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

TÀI NGUYÊN NƯỚC
 TS. Lê Quốc Tuấn
 Khoa Môi trường và Tài nguyên
 NƯỚC
• Định nghĩa: Nước là một hợp chất hóa học của oxygen
 và hydrogen.
• Công thức hoá học là H2O.
• Mang các tính chất lý hóa đặc biệt: Lưỡng cực, liên kết
 hydrogen và tính bất thường của khối lượng riêng.
 NƯỚC
 Nước Acetone trong nước Nước 2-methyl propane trong nước
 Sự hydrate hoá có vai trò quan trọng vận 
chuyển các chất dinh dưỡng, chất độc vào và 
 ra khỏi tế bào
 NƯỚC
• Tính chất hóa lý của nước: nhiệt độ nóng chảy
 của nước là 00C, còn nhiệt độ sôi (760 mm Hg)
 bằng 1000C.
• Nước là một dung môi tốt nhờ vào tính lưỡng
 cực. Các hợp chất phân cực hoặc có tính ion
 như acid, rượu và muối đều dễ tan trong nước.
• Nước tinh khiết không dẫn điện. Mặc dù vậy, do
 có tính hòa tan tốt, nước hay có tạp chất pha
 lẫn, thường là các muối, tạo ra các ion tự do
 trong dung dịch nước cho phép dòng điện chạy
 qua.
• Nước có tính chất trung tính (pH=7)
 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 có vào khoảng
 1,38 tỉ km³. Trong đó 97% là nước mặn trong các
 đại dương trên thế giới, phần còn lại, 3%, là nước
 ngọt, tồn tại chủ yếu dưới dạng băng tuyết đóng ở
 hai cực và trên các ngọn núi, chỉ có 0,3% nước trên
 toàn thế giới (hay 3,6 triệu km³) là có thể sử dụng
 làm nước uống.
 Việc cung cấp nước uống sẽ là một trong những thử
 thách lớn nhất của loài 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
 Đông.
 Trạng thái tồn tại của nước trên trái đất
Trạng thái rắn:
 Là một trong ba trạng
 thái thường gặp của các
 chất, có 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
 sông băng, những cánh
 đồng băng và những cánh
 đồng tuyết những đỉnh núi
 băng
 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 nó có liên kết không chặt so với vật chất
 rắn và có hình dạng phụ thuộc vào vật chứa nó.
• Khối lượng của thuỷ quyển khoảng 1,4.1018 tấn.
 Trong đó đại dương có khối lượng chiếm 97%
 toàn bộ thuỷ quyển.
 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
 vòng tuần hoàn mà nước
 chuyển từ thể lỏng thành
 hơi nước trong khí
 quyển.
• Nhiều nghiên cứu cho
 thấy rằng các đại dương,
 biển, hồ và sông cung
 cấp gần 90% độ ẩm của
 khí quyển qua bốc hơi,
 với 10% còn lại do thoát
 hơi của cây.
 Nước trong không khí
• Trong khí quyển luôn luôn có nước: những đám
 mây là một dạng nhìn thấy được của nước khí
 quyển.
• Trong không khí cũng chứa đựng nước. Những
 phần tử nước này quá nhỏ để có thể nhìn thấy
 được.
Sự phân bố và tỉ lệ nước trên trái đất
 Nước thủy quyển
A. Nước mặn
 Chiếm một lượng rất lớn, ước tính có 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 không có liên hệ với đại dương (biển
 Caxpi, biển Aran)
 Sự luân chuyển trong các đại dương: Có
 những dòng chảy trong đại dương di chuyển
 một khối lượng lớn nước đi khắp thế giới.
 Những sự di chuyển này có ảnh hưởng lớn
 đến vòng tuần hoàn nước và khí hậu.
 Phân bố nước mặn 
 trên trái đất
Nước trong đại dương
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, dòng sông băng,
 trong các dòng sông, ao,
 hồ, hồ nhân tạo, và các
 đầm lầy nước ngọt.
 Nước ngọt trên đỉnh băng
 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, nó có thể
 bao phủ khắp bề mặt Hơi nước tích tụ trong các 
 trái đất với độ dày 2,5 đám mây 
 cm.
