Tiểu luận Vòng tuần hoàn nước

MỤC LỤC Chương I Đại cương nước Khái quát hình thành nước Trái Đất Học thuyết khoa học trình xuất nước sống hành tinh Trái Đất nhiều nhà khoa học công nhận thuyết sống dạng vật thể vô cô đọng, có tỷ trọng cực lớn tồn khoảng thời gian cách xa vô tận - thuyết Vụ Nổ lớn (Big Bang) 10 tỷ năm sau vụ nổ lớn, Ngân Hà hình thành có Mặt trời Trái Đất Khoảng 4,4 – 4,5 tỷ năm trước có Trái Đất với lớp vỏ cứng nằm cách Mặt Trời 150 triệu km Từ khoảng thời gian Trái Đất dã có nhiều thay đổi, bầu khí Trái Đất dần hình hành với lượng nước dày đặc Hơi nước bầu khí tạo thành mây sinh mưa kéo dài hàng triệu năm Đây nguồn gốc sinh đại dương nước Trái Đất Nước có mặt làm cho sống dần hình thành, cách tỷ năm sống xuất biển có dạng vi khuẩn tảo ngày Đặc tính dạng tồn nước 2.1 Đặc tính nước Nước hợp chất hóa học oxy hidro, có công thức hóa học H 2O Phân tử nước bao gồm hai nguyên tử hiđrô nguyên tử ôxy Về mặt hình học phân tử nước có góc liên kết 104,45° Do cặp điện tử tự chiếm nhiều chỗ nên góc sai lệch so với góc lý tưởng hình tứ diện Chiều dài liên kết O-H 96,84 picômét Hai đặc tính quan trọng nước: - Có cấu trúc nguyên tử hữu cực bất đối xứng ôxy có độ âm điện cao hiđrô - Có hoạt tính ion mạnh H+ OH- : mặt hóa học, nước chất lưỡng tính, phản ứng axit hay bazơ Ở pH (trung tính) hàm lượng ion hydroxyt (OH-) cân với hàm lượng hydronium (H3O+) Nước dung môi tốt nhờ vào tính lưỡng cực Các hợp chất phân cực có tính ion axít, rượu muối dễ tan nước Tính hòa tan nước đóng vai trò quan trọng sinh học nhiều phản ứng hóa sinh xẩy dung dịch nước 2 2.2 Các dạng tồn nước Nước tồn dạng: rắn, lỏng Nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sôi nước Anders Celsius dùng làm hai điểm mốc cho độ bách phân Celcius Cụ thể, nhiệt độ nóng chảy nước độ Celcius, nhiệt độ sôi (760 mm Hg) 100 độ Celcius Nước đóng băng tạo thành thể rắn gọi nước đá Nước hóa gọi nước Nước có nhiệt độ sôi tương đối cao nhờ liên kết hiđrô phân tử nước Tỷ trọng: kg/lít, nhiệt dung riêng: cal/gamoC Vai trò nước Nước tham gia vào trình xảy Trái Đất địa mạo, địa hóa, xói mòn làm cho bể mặt Trái Đất hình thành nên sông suối, đồng bằng,…Nước khí coi lớp áo giáp bảo vệ Trái Đất khỏi bị giá lạnh điều hòa khí hậu, nước có khả lưu giữ ổn nhiệt tốt mặt đất không khí Nước có ý nghĩa đặc biệt trình sinh học, thành phần thể sống Trung bình thể sồng, nước chiểm 80% trọng lượng thể Trong động vật bậc cao, nước chiếm 60-70%; sinh vật biển sứa số loài tảo, nước chiếm tỷ lệ cao (khoảng 98% trọng lượng thể) Những vi khuẩn trạng thái bào tử sinh khí lơ lửng mà bền vững hàm lượng nước 50% Đối với người, nước chiếm 70% trọng lượng thể Trong thể sinh vật, nước đóng vai trò dung môi để thực trình trao đổi chất lượng Ngoài thiên nhiên, thủy sinh vật sống nước coi nước giá thể để cư trú, di chuyển tìm kiếm thức ăn Nước vỏ bọc bảo vệ an toàn cho thủy sinh vật tránh thay đổi đột ngột thời tiết khắc nghiệt cạn tia xạ nguy hiểm từ vũ trụ Mặt Trời Tóm lại nước có mặt tất Trái Đất khí quyển, thủy quyển, địa quyển, sinh Nước đóng vai trò vô quan trọng phát triển tự nhiên đời sống hành tinh Vì vậy, hiểu biết nước, tinh chất lý hóa học tồn vận động vòng tuần hoàn nước tự nhiên sở để giải vấn đề xấu nước gây Lượng nước phân bố nước Trái Đất Toàn nước Trái Đất vào khoảng 1.386 triệu km 3, có khoảng 96% đại dương biển Tuy nhiên hàm lượng muối cao nên người dùng 3 cho nhu cầu sinh hoạt hàng ngày Trong phần nước lại, phần lớn đóng băng cực tảng băng (chiếm khoảng 2% tổng lượng nước) Lượng nước che phủ gần 10% bề mặt Trái Đất Như khoảng 0,6% nước ngọt, bao gồm nước bề mặt nước ngầm sử dụng Trong tổng số nước người sử dụng khoảng 0,3% dạng nước phục vụ cho mục đích khác mình, nước phân bố khí dạng nước khoảng 0,001% tổng lượng nước Biểu đồ bảng số liệu bên giải thích cách chi tiết nước trái đất có đâu Trong tổng lượng nước trái đất 68% băng sông băng; 30% nước ngầm; nguồn nước mặt nước sông hồ, chiếm khoảng 93.100 km 3, 1/150 1% tổng lượng nước trái đất Nhưng nước sông hồ nguồn nước chủ yếu mà người