скачать книгу бесплатно
• рек и озер – 0,4 млн. км
(4?1014 м
) пресной и доступной для использования;
• подземной, пресной или минерализованной, залегающей до глубины 800 м – 4 млн. км
(4?1016 м
) и до 1600 м – 4 млн. км
(4?1015 м
)
В атмосфере также содержится вода, причем на высоте до 1 км над поверхностью Земли концентрация водяного пара в воздухе в среднем составляет около 2 %.
Пресной воды – всего 0,06 % от всех доступных нам водных ресурсов, что составляет 826000 кубических километров.
Большая часть воды находится не в открытых водоемах, а в земной коре: 110–190 млн. км
. Эти воды подразделяются на два типа в соответствии с глубиной их залегания: подземные и поверхностные воды.
Подземные воды глубокого залегания расположены в десятках и даже сотнях метрах от поверхности земли, они пропитывают пористые горные породы, а также образуют гигантские подземные бассейны, окруженные водонепроницаемыми слоями. Вода в таких подземных резервуарах находится под давлением.
Другой тип подземных вод – поверхностные, расположенные в почве и верхних слоях земной поверхности на глубине нескольких метров. По сравнению с водами глубокого залегания у них есть один недостаток и одно преимущество. Недостаток: эти воды гораздо активнее контактируют с поверхностью земли и поэтому они слабее защищены от загрязнений, чем воды глубокого залегания. Преимущество этих вод заключается в том, что они более доступны и легко накапливаются в колодцах и поверхностных резервуарах.
Следующий по величине массив пресных вод (20–30 млн. км
) сосредоточен в ледниках Антарктиды, Гренландии и островов Северного Ледовитого океана.
Пресную воду из атмосферы (около 13 тыс. км
) мы получаем в виде осадков – дождя и снега.
Основной запас пресной воды, употребляемой человеком, сосредоточен в озерах и реках. Одно из крупнейших российских озерных хранилищ воды – озеро Байкал – содержит около 20 тыс. км
воды. На сегодняшний день байкальская вода считается самой чистой в мире.
Другой источник воды – живые организмы. В растениях и животных, состоящих на две трети из воды, содержится 6 тыс. км
воды. Так распределены водные ресурсы на нашей планете.
Как устроена вода
Каждая молекула воды состоит из трех атомов: одного атома кислорода и двух атомов водорода. Все три атома расположены в молекуле таким образом, что если мысленно соединить их линиями, то образуется равнобедренный треугольник, у которого две стороны равны.
Атомы соединены в ней друг с другом силами, которые называют силами химического сродства. Величина и направление действия этих сил таковы, что молекула воды является устойчивой именно тогда, когда атомы образуют треугольник. Всякая другая «постройка» из атомов оказывается менее устойчивой. И если по каким-либо причинам расположение «атомов» изменится, то после устранения этой причины атомы вновь образуют такой же треугольник.
Взаимодействием между молекулами воды и объясняются в первую очередь незакономерно высокие температуры ее плавления и кипения. Нужно подвести дополнительную энергию, чтобы расшатать, а затем разрушить водородные связи. И энергия эта очень значительна. Именно поэтому так велика теплоемкость воды.
В молекуле воды имеются две полярные ковалентные связи Н-О. Они образованы за счет перекрывания двух одноэлектронных р-облаков атома кислорода и одно-электронных S-облаков двух атомов водорода. В молекуле воды атом кислорода имеет четыре электронных пары. Две из них участвуют в образовании ковалентных связей, т. е. являются связывающими. Две другие электронные пары являются не связывающими. В молекуле имеются четыре полюса зарядов: два – положительные и два – отрицательные. Положительные заряды сосредоточены у атомов водорода, так как кислород электроотрицательнее водорода. Два отрицательных полюса приходятся на две не связывающие электронные пары кислорода: подобное представление о строении молекулы позволяет объяснить многие свойства воды – в частности структуру льда.
