Νερό. Απλή χημική ουσία πολύτιμες ιδιότητες πηγή ζωής.

Transcript

1 Νερό Απλή χημική ουσία πολύτιμες ιδιότητες πηγή ζωής. 1)Το νερό ως χημικό μόριο. -Θεοχάρη Άννα-Μαρία -Κατσάμπουλα Χρυσόφη -Μανώλη Φωτεινή -Μπανάκου Παναγιώτα -Μητσιώνη Ναταλία 2) Ο Κύκλος του νερού. - Κέμπας Παναγιώτης -Κωνσταντακόπουλος Στέφανος -Κραβαρίτης Παναγιώτης 3) Πόσιμο Νερό. -Δερουγγέρη Τζίνα - Κυριάκης Άγγελος - Αλέφαντος Νικόλας - Αμουργιανός Χρήστος 4) Νερό και Ζωή. -Σαρρή Έυα -Φατούρου Χριστίνα -Τσαναή Καλλίστη -Νάνου Ευαγγελία -Λίγκου Σωτηρία 5) Η Συμβολή του νερού στην ανάπτυξη του πολιτισμου -Μαθιόζογλου Κων/να -Νικολαίδου Ελένη

2 Στην αρχαιότητα το νερό θεωρούνταν στοιχείο. αργότερα ανακαλύφθηκε ότι είναι η χημική ένωση υδρογόνου και οξυγόνου. Η σύνθεσή του προσδιορίστηκε από τους Λαβουαζιέ, Λαπλάς και Μενιέ, των οποίων οι εργασίες συμπληρώθηκαν από τους Καρλάϊλ και Νίκολσον (ηλεκτρολυτική ανάλυση του νερού, 1800), τους Γκάι Λυσάκ και Χούμπολτ (ευδιομετρική σύνθεση, 1805) και τις εργασίες του Ντυμά (σύνθεση κατά βάρος, 1843). Το μόριο του νερού Το μόριο του νερού αποτελείται από ένα άτομο οξυγόνου, το οποίο συνδέεται με 2 άτομα υδρογόνου(ο τρόπος που συνδέονται λέγεται πολωμένος ομοιοπολικός δεσμός).επομένως ο χημικός τύπος του νερού είναι H2O. Η γωνία που σχηματίζουν τα 2 άτομα υδρογόνου με το άτομο του οξυγόνου στην κορυφή είναι 104,5 ο.χημικός δεσμός ονομάζεται η ελκτική δύναμη που συνδέει άτομα, ιόντα ή μόρια. Όλες οι χημικές ουσίες αποτελούνται από άτομα ή ιόντα που συνδέονται με χημικούς δεσμούς. Οι δεσμοί οξυγόνου-υδρογόνου στο μόριο του νερού είναι πολωμένοι ομοιοπολικοί, λόγω της διαφοράς ηλεκτραρνητικότητας των 2 στοιχείων. Το άτομο του οξυγόνου είναι ηλεκτραρνητικότερο από το άτομο του υδρογόνου, όπως μαρτυρούν και οι θέσεις των στοιχείων αυτών στον Περιοδικό Πίνακα(το οξυγόνο βρίσκεται δεξιότερα του υδρογόνου). Για αυτό το λόγο, το κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων του κάθε ομοιοπολικού δεσμού είναι μετατοπισμένο προς την πλευρά του οξυγόνου, αφού έλκεται περισσότερο από αυτό. Το γεγονός αυτό οδηγεί σε μη συμμετρική κατανομή του φορτίου εντός του μορίου του νερού, με αποτέλεσμα το νερό να εμφανίζεται σαν ηλεκτρικό δίπολο. Το μοριακό βάρος του νερού είναι 18g/mol. Οι τρείς φάσεις του νερού Στο νερό, υπάρχουν οι φάσεις <<ατμός>>, <<νερό>> και <<πάγος>>.

3 Στο διάγραμμα, το σημείο όπου τέμνονται οι τρείς καμπύλες ισορροπίας αέριο-υγρό, υγρό-στερεό και αέριο-στερεό αποκαλείται τριπλό σημείο. Στο τριπλό σημείο, οι τρείς καταστάσεις αέρια, στερεά και υγρή της ίδιας ουσίας βρίσκονται σε ισορροπία και αποτελεί αμετάβλητο σημείο της κάθε ουσίας, δηλαδή χαρακτηριστική ιδιότητα της κάθε ουσίας. Το διάγραμμα φάσεων του καθαρού νερού, γνωστό ως διάγραμμα φάσης θερμοκρασίας-πίεσης, παράγοντες από τους οποίους εξαρτώνται οι τρείς φάσεις του νερού, δείχνουν τις φάσεις που είναι θερμοδυναμικά σταθερές υπό συγκεκριμένες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης. Τα όρια μεταξύ δύο φάσεων δείχνουν τις συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας υπό τις οποίες δύο διαφορετικές φάσεις βρίσκονται σε ισορροπία και για αυτό αποκαλούνται καμπύλες ισορροπίας. Επίσης, εκτός από το τριπλό σημείο υπάρχει και το κρίσιμο σημείο, όπου η υγρή φάση δεν ξεχωρίζει από την αέρια. Η κρίσιμη θερμοκρασία καθορίζει την περιοχή, στην οποία ο ατμός δεν μπορεί να υγροποιηθεί όσο μεγάλη κι αν είναι πίεση. Κατ αναλογία, στην κρίσιμη πίεση δεν μπορεί να εξατμιστεί το νερό πια, όσο υψηλή κι αν είναι η θερμοκρασία του. Το νερό που βρίσκεται σε συνθήκες όπου Τ>Τ(κρίσιμη) και Ρ>Ρ(κρίσιμη) θεωρείται υπερκρίσιμο ρευστό, μια κατάσταση της ύλης που δεν είναι ούτε αέρια ούτε υγρή. Φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του νερού Το νερό αποτελεί μια μοναδική χημική ένωση στον πλανήτη που βρίσκεται σε αφθονία και απαντάται στη φύση στις τρείς μορφές της ύλης, δηλαδή στερεή, υγρή και αέρια. Οι ιδιότητες αυτές, μαζί με την εκπληκτικά διαλυτική του ικανότητα, το κάνουν να είναι το σημαντικότερο υλικό που έχει καθορίσει τις περισσότερες διεγέρσεις στον στερεό φλοιό της γης, από το κλίμα, τη διάβρωση και τη μεταφορά, ως τη δημιουργία και τη συντήρηση της ζωής.

4 Θερμοχωρητικότητα Το νερό έχει τη μεγαλύτερη θερμοχωρητικότητα από όλα τα στερεά και τα υγρά με εξαίρεση την αμμωνία. Αποθηκεύει μεγάλα ποσά θερμότητας που μεταφέρονται με τα θαλάσσια ρεύματα και επηρεάζει το κλίμα των περιοχών. Μετριάζει τις ακραίες θερμικές καταστάσεις στις παράκτιες περιοχές και συμβάλλει στο παγκόσμιο κλίμα δημιουργώντας τάσεις ομοιόμορφης κατανομής της θερμοκρασίας. Λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης-συμπύκνωσης Το νερό έχει τη μεγαλύτερη λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης-συμπύκνωσης από όλες τις φυσικές ενώσεις. Είναι η θερμότητα που πρέπει να προστεθεί σε 1g νερού για να μεταβεί από την υγρή στην αέρια φάση. Η θερμική αυτή ποσότητα είναι μεγάλη, γιατί πρέπει να σπάσουν όλοι οι δεσμοί υδρογόνου, πριν το νερό μεταβεί στην αέρια φάση και είναι 540cal/g στους 100 ο. Στην θάλασσα όμως, η εξάτμιση συμβαίνει σε πολύ χαμηλότερη θερμοκρασία(π.χ. 20 ο C). Τότε τα μόρια που εξατμίζονται, αντλούν το ποσό της θερμότητας που χρειάζονται από τα γειτονικά τους μόρια, που είναι ακόμα σε υγρή φάση, προκαλώντας ψύξη. Στις θερμοκρασίες όμως αυτές, απαιτούνται 585cal/g γιατί πρέπει να σπάσουν περισσότεροι δεσμοί υδρογόνου από ότι στους 100 ο. Με τον τρόπο αυτό η εξάτμιση, από τα χαμηλά γεωγραφικά πλάτη, αφαιρεί τη θερμότητα που είχε συσσωρευτεί από την έντονη ηλιακή ακτινοβολία. Όταν γίνει συμπύκνωση και υγροποίηση αυτών των υδρατμών, σε μεγαλύτερα γεωγραφικά πλάτη, η λανθάνουσα θερμότητα αποδίδεται στο περιβάλλον. Η απότομη απόδοση στο περιβάλλον της θερμότητας, προξενεί αναταραχή στην ατμόσφαιρα, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται θύελλες και τυφώνες. Έτσι τεράστια ποσά θερμότητας μεταφέρονται από τον ισημερινό σε μεγαλύτερα γεωγραφικά πλάτη. Λανθάνουσα θερμότητα πήξης-τήξης Η λανθάνουσα θερμότητα τήξης, είναι η ποσότητα θερμότητας που πρέπει να προστεθεί στον πάγο, για να σπάσουν όσοι δεσμοί χρειάζεται ώστε αυτός να μεταπέσει στην υγρή φάση. Η ποσότητα αυτή(80cal/g), είναι μικρότερη από την αντίστοιχη της εξάτμισης, γιατί σημαντικός αριθμός δεσμών υδρογόνου διατηρείται στο νερό των χαμηλών θερμοκρασιών. Πρακτική εφαρμογή αποτελούν τα παγόβουνα τα οποία εισέρχονται στην ωκεάνια κυκλοφορία και απορροφούν μεγάλα ποσά θερμότητας από τους ωκεανούς ώσπου να λιώσουν. Θερμική διαστολή Το καθαρό νερό, μετά την τήξη του, όταν θερμανθεί αρχικά συστέλλεται(έως τους 4 ο C) και μετά διαστέλλεται. Όμως τα διαλυμένα άλατα στη θάλασσα επισκιάζουν αυτό το φαινόμενο, με αποτέλεσμα το πιο ψυχρό νερό να είναι και το πιο πυκνό. Έτσι η θερμική διαστολή του θαλασσινού νερού παρουσιάζει μονότονη αύξηση. Ο

