Tema 4 La hidrosfera
1.- Introducció 2.- Distribució de l'aigua a la Terra 3.- Les propietats de l'aigua 4.- Importància de l'aigua per als éssers vius 5.- El cicle de l'aigua 6.- L'ésser humà i l'aigua 6.1.- Consum d'aigua 6.2.- Potabilització de l'aigua 6.3.- Depuració de l'aigua 7.- Contaminació de l'aigua
Tema 4- La hidrosfera 1.- Introducció Quan es va començar a formar el planeta Terra, les altes temperatures van provocar que tota l'aigua estiguera en estat gasós. A mesura que es va anar refredant es va condensar, donant lloc a precipitacions que van formar els oceans primitius. La hidrosfera es defineix com la massa d'aigua que forma part de la superfície terrestre, independentment de l'estat en el qual es trobe.
Tema 4- La hidrosfera La presència d'aigua no és una característica única del nostre planeta, podem trobar-la en Mart o en molts cometes, però la característica de la Terra és que és l'únic planeta del Sistema Solar que posseeix aigua en els seus tres estats, sent l'estat líquid el més rellevant per a l'existència de vida: •
Sòlida: En els pols, en les glaceres o en forma de gel i neu.
•
Líquida: Formant part dels oceans, mars, rius...
•
Gasosa: En forma de vapor d'aigua en l'atmosfera.
La Terra és un planeta únic que permet l'aigua en estat líquid a causa de dos factors essencials: •
Distància del Sol: La temperatura del nostre planeta seria molt diferent si estiguérem més a prop o més lluny del Sol, estant tota l'aigua en estat gasós o sòlid respectivament.
•
Efecte d'hivernacle: Gràcies a la composició de la nostra atmosfera, es genera un efecte d'hivernacle que permet que la temperatura mitjana del planeta siga d'uns 15-18 °C, permetent que puguem trobar l'aigua en estat líquid.
Tema 4- La hidrosfera 2.- Distribució de l'aigua a la Terra L'aigua cobreix el 71% de la superfície terrestre, però la majoria no és apta per als éssers vius per la seua alta salinitat o per no ser accessible: • Aigua salada: Representa el 97,5% de tota l'aigua del planeta, és present en mars i oceans i no és apta per al consum. • Aigua dolça: Representa el 2,5%, però no tota està disponible, la major part forma les glaceres o està sota la superfície terrestre. Només un 0,3% de l'aigua dolça està disponible en llacs, rius o en l'atmosfera.
Tema 4- La hidrosfera • Aigua salada: La salinitat mitjana de l'aigua dels oceans és del 3,5% (35 g/L). La salinitat es defineix com la concentració de sals dissoltes en l'aigua i les sals més abundants són el clor (Cl) i el sodi (Na), que s'ajunten per a formar la sal comuna o el clorur sòdic (ClNa). ➩ D'on procedeix la sal dels oceans? ➩ Tots els oceans tenen la mateixa concentració de sals? • Aigua dolça: Són totes aquelles aigües amb una salinitat inferior al 0,05% (0,5 g/L). L'aigua destil·lada, sense cap contingut de sals dissoltes, no existeix en la naturalesa. Es troba en:
Tema 4- La hidrosfera a) Glaceres: Quasi el 68,7% de l'aigua dolça del nostre planeta es troba en estat sòlid en forma de gel formant les glaceres de les regions polars (casquets polars) i els de les zones d'alta muntanya (glaceres alpines). b) Aigües subterrànies: El 30,1% de l'aigua dolça es troba sota la superfície terrestre per la infiltració de l'aigua de pluja o d'aigües superficials a través de roques permeables que permeten el seu pas fins a zones impermeables. c) Aigües superficials: Només el 0,4% de l'aigua dolça és la que veiem en llacs, rius i torrents. També la que està en l'atmosfera o formant part dels éssers vius. ➩ Quina és la diferència entre un llac, un riu i un torrent?
Tema 4- La hidrosfera 3.- Les propietats de l'aigua L'aigua és una molècula formada per un àtom d'oxigen i dos àtoms d'hidrogen (H2O), amb una sèrie de propietats que la converteixen en una molècula única. Per aquesta raó és la molècula majoritària dels éssers vius. •
L'aigua és incolora, inodora i insípida: L'aigua pura no té ni color, ni olor ni sabor. Com quasi sempre té sals dissoltes, les seues propietats es poden veure afectades.
