Bài giảng Tài nguyên nước - Chương 1 - Lê Quốc Tuấn

Nội dung text: Bài giảng Tài nguyên nước - Chương 1 - Lê Quốc Tuấn

1. TÀI NGUYÊN NƯỚC TS. Lê Quốc Tuấn Khoa Mơi trường và Tài nguyên
2. NƯỚC • Định nghĩa: Nước là một hợp chất hĩa học của oxygen và hydrogen. • Cơng thức hố học là H2O. • Mang các tính chất lý hĩa đặc biệt: Lưỡng cực, liên kết hydrogen và tính bất thường của khối lượng riêng.
3. NƯỚC Nước Acetone trong nước Nước 2-methyl propane trong nước Sự hydrate hố cĩ vai trị quan trọng vận chuyển các chất dinh dưỡng, chất độc vào và ra khỏi tế bào
4. NƯỚC • Tính chất hĩa lý của nước: nhiệt độ nĩng chảy của nước là 00C, cịn nhiệt độ sơi (760 mm Hg) bằng 1000C. • Nước là một dung mơi tốt nhờ vào tính lưỡng cực. Các hợp chất phân cực hoặc cĩ tính ion như acid, rượu và muối đều dễ tan trong nước. • Nước tinh khiết khơng dẫn điện. Mặc dù vậy, do cĩ tính hịa tan tốt, nước hay cĩ tạp chất pha lẫn, thường là các muối, tạo ra các ion tự do trong dung dịch nước cho phép dịng điện chạy qua. • Nước cĩ tính chất trung tính (pH=7)
5. Các trạng thái tồn tại,sự phân bố và tỷ lệ nước trên trái đất • Hơn 70% diện tích của Trái Đất được bao phủ bởi nước. Lượng nước trên Trái Đất cĩ vào khoảng 1,38 tỉ km³. Trong đĩ 97% là nước mặn trong các đại dương trên thế giới, phần cịn lại, 3%, là nước ngọt, tồn tại chủ yếu dưới dạng băng tuyết đĩng ở hai cực và trên các ngọn núi, chỉ cĩ 0,3% nước trên tồn thế giới (hay 3,6 triệu km³) là cĩ thể sử dụng làm nước uống.  Việc cung cấp nước uống sẽ là một trong những thử thách lớn nhất của lồi người trong vài thập niên tới đây. Nguồn nước cũng đã là nguyên nhân gây ra một trong những cuộc chiến tranh ở Trung Cận Đơng.
6. Trạng thái tồn tại của nước trên trái đất Trạng thái rắn: Là một trong ba trạng thái thường gặp của các chất, cĩ đặc điểm bởi tính chất phản kháng lại sự thay đổi hình dạng. Nước ở trạng thái rắn lưu trữ dưới dạng băng và tuyết: Nước ngọt được trữ trong những sơng băng, những cánh đồng băng và những cánh đồng tuyết những đỉnh núi băng
7. Trạng thái lỏng • Là một trạng thái vật chất khá phổ biến. Chất lỏng là một chất lưu mà các phân tử cấu tạo nên nĩ cĩ liên kết khơng chặt so với vật chất rắn và cĩ hình dạng phụ thuộc vào vật chứa nĩ. • Khối lượng của thuỷ quyển khoảng 1,4.1018 tấn. Trong đĩ đại dương cĩ khối lượng chiếm 97% tồn bộ thuỷ quyển.
8. Trạng thái hơi • Hơi nước là một quá trình nước chuyển từ thể lỏng sang thể hơi hoặc khí. Bốc hơi nước là đoạn đường đầu tiên trong vịng tuần hồn mà nước chuyển từ thể lỏng thành hơi nước trong khí quyển. • Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng các đại dương, biển, hồ và sơng cung cấp gần 90% độ ẩm của khí quyển qua bốc hơi, với 10% cịn lại do thốt hơi của cây.