5 πάγος όμως με την τήξη αποβάλλει τα άλατα και έτσι συμπεριφέρεται σαν το καθαρό νερό. Γίνεται πιο ελαφρύς και επιπλέει. Η θερμική διαστολή επηρεάζει και τη μέση στάθμη της θάλασσας. Έχει υπολογιστεί με το δορυφορικό σύστημα TOPEX/POSEIDON ότι αύξηση της θαλάσσιας επιφανειακής θερμοκρασίας κατά 0.1 ο C σε παγκόσμια κλίμακα, αυξάνει λόγω διαστολής, την παγκόσμια μέση στάθμη κατά 1cm. Στη Μεσόγειο θάλασσα το ετήσιο εύρος της μεταβολής της στάθμης, λόγω συστολής-διαστολής μεταξύ χειμώνα και θέρους, εκτιμάται ότι φτάνει τα 10cm περίπου. Επιφανειακή τάση Το νερό έχει τη μεγαλύτερη επιφανειακή τάση από όλα τα υγρά. Έχει σημασία στο σχηματισμό σταγόνων, στη δημιουργία των κυμάτων αλλά έχει επίσης και μεγάλη βιολογική σημασία γιατί ελέγχει την φυσιολογία των κυττάρων. Διαλυτική ικανότητα Το νερό διαλύει τις περισσότερες ενώσεις και σε μεγαλύτερη ποσότητα από οποιοδήποτε άλλο υγρό. Αυτό γίνεται δυνατό λόγω της μοριακής πολικότητας του με τη δημιουργία ιοντικών δεσμών. Οι ουσίες που διαλύονται, διασπώνται σε θετικά φορτισμένα ανιόντα και αρνητικά φορτισμένα κατιόντα. Τότε τα μεν ανιόντα περιβάλλονται με μόρια νερού τα οποία έχουν προσκολληθεί με τα άτομα του οξυγόνου(αρνητικά φορτισμένου), τα δε κατιόντα περιβάλλονται επίσης με μόρια νερού τα οποία έχουν προσκολληθεί με τα άτομα του υδρογόνου(θετικά φορτισμένα). Είναι προφανής η σημασία της μεγάλης διαλυτικής ικανότητας του νερού τόσο στον ανόργανο όσο και στον οργανικό κόσμο. Διηλεκτρική σταθερά Η διηλεκτρική σταθερά του νερού είναι η υψηλότερη όλων των υγρών και έχει μεγάλη σημασία για τη συμπεριφορά των ανόργανων διαλυμένων ενώσεων λόγω της υψηλής διάστασης που υπάρχει. Ιξώδες Το νερό έχει μικρότερο ιξώδες από τα περισσότερα υγρά, αυτό διευκολύνει τόσο τη ροή του επάνω και μέσα στη χέρσο, όσο και στη μετακίνηση θαλάσσιων μαζών στον ωκεανό για την εξισορρόπηση διαφορών πίεσης, δημιουργώντας έτσι τα θαλάσσια ρεύματα. Λόγω αυτών των ιδιοτήτων, όταν το νερό βρίσκεται σε στερεή κατάσταση, με τη μορφή πάγου, έχει μικρότερη πυκνότητα άρα και μικρότερο βάρος από ότι σε υγρή κατάσταση. Το νερό όταν μεταβάλλεται σε πάγο διαστέλλεται και επομένως επιπλέει αντί να βυθίζεται. Αν ο πάγος ήταν βαρύτερος από το νερό, θα βυθιζόταν

6 και νέος πάγος θα σχηματιζόταν στην επιφάνεια, που με τη σειρά του θα βυθιζόταν κι αυτός. Έτσι, μια λίμνη πάνω σε ένα βουνό θα μεταμορφωνόταν πολύ σύντομα σε συμπαγή παγωμένη μάζα, όπου καμία μορφή ζωής δεν θα μπορούσε να επιβιώσει. Αντίθετα, χάρη σε αυτή την ελαφριά διόγκωση, ο πάγος παραμένει στην επιφάνεια του νερού και σχηματίζει ένα προστατευτικό στρώμα κάτω από το οποίο το νερό διατηρεί μια θερμοκρασία περίπου 4 ο C, ικανοποιητική για να κρατήσει στη ζωή υδρόβια φυτά και ζώα. Η ιδιορρυθμία της πυκνότητας του νερού είναι επίσης και η αιτία της αποσάθρωσης των βράχων. Το νερό που εισέρχεται στις ρωγμές των βράχων στερεοποιείται κατά τη διάρκεια του χειμώνα και προκαλεί την αποσάθρωση τους. Ενώ τέλος, η συμπεριφορά αυτή του νερού εξηγεί γιατί τα παγοπέδιλα γλιστρούν επάνω στον πάγο. Η πίεση η οποία ασκείται στον πάγο τον αναγκάζει να λιώσει, έστω και αν η θερμοκρασία του είναι αρκετά κάτω από 0 ο C, οπότε σχηματίζεται λεπτό στρώμα νερού, που δρα ως λιπαντικό και μειώνει την τριβή. Όταν το παγοπέδιλο πάψει να εφάπτεται με τον πάγο, το νερό που βρίσκεται στο σημείο εκείνο έχει θερμοκρασία χαμηλότερη των 0 ο C και για αυτό στερεοποιείται και πάλι. Το ίδιο συμβαίνει και με τα σκι που γλιστρούν στο χιόνι. ΠΟΣΙΜΟ ΝΕΡΟ Φυσική σύσταση του νερού Το καθαρό νερό (pure water) σε πίεση μιας ατμόσφαιρας και σε θερμοκρασία 25οC είναι διαυγές, άχρωμο σε λεπτά στρώματα, κυανίζον σε μεγάλους όγκους, άοσμο και άγευστο υγρό απαραίτητο στους φυτικούς και ζωικούς οργανισμούς. Έχει ευχάριστη γεύση, που οφείλεται στα διαλυμένα άλατα και αέρια. Το σημείο πήξης του νερού είναι 0 C, το σημείο βρασμού είναι 100ο C και η πυκνότητα του είναι διαφορετική σε διάφορες θερμοκρασίες, με μέγιστη στου 4οC.Στο παρακάτω πίνακα δίνονται οι τιμές της πυκνότητας του νερού σε διάφορες θερμοκρασίες. Από το πίνακα φαίνεται πως το νερό σε στερεή κατάσταση έχει μικρότερη πυκνότητα απ ότι στην υγρή. Αυτό έχει μεγάλη σημασία για την οικονομία της φύσης : οι πάγοι επιπλέουν στο νερό και δρουν ως μονωτικά, εμποδίζοντας το νερό που βρίσκεται από κάτω να παγώσει, με όλες τις ευεργετικές συνέπειες στη ζωή του υδρόβιου κόσμου. Χωρίς την ιδιαιτερότητα αυτή της πυκνότητας του νερού, η ζωή στο πλανήτη μας δε θα υπήρχε, τουλάχιστον με τη σημερινή μορφή, εξαιτίας της βαθμιαίας ψύξης του νερού της επιφάνειας της Γης. Η ιδιορρυθμία της πυκνότητας του νερού είναι αιτία της αποσάθρωσης των βράχων.

7 Το νερό που εισέρχεται στις ρωγμές των βράχων στερεοποιείται κατά τη διάρκεια του χειμώνα και προκαλεί την αποσάθρωση τους. Ακόμα, το σπάσιμο των σωλήνων διανομής του νερού κατά το χειμώνα οφείλεται στην αύξηση του όγκου του νερού κατά τη μετάβαση από την υγρή στη στερεή κατάσταση.

8 ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΠΟΣΙΜΟΥ ΝΕΡΟΥ Το πόσιμο νερό μπορεί να είναι επιφανειακής (ταμιευτήρες, λίμνες, ποτάμια) ή υπόγειας προέλευσης. Το υπόγειο νερό προέρχεται από τους υδροφορείς που είναι υπόγειοι γεωλογικοί σχηματισμοί που έχουν τη δυνατότητα να κατακρατούν τα νερά της βροχής (ατμοσφαιρικές κατακρημνίσεις). Επεξεργασια πόσιμου νερου Η επεξεργασία του πόσιμου νερού γίνεται σε επτά στάδια: 1 Προστίθεται χλώριο και απολύμανση Με την προσθήκη χλωρίου θανατώνονται οι μικροοργανισμοί που υπάρχουν και οξειδώνονται οι ανόργανες και οργανικές ουσίες. Επίσης μια μικρή ποσότητα χλωρίου μένει στο νερό και εμποδίζει την ανάπτυξη μικροοργανισμών στα επόμενα στάδια επεξεργασίας. 2 Αφαιρούνται τα φερτά υλικά Το νερό κατά την πορεία του παρασύρει διάφορα χοντρά φερτά υλικά, τα οποία κατακρατούνται στις σχάρες. 3 Προστίθεται θειικό αργίλιο και το νερό διαυγάζεται σε ειδικές δεξαμενές. Η προσθήκη θειικού αργιλίου γίνεται για την αφαίρεση των κολλοειδών σωματιδίων του νερού και τη διαύγασή του. Τα θειικό αργίλιο εξουδετερώνει τα αρνητικά φορτία των κολλοειδών σωματιδίων, αντιδρά χημικά με τα δισσανθρακικά άλατα του νερού και παράγεται από αυτό ίζημα υδροξειδίου του αργιλίου, που κατακάθεται στον πυθμένα των δεξαμενών. Τα κολλοειδή σταματάνε να αιωρούνται και συσσωματώνονται σχηματίζοντας με το υδροξείδιο του αργιλίου μεγαλύτερου όγκου σωματίδια (φαινόμενο κροκίδωσης). Οι παραγόμενες κροκίδες έχουν μεγαλύτερο βάρος από το νερό και αφαιρούνται με καθίζηση και διήθηση. 4 Προστίθενται ανιονικοί πολυηλεκτρολύτες Ο ανιονικός πολυηλεκτρολύτης ενισχύει τη δράση του θειικού αργιλίου, δημιουργώντας μεγαλύτερες κροκίδες. Ο ανιονικός πολυηλεκτρολύτης προστίθεται μόνο όταν η προσθήκη του θειικού αργιλίου δεν επιτυγχάνει την κατάλληλη κροκίδωση. 5 Κροκίδωση και καθίζηση