Поведение воды «нелогично». Получается, что переход воды из твердого состояния в жидкое и газообразное происходит при температурах, намного более высоких, чем следовало бы. Этим аномалиям найдено объяснение. Молекула воды H
О построена в виде треугольника: угол между двумя связками кислород – водород – 104 градуса. Но поскольку оба водородных атома расположены по одну сторону от кислорода, электрические заряды в ней рассредоточиваются. Молекула воды полярная, что является причиной особого взаимодействия между разными ее молекулами. Атомы водорода в молекуле H
О, имея частичный положительный заряд, взаимодействуют с электронами атомов кислорода соседних молекул. Такая химическая связь называется водородной. Она объединяет молекулы H
О в своеобразные полимеры пространственного строения; плоскость, в которой расположены водородные связи, перпендикулярна плоскости атомов той же молекулы H
О.
Любая вода, откуда бы она ни была взята – из Северного Ледовитого океана, из глубокой шахты Донбасса, была заключена в снежинке или сверкала ранним утром в капельке росы на цветке, – состоит из одинаково построенных молекул. Однако взаимное расположение отдельных молекул относительно друг друга в жидкой воде, снежинке или в паре из парового котла оказывается неодинаковым.
Пары воды, нагретые до 300 °C, при атмосферном давлении подобны обычным газам: в них расстояния между молекулами достаточно велики, так что каждая отдельная молекула может существовать более или менее самостоятельно, не испытывая существенного взаимодействия со стороны своих соседей, за исключением тех случаев, когда молекулы в результате беспорядочного теплового движения сталкиваются друг с другом.
В снежинке или кусочке льда молекулы сближены и закреплены в определенных местах кристаллической решетки; движения молекул в большинстве своем ограничиваются колебанием около некоторых средних положений.
Изучение строения воды с помощью инфракрасных и рентгеновых лучей дало возможность считать, что при температурах, близких к точке замерзания, молекулы жидкой воды собираются в небольшие группы и «упаковываются» в пространство приблизительно так, как в кристаллах, а при температурах, близких к точке кипения воды, при нормальном давлении, они располагаются более свободно, беспорядочно. Однако «каркас», составленный в жидкой воде из отдельных молекул, должен быть очень гибким. Иначе трудно было бы объяснить подвижность воды, способность ее быть «рабочим телом», приводящим в движение тяжелое колесо турбины, и переносчиком различных питательных веществ по тончайшим сосудам живых организмов.
По-видимому, и в водяном паре при невысоких температурах часть молекул воды объединена или, как говорят, ассоциирована.
Вода – это единственное вещество в природе, которое в земных условиях существует во всех трех агрегатных состояниях: жидком – вода; твердом – лед; газообразном – пар. Выдающийся ученый В. И. Вернадский писал: «Вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных геологических процессов. Нет земного вещества – минерала горной породы, живого тела, – которое ее бы не заключало. Все земное вещество ею проникнуто и охвачено».
Имеются сведения и о том, что вода может запоминать, хранить и передавать информацию о различных воздействиях, т. е. обладает памятью. Считается также, что негативное воздействие (например, плохие мысли), записавшись в воде, передается с водой человеку. Точно так же и положительные мысли записываются и передаются человеку с водой.
За память живых организмов отвечает в частности нервная система. За «память» воды отвечает ее структура. В зависимости от воздействия структура воды меняется и сохраняется некоторое время. Эта сохранившаяся структура и воздействует на человека.
Вода загадочная и волшебная
Вода – загадочное вещество. Удивительны и уникальны ее свойства. Воду, пожалуй, можно назвать «непослушным» веществом. Она не подчиняется многим физико-химическим закономерностям, справедливым для других соединений, потому что взаимодействие ее молекул необычайно велико, и требуется их особенно интенсивное тепловое движение, чтобы преодолеть дополнительное притяжение.
