Роль воды в зоогигиене

 

Изучению подземных вод  способствовало расширение работ, связанных  с водоснабжением, строительством каптажных сооружений (например, кяризов у народов Кавказа, Ср. Азии), добычей соленых вод для выпаривания соли путем копания колодцев, а затем и бурения (территория России, 12-17 века).

Позже возникли понятия о  водах не напорных, напорных (поднимающихся снизу вверх ) и самоизливающихся.

 

Последние получили название артезианских - от провинции Артуа  (древнее название "Артезия") во Франции. В эпоху Возрождения и позднее подземным водам и их роли в природных процессах были посвящены работы многих ученых – Агриколлы , Палисси, Стено и др. В России первые научные представления о подземных водах как о природных растворах, их образовании путем инфильтрации атмосферных осадков и геологической деятельности подземных вод были высказаны М.В. Ломоносовым в сочинении «О слоях земных» (1763 г.)  До середины 19 века учение о подземных водах развивалось как составная часть геологии. Затем оно обособляется в отдельную дисциплину – гидрологию .

Общая гидрогеология изучает  происхождение подземных вод, их физические и химические свойства, взаимодействие с вмещающими горными  породами. Изучение подземных вод в связи с историей тектонических движений, процессов осадконакопления и дианогенеза позволило подойти к истории их формирования и способствовало появлению в 20 веке новой отрасли гидрогеологии - палеогидрогеологии (учение о подземных водах прошлых геологических эпох).[13]

 

 

2.1.Происхождение подземных вод

 

Подземные воды формируются  в основном из вод атмосферных осадков,

выпадающих на землю поверхность  и просачивающихся вод в землю  на некоторую глубину, и из вод  из болот, рек, озер и водохранилищ, так же просачиваются в землю.

Количество влаги, прогоняемой  таким образом в почву, составляет 15-20 % общего количества атмосферных  осадков. Проникновение вод в  грунты (водопроницаемость), слагающих  земную кору, зависит от физических свойств этих грунтов.

В отношении водопроницаемости  грунты делятся на три основные группы:водопроницаемые, полупроницаемые и водонепроницаемые или водоупорные. К водопроницаемым породам относятся крупнообломочные породы, галечник, гравий, пески, трещиноватые породы и т.д.

 К водонепроницаемым  породам – массивно- кристаллические породы (гранит, мрамор), имеющие минимальную впитывать в себя влагу, и глины. Последние , пропитавшись водой, в дальнейшем ее не пропускают. К породам полупроницаемым относятся глинистые пески, рыхлые песчаники, рыхловатые мергели и т.п. Подземные воды в земной коре распределены в двух этажах. Нижний этаж, сложенный плотными магматическими и метаморфическими породами, содержит ограниченное количество воды.

Основная масса воды находится  в верхнем слое осадочных пород.

 В нем по характеру  водообмена с поверхностными водами выделяют три зоны: зону свободного водообмена (верхнюю),  зону замедленного водообмена (среднюю) и зону весьма замедленного водообмена (нижнюю).  Воды верхней зоны обычно пресные и служат для питьевого , хозяйственного и технического водоснабжения .  В средней зоне располагаются минеральные воды различного состава. Это – древние воды. В нижней зоне находятся высокоминерализованные рассолы.  Из них добывают бром ,  йод и другие вещества.  Подземные воды образуются различными способами. 

Один из основных способов образования подземной  воды – просачивание, или инфильтрация, атмосферных осадков и поверхностных вод ( озер, рек, морей и т.д.)

По этой теории , просачивающаяся вода доходит до водоупорного слоя и накапливается на нём ,насыщая породы пористого и пористо трещинноватого характера. Таким образом возникают водоносные слои, или горизонты подземных вод. Поверхность грунтовых вод, называется зеркалом грунтовых вод.

Расстояние от зеркала  грунтовых вод до водоупора называют мощностью водоупорного слоя . Количество воды, просочившийся в грунт, зависит не только от его физических свойств, но и от количества атмосферных осадков, наклона местности к горизонту, растительного покрова и др.