9 Στις δεξαμενές κροκίδωσης επιδιώκεται η συνεχής και ήπια κίνηση του νερού, με τη βοήθεια χωρισμάτων ή αναδευτήρα με σκοπό την ένωση των κροκίδων μεταξύ τους. Αντίθετα στις δεξαμενές καθίζησης, επιδιώκεται η εντελώς ήρεμη οριζόντια ή ανοδική ροή ώστε να κατακαθίσουν μεγάλος αριθμός κροκίδων. Οι κροκίδες μετά την καθίζηση έχουν μορφή υδροξειδίου του αργιλίου και αφαιρούνται περιοδικά. Το θειικό αργίλιο χρησιμοποιείται στην τουβλοποιεία. 6 Διήθηση του νερού Η διήθηση του νερού γίνεται από το σύνολο των πόρων του διηθητικού υλικού, όταν συγκεντρωθεί ποσότητα κροκίδων, η οποία είναι το μέσο συγκράτησης του νερού. Το διηθητικό υλικό είναι το αδρανές στερεό υπόβαθρο, του οποίου το δραστικό μέρος είναι το υδροξείδιο του αργιλίου των κροκίδων που συσσωρεύονται. Το διηθητικό υλικό αποτελείται από άμμαο τριμμένου χαλαζία με μέγεθος κόκκων 0,8 ιηιη ως 1,44ιηιη. 7 Μεταχλωρίωση Γίνεται επαναχλωρίωση ώστε να μείνει μικρή ποσότητα χλωρίου στο νερό για να μην αναπτυχθούν μικρόβια στο νερό μέχρι να καταναλωθεί. Οικιακή χρήση του νερού Tο 5-20% του νερού, που καταναλώνεται καθηµερινά, χρησιµοποιείται από τα νοικοκυριά. Σε αντίθεση µε παλαιότερες χρονικές περιόδους, όπου κάθε νοικοκυριό αναλάµβανε από µόνο του την εξασφάλιση νερού µέσω της µεταφοράς του από πηγές και πηγάδια,τώρα το νερό προσφέρεται µε ένα απλό άνοιγµα της βρύσης. Η εύκολη πρόσβαση και η αυξηµένη χρήση του, κυρίως, στον τοµέα της προσωπικής υγιεινής έχει σαν αποτέλεσµα να αυξάνεται χρόνο µε το χρόνο η κατανάλωσή του. Το νερό, που τρέχει από τη βρύση του σπιτιού µας, είναι καθαρό πόσιµο νερό, που όµως χρησιµοποιείται και για χρήσεις, που δεν απαιτείται η τροφοδότηση µε καθαρό πόσιµο νερό. Tο 40% του νερού απορρίπτεται από την τουαλέτα. Η υπόλοιπη ποσότητα χρησιµοποιείται ως εξής: το 25% χρησιµοποιείται στο ντους και στο µπάνιο, το 20% στο πλύσιµο των ρούχων και των πιάτων, το 10% στην κουζίνα και το 5% στο καθάρισµα.στη σηµερινή εποχή, πίνουµε ή χρησιµοποιούµε καθηµερινά για µαγείρεµα δύο έως τρία λίτρα νερού, κατ άτοµο. Περίπου 145 λίτρα καταναλώνονται καθηµερινά στην τουαλέτα,το µπάνιο, την περιποίηση του

10 σώµατος, το πλύσιµο ρούχων ή πιάτων, την καθαριότητα του σπιτιού, το πότισµα των λουλουδιών.οικιακή κατανάλωση του νερού στην Ελλάδα. Χρήση Λίτρα Μεγάλα μπουκάλια νερό -Καζανάκι 9 / φορά 6 - Γεµάτη μπανιέρα Ντους 15 / λεπτό 10 - Πλύσιµο χεριών και προσώπου 30 / 2 λεπτά 20 -Πλυντήριο ρούχων 150 / φορά 100 -Πλυντήριο πιάτων 50 / φορά 33 -Πλύσιµο φρούτων και λαχανικών 15/λεπτό 10 -Πλύσιµο πιάτων στο χέρι 150 / ηµέρα 100 -Πλύσιµο αυτοκινήτου 150 / φορά 100 Πηγές ρύπανσης νερού: Οι σπουδαιότερες πηγές ρύπανσης, οι οποίες επιβαρύνουν κατ αρχήν τα επιφανειακά νερά και στη συνέχεια τους υπόγειους υδροφόρους ορίζοντες, μπορεί να ταξινομηθούν στις εξής κατηγορίες: Αστικά λύματα: Ακάθαρτα νερά πόλεων και οικισμών που προέρχονται από τις κατοικίες και διάφορες άλλες δραστηριότητες (σχολεία και πανεπιστήμια, δημόσιες επιχειρήσεις, χώροι εργασίας, τουριστικές μονάδες, νοσοκομεία, εργαστήρια και ιατρικά κέντρα, βιοτεχνίες κα). Βιομηχανικά υγρά απόβλητα, που μπορεί να είναι παρόμοια με τα αστικά λύματα ή να περιέχουν και επικίνδυνα ή και τοξικά στοιχεία. Γεωργικά υγρά απόβλητα, τα νερά απορροής εντατικά καλλιεργούμενων εκτάσεων που μπορεί να περιέχουν λιπάσματα ή/και φυτοφάρμακα.

11 Κτηνοτροφικά υγρά απόβλητα, τα υγρά απόβλητα που προέρχονται από μεγάλες ή μικρότερες μονάδες εκτροφής ζώων. Διείσδυση θαλασσινού νερού λόγω υπεράντλησης των υπόγειων νερών ή λόγω της ανόδου της στάθμης της θάλασσας εξαιτίας της αλλαγής του παγκόσμιου κλίματος ("φαινόμενο θερμοκηπίου"). Όξινη βροχή εξαιτίας της ατμοσφαιρικής ρύπανσης ή κατακρήμνισης των αέριων ρύπων με τη βροχή, το χιόνι, τον άνεμο ή λόγω βαρύτητας Ρύπανση υπόγειων νερών Τα υπόγεια νερά είναι, επίσης, πολύ ευαίσθητα στη ρύπανση και έχουν περιορισμένη ικανότητα αυτοκαθαρισμού. Η κατάληξη αστικών λυμάτων, ξεπλυμάτων εδάφους από εντατική χρήση χημικών λιπασμάτων, αλλά και κτηνοτροφικών αποβλήτων στον υπόγειο υδροφόρο ορίζοντα έχει ως κύριο αποτέλεσμα την αύξηση της συγκέντρωσης των νιτρικών αλάτων. Εξαιτίας αυτής της ρύπανσης, τα υπόγεια νερά γίνονται επικίνδυνα για τον άνθρωπο και τους ζωικούς οργανισμούς. Τα νιτρικά, ενώσεις του αζώτου, είναι επικίνδυνα για τον άνθρωπο αν ξεπεράσουν τα 50 mg/l στο πόσιμο νερό και στα 500 mg/l γίνονται επικίνδυνα και για τα ζώα.η ρύπανση του εδάφους με τοξικές ουσίες ή βιομηχανικά απόβλητα μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένες συγκεντρώσεις βαρέων μετάλλων ή άλλων τοξικών ουσιών στα υπόγεια νερά. Είναι εξαιρετικά δύσκολο και δαπανηρό να καθαρίσουμε τα υπόγεια νερά από επικίνδυνες και τοξικές ουσίες ΥΔΡΕΥΣΗ ΑΘΗΝΩΝ Ιστορική Αναδρομή της Ύδρευσης των Αθηνών Η Αττική ήταν πάντα μια περιοχή φτωχή σε βροχοπτώσεις γι αυτό και τα υδάτινα αποθέματά της ποτέ δεν ήταν αρκετά. Από πολύ νωρίς λοιπόν οι κάτοικοί της αναγκάστηκαν να αναπτύξουν πρωτογενή συστήματα συλλογής και διαχείρισης του νερού για την υδροδότηση της πόλης, τα οποία εξελίχθηκαν με το πέρασμα του χρόνου και την πρόοδο της τεχνολογίας. Υδραγωγεία, κρήνες, φρεάτια, δεξαμενές αποθήκευσης νερού, δίκτυα διανομής και μεταγενέστερα κατασκευή φραγμάτων, εγκαταστάσεων επεξεργασίας του νερού και εργαστηρίων ποιοτικού του ελέγχου, αλλά και έργα αποχέτευσης και επεξεργασίας λυμάτων, αρδευτικά και

12 αντιπλημμυρικά είναι μερικές πτυχές από την ιστορική πορεία των έργων που εδώ και χιλιάδες χρόνια αναπτύσσονται για την εξασφάλιση της υδροδότησης, της υγιεινής και της ποιότητας ζωής των κατοίκων της Αττικής γης. Από την αρχαιότητα η Αθήνα συνδέει την ιστορία της και τη ζωή της με ένα βασικό πρόβλημα: τη λειψυδρία, την ανεπάρκεια δηλαδή του νερού. Και αυτό γιατί τα επιφανειακά νερά ήταν πάντα λιγοστά καθώς δεν υπάρχουν μεγάλα ποτάμια και λίμνες στην Αττική γη. Έτσι η υδροδότηση της πόλης γινόταν κατά το πλείστον από πηγές και από πηγάδια. Παράλληλα υπήρχαν πολλές κρήνες διάσπαρτες μέσα στην πόλη, όπως και πλήθος δεξαμενών, στις οποίες συγκεντρωνόταν βρόχινο νερό (ομβροδέκτες). Από τα γνωστότερα αρχαία υδραγωγεία ήταν το Πεισιστράτειο, το οποίο κατασκεύασε ο τύραννος Πεισίστρατος το 530 π.χ., μήκους μ. και το οποίο αντλούσε νερό από τις πηγές του Υμηττού. Υπήρχαν βέβαια και άλλα μικρότερα υδραγωγεία σε διάφορα σημεία της πόλης λαξευμένα σε σχιστόλιθο ή νεοκατασκευασμένα από κεραμικά τεμάχια συνδεδεμένα με μόλυβδο καθώς και υδρομαστεύσεις βοηθούμενες από μικροφράγματα. Το σημαντικότερο ωστόσο ιστορικά έργο για την υδροδότηση της πόλης των Αθηνών ήταν το Αδριάνειο Υδραγωγείο που κατασκευάστηκε από τον Ρωμαίο Αυτοκράτορα Αδριανό ( μ.χ.). Ξεκινούσε από τους πρόποδες της Πάρνηθας και κατέληγε στο Λυκαβηττό όπου κατασκευάστηκε η Αδριάνειος Δεξαμενή, στην οποία αποθηκεύονταν τα νερά του υδραγωγείου. Τα νερά διοχετεύονταν με υδατογέφυρες στην πόλη των Αθηνών. Το υδραγωγείο λειτούργησε ικανοποιητικά μέχρι την υποδούλωση της Αθήνας από τους Τούρκους, οι οποίοι αδρανοποίησαν το υδραγωγείο. Μετά την απελευθέρωση της Ελλάδας από τους Τούρκους, το Αδριάνειο λειτούργησε ξανά χωρίς όμως να μπορεί να καλύψει τις αυξημένες ανάγκες της Πρωτεύουσας. Αυτές ήρθε να καλύψει στις αρχές του προηγούμενου αιώνα η κατασκευή του φράγματος του Μαραθώνα και η δημιουργία της ομώνυμης τεχνητής λίμνης. Την κατασκευή του φράγματος ανέλαβε η Αμερικάνικη Εταιρεία ULEN ενώ την επίβλεψη και την μετέπειτα διαχείρισή του η Ελληνική Εταιρεία Υδάτων (ΕΕΥ).