•
Dissolvent universal: L'aigua és capaç de reaccionar amb una gran quantitat de substàncies, aconseguint la seua dissolució.
Tema 4- La hidrosfera • Canvis d'estat de l'aigua: L'aigua pura, per davall dels 0 °C, està en estat sòlid (gel), a partir dels 100 °C passa a gasós (vapor d'aigua) i entre 0-100 °C està en estat líquid.
ci ó
ó
Fu
sió
ci za
it or
p Va ó ci
So
sa
lid
en
ifi
nd
ca
Co
Sublimació inversa
Sublimació
Tema 4- La hidrosfera •
Densitat de l'aigua: Una de les propietats que fan única a l'aigua és la seua densitat, ja que és major en estat líquid que en estat sòlid. La densitat permet que el gel puga surar sobre l'aigua líquida.
•
Elevada calor específica: Es necessita molta energia per a augmentar 1 °C la seua temperatura, per la qual cosa es calfa i es refreda lentament, més lent que la terra o l'aire. Aquest factor és el que permet climes càlids en zones costaneres.
•
Elevada capacitat d'adhesió: Les molècules d'aigua s'uneixen fàcilment entre si i entre altres materials, permetent que l'aigua tinga moltes propietats, com la capil·laritat, la tensió superficial o ser incompressible.
Tema 4- La hidrosfera
Tema 4- La hidrosfera 4.- Importància de l'aigua per als éssers vius L'aigua és imprescindible per a la vida en el nostre planeta, raó per la qual és el component majoritari dels éssers vius amb més d'un 90% del seu pes. Les seues propietats són les responsables d'aquest fet: •
En ser tan bon dissolvent, permet molts processos dels éssers vius, com les plantes, que incorporen sals minerals amb l'aigua que absorbeixen per les arrels o, en el cas dels animals, repartir nutrients i deixalles gràcies al fet que estan dissolts en la sang. Com l'aigua també conté oxigen dissolt, permet la respiració dels animals aquàtics.
•
La densitat més gran de l'aigua líquida respecte al gel provoca que el gel sure sobre l'aigua, impedint la congelació de rius i llacs, ja que serveix com a aïllant del fred. D'aquesta manera es permet la vida dels organismes aquàtics.
•
L'elevada calor específica de l'aigua crea un ambient intern estable en els éssers vius i els permet regular la seua temperatura. Els mamífers distribueixen la calor augmentant la temperatura de la sang i la suor s'evapora en la pell gràcies a la calor del cos, disminuint la temperatura quan és necessari.
Tema 4- La hidrosfera 5.- El cicle de l'aigua Es defineix com el conjunt de processos que ocorren en el nostre planeta pels quals l'aigua circula entre la superfície terrestre i l'atmosfera de manera cíclica. La circulació de l'aigua és possible per dos factors: •
Energia del Sol: Permet els constants canvis d'estat (sòlid, líquid i gasós) per processos d'evaporació, transpiració, condensació, precipitació, infiltració i escolament.
•
Força de la gravetat: Permet que l'aigua de l'atmosfera torne a la superfície i circule des dels continents fins als oceans.
L'energia del Sol permet l'evaporació de l'aigua de rius, llacs i oceans cap a l'atmosfera, que augmenta per la transpiració dels éssers vius, sobretot de les plantes. En l'atmosfera l'aigua es refreda i es condensa, formant els núvols i tornant a la superfície terrestre en forma de pluja, neu o pedra per processos de precipitació. L'aigua dels continents circula per la superfície (escolament superficial) i per la gravetat arriba als rius, llacs i oceans. Quan el terreny ho permet, l'aigua s'infiltra per dins de la terra, formant les aigües subterrànies que també circularan (escolament subterrani) fins a arribar als oceans.
Tema 4- La hidrosfera
Tema 4- La hidrosfera La circulació de l'aigua pel nostre planeta provoca una sèrie de conseqüències molt importants que afecten el seu funcionament i dinàmica: •
L'aigua i el clima: L'aigua que conté l'atmosfera en forma de vapor permet que en les zones humides la temperatura es mantinga més constant. A més, és la responsable de les precipitacions.
•
L'aigua i el paisatge: La circulació de l'aigua per la superfície terrestre modela i modifica el relleu per processos d'erosió, transport dels sediments i sedimentació d'aquests.
