Как работает вода

Как работает вода

В чистом виде вода не имеет запаха, практически бесцветна и не имеет вкуса. Она находится в вашем теле, в пище, которую вы едите и в напитках, которые вы пьете. Вы используете ее, чтобы помыться, постирать свои вещи, посуду, свою машину и все вокруг вас. Вы можете по ней путешествовать или прыгнуть в нее, чтобы охладиться в жаркий летний день. Многие продукты, которые вы используете каждый день, содержат ее или были произведены при помощи нее. Все формы жизни нуждаются в ней, и если они получают ее в недостаточном количестве, то погибают. Политические диспуты строятся вокруг воды. В некоторых местах, ее высоко ценят и ее очень тяжело добыть. В других ее очень легко добыть и растратить. Какое вещество для нас наиболее необходимо, по сравнению с какими-либо другими? Вода.

В своей простейшей форме вода является молекулой из одного атома кислорода и двух атомов водорода, связанных между собой общими электронами. Это V-образная полярная молекула – то есть она положительно заряжена возле атома водорода и отрицательно заряжена возле атома кислорода. Молекулы воды естественно притягиваются и соединяются друг с другом из-за полярности, образуя водородную связь. Эта водородная связь является причиной многих особенных свойств воды, таких как более высокая плотность, в жидком состоянии по сравнению с твердым состоянием (лед плавает на поверхности воды). В дальнейшем мы более детально рассмотрим эти особые свойства.

Вода является единственным веществом, которое находится в природе в твердом (лед), жидком и газообразном (водяной пар) состоянии. Она покрывает примерно 70% Земли, общий объем составляет примерно 332,5 миллиона кубических миль (1,386 миллионов кубических километров). Если вам известны строчки: «Вода, вода, одна вода, мы ничего не пьём.» из стихотворения «Поэзия античного моряка», вы поймете, что большая часть этой воды – 97% - непригодна для питья из-за содержания соли в ней. Только 3 процента мирового запаса воды пригодно для питья и 77% этой воды находится в виде льда. Из тех 23% воды, которая не находится в состоянии льда, только пол – процента доступно для того, чтобы удовлетворить потребности в воде каждого растения, животного и человека на Земле для их выживания.

Итак, вода – очень простое вещество, верно? На самом деле, существует много вещей, связанных с водой, которые ученые не до конца понимают. И проблема убедиться в том, что достаточно чистая и пригодная для питья вода доступна для всех и всего, кому она нужна, является очень простой. Мы рассмотрим, что делают с водой растения, животные и люди и узнаем больше о том, что делает воду такой особенной.

Мировой запас воды

В новостях часто обсуждается сокращающийся мировой запас воды, но это не совсем верно. Количество воды не уменьшается, но спрос на нее постоянно увеличивается. Некоторые ученые уверены, что сегодняшнее население планеты, достигающее 6 миллиардов человек, удвоится к 2050 году[источник: Cossi]. Кроме этого, количество воды, которую можно считать чистой и пригодной для питья, постоянно уменьшается из-за загрязнения.

Для многих людей в промышленных странах получить воду также легко как повернуть кран, и это довольно недорого. Но пресная вода в мире неравномерно распределена. Более половины мирового запаса сосредоточено всего лишь в 9 странах: США, Канада, Колумбия, Бразилия, Демократическая Республика Конго, Россия, Индия и Индонезия.

Городам, естественно, необходимо большее количество воды, а не только для питья и санитарии. Но перенаселенность в неразвитых странах означает, что многие люди не получают даже самого необходимого количества воды.

Большая часть пресной воды в мире – примерно 2,4 млн. кубических миль (10 млн. кубических километров) – содержится в подземных водоносных горизонтах. Остальная часть приходится на:

Дожди: (после испарения): 28,500 кубических миль (119,000 кубических километров)

Искусственные водоемы: 1,200 кубических миль (5,000 кубических километров) 

Озера: 21,830 кубических миль (91,000 кубических километров)

Реки: 509 кубические мили (2,120 кубических километра)

Распределение воды напрямую связано с политическими границами, экономическим развитием и благосостоянием. В городе Мехико, например, 9% населения используют 75% доступной воды, а из-за разрушающейся инфраструктуры до половины запаса воды утекает через трубопроводы и испарения.

Некоторые страны не имеют достаточно чистой воды для своего быстрорастущего населения, и они не могут себе позволить инфраструктуру, необходимую для ее очистки и транспортировки. Например, большинство людей в китайских городах страдают от недостатка воды, а большая часть грунтовых вод Китая, озера и реки загрязнены. Примерно 700 миллионов китайцев имеют доступ только к питьевой воде, которая не соответствует стандартам, установленным ВОЗ.

Страны Среднего Востока используют наименьшее количество воды на человека из-за того, что там находится очень мало природных источников пресной воды. В то же время, в 2002 году потребление воды в США наиболее высокое и составляет 60,000 кубических футов (1,700 кубических метров) на человека.

Но даже в США есть некоторые штаты и регионы, которые не имеют достаточного количества воды для обеспечения потребностей населения. Прибрежные регионы имеют так много соленой воды, что они должны доставлять по водопроводу пресную воду из удаленных от моря территорий, что привело к политическим дебатам о контроле запаса воды.