13 Η κατανομή του νερού στη Γη Η κατανομή του νερού στον πλανήτη

14 Το νερό στη Γη κατανέμεται σε τρεις μεγάλες περιοχές: στους ωκεανούς, την ξηρά και την ατμόσφαιρα. Η μεγαλύτερη ποσότητα βρίσκεται στους ωκεανούς και αποτελεί περίπου το 97% του νερού του πλανήτη. Το νερό της ξηράς αποτελεί μόνο το 3% και κατανέμεται, κατά σειρά προτεραιότητας, στους πάγους των πολικών περιοχών, στο έδαφος, όπου το μεγαλύτερο μέρος αποτελούν τα υπόγεια νερά, στις λίμνες και τα ποτάμια, και σε πολύ μικρές ποσότητες στο σώμα των ζωντανών οργανισμών. Τέλος, η ατμόσφαιρα περιέχει ένα ελάχιστο ποσοστό του συνόλου του νερού. Το μεγαλύτερο απόθεμα γλυκού νερού στον πλανήτη βρίσκεται στους πάγους των πολικών περιοχών. Από το ποσοστό των 3% του γλυκού νερού, τα 2/3 περίπου βρίσκονται συγκεντρωμένα στους πάγους των πόλων. Όπως μπορούμε να δούμε στην παραπάνω εικόνα από τα συνολικά εκατομμύρια κυβικά χιλιόμετρα του νερού στη Γη περισσότερο από 96% είναι αλμυρό. Επίσης, το 68% του γλυκού νερού βρίσκεται σε μορφή πάγου και παγετώνων. Ακόμα το 30% του γλυκού νερού βρίσκεται σε υπόγειους υδροφορείς. Το επιφανειακό γλυκό νερό που βρίσκεται σε ποτάμια και λίμνες είναι συνολικά κυβικά χιλιόμετρα και αντιπροσωπεύει περίπου το 1/150 του 1% του συνολικού νερού στη Γη. Παρόλα αυτά, τα ποτάμια και οι λίμνες είναι οι βασικές πηγές νερού για την κάλυψη των ανθρώπινων αναγκών.

15 Εκτίμηση της παγκόσμιας κατανομής νερού Μορφή Νερού Όγκος νερού σε κυβικά χιλιόμετρα Ποσοστό γλυκού νερού Ποσοστό συνολικού νερού Ωκεανοί, Θάλασσες & Κόλποι ,5 Παγόβουνα, Παγετώνες & Μόνιμο χιόνι ,7 1,74 Υπόγειο Νερό ,7 Γλυκό ,1 0,76 Αλμυρό ,94 Εδαφική Υγρασία ,05 0,001 Εδαφικός πάγος & Μόνιμα παγωμένο έδαφος ,86 0,022 Λίμνες ,013 Γλυκές ,26 0,007 Αλμυρές ,006 Ατμόσφαιρα ,04 0,001 Έλη ,03 0,0008 Ποταμοί ,006 0,0002 Βιολογικό Νερό ,003 0,0001 Σύνολο

16 Tο 70% της επιφάνειας του πλανήτη μας καλύπτεται από νερό, αλλά στην ατμόσφαιρα συναντούμε ελάχιστα ποσοστά νερού, κυρίως με τη μορφή υδρατμών ή κρυστάλλων πάγου. Tο ατμοσφαιρικό ύδωρ, όμως, θα μπορούσε να είναι από τις σημαντικότερες αιτίες ενίσχυσης του φαινομένου του θερμοκηπίου, καθώς ελέγχει την ακτινοβολία και τη θερμική ισορροπία της Γης. H ελάχιστη μελέτη του ατμοσφαιρικού νερού, όμως, δεν μας επιτρέπει να καθορίσουμε με ακρίβεια την επίδρασή του στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. Άγνωστος είναι επίσης ο ρόλος του φαινομένου του θερμοκηπίου στον κύκλο των υδάτων από τη θάλασσα, στον ουρανό και τελικά στη γη. Πολλοί επιστήμονες ισχυρίζονται ότι ο υδρολογικός αυτός κύκλος τείνει να επιταχυνθεί. Διαφορετικά είδη νερού επηρεάζουν σημαντικά την ποσότητα της απορροφούμενης, αντανακλώμενης ή κατακρατούμενης θερμότητας στη Γη. Tα σύννεφα, που περιέχουν μικροσκοπικά σωματίδια νερού και στερεών, όπως στάχτες και θαλασσινό αλάτι, επηρεάζουν τα κλιματολογικά μοντέλα, απορροφώντας ή αντανακλώντας ηλιακή ενέργεια. Oι πάγοι των θαλασσών μπορούν από τη μεριά τους να αντανακλούν την ηλιακή ενέργεια μειώνοντας τη θερμοκρασία της επιφάνειας του πλανήτη και εμποδίζοντας την απώλεια θερμότητας από τα καλυμμένα από πάγο νερά. Tα χιόνια μπορεί να έχουν ανάλογη επίδραση, διατηρώντας τη θερμοκρασία του εδάφους και επιτρέποντας τη δημιουργία θυλάκων αέρα, που εμποδίζει τη διείσδυση του παγετού στο υπέδαφος. Oι μεταβολές στη θερμοκρασία των θαλασσών μπορεί να αντικατοπτρίζουν αλλαγές στην ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ ωκεανών και ατμόσφαιρας. Θαλάσσια ρεύματα και η επίδραση τους στο παγκόσμιο κλίμα O όρος θαλάσσια ρεύματα χρησιμοποιείται για την περιγραφή κινήσεων των υδάτινων μαζών, που προκαλούνται από διάφορα αίτια: Ο άνεμος ο οποίος παρασύρει επιφανειακές μάζες νερού Η παλίρροια, είναι δυνατόν να προκαλέσει πολύ ισχυρά ρεύματα (Μάγχη, στενά Ευρίπου) Οι διαφορές της υδροστατικής πίεσης, λόγω των διαφορετικών τιμών πυκνότητας, προκαλείται μετακίνηση της πυκνότερης μάζας προς την περιοχή της αραιότερης, π.χ. ανάμεσα στις τροπικές περιοχές και τους πόλους Η περιστροφή της γης, λόγω της περιστροφικής κίνησης της γης αναπτύσσονται δυνάμεις Coriolis που επηρεάζουν την πορεία και εξέλιξη των θαλάσσιων ρευμάτων.

17 Τα ρεύματα παίζουν σημαντικό ρόλο στη μεταφορά οξυγόνου, θρεπτικών αλάτων και διαφόρων άλλων ουσιωδών συστατικών του θαλασσινού νερού και στη διασπορά των οργανισμών, ιδιαίτερα εκείνων με μικρή κινητική ικανότητα. Τι είναι ο υδρολογικός κύκλος; O υδρολογικός κύκλος του νερού Ο υδρολογικός κύκλος, ή αλλιώς ο κύκλος του νερού, περιγράφει την παρουσία και την κυκλοφορία του νερού στην επιφάνεια της Γης, καθώς και κάτω και πάνω απ αυτή. Το νερό της Γης είναι πάντα σε κίνηση και πάντα σε αλλαγή, από την υγρή μορφή στην αέρια ή σε πάγο ξανά και αντίστροφα. Ο κύκλος του νερού λειτουργεί εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια. Η ζωή στη Γη εξαρτάται απ αυτόν. Η Γη θα ήταν πολύ αφιλόξενο μέρος για τη ζωή χωρίς τον υδρολογικό κύκλο. Ο υδρολογικός κύκλος με μια ματιά Σαν κύκλος που είναι, ο υδρολογικός κύκλος δεν έχει αρχή, αλλά είναι βολικό να ξεκινήσει κανείς απ τη θάλασσα. Ο ήλιος, που κινεί τον κύκλο του νερού, θερμαίνει

18 το νερό στη θάλασσα (στους ωκεανούς) το οποίο εν μέρει εξατμίζεται και ανυψώνεται με τη μορφή ατμού στον αέρα. Νερό εξατμίζεται ακόμα από τις λίμνες, τα ποτάμια και το έδαφος. Η διαπνοή των φυτών είναι μια ακόμη λειτουργία που αποδίδει υδρατμούς στην ατμόσφαιρα. Η εξάτμιση και διαπνοή από την ξηρά συχνά δεν διακρίνονται και έτσι μιλούμε για εξατμοδιαπνοή. Μια μικρή ποσότητα υδρατμών στην ατμόσφαιρα προέρχεται από την εξάχνωση, μέσω της οποίας μόρια από πάγους και χιόνια μετατρέπονται απευθείας σε υδρατμούς χωρίς να περάσουν από την υγρή μορφή. Ανοδικά ρεύματα αέρα ανεβάζουν τους υδρατμούς στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, όπου οι μικρότερες πιέσεις που επικρατούν έχουν αποτέλεσμα τη μείωση της θερμοκρασίας. Επειδή όμως σε χαμηλή θερμοκρασία ο αέρας δεν μπορεί πια να συγκρατεί όλη τη μάζα των υδρατμών, ένα μέρος τους συμπυκνώνεται και σχηματίζει τα σύννεφα. Τα ρεύματα του αέρα κινούν τα σύννεφα γύρω απ την υδρόγειο. Παράλληλα τα σταγονίδια νερού που σχηματίζουν τα σύννεφα συγκρούονται και μεγαλώνουν, και τελικά πέφτουν απ τον ουρανό ως κατακρημνίσματα, η συχνότερη μορφή των οποίων είναι η βροχή. Μια μορφή κατακρημνίσματος είναι το χιόνι, το οποίο όταν συσσωρεύεται σχηματίζει πάγους και παγετώνες. Σε σχετικά θερμότερα κλίματα, όταν έρχεται η άνοιξη, το χιόνι λιώνει και το ξεπαγωμένο νερό ρέει, σχηματίζοντας την απορροή από λιώσιμο του χιονιού. Η μεγαλύτερη ποσότητα κατακρημνισμάτων πέφτει απευθείας στους ωκεανούς. Από την ποσότητα που πέφτει στη στεριά, ένα σημαντικό μέρος καταλήγει και πάλι στους ωκεανούς ρέοντας υπό την επίδραση της βαρύτητας, ως επιφανειακή απορροή. Η μεγαλύτερη ποσότητα της επιφανειακής απορροής μεταφέρεται στους ωκεανούς από τα ποτάμια, με τη μορφή ροής σε υδατορεύματα. Η επιφανειακή απορροή μπορεί ακόμη να καταλήξει στις λίμνες, που αποτελούν, μαζί με τους ποταμούς, τις κυριότερες αποθήκες γλυκού νερού. Ωστόσο, το νερό των κατακρημνισμάτων δεν ρέει αποκλειστικά μέσα στους ποταμούς. Κάποιες ποσότητες διαπερνούν το έδαφος με τη λειτουργία της διήθησης και σχηματίζουν το υπόγειο νερό. Μέρος του νερού αυτού μπορεί να ξαναβρεί το δρόμο του προς τα επιφανειακά υδάτινα σώματα (και τους ωκεανούς) ως εκφόρτιση υπόγειου νερού. Όταν βρίσκει διόδους προς της επιφάνεια της γης εμφανίζεται με τη μορφή πηγών. Ένα άλλο μέρος του υπόγειου νερού πηγαίνει βαθύτερα και εμπλουτίζει τους υπόγειους υδροφορείς, οι οποίοι μπορούν να αποθηκεύσουν τεράστιες ποσότητες νερού για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Ακόμα και το νερό αυτό όμως συνεχίζει να κινείται και με τη πάροδο του χρόνου μέρος του ξαναμπαίνει στους ωκεανούς όπου ο κύκλος του νερού "τελειώνει"... και "ξεκινάει".

