ містить менше води, ніж південь, і всі солоні райони цих двох півкуль складають 1350 млн км 3. Тому вони охоплюють дві третини планети.

Решта води на Землі - це прісна вода. З останніх 2,59% знерухомлюються підземними водами або у формі льоду (води, яка безпосередньо не доступна живим істотам). Решта 0,1% представляють поверхневі води та вологість ґрунту, останні є доступними для живих істот.

Найбільше водосховище з прісною водою у світі - Байкал. Він розташований у Сибіру і представляє 1/5 світового водосховища глибиною понад 1600 метрів !

Однак лише 0,007% гідросферної води може використовуватися людьми і складається з таких резервуарів:

Водотоку;
Озера;
Підповерхневі шари.

Решта непросто експлуатуватись або вимагатиме занадто високих витрат на буріння

Різні природні водойми

Можна вважати, що залежно від характеристик і природи гірських порід можна знайти 3 основних типи водосховищ:

Пористе водосховище: складається з пористих осадових порід, таких як, наприклад, вапняк або пісковик.

У цих порах вода від ефективних опадів накопичується і накопичується.

Це пористе середовище можна розглядати як неоднорідне у великих масштабах (мікроскоп або бінокулярна лупа), але розглядати як однорідне в невеликих масштабах (польове масштабування). Тому геолог буде спостерігати за польовими даними (шляхом опитування, буріння тощо).

Тріщини водосховища: складаються з непористих порід (у порах відсутні запаси води), але в тріщинах і тріщинах, де може зберігатися вода (наприклад: граніт, базальт, магматичні породи загалом, мікрокритичний вапняк)

Щоб там було сховище, має бути достатньо тріщин, і тріщини повинні бути пов’язані між собою, щоб вода могла текти і збиратися. Чим глибше ви заглиблюєтеся, тим менше тріщин. Порода буде лише водосховищем у поверхневій зоні (10 м водойми на 50 м граніту). Навколишнє середовище неоднорідне у великих масштабах і однорідне в малих масштабах.

Карстове водосховище: карбонатне середовище, вапняк, який зазнає розчинення. Спочатку він тріскається, а потім формується в канали та печери. Середовище неоднорідне незалежно від масштабу.

У гідрогеології ми розділяємо методи підходу для тріщин і пористих середовищ для карстових середовищ (ми робимо трасування, щоб слідувати за каналами).

Важливо пам’ятати, що в залежності від типу резервуара швидкість передачі води та забруднювачів буде різною:

Пористе середовище: краплі води потрібно 1 рік, щоб пройти горизонтально 1 км.

Ефективна дощова вода буде просочуватися, проходити крізь пісок до непроникного шару і затримуватися і зберігатися в порах піску. Коли всі пори заповнені водою, ми говоримо про насичену зону

Насичене середовище: краплі води потрібно 3-6 місяців, щоб пройти горизонтально 1 км.

Ефективна дощова вода буде просочуватися до тих пір, поки тріщини будуть достатньо взаємопов’язані.

Карстове середовище: водна крапля займає від 1 до 30 годин, щоб пройти горизонтально, 1 км.

Таким чином виводиться концепція екологічної вразливості: як навколишнє середовище реагуватиме на поверхневе забруднення.

У карстовому середовищі ризик вищий, оскільки вода циркулює дуже швидко, вона більш вразлива, ніж пориста середовище. Пористе середовище є найменш вразливим середовищем, оскільки швидкість його передачі нижча.

Ми спостерігаємо поняття вразливості для захисту навколишнього середовища.

Вода не фільтрується в карстовому середовищі, відбувається багато розчинення і, отже, елементи в суспензії. Якість води змінюється з опадами.

Айсберги - важливий запас прісної води.

Підземні води

Визначення

Водоносний шар - це земля (або гірська порода), пори або тріщини якої взаємодіють і є досить великими, щоб вода могла вільно циркулювати під дією сили тяжіння. Для спрощення водоносний шар = порода водойми + вода

Аквілюд відповідає грунту (або гірській породі), що містить воду, але пори або тріщини яких занадто малі або не сполучаються, щоб вода могла вільно циркулювати під дією сили тяжіння, наприклад, глина. Аквілюд становить основу водоносного шару.