Почти все физико-химические свойства воды – исключения в природе. Некоторые из этих аномалий имеют определяющее значение для развития и возникновения жизни, формирования климата и рельефа нашей планеты. Аномальны, например, такие характеристики, как температура кипения и замерзания воды – 100 °C и 0 °C. Напомним, что составные части воды – водород и кислород – кипят и замерзают соответственно при температурах порядка 200 °C и 250 °C. Согласно аналогиям с веществами, схожими по молекулярным строениям, вода должна была бы кипеть при 70 °C, а замерзать при –90 °C. Но это значило бы, что вода смогла бы существовать на нашей планете лишь в виде пара. И планета была бы мертва. К счастью, молекулы воды обладают необычайно сильной способностью притягиваться друг к другу, а разрываются с большим трудом, поэтому температуры плавления и кипения воды гораздо выше «нормальных».
Издавна известны и другие аномальные свойства воды. Они-то и позволяют воде играть заметную роль как в природных, так и в технологических процессах. Например, замораживание воды сопровождается не сжатием (как у других жидкостей), а расширением. Затвердевая, вода становится менее плотной – лед плавает. У нее высокие теплоемкость и растворяющая способность. Если бы не эти аномальные свойства, мы не могли бы сохранять температуру своего тела, усваивать питательные вещества. Водоемы промерзали бы до дна. Иными словами, если бы не эти и другие аномалии воды, жизнь в современной ее форме была бы просто невозможна.
Одной из самых больших загадок воды является то, что она способна воспринимать и «записывать» информацию об окружающем мире. Разумеется, далеко не всякая вода обладает ярко выраженными информационными свойствами. Это как у людей: сильная личность проявляет себя во всем. Точно так же по-настоящему «сильная», гармоничная вода имеет не только хорошие физико-химические показатели, но и структурную упорядоченность, природную энергетику.
Оказывается, вода очень чувствительна к различным «внешним раздражителям». Например, звон церковного колокола действует на нее, как магнит на металлические опилки: молекулы выстраиваются в правильную структуру и приобретают необычайную стабильность. Если воде «дать послушать» классическую музыку, то после замораживания ее кристаллы приобретают правильную форму, а после роковых композиций – рассыпаются в хаотичном порядке. По-своему вода «отзывается» на добрые слова, молитвы, ругательства, контакты с различными предметами.
Давно уже известен способ защиты растений от весенних заморозков с помощью воды. Когда поздней весной внезапные ночные заморозки угрожают цветущим плодовым деревьям, опытные садоводы находят выход, кажущийся совершенно неожиданным: они проводят дождевание сада. Пелена мельчайших водных брызг окутывает замерзающие деревья, и капельки воды покрывают лепестки цветков. Превращаясь в лед, вода одевает цветы в ледяную шубу, отдавая при этом свое тепло (335 Дж от 1 г замерзающей воды). Этот способ защиты сада основан на аномальных свойствах воды – высокой теплоемкости.
Поглощая огромное количество теплоты, сама вода существенно не нагревается. Удельная теплоемкость ее в 5 раз выше, чем у песка, и почти в 10 раз выше, чем у железа. Вот эту теплоту и отдает вода, превращаясь в лед. А теплопроводность льда намного меньше, чем у воды, поэтому «ледовая» шуба защищает цветки.
Привычные понятия «норма», «логика» – не для таких уникальных научных объектов, как вода. «А именно вода, эта древнейшая из всех стихий, вечно ставила в тупик физиков и химиков», – считал известный английский мыслитель-естествоиспытатель Джон Бернал.
Мы привыкли к тому, что в природной воде постоянно растворены разнообразные примеси. Однако даже незначительное количество некоторых из них совершенно неожиданным образом изменяет привычные свойства воды. Аналогично проявляется и воздействие определенных физических факторов. Это позволяет намного увеличить эффективность обычных свойств воды или найти им новое применение.
«Вещество № 1», «самое необыкновенное вещество», «самое драгоценное ископаемое», «обыкновенное чудо» – так называют воду и ученые, и популяризаторы, и далекие от науки поэты и публицисты.