19 Μέρη του υδρολογικού κύκλου Η Γεωλογική Υπηρεσία των ΗΠΑ (USGS) έχει διακρίνει 16 μέρη του υδρολογικού κύκλου: Αποθήκευση νερού στη θάλασσα Εξάτμιση Εξατμοδιαπνοή Εξάχνωση Νερό στην ατμόσφαιρα Συμπύκνωση Κατακρημνίσματα Αποθήκευση νερού σε πάγους και χιόνια Απορροή από λιώσιμο του χιονιού Επιφανειακή απορροή Ροή σε υδατορεύματα Αποθήκευση γλυκού νερού Διήθηση Αποθήκευση υπόγειου νερού Εκφόρτιση υπόγειου νερού Πηγές

20 Αποθήκευση νερού στη θάλασσα Οι ωκεανοί ως αποθήκες νερού Πολύ περισσότερο νερό από αυτό που βρίσκεται σε κίνηση στον υδρολογικό κύκλο είναι αποθηκευμένο στη θάλασσα, κυρίως στους ωκεανούς. Από τα κυβικά χιλιόμετρα του νερού στη Γη, περίπου κυβικά χιλιόμετρα (το 96,5%) είναι αποθηκευμένα στους ωκεανούς. Οι ωκεανοί παρέχουν περίπου το 88% του εξατμιζόμενου νερού που μπαίνει στον υδρολογικό κύκλο. Η ποσότητα του νερού στους ωκεανούς αλλάζει κατά τη διάρκεια μεγάλων χρονικών περιόδων. Κατά τη διάρκεια πιο ψυχρών κλιματικών περιόδων, σχηματίζονται περισσότερα παγόβουνα και παγετώνες με αποτέλεσμα να υπάρχει λιγότερο νερό στους ωκεανούς. Το αντίθετο συμβαίνει στις θερμές κλιματικές περιόδους. Κατά τη διάρκεια της τελευταίας εποχής των παγετώνων, η στάθμη των ωκεανών ήταν περίπου 122 μέτρα χαμηλότερη της σημερινής. Πριν από περίπου τρία εκατομμύρια χρόνια, όταν η Γη ήταν πιο θερμή, η στάθμη των ωκεανών μπορεί να ήταν μέχρι και 50 μέτρα πιο ψηλά από ό,τι σήμερα. Ωκεανοί σε κίνηση Στους ωκεανούς υπάρχουν ρεύματα που μετακινούν τεράστιες ποσότητες νερού από το ένα μέρος της Γης στο άλλο. Αυτές οι μετακινήσεις επηρεάζουν σημαντικά τον κύκλο του νερού και τον καιρό. Το Ρεύμα του Κόλπου είναι ένα γνωστό ρεύμα ζεστού νερού που διασχίζει τον Ατλαντικό μετακινώντας νερό από τον κόλπο του Μεξικού προς τη Μεγάλη Βρετανία. Με μια ταχύτητα 100 χιλιομέτρων την ημέρα, το Ρεύμα του Κόλπου μετακινεί 100 φορές περισσότερο νερό από όλα τα ποτάμια της Γης. Χάρη στο Ρεύμα του Κόλπου που μεταφέρει νερό από θερμότερα κλίματα, ο καιρός της Μεγάλης Βρετανίας είναι πιο ήπιος από τον καιρό άλλων χωρών του ίδιου γεωγραφικού πλάτους.

21 Εξάτμιση: Το νερό μετατρέπεται από υγρό σε αέριο Η εξάτμιση και γιατί συμβαίνει Εξάτμιση είναι η διεργασία μέσω της οποίας το νερό γίνεται από υγρό αέριο, ή αλλιώς υδρατμός, και αποτελεί το βασικό τρόπο με τον οποίο το νερό από υγρό ξαναμπαίνει στην ατμόσφαιρα και μαζί στον υδρολογικό κύκλο. Οι ωκεανοί, οι θάλασσες, οι λίμνες και τα ποτάμια παρέχουν περίπου το 90% της υγρασίας της ατμόσφαιρας, ενώ τα φυτά, μέσω της διαπνοής παρέχουν το υπόλοιπο 10%. Η θερμότητα (ενέργεια), που παρέχει ο ήλιος είναι απαραίτητη για την εξάτμιση. Η ενέργεια χρησιμοποιείται για να σπάσουν οι δεσμοί που κρατούν ενωμένα τα μόρια του νερού και γι αυτό το νερό εξατμίζεται εύκολα στο σημείο βρασμού του (100 C), και εξατμίζεται πιο δύσκολα κοντά στο σημείο πήξης. Όταν η σχετική υγρασία του αέρα είναι 100% (σε κατάσταση κορεσμού) δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί εξάτμιση. Η εξάτμιση αφαιρεί θερμότητα από το περιβάλλον, γεγονός που εξηγεί γιατί όταν εξατμίζεται νερό (ιδρώτας) από την επιδερμίδα μας δροσιζόμαστε. Εξάτμιση και υδρολογικός κύκλος Η εξάτμιση από τη θάλασσα είναι ο κύριος τρόπος με τον οποίο το νερό περνά στην ατμόσφαιρα. Η μεγάλη επιφάνεια των ωκεανών (πάνω από το 70% της επιφάνειας της Γης καλύπτεται από ωκεανούς) επιτρέπει μεγάλης κλίμακας εξάτμιση. Σε παγκόσμιο επίπεδο, η ποσότητα νερού που εξατμίζεται είναι ίση με τη ποσότητα του νερού που επιστρέφει στην επιφάνεια της Γης με τη μορφή κατακρημνισμάτων. Βέβαια, η κατανομή των ποσοτήτων που εξατμίζονται και ξαναπέφτουν μεταβάλλεται γεωγραφικά. Έτσι, στη θάλασσα η εξάτμιση υπερτερεί της βροχής ενώ στη στεριά συμβαίνει το αντίθετο. Το περισσότερο νερό που εξατμίζεται από τη θάλασσα, ξαναπέφτει σε αυτή και μόνο περίπου το 10% του νερού αυτού μεταφέρεται πάνω από τη στεριά και πέφτει με τη μορφή κατακρημνισμάτων. Από τη στιγμή που εξατμίζεται, ένα μόριο νερού μένει στην ατμόσφαιρα για 10 περίπου ημέρες κατά μέσο όρο.

22 Εξατμοδιαπνοή: Η μεταφορά νερού στην ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα της εξάτμισης από το έδαφος και της διαπνοής από τα φύλλα των φυτών Αν και σε πολλούς ορισμούς της εξατμοδιαπνοής υπάγεται σε αυτή και η εξάτμιση από λίμνες ή ίσως και από τη θάλασσα, εδώ η εξατμοδιαπνοή ορίζεται ως το νερό που διαφεύγει στην ατμόσφαιρα ως εξάτμιση από την επιφάνεια του εδάφους και ως διαπνοή από τα φύλλα των φυτών. Το νερό αυτό μπορεί να είναι υπόγειο που φτάνει στην επιφάνεια του εδάφους μέσω τριχοειδών εδαφικών σωληνίσκων και στα φύλλα των φυτών μέσω του τριχοειδούς αγγειακού συστήματος των φυτών. Η διαπνοή και τα φύλλα Διαπνοή είναι η διεργασία μέσω της οποίας η υγρασία μεταφέρεται από τις ρίζες των φυτών μέχρι τους μικρούς πόρους που βρίσκονται στο κάτω μέρος των φύλλων όπου και μετατρέπεται σε υδρατμό και απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα. Η διαπνοή είναι ουσιαστικά η εξάτμιση του νερού από τα φύλλα των φυτών. Εκτιμάται ότι περίπου 10% της υγρασίας στην ατμόσφαιρα προέρχεται από τη διαπνοή των φυτών. Η διαπνοή είναι συνήθως μια αθέατη διαδικασία δεν είναι εύκολο να παρατηρήσουμε τα φύλλα να "ιδρώνουν" καθώς το νερό εξατμίζεται από την επιφάνεια τους. Κατά τη διάρκεια μιας εποχής ανάπτυξης ένα φύλλο μπορεί να διακινήσει μέσω διαπνοής νερό πολλαπλάσιο του βάρους του, ενώ μια μεγάλη βελανιδιά μπορεί να διαπνεύσει λίτρα νερό το χρόνο. Ατμοσφαιρικοί παράγοντες που επηρεάζουν τη διαπνοή Η ποσότητα νερού που τα φυτά διαπνέουν μεταβάλλεται γεωγραφικά και χρονικά. Υπάρχουν διάφοροι παράγοντες που καθορίζουν τους ρυθμούς διαπνοής: Θερμοκρασία: Οι ρυθμοί διαπνοής ανεβαίνουν όσο ανεβαίνει η θερμοκρασία ειδικά στις εποχές ανάπτυξης των φυτών, όταν ο αέρας είναι ζεστός. Σχετική υγρασία: Όσο αυξάνει η σχετική υγρασία του αέρα που περιβάλλει το φυτό ο ρυθμός διαπνοής πέφτει. Είναι πιο εύκολο να εξατμιστεί νερό σε ξηρό παρά σε υγρό αέρα. Άνεμος: Αύξηση της ταχύτητας του ανέμου κοντά στο φυτό αυξάνει τη διαπνοή. Τύπος φυτού: Διαφορετικά φυτά έχουν διαφορετικούς ρυθμούς διαπνοής. Φυτά που μεγαλώνουν σε ξηρά κλίματα, όπως οι κάκτοι, διαπνέουν λιγότερο από τα άλλα φυτά.