sử dụng hàng ngày Hình Biểu đồ phân bố nước Trái Đất Nguồn nước Bảng Ước tính phân bố nước toàn cầu Thể tích nước Thể tích nước Phần tính km3 tính dặm trăm Phần trăm tổng 4 khối mi3 nước lượng nước Đại dương, biển, 1.338.000.000 321.000.000 -96,5 vịnh Đỉnh núi băng, sông băng, 24.064.000 5.773.000 68,7 1,74 vùng tuyết phủ vĩnh cửu Nước ngầm 23.400.000 5.614.000 -1,7 Ngọt 10.530.000 2.526.000 30,1 0,76 Mặn 12.870.000 3.088.000 -0,94 Độ ẩm đất 16.500 3.959 0,05 0,001 Băng chìm băng tồn vĩnh 300.000 71.970 0,86 0,022 cửu Các hồ 176.400 42.320 -0,013 Ngọt 91.000 21.830 0,26 0,007 Mặn 85.400 20.490 -0,006 Khí 12.900 3,095 0,04 0,001 Nước đầm lầy 11.470 2.752 0,03 0,0008 Sông 2.120 509 0,006 0,0002 Nước sinh học 1.120 269 0,003 0,0001 Tổng số 1.386.000.000 332.500.000 100 Nguồn: Gleick, P H., 1996: Tài nguyên nước Bách khoa từ điển khí hậu thời tiết S.H Scheneide, Nhà xuất Đại học OXford, New york, 2, trang 817 823 5 Chương II Vòng tuần hoàn nước Sơ lược vòng tuần hoàn nước Vòng tuần hoàn nước tồn vận động nước mặt đất, lòng đất bầu khí Trái Đất Nước Trái Đất vận động chuyển từ trạng thái sang trạng thái khác, từ thể lỏng sang thể thể rắn ngược lại Vòng tuần hoàn nước diễn từ hàng tỉ năm tất sống Trái Đất phụ thuộc vào nó, Trái Đất hẳn nơi sống nước Hình Sơ đồ tổng quan vòng tuần hoàn nước (Nguồn USGS – Cục Địa Chất Mỹ) Mặt trời điều khiển vòng tuần hoàn nước việc làm nóng nước đại dương, làm bốc nước vào không khí Những dòng khí bốc lên đem theo nước vào khí quyển, gặp nơi có nhiệt độ thấp nước bị ngưng tụ thành đám mây Những dòng không khí di chuyển đám mây khắp toàn cầu, phân tử mây va chạm vào nhau, kết hợp với nhau, gia tăng kích cỡ rơi xuống thành giáng thủy (mưa) Giáng thuỷ dạng tuyết tích lại thành núi tuyết băng hà giữ nước đóng băng hàng nghìn năm Trong số vùng khí hậu ấm áp mùa xuân đến, tuyết 6 tan chảy thành dòng mặt đất, tạo thành lũ Phần lớn lượng giáng thuỷ rơi đại dương; rơi mặt đất nhờ trọng lực trở thành dòng chảy mặt Một phần dòng chảy mặt chảy vào sông theo thung lũng sông khu vực, với dòng chảy sông chảy đại dương Dòng chảy mặt, nước thấm tích luỹ trữ hồ nước Mặc dù vậy, tất dòng chảy mặt chảy vào sông Một lượng lớn nước thấm xuống đất Một lượng nhỏ nước giữ lại lớp đất sát mặt thấm ngược trở lại vào nước mặt (và đại đương) dạng dòng chảy ngầm Một phần nước ngầm chảy thành dòng suối nước Nước ngầm tầng nông rễ hấp thụ thoát qua Một lượng nước tiếp tục thấm vào lớp đất sâu bổ sung cho tầng nước ngầm sâu để tái tạo nước ngầm (đá sát mặt bảo hoà), nơi mà lượng nước khổng lồ trữ lại thời gian dài Tuy nhiên, lượng nước luân chuyển theo thời gian, quay trở lại đại dương, nơi mà vòng tuần hoàn nước “kết thúc” … lại bắt đầu Các thành phần vòng tuần hoàn nước USGS (Cục Địa Chất Mỹ) định nghĩa 15 thành phần vòng tuần hoàn nước sau: 2.1 Nước đại dương Hình Nước đại dương Nguồn: http://www.itsnature.org Một lượng nước khổng lồ trữ đại dương thời gian dài mà không thực luân chuyển qua vòng tuần hoàn nước Ước tính có khoảng 7 1.338.000.000 km3 nước trữ đại dương, chiếm khoảng 96,5%, đại dương cung cấp khoảng 90% lượng nước bốc vào vòng tuần hoàn nước Nhiệt độ Trái Đất thay đổi theo thời kỳ Trong thời kỳ khí hậu lạnh, nhiều đỉnh núi băng dòng sông băng hình thành, lượng nước lớn tích lại dạng băng làm giảm bớt lượng nước thành phần khác vòng tuần hoàn nước Điều ngược lại thời kỳ ấm Cuối thời kỳ băng hà sông băng bao phủ 1/3 bề mặt trái đất, mực nước đại dương thấp ngày khoảng 122 m Cách khoảng triệu năm, trái đất ấm hơn, mực nước đại dương dâng cao Những dòng chảy đại dương di chuyển khối lượng lớn nước khắp giới Dựa vào vị trí xuất phát người ta phân thành hai loại: dòng biển lạnh dòng biển nóng Các dòng biển nóng thường phát sinh bên xích đạo, chảy hướng tây, gặp lục địa chuyển hướng chảy phía cực Các dòng biển lạnh xuất phát từ khoảng vĩ tuyến 30 – 400 thuộc khu vực bờ phía đông đại dương chảy phái Xích đạo, với dòng biển nóng tạo thành hệ thống hoàn lưu đại dương bán cầu Những di chuyển có ảnh hưởng lớn đến vòng tuần hoàn nước