Роль воды в живом организме
Вода играет важнейшую роль в жизни человека, удовлетворяя его физиологические, гигиенические и хозяйственные потребности. Потребность организма человека в ней составляет в сутки 2000–2500 мл. Это количество воды поступает из следующих основных источников: вода, потребляемая в виде питья (900–1000 мл); вода, которая образуется в организме в результате химических превращений питательных веществ (300–350 мл); остальная вода – пищевая (супы, овощи, фрукты и т. д. – примерно 1,5 л).
Основными органами, которые удаляют воду из организма, являются почки, потовые железы, легкие и кишечник.
Почки за сутки удаляют из организма 1000–1500 мл воды в виде мочи. Потовые железы через кожу выделяют 500–1000 мл в обычных условиях, а при усиленной работе или в жарком помещении потоотделение резко увеличивается. С помощью легких в виде водяных паров выдыхается 350 мл воды. Это количество резко возрастает при углублении и учащении дыхания, и за сутки может выделиться до 800 мл воды. Через кишечник с калом выделяется 100–150 мл воды.
Площадь кожи взрослого человека – 1,5–2,0 м
. Она пронизана миллионами пор, через которые в определенных условиях небольшое количество воды проникает в организм человека. Некоторое количество воды проникает в наш организм и с вдыхаемым воздухом.
За 60 лет человек выпивает 50 м
воды. Если пищу научились получать искусственным путем, то вода – единственное вещество, которое нечем заменить.
Тело ребенка до годовалого возраста на 80–85 % состоит из воды. По достижении 18 лет содержание воды уменьшается до 65–70 % (кости и жировая ткань на 25–30 % состоят из воды, мышцы и внутренние органы – 70–80 %, кровь – 90 %, слюна – 99,5 %). С возрастом организм как бы усыхает, содержание воды в клетках уменьшается, они изменяют свою форму и объем. Именно в обезвоживании чешский ученый Ружичка видел причину старения организма.
Наше тело на 80 % состоит из воды, а в трехдневном человеческом зародыше ее количество достигает 97 %. Причем эта вода не пресная, а минеральная – в ней растворены различные компоненты, необходимые для нормального функционирования организма. Вода – это минеральная основа всех клеток и тканей, не говоря уже о жидких средах – крови, лимфе, желудочном соке, слюне, желчи. В крови она выполняет роль транспортного средства: доставляет клеткам кислород, питательные вещества и уносит ненужные продукты обмена, т. е. «вымывает» из клеток шлаки.
Вода с пищей или с напитками направляется в кровяное русло и распределяется по тканям организма. Лишь с помощью воды происходят процессы пищеварения и усвоения пищи в желудочно-кишечном тракте, а также синтез и распад живого вещества в клетках организма. Из клеток и тканей вода вымывает отработанные продукты обмена веществ, выносит их через почки с мочой или через кожу с потом. Вода с содержащимися в ней липо-протеиновыми комплексами служит своеобразной смазкой для суставов, сухожилий и мышц.
Человек состоит из воды, которая в основном распределяется между клеточным содержимым, межклеточной жидкостью, кровью, лимфой, различными секретами желез и др.
Вода играет исключительно важную роль в организме человека:
• является средой, в которой протекают все физико-химические процессы;
• участвует в процессах окисления, гидролиза и др.;
• необходима для растворения различных веществ в организме;
• выполняет транспортную, выделительную функцию;
• участвует в терморегуляции.
Для нормального существования в условиях умеренного климата человеку необходимо получать с питьем и пищей около 3,5 л воды в сутки, в пустыне это норма возрастает как минимум до 7,5 л. Без пищи человек может существовать около сорока дней, а без воды гораздо меньше – 8 дней. По данным специальных медицинских экспериментов, при потере влаги в размере 6–8 % от веса тела человек впадает в полуобморочное состояние, при потере 10 % – начинаются галлюцинации, при потере 12 % воды человек уже не может восстанавливаться без специальной медицинской помощи, а при потере 20 % жидкости наступает неизбежная смерть.