23 Εξάχνωση: Η μετατροπή του χιονιού ή του πάγου σε υδρατμό χωρίς λιώσιμο Η εξάχνωση είναι η μετατροπή του νερού από τη στερεά μορφή του χιονιού ή του πάγου σε υδρατμό χωρίς να μεσολαβήσει η υγρή μορφή, χωρίς δηλαδή να λιώσει προηγουμένως. αλλιώς ξηρό πάγο, αντί νερού. Η παρατήρηση της εξάχνωσης είναι δύσκολη. Ένα εύκολο πείραμα για να δούμε τα αποτελέσματά της είναι να κρατήσουμε ένα βρεγμένο ύφασμα στο ύπαιθρο σε μια μέρα που η θερμοκρασία είναι κάτω από 0 C. Ο πάγος που θα σχηματιστεί στο ύφασμα τελικώς θα εξαφανιστεί. Πιο εύκολα μπορεί να παρατηρηθεί το φαινόμενο της εξάχνωσης με παγωμένο διοξείδιο του άνθρακα, ή Αποθήκευση του νερού στην ατμόσφαιρα: ατμοί, σύννεφα και υγρασία Η ατμόσφαιρα έχει πάντα νερό Μπορεί η ατμόσφαιρα να μην είναι η μεγαλύτερη αποθήκη για το νερό, αλλά είναι η "υπερταχεία λεωφόρος" μέσω της οποίας το νερό μετακινείται σε παγκόσμια κλίμακα. Υπάρχει πάντα νερό στην ατμόσφαιρα. Τα σύννεφα είναι η πιο ορατή μορφή ατμοσφαιρικού νερού αλλά ακόμα και ο καθαρός αέρας περιέχει νερό με τη μορφή υδρατμών που δεν είναι ορατοί. Αν όλο το νερό της ατμόσφαιρας ήταν σε υγρή μορφή τότε ο όγκος του στο σύνολο της ατμόσφαιρας, ανά πάσα στιγμή, θα ήταν περίπου κυβικά χιλιόμετρα. Αν όλο το νερό της ατμόσφαιρας έπεφτε την ίδια στιγμή θα κάλυπτε το έδαφος με νερό σε ύψος 2,5 εκατοστών. Συμπύκνωση: Νερό που μεταβάλλεται από αέρια σε υγρή μορφή

24 Η συμπύκνωση είναι η διεργασία της μετατροπής του νερού από την αέρια στην υγρή μορφή. Η συμπύκνωση είναι σημαντική για τον κύκλο του νερού, διότι επιτρέπει τον σχηματισμό των σύννεφων. Τα σύννεφα, παράγουν κατακρημνίσματα (βροχή, χιόνι, χαλάζι) τα οποία είναι και ο βασικός τρόπος με τον οποίο το νερό ξαναγυρίζει στην επιφάνεια της Γης. Η συμπύκνωση είναι το αντίθετο της εξάτμισης. Συμπύκνωση στον αέρα Ακόμα και στον πιο καθαρό γαλανό ουρανό το νερό είναι πάντα εκεί με τη μορφή υδρατμών. Η περιεκτικότητα της ατμόσφαιρας σε νερό σε αέρια μορφή έχει ένα ανώτατο όριο, το όριο κορεσμού, το οποίο αυξάνεται με τη θερμοκρασία. Έτσι, αν προστεθούν υδρατμοί πάνω από το όριο κορεσμού, αλλά κυρίως αν ψυχθεί μια αέρια μάζα και μειωθεί το όριο κορεσμού (αυτό γίνεται συνήθως με την ανύψωση και εκτόνωση της μάζας σε μεγαλύτερα υψόμετρα όπου επικρατούν μικρότερες πιέσεις), τότε οι πλεονάζοντες υδρατμοί υγροποιούνται σχηματίζοντας σε μικροσκοπικό επίπεδο σταγονίδια ή παγοκρυστάλλους και σε μακροσκοπικό επίπεδο σύννεφα. Το σχηματισμό των σταγονιδίων ευνοεί η παρουσία στην ατμόσφαιρα στερεών μικροσκοπικών σωματιδίων σκόνης, αλάτων και καπνού, με τα οποία συνδέονται τα μόρια του νερού. Καθώς τα σταγονίδια ενώνονται μεταξύ τους και μεγαλώνουν σε μάζα, μπορεί να βαρύνουν τόσο που τελικά να πέσουν. Κατακρημνίσματα: Η απελευθέρωση του νερού από τα σύννεφα Τα κατακρημνίσματα είναι η πτώση του νερού από τα σύννεφα, με τη μορφή βροχής, χιονόνερου, χιονιού ή χαλαζιού. Αποτελεί τον κύριο τρόπο με τον οποίο το νερό της ατμόσφαιρας επιστρέφει στην επιφάνεια της Γης. Η συχνότερη μορφή κατακρημνισμάτων είναι η βροχή. Πως σχηματίζονται οι σταγόνες της βροχής; Τα σύννεφα περιέχουν υδρατμούς και σταγονίδια τα οποία είναι πολύ μικρά για να πέσουν ως κατακρημνίσματα αλλά ταυτόχρονα είναι αρκετά μεγάλα ώστε να σχηματίζουν ορατά σύννεφα. Το νερό συνεχώς εξατμίζεται και συμπυκνώνεται στον αέρα. Το περισσότερο νερό που συμπυκνώνεται στα σύννεφα

25 δεν πέφτει διότι υποστηρίζεται από ανοδικά ρεύματα αέρα. Για να προκληθούν κατακρημνίσματα, τα μικροσκοπικά σταγονίδια πρέπει να συνενωθούν για να σχηματίσουν σταγόνες αρκετά μεγάλες και βαριές ώστε να πέσουν υπό την επίδραση βαρύτητας. Για να σχηματιστεί μια σταγόνα βροχής πρέπει να συνενωθούν εκατομμύρια σταγονίδια ενός σύννεφου. Η κατανομή των κατακρημνισμάτων μεταβάλλεται γεωγραφικά και χρονικά Δεν πέφτουν οι ίδιες ποσότητες κατακρημνισμάτων παντού στο κόσμο, ούτε καν μέσα σε μια χώρα ή ακόμα και σε μια πόλη. Στην Αθήνα, για παράδειγμα, οι καλοκαιρινές καταιγίδες μπορεί να προκαλέσουν περισσότερο από 50 χιλιοστά βροχής σε κάποιες περιοχές και να αφήσουν τελείως ξηρές κάποιες άλλες, μερικά χιλιόμετρα πιο πέρα. Μερικές περιοχές στην Ήπειρο (Βορειοδυτική Ελλάδα) δέχονται περισσότερη βροχή κατά τη διάρκεια ενός μήνα από ότι η Αθήνα σε έναν ολόκληρο χρόνο. Το παγκόσμιο ρεκόρ της μέσης ετήσιας βροχόπτωσης ανήκει στο όρος Waialeale της Χαβάης, όπου πέφτουν χιλιοστά (11,4 μέτρα) βροχής κατά μέσο όρο το χρόνο. Αντίθετα, στο Arica της Χιλής, μέχρι πρόσφατα, είχε να βρέξει για 14 χρόνια. Ο παρακάτω χάρτης δείχνει το μέσο ετήσιο ύψος κατακρημνισμάτων παγκοσμίως (σε χιλιοστά [και ίντσες]). Το ανοιχτό πράσινο χρώμα μπορεί να θεωρηθεί "έρημος". Βέβαια, όλοι ξέρουμε ότι η Σαχάρα της Αφρικής είναι έρημος, αλλά αντίστοιχα μικρά ύψη κατακρημνισμάτων έχει και το μεγαλύτερο τμήμα της Γροιλανδίας και της Ανταρκτικής. Μέση ετήσια βροχόπτωση

26 Αποθήκευση νερού σε πάγο, παγετώνες και χιόνι Πάγοι ανά τον κόσμο φτάσει και τα μέτρα. Το νερό που βρίσκεται αποθηκευμένο για μεγάλες χρονικές περιόδους στον πάγο, το χιόνι και τους παγετώνες, αποτελεί και αυτό μέρος του υδρολογικού κύκλου. Το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του πάγου στη Γη, περίπου το 90%, βρίσκεται στην Ανταρκτική, ενώ οι πάγοι της Γροιλανδίας περιέχουν το υπόλοιπο 10% της παγκόσμιας μάζας πάγου. Στη Γροιλανδία το μέσο πάχος πάγου είναι μέτρα, αλλά μπορεί να μπορεί να Ο πάγος και παγετώνες έρχονται και παρέρχονται Το κλίμα της Γης μεταβάλλεται συνέχεια αν και συνήθως η μεταβολή δεν είναι αρκετά γρήγορη ώστε να γίνεται αντιληπτή. Κατά τη διάρκεια της ιστορίας της Γης έχουν περάσει πολλές θερμές περίοδοι, όπως η περίοδος των δεινοσαύρων πριν από 100 εκατομμύρια χρόνια, αλλά και πολλές ψυχρές περίοδοι, όπως η τελευταία εποχή των παγετώνων πριν από περίπου χρόνια. Κατά τη διάρκεια της τελευταίας εποχής των παγετώνων, μεγάλο τμήμα του βόρειου ημισφαιρίου, ήταν σκεπασμένο με παγετώνες. Μερικά στοιχεία για τους παγετώνες και τα παγόβουνα Οι παγετώνες καλύπτουν σήμερα το 10-11% της στεριάς της Γης. Αν όλοι οι παγετώνες έλιωναν σήμερα, η στάθμη της θάλασσας θα ανέβαινε κατά 70 μέτρα (Πηγή: Εθνικό Κέντρο Δεδομένων Χιονιού και Πάγου των ΗΠΑ).