khí hậu Dòng Gulf Stream biết đến nhiều dòng biển nóng vùng Đại Tây Dương, vận chuyển nước từ vùng Vịnh Mexico ngang qua Đại Tây Dương hướng đến nước Anh 2.2 Nước bốc Bốc nước trình nước chuyển từ thể lỏng sang thể khí Bốc nước đoạn đường vòng tuần hoàn mà nước chuyển từ thể lỏng thành nước khí Nhiều nghiên cứu cho thấy đại dương, biển, hồ sông cung cấp gần 90% độ ẩm khí qua bốc hơi, 10% lại thoát xanh Một phần nước bốc từ đất: đất cát bốc nhanh đất giàu mùn, đất sét, mặt đất gồ ghề bốc nhiều mặt đất phẳng, ẩm, mặt đất màu sẫm bốc mạnh đất màu nhạt 8 Hình Nước bốc (Nguồn: http://www.theresilientearth.com) Nhiệt (năng lượng) nhân tố cần thiết cho bốc xuất Bốc nước từ đại dương cách để nước luân chuyển vào khí Diện tích lớn Đại Dương (trên 70% diện tích bề mặt trái đất bao phủ đại dương) cung cấp hội lớn cho trình bốc diễn Trên phạm vi toàn cầu lượng nước bốc với lượng giáng thủy Mặc dù vậy, tỉ lệ lượng nước bốc lượng giáng thuỷ biến đổi theo vùng địa lý Phần lớn lượng nước bốc từ đại dương rơi đại dương qua trình giáng thủy Chỉ khoảng 10% nước bốc từ đại dương vận chuyển vào đất liền rơi xuống thành giáng thuỷ 2.3 Sự thoát nước thực vật Thoát nước trình nước vận chuyển từ rễ đến lỗ nhỏ bên bề mặt lá, nước chuyển sang trạng thái thoát vào khí Do đó, thoát thực chất bốc nước từ Lượng nước bốc thoát từ trồng ước tính chiếm khoảng 10% hàm lượng nước khí Phần lớn lượng nước hút dùng vào trình bốc qua Ví dụ ngô - 2% lượng nước hút từ đất sử dụng để tạo chất hữu Lượng nước tiêu hao để hình thành đơn vị chất khô gọi hệ số thoát nước Thoát thực vật trình không nhìn thấy được, nước bốc bề mặt cây, nhìn thấy bốc thoát Trong mùa phát triển trồng, bốc thoát nước nhiều lần trọng lượng Một mẫu Anh trồng ngô bốc thoát khoảng 11.400 - 15.100 lít nước/ngày, sồi lớn bốc 151.000 lít nước/năm 9 Hình Sự thoát nước qua thực vật thí nghiệm chứng minh thoát nước Các nhân tố khí tác động đến bốc thoát nước: Lượng nước bốc thoát từ cối biến đổi lớn theo thời gian không gian Một số nhân tố tác động đến tốc độ bốc thoát nước: • Nhiệt độ:Tốc độ bốc thoát tăng lên nhiệt độ tăng, đặc biệt mùa phát triển trồng nhiệt độ không khí ấm • Độ ẩm tương đối: Khi độ ẩm tương đối không khí xung quanh trồng tăng tốc độ bốc thoát giảm Nghĩa nước bốc không khí khô dễ dàng không khí bão hoà ẩm • Gió di chuyển không khí: Sự di chuyển lớp không khí xung quanh tăng lên làm cho bốc thoát tăng cao • Loại cây: Loại khác thoát nước với tốc độ khác Các loại sống vùng khô cằn thoát loại khác Ví dụ xương rồng để giữ lại lượng nước quý báu cách giảm bớt thoát trông khác 10 10 2.4 Nước khí Hình Những đám mây - Nước khí Nước trữ khí dạng hơi, đám mây độ ẩm Mặc dù khí không kho chứa khổng lồ nước, “siêu xa lộ” để luân chuyển nước khắp toàn cầu Trong khí luôn có nước: đám mây dạng nhìn thấy nước khí quyển, chí không khí chứa đựng nước - phần tử nước nhỏ để nhìn thấy Thể tích nước khí thời điểm vào khoảng 12.900 km3 Nếu tất lượng nước khí rơi xuống lúc, bao phủ khắp bề mặt trái đất với độ dày 2,5 cm 2.5 Sự ngưng tụ nước Sự ngưng tụ nước trình nước không khí chuyển sang thể nước lỏng Ngưng tụ nước quan trọng chu trình tuần hoàn nước hình thành nên đám mây Những đám mây tạo mưa, cách để nước quay trở lại trái đất Ngưng tụ nước trình ngược với bốc nước Các đám mây hình thành khí không khí chứa nước bốc lên cao lạnh Phần quan trọng trình không khí sát mặt đất ấm lên xạ mặt trời lớp không khí bên lại lạnh Nguyên nhân lớp khí phía bên mặt đất lạnh áp lực không khí Càng lên cao không khí phía bên trên, áp lực Khí áp thấp mật độ không khí giảm theo độ cao Điều làm cho không khí trở nên lạnh 11 11 2.6 Giáng thủy Giáng thủy tên gọi chung tượng nước thoát khỏi đám mây dạng lỏng (mưa) dạng rắn (mưa tuyết, mưa đá, tuyết), nhằm phân biệt với tượng nước tách từ không khí (sương, sương móc, sương băng) Nó cách để nước khí quay trở lại Trái Đất Phần lớn lượng giáng thuỷ mưa Những đám mây bầu trời chứa nước hạt nhân mây nhỏ, hạt nhân mây nhỏ để rơi xuống thành mưa, đủ lớn để hình thành nên đám mây mà ta nhìn