 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, có thể khai thác cho các hoạt động sống
 của con người.
• Nước ngầm có trong lòng đất có 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 dòng chảy mạch khác.
• Một phần lượng mưa rơi trên mặt đất và thấm
 vào trong đất trở thành nước ngầm.
 TÀI NGUYÊN NƯỚC
Nước là một thành phần rất quan trọng và không
thể thiếu được trong hệ sinh thái, để duy trì sự
sống, sự trao đổi chất, cân bằng sinh thái trên toàn
cầu.
Nhưng chính bản thân nó cũng là một dạng môi
trường đầy đủ, nó có hai phần chính là nước và
các chất hòa tan trong nó.
Môi trường nước bao gồm các dạng nước ngọt,
nước mặn, nước ao hồ, sông ngòi, nước đóng
băng, tuyết, hơi nước, nước ngầm.
 Noâng Coâng Con ngöôøi vaø hoaït Thöïc vaät Ñoäng vaät Nöôùc thaûi
nghieäp nghieäp ñoäng
 Khí quyeån
 Nöôùc caáp
 Aùnh saùng
 Chaát höõu cô vaø voâ Khoâng khí Chaát raén 
 cô hoøa tan lô löõng
 Naêng löôïng NÖÔÙC Vi sinh vaät
 Aùnh saùng Thöïc vaät Ñoäng vaät 
 thuûy sinh thuûy sinh
 Nöôùc Nöôùc Nöôùc hoà Nöôùc Nöôùc Nöôùc Nöôùc trong cô 
 bieån ñoùng baêng soâng, suoái trong ñaát ngaàm theå sinh vaät
 Nöôùc Nöôùc thoå
 mao quaûn nhöôõng
KHỐI LƯỢNG VÀ THỜI GIAN LƯU TRỮ CỦA CÁC 
 DẠNG NƯỚC TRONG CHU TRÌNH THỦY HÓA 
 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
 Sông, hồ 281.200
 Băng tuyết 24.000.000
 Nước ngầm 60.000.000
ÑÒA ÑIEÅM THÔØI GIAN LÖU TRÖÕ
Khí quyeån 9 ngaøy
Caùc doøng soâng (vôùi toác ñoä 2 tuaàn
1m/s)
Ñaát aåm 2 tuaàn ñeán 1 naêm
Caùc hoà lôùn 10 naêm
Nöôùc ngaàm noâng (vôùi toác ñoä 10-100 naêm
1-10m/ngaøy)
Taàng pha troän cuûa caùc ñaïi 120 naêm
döông
Ñaïi döông theá giới 300 naêm
Nöôùc ngaàm saâu 10.000 naêm
Choùp baêng nam cöïc 10.000 naêm
 Vai troø cuûa nöôùc trong moâi tröôøng 
 sinh thaùi
1. Nöôùc caàn cho söï soáng
 – Nöôùc tham gia vaøo caáu taïo chaát soáng
 – Nöôùc tham gia vaøo caùc quaù trình trao ñoåi
 chaát vaø naêng löôïng
 – “Ở ÑAÂU COÙ NÖÔÙC ÔÛ ÑOÙ COÙ SÖÏ SOÁNG”
• Nước có vai trò đặc biệt quan trọng đối với thực vật, không có
 nước thực vật sẽ khô héo và chết.
• Nước chiếm một khối lượng lớn trong cơ thể động vật, nước
 tham gia vào quá trình điều hòa nhiệt độ và các quá trình sinh
 hóa phức tạp khác.
• Ngoài ra nước còn là môi trường sống của nhiều loài động
 thực vật
 Tham gia vào quá trình sinh hóa
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 thoát hơi
 nước ở lá.
Các dạng nước trong cây và vai trò của nó:
Có 2 dạng nước chính:
 Dạng tự do:
 Chứa trong các thành phần của Tế bào, trong
 các khoảng gian bào, trong mạch dẫn, không
 liên kết với các thành phần hóa học khác. Vẫn
 giữ được tính chất lí, hóa, sinh học bình thường.
 Vai trò: làm dung môi, điều hòa 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.
Dạng liên kết
 + Liên kết với các phần tử khác trong Tế
bào.