9. Nước trong khơng khí • Trong khí quyển luơn luơn cĩ nước: những đám mây là một dạng nhìn thấy được của nước khí quyển. • Trong khơng khí cũng chứa đựng nước. Những phần tử nước này quá nhỏ để cĩ thể nhìn thấy được.
10. Sự phân bố và tỉ lệ nước trên trái đất
11. Nước thủy quyển A. Nước mặn Chiếm một lượng rất lớn, ước tính cĩ khoảng 1.37 tỉ km3 nước được trữ trong đại dương, chiếm khoảng 97% lượng nước trên trái đất. Là thành phần quan trọng và phân bố ở khắp nơi trên trái đất: ở các đại dương, và các biển khơng cĩ liên hệ với đại dương (biển Caxpi, biển Aran ) Sự luân chuyển trong các đại dương: Cĩ những dịng chảy trong đại dương di chuyển một khối lượng lớn nước đi khắp thế giới. Những sự di chuyển này cĩ ảnh hưởng lớn đến vịng tuần hồn nước và khí hậu.
12. Phân bố nước mặn trên trái đất Nước trong đại dương
13. B. Nước ngọt • Nước ngọt trên mặt đất, một thành phần của chu trình nước, yếu tố cần thiết cho mọi sự sống trên trái đất • Nước ngọt bao gồm nước trên các đỉnh núi băng, dịng sơng băng, trong các dịng sơng, ao, hồ, hồ nhân tạo, và các đầm lầy nước ngọt. Nước ngọt trên đỉnh băng
14. Nước khí quyển  Nước được trữ trong khí quyển dưới dạng hơi, như những đám mây và độ ẩm.  Thể tích nước trong khí quyển tại bất kỳ thời điểm nào vào khoảng 12.900 km3.  Nếu tất cả lượng nước khí quyển rơi xuống cùng một lúc, nĩ cĩ thể bao phủ khắp bề mặt Hơi nước tích tụ trong các trái đất với độ dày 2,5 đám mây cm.
15. Nước thạch quyển • Nước ngầm là một dạng nước dưới đất, tích trữ trong các lớp đất đá trầm tích như cặn, sạn, cát bột kết, trong các khe nứt, hang dưới bề mặt trái đất, cĩ thể khai thác cho các hoạt động sống của con người. • Nước ngầm cĩ trong lịng đất cĩ vị trí quan trọng đối với thực vật và con người, nguồi nước này thường xuyên được bổ sung và thay thế bằng nước mưa và các dịng chảy mạch khác. • Một phần lượng mưa rơi trên mặt đất và thấm vào trong đất trở thành nước ngầm.
16. TÀI NGUYÊN NƯỚC Nước là một thành phần rất quan trọng và khơng thể thiếu được trong hệ sinh thái, để duy trì sự sống, sự trao đổi chất, cân bằng sinh thái trên tồn cầu. Nhưng chính bản thân nĩ cũng là một dạng mơi trường đầy đủ, nĩ cĩ hai phần chính là nước và các chất hịa tan trong nĩ. Mơi trường nước bao gồm các dạng nước ngọt, nước mặn, nước ao hồ, sơng ngịi, nước đĩng băng, tuyết, hơi nước, nước ngầm.