thấy Nước tiếp tục bốc ngưng tụ nước bầu trời Phần lớn lượng nước ngưng tụ đám mây không rơi xuống thành giáng thuỷ Vì để giáng thuỷ xảy ra, trước tiên giọt nước nhỏ phải ngưng tụ Những phân tử nước kết hợp với thành giọt nước lớn đủ nặng để rơi thành mưa Cần tới hàng triệu hạt mây để hình thành hạt mưa nhỏ Hình Biểu đồ lượng giáng thủy giới 2.7 Băng tuyết Nước giữ lâu dài băng, tuyết, sông băng thành phần vòng tuần hoàn nước toàn cầu Vùng Nam cực chiếm gần 90% tổng lượng băng trái đất, đỉnh núi băng Greenland chiếm 10% tổng lượng băng toàn cầu Những chỏm băng Greenland phần thú vị chu trình nước Các chỏm băng lớn dần theo thời gian (khoảng 600.000 mi3 2,5 triệu km3 lượng tuyết rơi nhiều 12 12 lượng tan chảy Trong thiên niên kỷ, tuyết tới độ sâu định, bị nén trở thành băng Những chỏm băng có độ dày trung bình khoảng 5.000 feet (1.500 mét), dày tới 14.000 feet (4.300 mét) Những mũ băng nặng làm cho đất đáy bị ép thành hình dạng tô Ở nhiều nơi, sông băng Greenland trôi đến biển, ước tính hàng năm Greenland đóng góp cho vòng tuần hoàn nước toàn cầu 517 km băng Những tảng băng trôi đại dương bị buộc phải di chuyển theo dòng biển dần tan chảy đường Một số chỏm băng tồn khu vực hàng ngàn năm mà không bị tan chảy, số dải băng Nam cực xác định có tuổi thọ gần triệu năm Hình Tảng băng trôi Greenland Hình Tuyết Anh http://media.treehugger.com/assets/images/2011/10/20110309-greenland-ice-sheet.jpg http://www.dwsmg.com/wp-content/uploads/2010/11/Snowfall.jpg Tuyết băng có mối liên hệ mật thiết với thành phần khác Trái Đất: chúng có màu sáng trắng nên phản chiếu lại lượng ánh sáng Mặt Trời vào không gian Khi tuyết băng tan chảy, đại dương đất nơi bị băng tuyết che phủ trở nên tối hơn, màu tối hấp thụ lượng ánh sáng Mặt Trời làm ấm bầu không khí Chính nóng lên toàn cầu làm gia tăng đáng kể tan chảy băng vùng cực, làm nước biển dâng cao, làm ngập nhiều vùng Trái Đất Trên phạm vi toàn cầu, khí hậu luôn thay đổi cách chậm chạp mà người khó nhận biết Đã có thời kỳ ấm thuộc khủng long sinh sống cách 100 triệu năm, thời kỳ lạnh, kỷ băng hà cuối cách 20.000 năm Trong kỷ băng hà cuối nhiều nơi bắc bán cầu bị bao phủ băng 13 13 dòng sông băng Gần hết Canada, nhiều vùng phía Bắc Châu Á Châu Âu, vài vùng nước Mỹ bị dòng sông băng bao phủ Một vài thật dòng sông băng đỉnh núi băng: • Băng hà bao phủ 10 - 11% lục địa trái đất • Nếu tất băng hà tan chảy ngày nay, mực nước biển tăng lên khoảng 70 m (nguồn: Trung tâm Tư liệu Băng Tuyết Quốc gia) • Trong kỷ băng hà cuối cùng, mực nước biển thấp ngày khoảng 122 m, dòng sông băng bao phủ gần 1/3 lục địa trái đất • Trong thời kỳ ấm cuối cùng, cách 125.000 năm, mực nước biển cao ngày khoảng 5,5 m Khoảng triệu năm trước nước biển cao đến 50,3 m 2.8 Dòng chảy tuyết tan Là dòng chảy mặt từ tuyết băng chảy theo nước mặt Trên toàn giới dòng chảy tuyết tan thành phần luân chuyển nước toàn cầu Vào mùa xuân vùng khí hậu lạnh hơn, nhiều dòng chảy mặt dòng chảy sông ngòi xuất phát từ tuyết băng Bên cạnh việc gây lũ lụt, tuyết tan nhanh gây sạt lở đất dòng chảy bùn đá Hình 10 Dòng chảy tuyết tan Nguồn http://epod.typepad.com/.a/6a0105371bb32c970b01157164529f970b-640wi Để hiểu dòng tuyết tan ảnh hưởng đến dòng chảy sông ngòi ta dựa vào biểu đồ đường trình lưu lượng trung bình ngày năm sông North Fork American đập North Fork California Các đỉnh cao biểu đồ phần lớn dòng tuyết tan So sánh giá trị nhận thấy dòng chảy ngày trung bình nhỏ 14 14 tháng 3/2000 1.200 feet khối giây, lưu lượng tháng 55 - 75 feet khối giây Hình 11 Lưu lượng nước trung bình sông North Fork American Dòng chảy từ tuyết tan biến đổi theo mùa theo năm So sánh đỉnh lũ trận lũ lớn năm 2000 trận lũ nhỏ nhiều năm 2001, giống có trận hạn hán lớn ảnh hưởng đến California năm 2001 Nhưng thiếu hụt nước nước trữ băng vào mùa đông ảnh hưởng đến tổng lượng nước tháng lại năm Sự thiếu hụt nước ảnh hưởng đến lượng nước hồ hạ lưu, thiếu hụt nước hồ lại ảnh hưởng đến lượng nước tưới nước cấp thành phố 2.9 Dòng chảy mặt Là dòng chảy từ mưa chảy bề mặt đất vào sông gần nhất, lượng