Woda - największy skarb na Ziemi

Woda i ochrona źródeł

Woda jest jednym z nielicznych surowców naturalnych nie mających swego zamiennika - nie można jej niczym zastąpić. Jest i na pewno długo jeszcze pozostanie surowcem strategicznym, od którego zależy utrzymanie i rozwój całej naszej cywilizacji. Zgodnie z Ramową Dyrektywą Wodną Unii Europejskiej uchwaloną przez Parlament Europejski i Radę Wspólnoty Europejskiej 23 października 2000 r. pewna część zasobów wody naszej planety musi pozostać nienaruszona, a ta, z której korzystamy powinna charakteryzować się dobrym stanem sanitarnym: "Woda nie jest tylko towarem komercyjnym, jak inne dobra, lecz w większym stopniu dziedzictwem, które musi być chronione, bronione i traktowane podmiotowo". Tak więc właściwe wykorzystanie, rozsądne gospodarowanie i ochrona tego niezastąpionego surowca leży w interesie każdego mieszkańca Ziemi.

Obieg wody w przyrodzie

Większość wody opadającej na Ziemię w postaci opadów atmosferycznych pochodzi z mórz, oceanów i lądowych zbiorników morskich, które zajmują ponad 70 proc. jej powierzchni. Ciepło słońca powoduje, że cząsteczki wody z powierzchni zbiorników wodnych unoszą się do góry - parują. Zjawisko to dotyczy również rzek, jezior, sztucznych zbiorników. Parują także wszelkie rośliny lądowe i gleba. Nawet, choć w małym stopniu, paruje woda z organizmów ludzkich i zwierzęcych. Cząsteczki wody unoszone przez wiatr stopniowo, coraz wyżej, schładzają się w miarę wznoszenia się w górę, by na pewnej wysokości stać się jednym z niewidocznych gołym okiem gazów, tworzących powietrze, którym oddychamy. Powietrze to znajduje się w ciągłym ruchu. Wznosząc się wysoko do atmosfery, albo napływając nad zimne obszary, ochładza się. W momencie ochłodzenia dochodzi do skraplania się nadmiernej ilości pary wodnej, czyli zamiany w drobne kropelki wody. Proces ten nazywamy kondensacją pary wodnej. Skondensowana para wodna tworzy w wyższych częściach atmosfery chmury. W niższych, nawet zupełnie nisko nad ziemią, powstaje mgła, przy gruncie zaś rosa. Jeśli w chmurze kropelki wody mają odpowiednie warunki, by się połączyć, spadają wówczas w postaci deszczu, gradu lub śniegu (jeśli ulegnie zamrożeniu) na powierzchnię Ziemi. Tu rozpoczyna się bardziej urozmaicony fragment obiegu wody (Rys. 1) * większość wód spływa w postaci potoków i rzek bezpośrednio do morza (spływ powierzchniowy, odpływ rzeczny i retencja w zbiornikach); część wsiąka, czyli infiltruje przez grunt w głąb skorupy ziemskiej, by zasilić zbiorniki wód podziemnych i wypłynąć później na powierzchnię w postaci różnego rodzaju źródeł; pewna część wody opadowej zamarza i przez jakiś czas utrzymuje się w postaci lodu, lecz po jakimś czasie (często bardzo długim) też topnieje i spływa do morza. Część wody opadowej wychwytują rośliny, szczególnie lasy tropikalne. Na skutek transpiracji i ta woda w postaci pary wodnej powraca do atmosfery.

Cykliczny obieg wody w przyrodzie podtrzymywany jest przez energię słoneczną, dzięki której następuje parowanie wody. W pewnych fazach cyklu obiegu wody jest ona cieczą (rzeka, deszcz), gazem (para wodna) lub ciałem stałym (grad, lód).

Krążenie wody w przyrodzie ciekawie też wygląda w liczbach. Zasoby wody na Ziemi (nie licząc wody trwale związanej w skałach skorupy ziemskiej, które szacuje się na ok. 25 mld km3), wynoszą ok. 1360 mln km3. Morza i oceany gromadzą aż 97 proc. wszystkich wód. Większość wód słodkich, bo ponad 2 proc., uwięziona jest w lodach i śniegach Antarktydy, Arktyki oraz lodowcach górskich. Tylko niecały 1 proc. wszystkich zasobów wodnych Ziemi przypada na wody lądowe. Są to głównie zbiorniki wód podziemnych oraz rzeki i jeziora. Organizmy żywe gromadzą zaledwie 65 tys. km3 wszystkich zasobów. Stosunkowo najmniejsza ilość wody, bo tylko ok. 13 tys. km3, zawarta jest w atmosferze. Z ogromnej powierzchni oceanów paruje rocznie ponad 400 tys. km3, czyli ok. 6 razy więcej niż z obszarów lądowych. Ponad 90 proc. tej ilości wraca jako opady atmosferyczne bezpośrednio do oceanów. Reszta, czyli ok. 40 tys. km3 w skali roku, jest przenoszona wraz z prądami powietrza nad kontynenty, i tu również pojawia się jako opady atmosferyczne. W ten sposób na lądach powstaje przewaga opadów nad parowaniem i transpiracją roślin. Nadmiar ten bierze udział w obiegu wód: zasila początkowo glebę, rośliny, rzeki i zbiorniki wód powierzchniowych i podziemnych, aby następnie, jak już było wspomniane, wrócić do mórz i oceanów.

obiegwodywprzyrodzie

Zanieczyszczenia w obiegu wód

Zanieczyszczenia spowodowane przez człowieka i jego cywilizację przedostają się również do obiegu wód. Skażone gazy ulatniają się do atmosfery, a tam ulegają rozpuszczeniu w kroplach wody. Następnie transportowane przez wiatry przenoszone są często w odległe miejsca, by spaść w postaci np. kwaśnych deszczów zakwaszających wody w strumieniach i rzekach. Taka zakwaszona woda przedostaje się do gleby, skał i zbiorników wód podziemnych. Oddziałuje też na skały, glebę, szatę roślinną i zwierzęta.

