Розділ «ГЛАВА 2. ПРИРОДНЕ СЕРЕДОВИЩЕ»

2.1. Основні принципи

2.1.1. Природна речовина

Природа (у широкому розумінні), чи природне середовище (у більш вузькому), являє собою сукупність безкінечної кількості утворень живої (біотичної) і абіотичної матерії, що оточує нас у всьому безмежному різноманітті проявів.

Природна речовина - будь-який хімічний елемент чи хімічні сполуки, які виникають під час хімічних реакцій, біологічних і фізичних процесів, що входять у природний кругообіг речовин. За В.І. Вернадським, вона може бути різною за походженням: речовина біогенна — створюється і переробляється життям, речовина біокосна - створюється одночасно живими організмами і косними процесами, речовина косна — утворюється процесами, в яких жива речовина не бере участі, речовина жива - сукупність тіл живих організмів, які населяють Землю.

Процеси утворення і руйнування, тобто переутворення природної речовини, відбуваються безперервно і на різних рівнях — від краплини води до Землі. Основою природної речовини - як живої, так і неживої - є одні і ті ж хімічні елементи. Складові природного середовища, як правило, містять невелике різноманіття хімічних елементів. Наприклад, одна з найскладніших природних речовин — органічна речовина — складається на 99 % з трьох елементів - вуглецю, кисню і водню (табл. 2.1).

Таблиця 2.1 Порівняльний вміст основних елементів

Особливістю кожної речовини, яка вирізняє її від іншої, є властивість - категорія, що характеризує фізичну, хімічну, біологічну чи комплексну відмінність від іншого. Найширшою комплексною властивістю є якість, що характеризує об'єкт у цілому, а не окремі його властивості.

Кількісно властивість оцінюється з допомогою показника (чи показників) (табл. 2.2).

Таблиця 2.2 Властивості і показники

У табл. 2.2 наведені властивості і показники трьох головних речовин природного довкілля - води, атмосферного повітря і ґрунту.

Природна вода - це речовина з унікальними властивостями, котрі не тільки ще повністю не пояснені, але навіть не всі відомі. Аналіз звичайної води показує, що це суміш декількох різновидів із загальною хімічною формулою Н20.

Крім наведених у табл. 2.2 властивостей, вода характеризується розчинністю - здатністю розчиняти практично всі речовини. Найбільше у воді розчинено солей - до 35 грамів у кілограмі океанської води (18 г/кг - у Чорному морі). Прісною вода вважається, коли в ній не більше одного грама солі. Саме така вода є найбільш цінною, необхідною для підтримки наземної біосфери. Вона складає лише один-два відсотки від загальних запасів води. Для практичного використання людьми придатна значно менша частина, бо головні запаси прісної води (75 відсотків) зберігаються у вигляді льоду та снігу. Замерзла прісна вода Антарктики дорівнює 23*106 км3 в той час як води всіх річок і озер – 180*103 км3

У воді добре розчиняються і гази. Життєво необхідного водним тваринам кисню розчинена така кількість (у залежності від температури води):

Співвідношення розчинених у воді речовин визначає реакцію води, надаючи їй кислого чи лужного характеру. Критерієм, який позначається рН, є концентрація водневих іонів Н+ Чисельно рН = lg (1/Н+) За значенням рН води розподіляється таким чином: рН = 7 - хімічно чиста; рН = 6,5-7,5 — нейтральна; рН = 5,5-6,5 - слабо кисла; рН < 5,5 — сильно кисла; рН = 8-10 - слабо лужна; рН >10 - сильно лужна.

Температура води впливає не лише на її розчиненість, а й на інші властивості. Рухливість, яка визначається силою внутрішнього тертя, значно збільшується при підвищенні температури:

Вода може знаходитись у трьох агрегатних станах - рідкому, газоподібному і твердому, що робить її головним учасником процесів кругообігу речовини й енергії в природі. Зміна стану значно змінює властивості води - перехід з рідини до газу збільшує об'єми більш як у тисячу разів і в 1,09 - до твердого стану. Для фазових переходів потрібні значні зміни енергетичного стану, які на один кілограм води дорівнюють: r = 540 ккал (2260 кДж) - прихована теплота пароутворення (або теплота конденсації у випадку переходу пари у воду); λ = 79,8 ккал (334 кДж) - теплота замерзання води (або теплота танення льоду).

Природна вода - це складна сукупність твердих і газоподібних елементів у хімічно чистій рідині Н2О, яку легко можна отримати шляхом конденсації водяної пари. Конденсат вживається лише в технічних цілях, бо це "мертва", "штучна" вода. Властивості природної води до кінця не з'ясовані. Чому "тала" вода, отримана з льоду декілька годин тому, набагато корисніша для тварин і рослин, ніж та сама до замерзання чи через декілька діб після розмерзання? Чому при зниженні температури густина води збільшується до температури +4 градуси, а далі - зменшується? Перелік проблемних питань можна продовжувати...

У табл. 2.3 приведені дані про зміну показників атмосферного повітря в залежності від висоти над поверхнею моря.

Таблиця 23 Вплив висоти на показники повітря