Потери воды в организме компенсируются при таких условиях: человек в сутки выпивает примерно 1,5 л воды; получает с пищей – 600–900 мл; в результате окислительных процессов в организме в сутки образуется 300–400 мл воды.
Естественно, что суточный объем потребления и выделения воды может достаточно широко варьировать в зависимости от температуры окружающей среды, интенсивности физической работы, привычек конкретного человека и т. д.
При обычной температуре и влажности воздуха суточный водный баланс здорового взрослого человека составляет примерно 2,2–2,8 л. Но иногда мы пьем и больше двух литров жидкости: в жару, после бани, после тяжелой физической работы или спортивных занятий, во время болезни. Это считается нормальным.
В организме человека всю жидкость, окруженную биологическими мембранами, можно разделить на два типа: внутри– и внеклеточную. Внутриклеточная жидкость включает
?
массы воды. Она растворяет соли, создает ионную силу внутриклеточного раствора и тем самым обеспечивает тургор клетки. Выстраиваясь на поверхности ДНК, белков, мембран и других органоидных структурах клетки, вода создает матрицу из водородных связей, по которым движутся протоны и электроны. Тем самым она обеспечивает условия для тысяч биохимических реакций, протекающих в клетке.
Внеклеточная жидкость включает
?
всей воды, которая распределяется между клетками и в так называемом интерстициальном пространстве. Внеклеточная жидкость обеспечивает систему доставки питательных веществ из ЖКТ к тканям. С ее помощью к клеткам поступают питательные вещества, кислород, различные ионы и микроэлементы, а также многочисленные молекулы регуляторов (гормонов), координирующих работу пространственно разобщенных клеток. Внеклеточная жидкость удаляет углекислый газ, отходы обмена веществ, токсические или обезвреженные вещества из непосредственного окружения клетки.
Питательные вещества попадают в кровь через стенки пищеварительного канала. Через эти стенки могут проникать только вещества, растворенные в воде, только жидкости. Так, если бы кусок сахара не растворился в слюне и в желудочном соке, сахар не попал бы в кровь. Белок яйца, крахмал хлеба и картофеля не растворяются в воде, но желудочный и кишечный соки содержат особые вещества – ферменты, которые расщепляют белок и крахмал и переводят в вещества растворимые. Это расщепление идет только в воде. Кровь, состоящая на
?5 из воды, разносит питательные вещества по всему организму. В каждой клетке организма происходят свои процессы, и они неизменно связаны с присутствием в клетке воды. Таким образом вода нужна для организма человека как растворитель питательных веществ и как среда, в которой протекают различные процессы, связанные с жизнедеятельностью.
Выделяясь потовыми железами и испаряясь с поверхности кожи, вода регулирует температуру нашего тела. Кроме того, вода необходима для выведения из организма различных вредных веществ, образующихся в результате обмена.
Таким образом, вода в живом организме, как и в природе, не находится в состоянии покоя. Все новые и новые ее количества поступают в организм с пищей и такие же количества выделяются.
Человеческий организм находится в состоянии непрерывного водного обмена с окружающей средой: он выделяет воду в виде пота и мочи и ежедневно восполняет водные потери пресной водой. Если нет возможности напиться, то вода теряется с потом и с выдыхаемым воздухом, и в результате наступает угроза обезвоживания (дегидратации) организма. На первой стадии учащается пульс, возникает слабость, затем появляются головокружение и одышка. При обезвоживании, составляющем 10 % от массы тела, происходят нарушение речи, зрения и слуха и потеря сознания. Гибель организма наступает от необратимых изменений в нервной и сердечно-сосудистой системах при водопотере 15–25 % от массы тела (в зависимости от температуры окружающей среды).