17. Nông Công Con người và hoạt Thực vật Động vật Nước thải nghiệp nghiệp động Khí quyển Nước cấp Aùnh sáng Chất hữu cơ và vô Không khí Chất rắn cơ hòa tan lơ lững Năng lượng NƯỚC Vi sinh vật Aùnh sáng Thực vật Động vật thủy sinh thủy sinh Nước Nước Nước hồ Nước Nước Nước Nước trong cơ biển đóng băng sông, suối trong đất ngầm thể sinh vật Nước Nước thổ mao quản nhưỡng
18. KHỐI LƯỢNG VÀ THỜI GIAN LƯU TRỮ CỦA CÁC DẠNG NƯỚC TRONG CHU TRÌNH THỦY HĨA DẠNG NƯỚC KHỐI LƯỢNG (KM3) Nước đại dương 1.370.223.000.000 Nước bốc hơi từ đại dương 430.000 Mưa trên đại dương 390.000 Nước trên đất liền 110.000 Bốc hơi từ đất liền 70.000 Chảy tràn từ đất liền 40.000 Sơng, hồ 281.200 Băng tuyết 24.000.000 Nước ngầm 60.000.000
19. ĐỊA ĐIỂM THỜI GIAN LƯU TRỮ Khí quyển 9 ngày Các dòng sông (với tốc độ 2 tuần 1m/s) Đất ẩm 2 tuần đến 1 năm Các hồ lớn 10 năm Nước ngầm nông (với tốc độ 10-100 năm 1-10m/ngày) Tầng pha trộn của các đại 120 năm dương Đại dương thế giới 300 năm Nước ngầm sâu 10.000 năm Chóp băng nam cực 10.000 năm
20. Vai trò của nước trong môi trường sinh thái 1. Nước cần cho sự sống – Nước tham gia vào cấu tạo chất sống – Nước tham gia vào các quá trình trao đổi chất và năng lượng – “Ở ĐÂU CÓ NƯỚC Ở ĐÓ CÓ SỰ SỐNG”
21. • Nước cĩ vai trị đặc biệt quan trọng đối với thực vật, khơng cĩ nước thực vật sẽ khơ héo và chết. • Nước chiếm một khối lượng lớn trong cơ thể động vật, nước tham gia vào quá trình điều hịa nhiệt độ và các quá trình sinh hĩa phức tạp khác. • Ngồi ra nước cịn là mơi trường sống của nhiều lồi động thực vật
22. Tham gia vào quá trình sinh hĩa Nhu cầu của nước đối với thực vật Nước là nhân tố quan trọng đối với các cơ thể sống. Nước quyết định sự phân bố của thực vật trên Trái Đất. Trao đổi nước diễn ra trong suốt quá trình sống của thực vật, bao gồm 3 quá trình: quá trình hấp thụ nước ở rễ, quá trình vận chuyển nước ở thân, quá trình thốt hơi nước ở lá.
23. Các dạng nước trong cây và vai trị của nĩ: Cĩ 2 dạng nước chính: Dạng tự do: Chứa trong các thành phần của Tế bào, trong các khoảng gian bào, trong mạch dẫn , khơng liên kết với các thành phần hĩa học khác. Vẫn giữ được tính chất lí, hĩa, sinh học bình thường. Vai trị: làm dung mơi, điều hịa nhiệt, tham gia vào một số quá trình trao đổi chất, đảm bảo độ nhớt của chất nguyên sinh, giúp cho quá trình trao đổi chất diễn ra bình thường.
24. Dạng liên kết + Liên kết với các phần tử khác trong Tế bào. + Vai trị: đảm bảo độ bền vững của hệ thống keo trong chất nguyên sinh. Nhu cầu của nước đối với thực vật: - Thực vật khơng thể sống thiếu nước. - Cây cần một lượng nước rất lớn trong đời sống của nĩ. - Thiếu một lượng nước lớn và kéo dài cây sẽ héo và chết
25. Vai trị của nước trong tế bào • Trong tế bào, nước phân bố chủ yếu ở chất nguyên sinh. Nước là dung mơi phổ biến nhất, là mơi trường khuếch tán và mơi trường phản ứng chủ yếu của các thành phần hố học trong tế bào. • Nước cịn là nguyên liệu cho các phản ứng sinh hố trong tế bào. Do cĩ khả năng dẫn nhiệt, toả nhiệt và bốc hơi cao nên nước đĩng vai trị quan trọng trong quá trình trao đổi nhiệt, đảm bảo sự cân bằng và ổn định nhiệt độ trong tế bào nĩi riêng và cơ thể nĩi chung. • Nước liên kết cĩ tác dụng bảo vệ cấu trúc của tế bào.