Polskim przykładem oddziaływania kwaśnych deszczów mogą być przepastne niegdyś lasy Karkonoszy i Gór Izerskich. Opady atakują drzewa zarówno od strony igieł i gałęzi, jak też i od strony korzeni, gdy zanieczyszczona woda deszczowa wsiąka w glebę. W rezultacie, na znacznych przestrzeniach dostrzec można martwe połacie lasów i kikuty uschniętych potężnych świerków.

Wody kuli ziemskiej

Wśród wód występujących na kuli ziemskiej wyróżnia się trzy podstawowe typy: wody atmosferyczne, powierzchniowe i podziemne. Do atmosferycznych zaliczamy deszcz, mgłę, śnieg, itp. Ich występowanie związane jest z atmosferą. Powierzchniowe, jak sama nazwa wskazuje, występują na powierzchni ziemi. Zalicza się do nich wody słone (morza, oceany i słone jeziora) oraz wody słodkie (rzeki, jeziora, bagna). Wody podziemne znajdują pod powierzchnią ziemi i wypełniają szczeliny, próżnie i pory skalne. To właśnie z wód podziemnych pochodzą zasoby wody wykorzystywane w rolnictwie, przemyśle i do bezpośredniego spożycia dla ludności.

Wody podziemne i ich zasoby

Zasoby wód podziemnych uznać można za jeden z ważniejszych surowców naturalnych świata - po odliczeniu wody uwięzionej w lodowcach i górach lodowych stanowią one: 97 proc. ogólnych zasobów wód pitnych na naszej planecie. Korzysta z nich około 50 proc. ludności miast i około 95 proc. ludności wsi, w sumie ponad 1,5 miliarda mieszkańców Ziemi.

W Polsce ponad połowa obywateli wykorzystuje wody podziemne w codziennych czynnościach. Objętość wód podziemnych w warstwach skalnych znajdujących się na terenie naszego kraju szacowana jest na około 6000 km3. Dla porównania - objętość wód powierzchniowych w tzw. średnim roku hydrologicznym (bez suszy i alarmowych stanów poziomu wody w rzekach) wynosi około 33 km3.

Od pozostałych kopalin zasoby wody różnią się tym, że należą do surowców odnawialnych. Znaczy to, że ich ilość przy odpowiednim eksploatowaniu nie maleje. Wykorzystany ubytek zostaje odnowiony przez infiltrujące wody atmosferyczne. Odbywa się to jednak bardzo powoli; woda przedostaje się w głąb z minimalną prędkością. Obliczono, że w centralnej części niecki mazowieckiej wiek wody wynosi około 50 000 lat - tyle czasu minęło od momentu, gdy zaczęła infiltrować z powierzchni. Wody podziemne zasilane są głównie przez opady atmosferyczne - w naszej, umiarkowanej strefie klimatycznej tylko ok. 15 proc. ich objętości wsiąka w podłoże powoli i infiltruje w głąb. Pozostała ilość częściowo spływa do rzek, jezior i mórz, częściowo ulega wyparowaniu, a częściowo zostaje zaabsorbowana przez roślinność (patrz obieg wody w przyrodzie).

Wody podziemne występują zarówno w skałach luźnych (np. w piaskach), jak i litych (np. w wapieniach, piaskowcach) wypełniając znajdujące się w nich szczeliny i pory tworząc poziomy wodonośne. Prócz opadów atmosferycznych, dodatkowym ich zasileniem mogą być przesączające się wody pobliskich rzek płynących po porowatym podłożu, czy też wody pochodzenia magmowego.

Pod wpływem siły ciężkości wody podziemne dążą w głąb skorupy ziemskiej. Jeśli nie napotykają na warstwy nieprzepuszczalne (np.iły), to przenikają szczelinami i spękaniami nawet do głębokości 2000 - 3500 m, gdzie skały stają się bardziej zwięzłe, tracą swe szczeliny, a ich porowatość ulega znacznemu zmniejszeniu.

Najczęściej jednak na drodze przesączającej się w głąb wody stają warstwy nieprzepuszczalne, stanowiące dla niej zaporę nie do przebycia. Wówczas woda gromadzi się powyżej takiej warstwy tworząc poziomy wodonośne. Poziomy takie występują w Polsce najczęściej na głębokości od 200 do 300m. Wody w poziomach pozostają zwykle w ruchu i po przebyciu pewnej drogi część ich wypływa na powierzchnię w postaci źródeł. Część jednak zostaje zatrzymana w podłożu, czyli ulega retencji.

Autor : dr Marzena Stempień-Sałek (z archiwum redakcji " Przyrody Polskiej ", artykuł udostępniony dnia 19.07.2006 r.)