 + Vai trò: đảm bảo độ bền vững của hệ
thống keo trong chất nguyên sinh.
Nhu cầu của nước đối với thực vật:
 - Thực vật không thể sống thiếu nước.
 - Cây cần một lượng nước rất lớn trong
đời sống của nó.
 - Thiếu một lượng nước lớn và kéo dài
cây sẽ héo và chết
 Vai trò của nước trong tế bào
• Trong tế bào, nước phân bố chủ yếu ở chất nguyên sinh.
 Nước là dung môi phổ biến nhất, là môi trường khuếch tán và
 môi trường phản ứng chủ yếu của các thành phần hoá học
 trong tế bào.
• Nước còn là nguyên liệu cho các phản ứng sinh hoá trong tế
 bào. Do có khả năng dẫn nhiệt, toả nhiệt và bốc hơi cao nên
 nước đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi nhiệt,
 đảm bảo sự cân bằng và ổn định nhiệt độ trong tế bào nói
 riêng và cơ thể nói chung.
• Nước liên kết có tác dụng bảo vệ cấu trúc của tế bào.
 Vai trò của nước trong cơ thể sống
Trong cơ thể của sinh vật, những phản ứng hóa học xảy
ra liên tục và phức tạp ngay trong mỗi tế bào chỉ lớn độ
vài micro-mét.
Những diễn biến sinh hóa ấy cùng một lúc với nhiều “công
đoạn” khác nhau nhưng không hề sai lệch và tất cả đều
nằm trong một môi trường có sự tồn tại của nước và
thường "thích nghi" với tác động của bên ngoài
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, nó đóng một vai trò như là một thứ
 không thể thiếu của con người
 Nhưng hiện nay tình trạng nước sinh
 hoạt đang dần có nguy cơ bị cạn kiệt
 do việc sử dụng không hợp lý của con
 người. Mỗi người dân cần phải có ý
 thức tiết kiệm và sử dụng nguồn nước
 một cách hợp lý.
Nước cho sản suất nông 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 nông nghiệp.
Nước cho sản xuất công nghiệp
 • Làm lạnh động cơ, hơi nước làm quay tuabine, làm
 dung môi hòa tan chất màu và các phản ứng hóa
 học.
 • Mỗi ngành công nghiệp, mỗi khu chế xuất, mỗi công
 nghệ yêu cầu một lượng nước khác nhau.
 • Người ta tính để có:
 » 1 tấn nhôm cần đến 1400 m3 nước,
 » 1 tấn thép cần đến 600 m3 nước,
 » 1 tấn nhựa cần 500 m3 nước.
 • Nước cũng cần cho công nghệ thực phẩm chế biến
 lương thực, công nghiệp thuộc da, CN giấy, chế
 biến rượu, chế biến rau quả tổng hợp
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.
 • Có một phương pháp khác là người tắm
 nước khoáng nóng ở các suối tự nhiên để
 chữa các bệnh thấp khớp, ngoài da, bệnh
 tim mạch, thần kinh.
 • Nước làm giảm chất độc, làm cho cơ thể
 hoạt hóa mạnh hơn lên, trao đổi chất tăng,
 ăn ngon, ngủ khỏe
Nước cần cho giao thông vận tải
 • Giao thông vận tải bằng đường thủy thì
 nước bề mặt là yếu tố tất yếu.
 • Các sông ngòi, kênh rạch, biển đại dương,
 hồ ao, vịnh đều là những môi trường thuận
 lợi để giao thông vận tải.
 • Bên cạnh đó ta lại có 1 triệu km đường biển
 rất thuận lợi cho phát triển giao thông.
 • 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 không và 1/2-1/3 đường bộ.
Nước cho phát triển du lịch
 • Du lịch nếu không có nước thì không thể
 phát triển được.
 • Nước không chỉ cung cấp cho sinh hoạt du
 lịch (ăn uống, tắm giặt) mà nước còn là môi
 trường phát triển các dạng du lịch:
 »Du lịch trên sông Hương,
 »Du lịch trên sông Mekong,
 »Du lịch trên hồ Tây, Trị An, Ba Bể,
 Chùa Hương...
 »Du lịch trên biển, bãi biển, bờ biển