lớn nước sông dòng chảy trực tiếp mặt đất cung cấp Thông thường, phần nước mưa rơi thấm vào đất, đất đạt tới trạng thái bão hoà hay không thấm, nước bắt đầu chảy theo sườn dốc tạo thành dòng chảy Trong trận mưa lớn, ta nhìn thấy dòng nước nhỏ chảy xuôi sườn dốc Nước chảy theo kênh mặt đất trước chảy vào sông lớn Các kênh nhỏ hiển thị hình hợp với kênh lớn hơn, cuối chảy vào sông lớn Cũng giống thể chúng ta, mao mạch nhỏ thể mang máu đến động mạch lớn hơn, cuối tìm đường tới trái tim.Trong trường hợp dòng chảy mặt chảy vùng đất trống lắng đọng bùn cát hình thành phù sa cho sông lớn (không tốt cho chất lượng nước) Dòng chảy mặt chảy vào sông, lại bắt đầu hành trình quay trở đại dương 15 15 Hình 12 Dòng chảy mặt http://md.water.usgs.gov/publications/fs-091-03/html/figure4_big.gif Cũng giống tất thành phần khác vòng tuần hoàn nước, quan hệ mưa dòng chảy biến đổi theo thời gian không gian Chẳng hạn trận mưa tương tự xuất vùng rừng rậm Amazon vùng sa mạc tây bắc nước Mỹ sản sinh dòng chảy mặt khác Dòng chảy mặt bị chi phối nhân tố khí tượng địa vật lý địa hình Chỉ khoảng 1/3 lượng nước mưa rơi bề mặt đất chảy vào sông suối quay trở lại đại dương 2/3 lại bị bốc thoát thấm vào nước ngầm Dòng chảy nước mặt sử dụng cho người mục đích dùng nước 2.10 Dòng chảy sông Sông dòng nước có lưu lượng lớn thường xuyên chảy, có nguồn cung chủ yếu từ hồ nước, từ suối hay từ sông nhỏ nơi có độ cao Các dòng sông hầu hết đổ biển; nơi tiếp giáp với biển gọi cửa sông Sông ngòi quan trọng không người mà sinh vật khác Sông ngòi không nơi rộng lớn cho người vật họ hoạt động, người sử dụng nước sông cho nhu cầu nước uống, tưới tiêu, sản xuất điện, làm chất thải (xử lý nước thải), giao thông đường thuỷ kiếm thức ăn Sông ngòi môi trường sống cho nhiều loài thủy sinh động thực vật Sông ngòi bổ sung cho tầng ngậm nước ngầm mặt đất qua lòng sông, tất nhiên đại dương 16 16 Một điều quan trọng nghiên cứu sông ngòi phải xem xét lưu vực sông Một lưu vực sông vùng mà tất nước rơi tiêu thoát chảy theo dòng Lưu vực sông nhỏ vết chân bùn đủ rộng để bao phủ toàn vùng thoát nước vào sông Mississippi nước chảy vào Vịnh Mexico Sông Nile sông Amazon sông dài giới, sông Amazon có lưu vực lớn với tổng diện tích 5,883,400 km2 Hình 13 Sông MeKong Hình 14 Sông Amazon Nguồn http://cafef.vcmedia.vn/Images/Uploaded/Share/2011/09/29/281.jpg Dòng chảy sông ngòi thay đổi ngày chí phút Tất nhiên, mưa tác động tới dòng chảy lưu vực Mưa rơi làm tăng mực nước sông, mực nước sông tăng mưa xa lưu vực sông Độ lớn sông phụ thuộc vào độ lớn lưu vực Sông lớn có lưu vực sông rộng, sông nhỏ có lưu vực sông nhỏ Trong sông lớn mực nước lên xuống chậm sông nhỏ Trong lưu vực nhỏ, mực nước sông lên xuống tính theo phút Những sông rộng vài ngày để biến đổi mực nước lên xuống thời gian lũ lên kéo dài vài ngày 2.11 Nước Nước mặt đất, thành phần chu trình nước, yếu tố cần thiết cho sống trái đất Nước mặt bao gồm nước dòng sông, ao, hồ, hồ nhân tạo, đầm lầy nước Lượng nước sông hồ luôn thay đổi phụ thuộc vào lưu lượng vào Dòng chảy vào từ mưa, dòng chảy tràn mặt đất, lượng nước ngầm đất, lượng nước gia nhập từ sông nhánh Dòng chảy khỏi hồ sông bao gồm lượng bốc dung tích nước bổ sung cho nước ngầm Con người sử dụng nước mặt cho 17 17 nhu cầu thiết yếu Lượng vị trí nước mặt thay đổi theo thời gian không gian, cách tự nhiên hay tác động người Trong ảnh vùng châu thổ sông Nile Ai cập, sống sinh sôi vùng sa mạc cung cấp đủ lượng nước (mặt ngầm) Nước mặt đất thực giúp trì sống Nước ngầm tồn thông qua di chuyển nước mặt vào tầng nước ngầm mặt đất Nước bề mặt trái đất tương đối khan Chỉ khoảng 3% tổng lượng nước trái đất nước ngọt, hồ nước đầm (nước) chiếm 0,29% tổng lượng nước trái đất, hồ BaiKal Châu Á chiếm 20% tổng lượng nước trái đất, Hồ Lớn (Huron, MichiGan, Superior) chiếm 20% tổng lượng nước trái đất Các sông chiếm khoảng 0,006% tổng lượng nước trái đất Ta nhận thấy nước ngọt, yếu tố cần thiết cho tồn sống trái đất, chiếm phần cực nhỏ “một giọt nước biển mênh mông” tổng lượng nước trái đất 2.12 Sự thấm nước