27 Κατά τη διάρκεια της τελευταίας εποχής των παγετώνων η στάθμη της θάλασσας ήταν κατά 122 μέτρα χαμηλότερη της σημερινής και οι παγετώνες κάλυπταν το ένα τρίτο περίπου της στεριάς. Κατά τη διάρκεια της τελευταίας θερμής εποχής, χρόνια πριν, οι θάλασσες ήταν 5,5 μέτρα ψηλότερες από σήμερα. Πριν από τρία εκατομμύρια χρόνια, οι θάλασσες μπορεί να ήταν και μέχρι 50 μέτρα ψηλότερες από σήμερα. Απορροή από λιώσιμο του χιονιού βρά-χων. Παγκοσμίως, η απορροή από το λιώσιμο του χιονιού προς τα υδατορεύματα αποτελεί σημαντική συνιστώσα της κίνησης του νερού. Σε κρύα κλίματα μεγάλο μέρος της ανοιξιάτικης απορροής και της παροχής των ποταμών προέρχεται από το λιώσιμο χιονιού και πάγου. Το γρήγορο λιώσιμο του χιονιού προκαλεί πολλές φορές, εκτός από πλημμύρες, κατολισθήσεις και πτώσεις κατακερματισμένων Η απορροή από το λιώσιμο του χιονιού μεταβάλλεται από εποχή σε εποχή αλλά και από χρόνο σε χρόνο. Η έλλειψη νερού αποθηκευμένου με τη μορφή χιονιού το χειμώνα μπορεί να λιγοστέψει το διαθέσιμο νερό για όλο τον υπόλοιπο χρόνο. Αυτό μπορεί να επηρεάσει τη ποσότητα διαθέσιμου νερού στους κατάντη ταμιευτήρες, πράγμα που με τη σειρά του μπορεί να επηρεάσει το διαθέσιμο νερό για άρδευση και ύδρευση. Επιφανειακή απορροή Επιφανειακή απορροή είναι η απορροή κατακρημνισμάτων πάνω από το εδαφικό ανάγλυφο Μέρος των κατακρημνισμάτων που πέφτουν πάνω στο έδαφος, κυλούν επιφανειακά προς τα ποτάμια, σχηματίζοντας την επιφανειακή απορροή.. Στην πραγματικότητα τα πράγματα είναι πιο περίπλοκα, καθώς τα

28 ποτάμια κερδίζουν και χάνουν νερό μέσω του εδάφους. Συνήθως, τμήμα της βροχής που πέφτει, ποτίζει το έδαφος, αλλά όταν το έδαφος είναι κορεσμένο ή αδιαπέρατο, όπως π.χ. ένας δρόμος ή ένα πάρκινγκ, το νερό αρχίζει να ρέει προς τα χαμηλά με τη μορφή απορροής. Το νερό στην πορεία του προς τα ποτάμια, κυλά μέσω αυλακιών στο έδαφος. Η πιο πάνω φωτογραφία δείχνει πως η επιφανειακή απορροή (που εδώ κυλά από έναν δρόμο) μπαίνει σε ένα μικρό ρυάκι. Η απορροή στην περίπτωση αυτή κυλά πάνω από χώμα και συμπαρασύρει φερτά μέσα στο ποτάμι. Το νερό που μπαίνει στο ρυάκι ξεκινά το ταξίδι του πίσω προς τη θάλασσα. Ροή σε υδατορεύματα: Η κίνηση του νερού μέσα στα ποτάμια Η Γεωλογική Υπηρεσία των ΗΠΑ (USGS) χρησιμοποιεί τον όρο "ροή σε υδατορεύματα" αναφερόμενη στο νερό που κυλά μέσα σε ποτάμια, ρέματα ή ρυάκια. Η σημασία των ποταμών Τα ποτάμια δεν είναι σημαντικά μόνο για τους ανθρώπους, αλλά και για τη ζωή παντού. Δεν είναι μόνο θαυμάσιοι τόποι αναψυχής, αλλά μπορούν να χρησιμοποιηθούν επίσης ως πηγή πόσιμου νερού και νερού για άρδευση, για τη παραγωγή ηλεκτρισμού, τη μετακίνηση εμπορευμάτων αλλά και ως πηγή τροφής. Χρησιμοποιούνται μερικές φορές αναγκαστικά και για την απόρριψη λυμάτων, τα οποία θα πρέπει να είναι επεξεργασμένα για την αποφυγή ρύπανσης και καταστροφής των πολλών ειδών οργανισμών, φυτών και ζώων, που ζουν στα ποτάμια. Τα ποτάμια βοηθούν στην τροφοδοσία των υπόγειων υδροφορέων μέσω της διήθησης νερού από τη κοίτη τους προς τα κατώτερα υπεδάφια στρώματα. Και φυσικά επιστρέφουν στη θάλασσα το μεγαλύτερο τμήμα του νερό που εισέρχεται σε αυτά. Η ροή των υδατορευμάτων αλλάζει συνεχώς Η ροή στα υδατορεύματα αλλάζει συνεχώς, από μέρα σε μέρα, ή ακόμα από λεπτό σε λεπτό. Φυσικά, ο βασικός παράγοντας που επηρεάζει

29 την παροχή του νερού είναι η απορροή των κατακρημνι-σμάτων από τη λεκάνη. Η βροχή αυξάνει τη στάθμη του νερού των ποταμών, ακόμα και αν έχει βρέξει πολύ ψηλά στη λεκάνη απορροής, μακριά από τη θέση που παρατηρούμε τη ροή. Το μέγεθος ενός ποταμού εξαρτάται από το μέγεθος της λεκάνης απορροής του. Μεγάλο ποτάμι είναι αυτό που έχει μεγάλη λεκάνη απορροής. Ομοίως, ποτάμια διαφορετικών μεγεθών, αντιδρούν διαφορετικά σε καταιγίδες και βροχές. Η στάθμη των μεγάλων ποταμών αλλάζει πιο αργά από τη στάθμη των μικρών. Σε μια μικρή λεκάνη, η στάθμη του ποταμού θα ανυψωθεί και θα πέσει μέσα σε μερικά λεπτά ή ώρες. Στα μεγάλα ποτάμια κάτι τέτοιο μπορεί να πάρει μέρες και οι πλημμύρες μπορεί να διαρκέσουν πολύ. Αποθήκευση γλυκού νερού: Γλυκό νερό στην επιφάνεια της Γης Ένα μέρος του υδρολογικού κύκλου, που είναι προφανώς ζωτικής σημασίας για τη ζωή πάνω στη Γη, είναι το γλυκό νερό που βρίσκεται στην επιφάνεια του εδάφους. Το επιφανειακό νερό περιλαμβάνει υδατορεύματα, λίμνες, ταμιευτήρες (τεχνητές λίμνες) και υγρότοπους γλυκού νερού. Η ποσότητα του νερού στα ποτάμια και τις λίμνες αλλάζει συνεχώς λόγω της μεταβολής των εισροών (όπως των κατακρημνισμάτων και των παροχών των πηγών) και των εκροών (όπως της εξάτμισης και της διήθησης προς τους υπόγειους υδροφορείς). Η ποσότητα και η θέση του επιφανειακού νερού, αλλάζει στο χρόνο και το χώρο, ως αποτέλεσμα είτε φυσικών είτε ανθρωπογενών διεργασιών. Το επιφανειακό νερό επιτρέπει τη συνέχιση της ζωής Όπως φαίνεται και από αυτή τη φωτογραφία του Δέλτα του Νείλου η ζωή μπορεί να ανθίσει και μέσα στην έρημο, αρκεί να υπάρχει παροχή επιφανειακού (ή υπόγειου) νερού. Το νερό στηρίζει ουσιαστικά τη ζωή στη Γη. Το γλυκό νερό είναι σχετικά σπάνιο στην επιφάνεια της Γης. Μόνο το 3% του νερού του πλανήτη είναι γλυκό ενώ όλες οι λίμνες και τα έλη μαζί περιέχουν μόνο το 0,29% του γλυκού αυτού νερού. Το 20% του συνολικού γλυκού νερού των λιμνών και ελών βρίσκεται σε μία λίμνη, τη λίμνη Βαϊκάλη στην Ασία. Άλλο ένα 20% βρίσκεται αποθηκευμένο στις Μεγάλες Λίμνες (Huron, Michigan, και Superior) στις ΗΠΑ. Τα ποτάμια περιέχουν μόνο το 0,006% του συνολικού γλυκού νερού του πλανήτη.

30 Διήθηση: Η προς τα κάτω κίνηση του νερού από την επιφάνεια προς τα εδαφικά στρώματα και τα πετρώματα Το υπόγειο νερό ξεκινά ως κατακρήμνισμα νερό! Παντού στον κόσμο, τμήμα του νερού που πέφτει ως βροχή ή χιόνι, διηθείται μέσα στο έδαφος. Η ποσότητα του νερού που διηθείται εξαρτάται από έναν αριθμό παραγόντων. Η διήθηση των κατακρημνισμάτων που πέφτουν πάνω στους πάγους της Γροιλανδίας μπορεί να είναι πολύ μικρή, ενώ αντίθετα, σ αυτή τη φωτογραφία του υδατορεύματος που χάνεται μέσα σε μια σπηλιά, στη Georgia των ΗΠΑ, όλο το νερό γίνεται κατευθείαν υπόγειο Τμήμα του νερού που διηθείται μένει κοντά στην επιφάνεια του εδάφους και μπορεί να καταλήξει τελικά σε ένα υδατόρευμα. Ένα άλλο τμήμα του νερού, μπορεί να διηθηθεί πιο βαθιά και να τροφοδοτήσει υπόγειους υδροφορείς. Αν οι υδροφορείς είναι κοντά στην επιφάνεια και αρκετά πορώδεις, ώστε να επιτρέπουν τη γρήγορη κίνηση του νερού, μπορεί να φτιαχτούν πηγάδια και να αντληθεί νερό για διάφορες ανάγκες. Το νερό μπορεί να ταξιδέψει μεγάλες αποστάσεις ή να μείνει αποθηκευμένο υπόγεια για μεγάλα χρονικά διαστήματα πριν επανέλθει στην επιφάνεια μπαίνοντας σε ποτάμια ή τη θάλασσα. Υπόγειο νερό Καθώς το νερό διηθείται προς το υπέδαφος, σχηματίζει συνήθως μια ακόρεστη και μια κορεσμένη ζώνη. Στην ακόρεστη ζώνη υπάρχει νερό αλλά και αέρας στα κενά (πόρους) του εδαφικού σχηματισμού, δηλαδή τα κενά αυτά δεν είναι τελείως