При этом длительный моросящий  дождь создает лучшие условия  для просачивания, чем обильный ливень, так как чем интенсивнее осадки, тем с большей скоростью выпавшая вода стекает по поверхности почвы. Крутые склоны местности увеличивают  поверхностный сток и уменьшают  просачивание атмосферных осадков  в грунт; пологие, наоборот, увеличивают  их просачивание. Растительный покров (лес) увеличивает испарение выпавшей влаги и в то же время усиливает  выпадение осадков. Задерживая поверхностный  сток, он способствует просачиванию влаги  в грунт. Для многих территорий земного  шара инфильтрация является основным способом образования подземных  вод. Однако имеется и другой путь их образования – за счёт конденсации водяных паров в горных породах. В тёплое время года упругость водяного пара в воздухе больше, чем в почвенном слое и нижележащих горных породах.  Поэтому водяные пары атмосферы непрерывно поступают в почву и опускаются до слоя постоянных температур, расположенного на разных глубинах – от одного до нескольких десятков метров от поверхности земли. В этом слое движение паров воздуха прекращается в связи с увеличением упругости водяных паров при повышении температуры в глубине Земли.  Вследствие этого возникает встречный поток водяных паров из глубины Земли вверх – к слою постоянных температур. А в зоне постоянных температур в результате столкновения двух потоков водяных паров происходит их конденсация с образованием подземной воды. Такая конденсационная вода имеет большое значение в пустынях, полупустынях и сухих степях. В знойные периоды года она является единственным источником влаги для растительности. Таким же способом возникли основные запасы подземной воды в горных районах Западной Сибири.

Оба способа образования  подземных вод – путём инфильтрации и за счёт конденсации водяных  паров атмосферы в породах  – главные пути накопления подземных  вод.  Инфильтрационные и конденсационные воды иногда называются вандозными водами (от лат. "vadare" – идти, двигаться). Эти воды образуются из влаги атмосферы и участвуют в общем круговороте воды в природе. Некоторые исследователи отмечают еще один способ образования подземных вод– ювениальные. Многие выходы этих вод в районах современной или недавней вулканической активности характеризуются повышенной температурой и значительной концентрацией солей и летучих компонентов. Для объяснения генезиса таких вод австрийский геолог Э. Зюсс в 1902 году выдвинул теорию ювенильного  (от лат. "juvenilis" – девственный). Такие воды, как считал Зюсс, образовались из газообразных продуктов, в изобилии выделяющихся при вулканической активности и дифференциации магматической лавы. Более поздние исследования показали, что чистых ювенильных вод, как их понимал Э. Зюсс, в поверхностных частях Земли не существует. В природных условиях подземные воды, возникшие разными способами, смешиваются друг с другом, приобретая те или иные свойства. Однако определение генезиса подземных вод имеет большое значение: оно облегчает подсчёт запасов, выяснение режима и их качество. Уровень грунтовых вод подвержен постоянным колебаниям. Так, во время весеннего половодья и паводков уровень воды в реке, поднимаясь выше уровня речного потока, направленного к реке, вызывает отток воды из нее и подъем уровня грунтовых вод. Это снижает высоту уровня весенних половодий. На спаде грунтовые воды начинают питать реку, и уровень грунтовых вод понижается. Грунтовые воды могут образовываться за счет искусственных гидротехнических сооружений  например таких, как оросительные каналы. Так, при строительстве Каракумской оросительной системы за счет переброса части стока сибирских рек, в пустынной части значительное количество воды уходило не столько на поливные нужды, сколько на испарение и в грунт. Произошло это вследствие того, что большая часть оросительной системы проходила по песчаным почвам, где коэффициент фильтрации достаточно высок, и несмотря на противофильтрационные меры, падения уровней воды за счет фильтрации воды в грунт были велики.  Все это, помимо уменьшения стока рек, приводило к тому, что содержащиеся в грунте соли растворялись грунтовыми водами, и при движении подводных потоков обратно в канал происходило его засоление и загрязнение илом .

 

 

 

2.2. Классификация подземных вод 
условия их залегания

 

Существует несколько  классификаций подземных вод. По условиям движения в водоносных слоях различают подземные воды, циркулирующие в рыхлых (песчаных, гравийных и галечниковых) слоях и в трещиноватых скальных породах.

 

Подземные воды, перемещающиеся под влиянием силы тяжести, называются гравитационными, или свободными, в отличие от вод, связанных, удерживаемых молекулярными силами, — гигроскопических, плёночных, капиллярных и кристаллизационных.