Sự thấm di chuyển nước từ mặt đất vào lòng đất hay khe nứt đá Bất nơi giới, phần lượng nước mưa tuyết thấm xuống lớp đất đá bề mặt Lượng thấm phụ thuộc vào số nhân tố Trên đỉnh băng Greenland lượng nước mưa thấm xuống nhỏ, ngược lại, dòng sông chảy vào hang động vùng Georgia, Mỹ, cho thấy sông chảy trực tiếp vào nước ngầm Hình 15 Sự thấm nước vào tầng đất Nguồn USGS 18 18 Một phần lượng nước thấm xuống giữ lại tầng đất nông, chảy vào sông nhờ thấm qua bờ sông Một phần nước thấm xuống sâu hơn, bổ sung cho tầng nước ngầm Nếu tầng nước ngầm nông đủ độ rỗng phép nước chảy tự qua nó, người khoan giếng tầng nước ngầm sử dụng nước cho mục đích Nước ngầm di chuyển khoảng cách dài trữ lại tầng nước ngầm thời gian dài trước quay trở lại bề mặt qua thấm vào thuỷ vực khác, thấm vào sông đại dương Khi nước mưa thấm vào tầng đất sát mặt, hình thành vùng không bão hoà vùng bão hoà Trong vùng không bão hoà, nước tồn lỗ rỗng lớp đá bên mặt đất, tầng đất chưa đạt tới trạng thái bão hoà Phần phía tầng không bão hoà vùng đất Vùng đất có không gian phân bố tạo từ rễ trồng, nước mưa thấm vào tầng Cây trồng sử dụng nước tầng đất Bên vùng không bão hoà vùng bão hoà, nước chứa đầy khe rỗng phần tử đất đá Có thể khoan giếng vùng bơm nước lên 2.13 Dòng chảy ngầm Dòng chảy nước ngầm chuyển động nước ngầm khỏi mặt đất Phần nước mà nhìn thấy nước ngầm (nước tồn di chuyển lòng đất) - lại chiếm lượng lớn Nước ngầm đóng góp lớn cho dòng chảy sông ngòi nhiều sông Con người sử dụng nước ngầm từ hàng ngàn năm tiếp tục sử dụng hàng ngày, phần lớn cho nhu cầu nước uống nước tưới Cuộc sống trái đất phụ thuộc vào nước ngầm giống nước bề mặt Hình 16 Nước ngầm chảy mặt đất 19 19 Một phần lượng mưa rơi mặt đất thấm vào đất trở thành nước ngầm Phần nước chảy sát mặt lộ nhanh chảy vào lòng sông, trọng lực, phần lượng nước tiếp tục thấm sâu vào đất Trong sơ đồ hướng tốc độ di chuyển nước ngầm tính thông qua đặc trưng tầng nước ngầm lớp cản nước (ở nước khó chảy qua) Sự chuyển động nước bên mặt đất phụ thuộc vào độ thấm (nước thấm khó khăn hay dễ dàng) khe rỗng đá bên mặt đất (số khe hở vật liệu) Nếu lớp đá cho phép nước chảy qua tương đối tự nước ngầm di chuyển khoảng cách đáng kể thời gian vài ngày Nhưng nước ngầm thấm sâu vào tầng nước ngầm sâu hàng ngàn năm để di chuyển trở lại vào môi trường 2.14 Lượng nước ngầm dự trữ Lượng nước ngầm dự trữ lượng nước tồn bên bề mặt đất thời gian dài Nước tiếp tục chuyển động, chậm, phần vòng tuần hoàn nước Phần lớn nước ngầm mưa lượng nước thấm từ lớp đất mặt Tầng đất phía vùng không bão hoà, tầng lượng nước thay đổi theo thời gian, mà không làm bão hoà tầng đất Bên lớp đất vùng bão hoà, tất khe nứt, ống mao dẫn, khoảng trống phân tử đá lấp đầy nước Thuật ngữ “nước ngầm” dùng để mô tả cho khu vực Một thuật ngữ khác nước ngầm “bể nước ngầm” Bể nước ngầm kho chứa nước ngầm khổng lồ người khắp nơi giới phụ thuộc vào nước ngầm sống hàng ngày 2.15 Suối Suối từ để dòng nước chảy nhỏ vừa, dòng chảy tự nhiên nước từ nơi cao xuống chỗ thấp Suối thường bắt nguồn từ mạch nước ngầm từ hồ nước thiên nhiên rừng, núi Một tầng nước ngầm liên tục bổ sung nước đến nước chảy tràn mặt đất, kết hình thành suối Các suối nhỏ, có nước chảy có trận mưa đáng kể, đến dòng suối lớn chảy với hàng trăm triệu gallon nước ngày Các suối hình thành loại đá nào, phần lớn chúng hình thành loại đá vôi đolomit, dễ dàng rạn nứt hoà tan mưa axit Khi đá bị 20 20 phá huỷ hoà tan, khoảng trống hình thành cho phép nước chảy qua Nếu dòng chảy theo phương ngang, chảy tới mặt đất, hình thành suối Hình 17 Suối Lồ Ồ -Ninh Thuận Nguồn: http://dulichthanhnien.com.vn/news.aspx?id2=510&ImageID=509 Các suối nước nóng: nhiều suối nước nóng xuất vùng gần núi lửa hoạt động, bổ sung nước nóng tiếp xúc với đá nóng sâu bề mặt đất Càng sâu tảng đá nóng hơn, nước sâu bề mặt đất chảy tới khe nứt rộng tạo dòng chảy lên lớp đất mặt, tạo suối nước nóng Các suối nước ấm tiếng vùng Georgia suối nước nóng vùng Arkansas loại điển hình Quả vậy, suối nước ấm xuất khắp giới vùng băng trôi, người dân hạnh phúc