Самочувствие человека в значительной степени зависит от водного баланса в организме. Этот баланс бывает положительным (в организм поступает излишнее количество воды) и отрицательным (организму не хватает воды). С водным балансом тесно связан обмен солей, макро– и микроэлементов. Организм, теряя жидкость, как бы усыхает, дряблой становится кожа, слабеют мышцы. Иногда недостаток воды проявляется заторможенностью, снижением внимания, состоянием растерянности, запорами.
Специалисты установили, что недостаточное поступление воды в организм может вызвать головную боль, утомление, рассеянность, нарушение памяти, снижение интеллектуальной активности. Объясняется это тем, что мозг на 75 % состоит из жидкости.
Не следует забывать о том, что в жаркую погоду потребность в воде возрастает. Чувство жажды позволяет нам следить за потребностями организма в жидкости. Но только появляется оно уже после того, как возникает обезвоживание. И даже если вы немедленно утолите жажду, организму потребуется определенное время на ликвидацию дефицита жидкости.
Между тем обезвоживание – это действительно не самое лучшее состояние. Конечно, опасность для жизни оно представляет только в том случае, если человек не пил более суток. В нашей жизни такое, к счастью, бывает редко. Но и в «легкой форме» обезвоживание отрицательно воздействует на организм. Если дефицит воды не был ликвидирован, могут возникнуть тошнота и головокружение. Затем поднимается температура, возникает общая слабость, могут даже начаться судороги. Но, конечно, до таких крайностей можно дойти, только оказавшись в очень неблагоприятных условиях. Обычно же обезвоживание можно остановить на самой ранней стадии, просто выпив стакан воды.
Любителям кофе стоит запомнить, что на каждую порцию любимого напитка должен приходиться стакан воды, т. к. кофе способствует обезвоживанию организма. То же касается и алкоголя. Кстати, больше воды нужно употреблять практически всем, кто имеет вредные привычки. Доказано, что при курении организм сильнее подвержен обезвоживанию, поэтому курильщикам также рекомендуется употреблять больше жидкости.
Вода имеет отношение к долголетию человека. Древнегреческие мифы повествуют о том, что даже боги, чтобы сохранить юность и бессмертие, пользовались паровыми ваннами. Ученые утверждают, что человеческая жизнь, все функции нашего организма – это в некотором смысле «борьба за воду». В процессе старения организм как бы усыхает. И первейшая задача человека – активизировать приспособительные системы, применяя различные средства для повышения жизненного тонуса (например, закаливание и водолечение).
Йоги также считают, что значительное количество заболеваний связано с недостатком воды в организме. Если не хватает воды – все функциональные системы работают не в оптимальном режиме: не вырабатывается достаточного количества важнейших соков, без которых невозможно пищеварение, а это, в свою очередь, является причиной возникновения многих заболеваний органов пищеварения, обмена веществ; несвоевременно удаляются продукты обмена веществ и тот «биологический мусор», который непрерывно образуется при обновлении органов и тканей. Малая нагрузка на почки обусловливает болезни мочевыделительной системы (нефриты, нефрозы). Недостаток воды в организме влечет за собой концентрацию солей в тканях, их отложение в почках, желчном пузыре (что усугубляется несбалансированной диетой), в суставах.
Целебная сила воды
Виды воды и ее модификации
Целебную силу природной воды можно усилить, воздействуя на нее различными способами.
Активированная (активная вода, биологически активная вода)
Это вода, которую организму легче использовать, так как не нужно затрачивать энергию на активацию воды. Способов активации – огромное множество. Они заключаются в превращении обычной воды в биологически активную.
Алмазная вода
Для получения этой воды алмаз помещают на ночь в стакан воды. Выпитая на следующий день, она действует как сердечное тонизирующее средство. Считается также, что эта вода действует на организм омолаживающе.
Алычевская вода
Это вода, получаемая путем перегонки жмыха, оставшегося после отжима из ядер косточек алычи масла. Оказывает успокаивающее и обезболивающее действие.