В зависимости от характера  пустот водовмещающих пород подземные  воды делятся на:

 

• поровые — в песках, галечниках и др. обломочных породах;
• трещинные (жильные) — в скальных породах (гранитах, песчаниках);
• карстовые (трещинно-карстовые) — в растворимых породах (известняках, доломитах, гипсах и др.)

По условиям залегания  выделяют три типа подземных вод: верховодку, грунтовые и напорные, или артезианские.

 

Верховодкой называются подземные воды, залегающие вблизи поверхности земли и отличающиеся непостоянством распространения. Обычно верховодка приурочена к линзам водоупорных или слабо проницаемых горных пород, перекрываемых водопроницаемыми толщами.

 

Верховодка занимает ограниченные территории, это явление – временное, и происходит оно в период достаточного увлажнения; в засушливое время гола верховодка исчезает. Верховодка относится  к первому от поверхности земли  водоупорному пласту. В тех случаях, когда водоупорный пласт залегает вблизи поверхности или выходит  на поверхность, в дождливые сезоны развивается заболачивание.

К верховодке нередко относят  почвенные воды, или воды почвенного слоя. Почвенные воды представлены почти связанной водой. Капельно-жидкая вода в почвах присутствует только в период избыточного увлажнения.

 

Грунтовые воды. Грунтовыми называются воды, залегающие на первом водоупорном горизонте ниже верховодки. Обычно они относятся к водонепроницаемому пласту и характеризуются более или менее постоянным притоком воды. Грунтовые воды могут накапливаться как в рыхлых пористых породах, так и в твёрдых трещиноватых коллекторах. Уровень грунтовых вод представляет собой неровную поверхность, повторяющую, как правило, неровности рельефа в сглаженной форме: на возвышенностях он ниже, в пониженных местах – выше.

Грунтовые воды перемещаются в сторону понижения рельефа. Уровень грунтовых вод подвержен  постоянным колебаниям - на него влияют различные факторы: количество и  качество выпадающих осадков, климат, рельеф, наличие растительного покрова, хозяйственная деятельность человека и многое другое.

Грунтовые воды, накапливающиеся  в аллювиальных отложениях – один из источников водоснабжения. Они используются как питьевая вода, для полива. Выходы подземных вод на поверхность  называются родниками, или ключами.

 

Напорные, или артезианские воды. Напорными называют такие воды, которые находятся в водоносном слое, заключенном между водоупорными слоями, и испытывают гидростатическое давление, обусловленное разностью уровней в месте питания и выхода воды на поверхность. Область питания у артезианских вод обычно лежит выше области стока воды и выше выхода напорных вод на поверхность Земли. Если в центре такой чаши заложить артезианскую скважину, то вода из нее будет вытекать в виде фонтана по закону сообщающихся сосудов.

Размеры артезианских бассейнов  бывают весьма значительными – до сотен и даже тысячи километров. Области питания таких бассейнов  зачастую значительно удалены от мест извлечения воды. Так, воду, выпавшую в виде осадков на территории Германии и Польши, получают в артезианских скважинах, пробуренных в Москве; в некоторых оазисах Сахары получают воду, выпавшую в виде осадков над  Европой.

Артезианские воды характеризуются  постоянством воды и хорошим качеством, что немаловажно для её практического  использования.

По происхождению выделяется несколько типов подземных вод.

 

Инфильтрационные  воды образуются благодаря просачиванию с поверхности Земли дождевых, талых и речных вод. По составу они преимущественно гидрокарбонатно-кальциевые и магниевые.

При выщелачивании гипсоносных  пород формируются сульфатно-кальциевые, а при растворении соленосных — хлоридно-натриевые воды.

 

Конденсационные подземные  воды образуются в результате конденсации водяных паров в порах или трещинах пород.

Седиментационные воды формируются в процессе геологического осадкообразования и обычно представляют собой измененные захороненные воды морского происхождения — хлоридно-натриевые, хлоридно-кальциево-натриевые и др.

К ним же относятся погребённые  рассолы солеродных бассейнов, а  также ультрапресные воды песчаных линз в моренных отложениях.

Воды, образующие из магмы  при ее кристаллизации и вулканическом  метаморфозе горных пород, называются магматогенными, или ювенильными. [13]

 

 

3.АТМОСФЕРНЫЕ ВОДЫ

Содержание воды в атмосфере  сравнительно невелико – около 0,001% всей ее массы на нашей планете. Тем  не менее, это совершенно незаменимое  звено природного круговорота воды.