vùng Greenlanders nói với bạn điều Hình 18 Suối nước nóng Greenland 21 21 Nguồn http://galenf.com/graphics/greenland29.jpg Thời gian lưu nước Thời gian lưu trung bình nước khí khoảng 11 ngày Trong khí quyển, nước muốn dịch chuyểnhoặc tồn đòi hỏi phải có hấp thụ lượng có xu làm giảm nhiệt độ bề mặt chung không khí nước Năng lượng lại giải phóng nước ngư tụ Vì vậy, vận động nước có tác dụng chuyển lượng nhiệt từ vùng sang vùng khác Nước bốc nhanh nơi có nhiệt độ cao ngưng tụ nơi có nhiệt độ thấp Nhờ thế, chu trình nước có tác dụng làm giảm khác nhiệt độ vùng “ Thời gain sống” chu kỳ tuần hoàn nước phụ thuộc vào nguồn nước môi trường khác Chu kỳ co thể dài (hàng thiên niên kỷ ) ngắn Chẳng hạn: - Chu kỳ trung bình nước khí 11 ngày (12.900km3) Nước luân chuyển hệ động - thực vật ngày (700km3) Nước sông luân chuyển khoảng 14 ngày (1.700km3) Nước đất luân chuyển từ hai tuần đến năm (65.000 km3) Nước hồ đầm lầy có thời gian sống đến hàng (125.000 km 3) Nước ngầm có chu kỳ hàng ngàn năm (7.000.000 km3) Nước băng hà có thời gian sống tới hàng triệu năm (26.000.000km3) Nước đại dương có chu kỳ hàng tỷ năm (1.370 tỷ km3) Tác động người đến vòng tuần hoàn nước Tổng lượng nước trái đất không đổi, người có làm thay đổi chu trình tuần hoàn nước Các hoạt động người tác động mạnh mẽ tói đất, không khí nước Chẳng hạn, đất nông nghiệp bị xáo chộn thay đổi đồng cỏ rừng; hay việc làm tăng sản phẩn công nghiệp nguyên nhân làm giảm lớp phủ thực vật, thay đổi thoát nước cối, ảnh hưởng đến điều kiện khí hậu Kết tăng mưa, tăng xói mòn đất, gây tích tụ bùn phù sa nước Tiếp đó, chu trình dinh dưỡng xảy với tần suất cao hơn, dẫn đến thay đổi nồng độ chất dinh dưỡng lớp nước bề mặt Cứ vậy, lần lượt, chúng tác động sâu sắc đến tính chất hóa học sinh học nước 22 22 Ngày với gia tăng đáng báo động khí thải công nghiệp, sinh hoạt dẫn đến gia tăng tượng hiệu ứng nhà kính gây biến đổi khí hậu Nhìn chung vài thập kỉ trở lại đây, nhiệt độ Trái Đất gia tăng nhanh, mực nước biển tăng theo tan chảy băng hai cực ngày nhiều điều làm cho vòng tuần hoàn nước bị thay đổi Lịch sử nhân loại cho thấy, cung cấp nước có mối liên hệ mật thiết với văn minh, với phát triển diệt vong nhân loại Nước mà người dùng hầu hêt nước từ nguồn nước bề mặt nước ngầm Nguồn nước bị đe dọa nhiễm bẩn cạn kiệt việc xả thải sử dụng thiếu ý thức người, cộng thêm với gia tăng nhanh dân số giới Các hoạt động nông nghiệp, công nghiệp đòi hỏi lượng nước lớn Mặt khác, mức sống dân chúng tăng cao dẫn đến nước sử dụng sinh hoạt tăng lên nhiều kần so với ba thập kỉ trước Cách sử dụng nước bền vững dân số toàn giới tăng lên đến 10 tỷ người vào năm 2050 Nhiều nơi bị thiếu nước trầm trọng, tình trạng khan nước nguyên nhân xung đột, chiến tranh số vùng 23 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Huy Bá – Lâm Minh Triết, Sinh thái môi trường ứng dụng, Nxb Khoa học kĩ thuật, 2000 Phạm Ngọc Hồ, Đông Kim Loan, Trịnh Thị Thanh, Cơ sở môi trường nước, Nxb Giáo dục, 2000 Dương Hữu Thời, Cơ sở sinh thái học, Nxb Đại học quốc gia Hà Nội, 2002 Đặng Ngọc Thanh, Hồ Thanh Hải, Cơ sở thủy sinh học, Nxb Khoa học tự nhiên công nghệ Hà Nội, 2007 Vũ Trung Tạng, Sinh thái học hệ sinh thái nước, Nxb Giáo dục, 2009 http://ga.water.usgs.gov/edu/watercyclesummary.html http://www.nchmf.gov.vn/web/vi-VN/71/88/36/Default.aspx http://www.nchmf.gov.vn/web/vi-VN/71/83/295/Default.aspx http://www.windows2universe.org/earth/polar/cryosphere_intro.html 10 http://www.windows2universe.org/earth/Water/ocean_gyres.html 24 24 [...]