Аквітард відповідає ґрунтам (або гірським породам), занадто малопроникним, щоб пропускати поперечний потік під дією сили тяжіння, але достатньо проникним, щоб забезпечити повільний вертикальний перенос до або з водоносного шару (дренажне явище), такий як, наприклад, дуже пісок.

Підземний рівень води відповідає майже безперервному вмісту рухомої води, присутньої у водоносному шарі, який, таким чином, буде контейнером.

Безкоштовні скатертини

Ми говоримо про вільний рівень води, коли водоносний шар не подоланий (або, принаймні, недостатньо великий, щоб забезпечити рівень води під тиском) непроникною гірською породою, а верхня частина водного шару (= вільна поверхня або п'єзометрична поверхня) знаходиться в атмосфері тиску.

Дах коливається відповідно до пори року, оптимально в квітні, що відповідає періоду багатоводдя. Різниця між періодом високої води та маловоддя, висота може досягати 20м.

Відстань між стінкою рівня води (або основою рівня води) і вершиною рівня води називається п’єзометричною висотою. Це відповідає товщині шару води, водоносного шару.

Перетин з п’єзометричною поверхнею та топографічною поверхнею дасть початок джерелам.

П’єзометрична поверхня слідує за рельєфом.

Сідала скатертина

Це вільна пляма над іншою вільною плямою. Його вразливість більша, ніж у грунтових вод під ним, оскільки вона є жертвою всіх поверхневих вод.

Скатертини в полон

Ми говоримо про захоплений водоносний шар, коли водоносний горизонт перекритий непроникною гірською породою і тиск водоносного шару знаходиться під тиском, більшим за атмосферний.

Коли ми пробиваємо дах водоносного шару, рівень води підніметься до рівноваги, тому п'єзометричний рівень буде вище за висотою, ніж дах водоносного шару, оскільки п'єзометричний рівень знаходиться в рівновазі з атмосферним тиском. Ми говоримо про артезіанське буріння чи артезіанізм.

Нагадуємо, артезіанська свердловина відповідає свердловині, де вода витікає з землі.

Скатертина напівзахоплена

Ми говоримо про напівзахоплену поверхню води, коли у нас є два водоносні горизонти, розділені водоймою.

Спочатку ми маємо безкоштовний рівень води, а потім неволі. Ми говоримо про напівзатоплений рівень води, оскільки там є водоносний шар.

Наприклад, ви можете знайти їх у Мерлімонті, Ле Туке чи навіть у Форті Махон.

Існує 2 можливих сценарії:

П’єзометричний рівень підводного рівня води становить нижче рівня вільного рівня води: є явище нормального стоку. Дійсно, безкоштовний рівень води буде годувати неволі, який знаходиться в неволі. Вільний рівень води - це рівень води, найбільш вразливий до забруднення, але рівень води, що перебуває в неволі, також може бути забруднений, як тільки забруднення пройшло через водойма.
П’єзометричний рівень підводного рівня води становить вище рівня вільного рівня води: спостерігається зворотне явище стоку. Дійсно, рівень води, що знаходиться в неволі, буде годувати цей рівень води. Отже, забруднення поверхні не забруднює підводний шар води. Тенденцію можна змінити, якщо ми викачуємо занадто багато води з вільного рівня води.

Ми можемо стежити за варіаціями рівня води за допомогою п’єзометра, перший зупиняється на вільному рівні води, другий - на рівні неволі. Таким чином, ми можемо порівняти п’єзометричні рівні.

П’єзометрична крива

Завдяки п’єзометричному зонду, який використовується після свердління, ми можемо виміряти глибину даху водоносного шару.

Графіки показують еволюцію глибини рівня води на верхній кривій, а нижня крива показує ефективні опади, які поповнюють рівень води.

П’єзометричні амплітуди дуже важливі для вільних вод. На рівні кожного року ми бачимо пік, який відповідає заряду, і падіння, що відповідає розряду. Ми також можемо спостерігати еволюцію рівня води, який описує зміни кількості опадів. Наприклад, коли є багато дощів або навіть посухи.

Ці криві дозволяють нам спостерігати, що корисно, ми повинні уникати прийому води, коли рівень води знаходиться на найнижчому рівні.

Буріння впливає на рівень води. Насправді на рівні свердловини дах шару води глибший і змінює лінії водозбору, тому вода більше не проникає таким же чином. Гідравлічна система вгору за течією неминуче прийде на рівень водозбору, незалежно від ситуації. Однак, коли ми прокачуємо, ми створюємо конус просадки: п'єзометричний рівень, який, як кажуть, є динамічним, оскільки експлуатується підводний шар, відрізняється і глибше, ніж статичний рівень.