26. Vai trị của nước trong cơ thể sống Trong cơ thể của sinh vật, những phản ứng hĩa học xảy ra liên tục và phức tạp ngay trong mỗi tế bào chỉ lớn độ vài micro-mét. Những diễn biến sinh hĩa ấy cùng một lúc với nhiều “cơng đoạn” khác nhau nhưng khơng hề sai lệch và tất cả đều nằm trong một mơi trường cĩ sự tồn tại của nước và thường "thích nghi" với tác động của bên ngồi
27. Nước trong sinh hoạt Nguồn nước sinh hoạt của con người được sử dụng vào nhiều việc tắm giặt, ăn uống, vệ sinh Nguồn nước sinh hoạt chiếm một phần khá nhỏ trong tổng số nước ngọt hiện nay, nĩ đĩng một vai trị như là một thứ khơng thể thiếu của con người Nhưng hiện nay tình trạng nước sinh hoạt đang dần cĩ nguy cơ bị cạn kiệt do việc sử dụng khơng hợp lý của con người. Mỗi người dân cần phải cĩ ý thức tiết kiệm và sử dụng nguồn nước một cách hợp lý.
28. Nước cho sản suất nơng nghiệp • Để sản xuất ra 1 kg lúa cần một lượng nước là 750 kg (gấp 100 lần sản xuất 1 kg thịt) • Để đảm bảo 2 vụ lúa cần một lượng nước ngọt 14-25.000 m3/ha. • Đối với cây trồng cần 5000 m3/ha, với hoa màu cũng tương đương là 5000 m3/ha. • Hiện nay ta phải dùng 80% nguồn nước ngọt cho sản xuất nơng nghiệp.
29. Nước cho sản xuất cơng nghiệp • Làm lạnh động cơ, hơi nước làm quay tuabine, làm dung mơi hịa tan chất màu và các phản ứng hĩa học. • Mỗi ngành cơng nghiệp, mỗi khu chế xuất, mỗi cơng nghệ yêu cầu một lượng nước khác nhau. • Người ta tính để cĩ: » 1 tấn nhơm cần đến 1400 m3 nước, » 1 tấn thép cần đến 600 m3 nước, » 1 tấn nhựa cần 500 m3 nước. • Nước cũng cần cho cơng nghệ thực phẩm chế biến lương thực, cơng nghiệp thuộc da, CN giấy, chế biến rượu, chế biến rau quả tổng hợp
30. Nước để chữa bệnh • Người ta chữa một số bệnh bằng uống nhiều nước để quá trình phân giải chất độc, trao đổi chất mạnh hơn. • Cĩ một phương pháp khác là người tắm nước khống nĩng ở các suối tự nhiên để chữa các bệnh thấp khớp, ngồi da, bệnh tim mạch, thần kinh. • Nước làm giảm chất độc, làm cho cơ thể hoạt hĩa mạnh hơn lên, trao đổi chất tăng, ăn ngon, ngủ khỏe
31. Nước cần cho giao thơng vận tải • Giao thơng vận tải bằng đường thủy thì nước bề mặt là yếu tố tất yếu. • Các sơng ngịi, kênh rạch, biển đại dương, hồ ao, vịnh đều là những mơi trường thuận lợi để giao thơng vận tải. • Bên cạnh đĩ ta lại cĩ 1 triệu km đường biển rất thuận lợi cho phát triển giao thơng. • Tính chung cho phát triển thế giới 7/10 là diện tích mặt nước biển, mà vận chuyển đường thủy giá thành rất rẻ, chỉ bằng 1/10 đường khơng và 1/2-1/3 đường bộ.
32. Nước cho phát triển du lịch • Du lịch nếu khơng cĩ nước thì khơng thể phát triển được. • Nước khơng chỉ cung cấp cho sinh hoạt du lịch (ăn uống, tắm giặt) mà nước cịn là mơi trường phát triển các dạng du lịch: »Du lịch trên sơng Hương, »Du lịch trên sơng Mekong, »Du lịch trên hồ Tây, Trị An, Ba Bể, Chùa Hương »Du lịch trên biển, bãi biển, bờ biển