... khoảng 14 ngày (1.700km3) Nước trong đất luân chuyển từ hai tuần đến 1 năm (65.000 km3) Nước ơ hồ và đầm lầy có thời gian sống đến hàng (125.000 km 3) Nước ngầm có chu kỳ hàng ngàn năm (7.000.000 km3) Nước băng hà có thời gian sống tới hàng triệu năm (26.000.000km3) Nước đại dương có chu kỳ hàng tỷ năm (1.370 tỷ km3) 4 Tác động của con người đến vòng tuần hoàn nước Tổng lượng nước trên trái đất là không... gia tăng khá nhanh, mực nước biển vì thế cũng tăng theo vì sự tan chảy băng ở hai cực ngày càng nhiều điều này đã làm cho vòng tuần hoàn nước đã bị thay đổi Lịch sử nhân loại đã cho thấy, sự cung cấp nước có mối liên hệ mật thiết với nền văn minh, với sự phát triển và diệt vong của nhân loại Nước mà con người dùng được hầu hêt là nước ngọt từ nguồn nước bề mặt và nước ngầm Nguồn nước này đang bị đe dọa... mặt đất thực sự giúp duy trì cuộc sống Nước ngầm tồn tại thông qua sự di chuyển của nước mặt vào trong tầng nước ngầm dưới mặt đất Nước ngọt trên bề mặt trái đất tương đối khan hiếm Chỉ khoảng 3% của tổng lượng nước trái đất là nước ngọt, các hồ nước ngọt và các đầm (nước) ngọt chiếm 0,29% tổng lượng nước ngọt trên trái đất, hồ BaiKal ở Châu Á chiếm 20% tổng lượng nước ngọt trên trái đất, Hồ Lớn (Huron,... ngữ khác của nước ngầm là “bể nước ngầm” Bể nước ngầm là kho chứa nước ngầm khổng lồ và con người khắp nơi trên thế giới phụ thuộc vào nước ngầm trong cuộc sống hàng ngày 2.15 Suối Suối là từ để chỉ những dòng nước chảy nhỏ và vừa, là dòng chảy tự nhiên của nước từ nơi cao xuống chỗ thấp hơn Suối thường bắt nguồn từ các mạch nước ngầm hoặc từ các hồ nước thiên nhiên trong rừng, núi Một tầng nước ngầm... vài ngày 2.11 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 mặt bao gồm nước trong các dòng sông, ao, hồ, hồ nhân tạo, và các đầm lầy nước ngọt Lượng nước trong các sông và hồ luôn luôn thay đổi phụ thuộc vào lưu lượng vào và ra Dòng chảy vào từ mưa, dòng chảy tràn trên mặt đất, lượng nước ngầm dưới đất, và lượng nước gia nhập... tử nước này quá nhỏ để có thể nhìn thấy được 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, nó có thể bao phủ khắp bề mặt trái đất với độ dày 2,5 cm 2.5 Sự ngưng tụ hơi nước Sự ngưng tụ hơi nước là quá trình hơi nước trong không khí được chuyển sang thể nước lỏng Ngưng tụ hơi nước rất quan trọng đối với chu trình tuần. .. và nó vẫn là một phần của vòng tuần hoàn nước Phần lớn nước ngầm là do mưa và lượng nước thấm từ lớp đất mặt Tầng đất phía trên là vùng không bão hoà, trong tầng này lượng nước thay đổi theo thời gian, mà không làm bão hoà tầng đất Bên dưới lớp đất này là vùng bão hoà, tất cả các khe nứt, các ống mao dẫn, và các khoảng trống giữa các phân tử đá được lấp đầy nước Thuật ngữ nước ngầm” được dùng để mô... một phần lượng nước tiếp tục thấm sâu vào trong đất Trong sơ đồ trên hướng và tốc độ di chuyển nước ngầm được tính thông qua các đặc trưng của tầng nước ngầm và lớp cản nước (ở đây nước khó chảy qua) Sự chuyển động của nước bên dưới mặt đất phụ thuộc vào độ thấm (nước thấm khó khăn hay dễ dàng) và khe rỗng của đá bên dưới mặt đất (số các khe hở trong vật liệu) Nếu các lớp đá cho phép nước chảy qua nó...2.4 Nước khí quyển Hình 6 Những đám mây - Nước khí quyển Nước được trữ trong khí quyển dưới dạng hơi, như những đám mây và độ ẩm Mặc dù khí quyển không là kho chứa khổng lồ của nước, nhưng nó là một “siêu xa lộ” để luân chuyển nước khắp toàn cầu Trong khí quyển luôn luôn có nước: những đám mây là một dạng nhìn thấy được của nước khí quyển, nhưng thậm chí trong không khí trong cũng chứa đựng nước -... chảy vào sông nhờ thấm qua bờ sông Một phần nước thấm xuống sâu hơn, bổ sung cho các tầng nước ngầm Nếu tầng nước ngầm nông hoặc đủ độ rỗng để cho phép nước chảy tự do qua nó, con người có thể khoan các giếng trong tầng nước ngầm này và sử dụng nước cho những mục đích của mình Nước ngầm có thể di chuyển được những khoảng cách dài hoặc được trữ lại trong tầng nước ngầm trong một thời gian dài trước khi ... york, 2, trang 817 823 5 Chương II Vòng tuần hoàn nước Sơ lược vòng tuần hoàn nước Vòng tuần hoàn nước tồn vận động nước mặt đất, lòng đất bầu khí Trái Đất Nước Trái Đất vận động chuyển từ trạng... luân chuyển qua vòng tuần hoàn nước Ước tính có khoảng 7 1.338.000.000 km3 nước trữ đại dương, chiếm khoảng 96,5%, đại dương cung cấp khoảng 90% lượng nước bốc vào vòng tuần hoàn nước Nhiệt độ... Đại Tây Dương hướng đến nước Anh 2.2 Nước bốc Bốc nước trình nước chuyển từ thể lỏng sang thể khí Bốc nước đoạn đường vòng tuần hoàn mà nước chuyển từ thể lỏng thành nước khí Nhiều nghiên cứu