Статичний рівень - це п’єзометричний рівень, коли рівень води в стані спокою, він не використовується.

За допомогою свердловини, навіть гідравлічної за течією, забруднення може досягати свердловини через прохідний конус. Тому важливо знати, як це виміряти.

На закінчення читання п’єзометричних варіацій дозволяє:

Для моніторингу впливу посухових ситуацій у певних водоносних шарах.
Оцініть поновлювані ресурси водоносних горизонтів і кількісно визначте обсяги, які можна використати.
За потреби обмежте використання певних водозборів залежно від водних ресурсів.

Місце води в харчуванні людини

Вода необхідна для життя. Без води людина не може вижити більше 3 днів.

Вода є найважливішою складовою людського організму. Насправді в організмі дорослої людини вода відповідає 65% її, або 45 літрів води для людини вагою 70 кілограмів. Зверніть увагу, що цей відсоток суттєво варіюється залежно від тіла людини, а також від віку: чим старша людина, тим менше води в її тілі, оскільки в міру старіння тканин вони зневоднюються і замінюють воду жиром.

Крім того, у самому організмі концентрація води змінюється залежно від органу та клітин:

Концентрація води Тканина людини

76%	Мозок
78%	Легені
81%	Нирки
79%	Кров
79%	Серце
78%	Шлунок
75%	М'язи
70%	Шкіра
22%	Кістка
10%	Зуби

Людина повинна поглинати близько 2,5 літрів води на день, з яких 1,5 літра - у рідкій формі, а 1 літр - через їжу. Але тілу може знадобитися більше води, якщо людина займається фізичними навантаженнями або коли дуже жарко. Якщо тіло позбавлене води, смерть може настати від 2 до 5 днів, якщо тіло залишається в стані спокою.

В середньому організм щодня засвоює:

3 літри для чоловіка або 2,2 літра для жінки, води у вигляді напою;
0,7 літра для чоловіків або 0,5 літра для жінок, води, що міститься в їжі;
0,25 л води, що виробляється в результаті метаболізму енергетичних поживних речовин.

Хоча щодня організм відкидає:

Від 1 до 2 літрів на сечу (при мінімумі 0,5 літра для людини, правильно гідратованої в нормальних умовах);
0,45 літра шляхом потовиділення та потовиділення (значення можуть збільшуватися при нагріванні та/або при фізичному навантаженні);
Від 0,3 до 0,55 літра в умовах фізичної активності, при диханні;
0,15 л через стілець.

Тому можна зробити висновок, що вода є життєво необхідною для всіх відомих живих видів, хоча деякі тварини не люблять прямого контакту з водою.

Ми можемо знайти воду у різних формах:

Питна вода;
Вода з під крану;
Вода в пляшках;
Мінеральна вода;
Натуральна мінеральна вода;
Газована вода;
Стояча вода;
Очищена вода.

Вправа: виявляйте воду в напоях та їжі

Мідний купорос часто використовують під час хімічних лабораторій, щоб довести присутність води. Дійсно, остання змінює колір у присутності води: вона змінюється з білого на синій.

Для виявлення води в напоях та їжі необхідно наносити на їжу безводний сульфат міді. У випадку з напоями необхідно взяти піпетку, покласти в піпетку трохи напою і капнути краплю на безводний сульфат міді.

Кока: Я спостерігаю, що безводний сульфат міді стає синім, тому кока містить воду;
Молоко: Я спостерігаю, що мідний купорос стає синім, тому молоко містить воду;
Нафта: я спостерігаю, що безводний сульфат міді залишається білим, тому олія не містить води;
Ківі: Я спостерігаю, що безводний сульфат міді стає синім, тому ківі містить воду;
Хліб: Я спостерігаю, що мідний купорос набуває синього кольору (якщо він не досягнув кількох днів), тому хліб містить воду.

Підсумок: Усі напої та більшість продуктів містять воду, яка є важливою для нашого існування.

Вам сподобалась стаття ?

Фрілансер та студент наук про життя та Землю, я трохи старша сестра, яка підтримує та допомагає іншим спостерігати та розуміти навколишній світ та його цікаві таємниці !