Регулирование воды

Во многих регионах поставка воды регулируется и распределяется правительством. В США это регулируется Законом о безопасной питьевой воде (Safe Drinking Water Act). Однако, контроль правительства не всегда полностью соответствует интересам населения. В 1930-х годах, для орошения плантаций хлопка Советский союз создал каналы для того, чтобы отвести реки, которые питали Аральское море (расположенное в Казахстане и Узбекистане).

В результате этого поверхность моря сократилась на более, чем 50% за последние 50 лет.

Его соленость повысилась, и оно было загрязнено стоками пестицидов, удобрений и промышленных отходов.  Сокращение моря означало снижение рыбной промышленности, что способствовало обеднению района. Загрязнители из осушенного морского дня были найдены в крови Антарктических пингвинов.

Некоторые регионы приватизировали свое распределение воды, что часто приводило к конфликту. В конце 1980-х годов Великобритания продала свои водные компании (государственные организации по обеспечению водой) частным компаниям, что улучшило инфраструктуру. Многие люди были возмущены, что компании могут воспользоваться этим ресурсом первой необходимости, особенно когда по отношению к людям, которые не могли оплачивать свои счета, применялись суровые штрафы. Позже проблема была устранена при помощи законодательства.

В 2000 и 2005 годах демонстраторы вышли на улицы Боливии в знак протеста приватизации водных запасов. Когда иностранные компании взялись за водную систему Боливии, стоимость воды стала слишком дорогой для бедной части населения. В городе Эль-Альто (El Alto) «цена за подключение водопровода превышала сумму, равную доходу от выплаты минимальной заработной платы в течение полугода».

Мятеж 2000 года, названный «Боливийские водные войны», привел к военному положению и 100 раненым. После обоих инцидентов правительство Боливии отменило контракты частных компаний.

На сегодняшний день более миллиарда людей, то есть примерно 17 процентов населения земли, не имеют доступа к чистой воде.

Существует несколько правительственных и неправительственных организаций, включая ЮНЕСКО и Water Aid, которые работают для того, чтобы помочь бедным людям в Азии и Африке получить постоянный доступ к питьевой воде и иметь санитарные условия. Нехватка воды наблюдается и в США. Многие штаты проводят программы по оказанию помощи неимущим в получении достаточного количества воды и в оплате их счетов на воду и канализацию.

Очевидно, нехватка воды является большой проблемой. Но именно из-за чего это происходит? В следующей части мы рассмотрим, какую роль играет вода в организме человека.

Потребление воды человеком

Наше тело примерно на 60% состоит из воды. Вода регулирует температуру тела, переносит питательные вещества к нашим клеткам, поддерживает влагу мембран в слизистых оболочках и выводит отходы из нашего организма. Наши легкие на 90% состоят из воды, а кровь на 80% состоит из воды. Проще говоря, мы не можем существовать без нее. У большинства людей испаряется примерно 2 чашки воды в день (0,5 л). Каждый день мы также теряем чуть больше одной чашки воды (237 мл), когда выдыхаем, а также выводим из организма примерно 6 чашек (1,4 л) воды. Мы также теряем электролиты – такие минералы как натрий и калий, которые регулируют жидкости в организме. 

Как же мы замещаем воду?

Примерно 20% воды мы можем возместить за счет еды. Некоторые блюда, как например арбуз, почти на 100% состоят из воды. Несмотря на то, что количество воды, которое нам необходимо каждый день, не является постоянным, оно составляет примерно восемь чашек (2 л). Но вместо того, чтобы волноваться о том, как выпить эти восемь чашек, вы должны пить воду только когда чувствуете жажду. Вы можете восполнить воду за счет других напитков, но некоторые напитки, как например алкоголь, могут поглотить воду из вашего организма.

Если у мочи темно-желтый цвет, то, возможно, вы не выпиваете достаточного количества воды. Конечно, вам необходимо больше воды, когда вы занимаетесь спортом, больны диареей, испытываете тошноту или болеете лихорадкой либо находитесь в жарком месте длительное время. Большинство людей могут выжить только несколько дней без воды, хотя это зависит от многих факторов, включая состояние здоровья и окружающую среду. Некоторым людям удается не пить две недели. Последователи медитирующего буддийского мальчика в Непале утверждают, что он не пил и не ел в течение двух лет, но врачи не смогли подтвердить это.

Когда вы не получаете достаточно воды или теряете ее слишком много, ваш организм обезвоживается. Признаки слабого обезвоживания – это сухость во рту, сильная жажда, головокружение, дурнота и слабость. Если человек на этом этапе не получит жидкость, то может последовать сильное обезвоживание, способное привести к конвульсиям, учащенному дыханию, слабый пульс, дряблая кожа и запавшие глаза.

В итоге, обезвоживание может привести к сердечной недостаточности и смерти. Обезвоживание, вызванное диареей, является основной причиной смерти в неразвитых странах. Примерно 2 миллиона людей, в основном дети, умирают по этой причине каждый год. Потребление воды, загрязненной биологическими веществами и отсутствие доступа к соответствующим санитарным условиям могут привести к таким болезням, как малярия и холера, а также паразитарным болезням -  криптоспоридиозу и шистосоматозу. Также вода может быть загрязнена химикатами, пестицидами и другими веществами окружающей среды.