•
L'aigua i els éssers vius: L'aigua és imprescindible per a la vida en el nostre planeta i depenent dels diferents ecosistemes, en els quals la quantitat d'aigua disponible és diferent, les espècies evolucionen i s'adapten per a aprofitar-la.
Tema 4- La hidrosfera 6.- L'ésser humà i l'aigua Per a l'ésser humà, igual que per a la resta d'éssers vius, l'aigua és imprescindible, establint un cicle constant entre l'aigua que incorporem i l'aigua que perdem. 6.1.- Consum d'aigua: L'ésser humà no utilitza l'aigua únicament per a beure, la majoria dels usos té altres fins: • Ús domèstic: Representa al voltant del 12%, però ací s'inclou l'aigua emprada per a beure, la neteja personal, la cuina o la neteja. • Ús agrícola i ramader: Amb un 79% del total, l'aigua utilitzada en els cultius i en la ramaderia representa la major despesa d'aigua. Per a produir 1 quilo de dacsa es necessiten 900 litres d'aigua, per a 1 quilo • de carn de pollastre uns 3400 litres i per a de 1 quilo de carn de vaca quasi 16000 litres. • Ús industrial i comercial: Utilitza un 9% del total, consumit en processos com a refrigeració o com a dissolvent.
Tema 4- La hidrosfera 6.2.- Potabilització de l'aigua: L'aigua que hi ha present en la naturalesa no podem beure-la directament pels microorganismes que conté i per possibles contaminants. L'aigua que arriba a les nostres cases ha passat per un procés anomenat potabilització, que es defineix com els processos que tracten i transformen l'aigua perquè siga apta per al consum humà. Comprén diverses etapes: •
Captació: L'aigua arriba procedent de rius i embassaments.
•
Clarificació: Passa per múltiples filtres per a eliminar les partícules sòlides.
•
Desinfecció: Mitjançant clor o radiació ultraviolada s'eliminen tots els microorganismes patògens i s'emmagatzema.
•
Distribució: L'aigua potable es distribueix a la població.
Tema 4- La hidrosfera 6.3.- Depuració de l'aigua: Després de ser usada, l'aigua conté matèria orgànica i múltiples productes químics com a detergents i, en aquest estat, no es pot retornar a la naturalesa. Abans passa per una planta depuradora on es realitza el procés anomenat depuració, que es defineix com els processos realitzats en les aigües residuals per a eliminar les substàncies tòxiques que conté abans de ser retornada a la naturalesa. Al llarg de la depuració es realitzen processos de filtració, sedimentació o ventilació.
Tema 4- La hidrosfera El cicle que pateix l'aigua per al consum humà és el següent: Potabilització
Consum
Depuració
Tema 4- La hidrosfera 7.- Contaminació de l'aigua Es produeix quan es canvia la seua composició i propietats per motius físics, químics o biològics, provocant que siga perjudicial per als éssers vius. Quan l'ésser humà utilitza l'aigua, provoca la seua contaminació, incloent-hi la de mars i oceans: •
Contaminació domèstica: L'aigua queda contaminada per matèria orgànica, com a residus fecals, i detergents.
•
Contaminació agrícola i ramadera: Els abonaments, fertilitzants i pesticides es mesclen amb l'aigua de reg, igual que els residus orgànics procedents de la ramaderia. Contaminant aqüífers i rius pròxims.
•
Contaminació industrial: El sector industrial realitza abocaments que contaminen rius, aqüífers, mars i oceans. En aquest apartat s'inclou també la contaminació de mines, estacions petrolieres o centrals nuclears, que retornen l'aigua calenta que utilitzen per a refredar els seus reactors.
⇒ Pensa tres impactes ambientals que puguen contaminar la hidrosfera.
Tema 4- La hidrosfera
Tema 4- La hidrosfera Hidrosfera Distribució
Aigua dolça Glaceres ● Aigües subterrànies ● Rius, llacs i torrents ● Atmosfera ●
Aigua salada
Propietats
Cicle de l'aigua
Usos de l'aigua
Incolora Inodora Insípida
Evaporació Transpiració Condensació Precipitació Infiltració Escolament
Potabilització
Dissolvent universal
Consum Depuració
Densitat Calor específic Adhesió
Contaminació