31 γεμάτα με νερό. Το άνω μέρος της ακόρεστης ζώνης είναι η εδαφική ζώνη. Η εδαφική ζώνη έχει κενά που δημιουργούνται από τις ρίζες των φυτών, τα οποία επιτρέπουν στο νερό να διηθηθεί. Το νερό στην ανώτερη αυτή ζώνη μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τα φυτά. Κάτω από την ακόρεστη ζώνη βρίσκεται η κορεσμένη, στην οποία το νερό γεμίζει όλους τους πόρους του εδάφους. Αποθήκευση υπόγειου νερού: Νερό που βρίσκεται κάτω από την επιφάνεια της Γης για μεγάλα χρονικά διαστήματα Εκτός από τις καθημερινά ορατές ποσότητες νερού, υπάρχουν και τεράστιες μη ορατές ποσότητες νερού νερού που βρίσκεται και κινείται κάτω από την επιφάνεια του εδάφους. Οι άνθρωποι χρησιμοποιούν το νερό αυτό εδώ και χιλιάδες χρόνια και συνεχίζουν και σήμερα να το χρησιμοποιούν κυρίως για ύδρευση και άρδευση. Η ζωή στη Γη βασίζεται στο υπόγειο νερό όπως και στο επιφανειακό. Το αποθηκευμένο υπόγειο νερό ως μέρος του υδρολογικού κύκλου Μεγάλες ποσότητες νερού βρίσκονται αποθηκευμένες κάτω από την επιφάνεια του εδάφους. Το νερό αυτό συνεχίζει να κινείται, αν και συνήθως με πολύ μικρή ταχύτητα, και συνεχίζει να αποτελεί μέρος του υδρολογικού κύκλου. Το περισσότερο υπόγειο νερό προέρχεται από διήθηση κατακρημνισμάτων. Τα ανώτερα στρώματα αποτελούν την ακόρεστη ζώνη όπου η ποσότητα του νερού αλλάζει με το χρόνο αλλά δεν γεμίζει πλήρως τους πόρους του εδάφους. Κάτω από τη ζώνη αυτή υπάρχει η κορεσμένη ζώνη όπου όλοι οι πόροι και οι ρωγμές των πετρωμάτων είναι γεμάτα νερό. Ο όρος υπόγειο νερό χρησιμοποιείται για να περιγράψει αυτή τη ζώνη. Ο χώρος αποθήκευσης του υπόγειου νερό αποδίδεται με τον όρο "υδροφορέας". Οι υδροφορείς ή τα υδροφόρα στρώματα, είναι τεράστιες αποθήκες νερού της Γης και η ζωή εκατομμυρίων ανθρώπων σε όλο τον κόσμο εξαρτάται καθημερινά από αυτούς. Υπόγειο νερό και υδροφόρος ορίζοντας Η παραπάνω φωτογραφία δείχνει ένα απλό πείραμα που μπορεί να κάνει κανείς σε μια παραλία εύκολα (αν και ίσως του πάρει μια ώρα κάτω απ τον καυτό ήλιο), σκάβοντας μια τρύπα στην άμμο. Είναι ένας παραστατικός τρόπος να παρουσιάσει κανείς το πως μετά από ένα συγκεκριμένο βάθος, το έδαφος, αν είναι αρκετά πορώδες ώστε να κρατά νερό, είναι κορεσμένο με νερό. Η επιφάνεια της λιμνούλας με το νερό μέσα στη τρύπα είναι ο υδροφόρος ορίζοντας, που στη περίπτωση αυτή είναι η

32 προέκταση της επιφάνειας της θάλασσας. Μια και εδώ η στάθμη της θάλασσας αλλάζει λόγω της παλίρροιας, η στάθμη του νερού στη τρύπα ανεβοκατεβαίνει μαζί της. Αν υποθέσουμε ότι με ένα δοχείο προσπαθούσαμε να αδειάσουμε νερό από την τρύπα, αυτή θα ξαναγέμιζε σχεδόν αμέσως γιατί η άμμος είναι πολύ υδροπερατή, δηλαδή το νερό ρέει εύκολα μέσα στα κενά της. Έτσι λοιπόν, η τρύπα μοιάζει με πηγάδι που δίνει πρόσβαση στο υπόγειο γλυκό νερό. Τα πηγάδια παλιότερα ήταν μικρού βάθους και για να βγάλουν νερό από αυτά χρησιμοποιούσαν κουβάδες. Σήμερα, η τεχνολογία επιτρέπει το άνοιγμα πηγαδιών, ακριβέστερα γεωτρήσεων, σε πολύ μεγαλύτερα βάθη, π.χ. εκατοντάδων μέτρων, που φτάνουν στα βαθύτερα υδροφόρα στρώματα. Η βασική ιδέα είναι όμως η ίδια με τη τρύπα στην άμμο πρόσβαση σε νερό στην κορεσμένη ζώνη όπου οι πόροι των πετρωμάτων είναι γεμάτοι με νερό. Εκφόρτιση υπόγειου νερού: η έξοδος του νερού από το υπέδαφος Το υπόγειο νερό ρέει υπόγεια Όπως προαναφέρθηκε, τμήμα των κατακρημνισμάτων διηθείται και μετατρέπεται σε υπόγειο νερό. Από το νερό που εισχωρεί στο έδαφος, ένα μέρος κινείται κοντά στην επιφάνεια και ξαναβγαίνει γρήγορα με τη μορφή απορροής προς τα υδατορεύματα, υπό την επίδραση της βαρύτητας. Όμως ένα άλλο μεγάλο μέρος συνεχίζει τη πορεία του προς βαθύτερα στρώματα. Όπως δείχνει το διάγραμμα, η κατεύθυνση και η ταχύτητα του υπόγειου νερού καθορίζεται από τα χαρακτηριστικά των υδροφορέων και των στρωμάτων περιορισμού (υπεδάφια στρώματα, τα οποία διαπερνά το νερό πολύ δύσκολα ή σχεδόν καθόλου). Η υπόγεια κίνηση του νερού εξαρτάται από τη διαπερατότητα (πόσο εύκολο ή δύσκολο είναι στο νερό να κινηθεί) και από το πορώδες (την ποσότητα των κενών μέσα στο υλικό) των στρώσεων. Αν το υπεδάφιο στρώμα επιτρέπει στο νερό να κινείται σχετικά γρήγορα, αυτό μπορεί να διανύσει μεγάλες αποστάσεις στη διάρκεια μερικών ημερών. Μπορεί όμως επίσης να βυθιστεί προς βαθιούς υδροφορείς και να κάνει χιλιάδες χρόνια μέχρι να ξαναβγεί στην επιφάνεια.

33 Πηγές: Σημεία όπου το υπόγειο νερό βγαίνει στην επιφάνεια Τι είναι μια πηγή; μέτρα νερού ανά ημέρα. Όταν ένας υδροφορέας γεμίζει τόσο ώστε το νερό να υπερχειλίσει προς την επιφάνεια του εδάφους, δημιουργούνται πηγές. Το μέγεθος τους κυμαίνεται από μικρές πηγές που ενεργοποιούνται μόνο μετά από δυνατές βροχές, μέχρι τεράστιες πηγές που λειτουργούν σε μόνιμη βάση και βγάζουν χιλιάδες κυβικά Το νερό των πηγών δεν είναι πάντα διαυγές Το νερό των πηγών είναι συνήθως διαυγές. Υπάρχουν όμως πηγές, των οποίων το νερό έχει το "χρώμα του τσαγιού", όπως αυτή η πηγή στο Colorado των ΗΠΑ. Το κόκκινο χρώμα προκαλείται από το γεγονός ότι το υπόγειο νερό έρχεται σε επαφή με ορυκτά, όπως ο σίδηρος. Η παρουσία χρώματος στο νερό των πηγών μπορεί να δείχνει ότι το νερό περνά γρήγορα μέσα από μεγάλες υπόγειες διόδους, χωρίς να φιλτράρεται αρκετά από τα πετρώματα ώστε να φύγει το χρώμα. Θερμές πηγές Οι θερμές πηγές είναι κανονικές πηγές, το νερό των οποίων είναι όμως ζεστό, ή σε ορισμένες περιπτώσεις ακόμα και καυτό, όπως στις πηγές αναβράζουσας λάσπης του Εθνικού Πάρκου Η επίδραση του νερού στο κλίμα και τις καιρικές συνθήκες

34 Κλίμα Μεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζει η γνώση του κλίματος που επικρατεί σε κάθε περιοχή, για τη ζωή του ανθρώπου και τις καλλιέργειες. Εξίσου όμως μεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζει και από γεωμορφολογικής πλευράς. Το κλίμα είναι επίσης πολύ καθοριστικός παράγοντας για τη αποσάθρωση των πετρωμάτων και τη δημιουργία αναγλύφου. Καιρός είναι η κατάσταση της ατμόσφαιρας πάνω από μια περιοχή που αναφέρεται σε ορισμένη στιγμή ή περίοδο και χαρακτηρίζεται από τις τιμές των διαφόρων μετεωρολογικών στοιχείων. Κλίμα είναι ο μέσος καιρός, η μέση καιρική κατάσταση, που βγαίνει από τις μέσες τιμές των μετεωρολογικών ή κλιματολογικών στοιχείων που εξάγονται από μακροχρόνιες παρατηρήσεις, τουλάχιστον τριάντα ετών. Τα διάφορα κλιματικά στοιχεία είναι η θερμοκρασία του αέρα, τα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα (βροχή, χιόνι κ.λ.π.), ο άνεμος, η υγρασία του αέρα, η νέφωση, η ηλιοφάνεια, κ.λ.π. Η διαμόρφωση του κλίματος μιας περιοχής καθορίζεται από το γεωγραφικό πλάτος του τόπου, την απόκλιση του ήλιου, την κατανομή ξηρών και θαλασσών, το γήινο ανάγλυφο, τη φύση και την κατάσταση του εδάφους, τα θαλάσσια ρεύματα, τις διάφορες ατμοσφαιρικές διαταράξεις και από την γενική κυκλοφορία της ατμόσφαιρας. Από τους παράγοντες αυτούς ο σπουδαιότερος είναι το γεωγραφικό πλάτος του τόπου, γιατί αυτό σε συνδυασμό με την απόκλιση του ήλιου, ρυθμίζει το ποσό της ηλιακής ενέργειας που δέχεται ο τόπος. Το ποσό αυτό ρυθμίζει τη θερμοκρασία του εδάφους και του αέρα και αποτελεί το σπουδαιότερο κλιματικό στοιχείο. Οι θερμοκρασιακές διαφορές που παρατηρούνται στις περιοχές είναι το σπουδαιότερο αίτιο της δημιουργίας των ανέμων.

35 Διαμόρφωση των κλιματικών συνθηκών Η κατανομή των ξηρών και θαλασσών έχει μεγάλη επίδραση στη διαμόρφωση των κλιματικών συνθηκών εξαιτίας της διαφορετικής συμπεριφοράς των δύο αυτών στοιχείων. Η θερμοκρασία στις θάλασσες παρουσιάζει πιο ομοιόμορφη κατανομή εξαιτίας της συνεχούς κίνησης των νερών και της μεγαλύτερης θερμοχωρητικότητας απ ότι στις ξηρές, που το ανάγλυφο και η φύση του εδάφους δημιουργεί μεγάλες αντιθέσεις μεταξύ των διαφόρων τόπων. Το ποσό των υδρατμών πάνω από τις θαλάσσιες περιοχές είναι πολύ μεγαλύτερο από ότι πάνω από τις ξηρές και μάλιστα από το εσωτερικό των ηπείρων, με αποτέλεσμα οι βροχές να είναι αφθονότερες. Οι άνεμοι πάνω από τις θάλασσες είναι ισχυρότεροι και σταθερότεροι, γιατί δεν συναντούν μεγάλη τριβή. Το γήινο ανάγλυφο ασκεί μεγάλη επίδραση στις κλιματικές συνθήκες π.χ. η θερμοκρασία, η απόλυτη υγρασία και η ατμοσφαιρική πίεση ελαττώνονται με το ύψος. Το ανάγλυφο τροποποιεί τη ροή των ανέμων και επιδρά στη διανομή της βροχής. Τα θαλάσσια ρεύματα επιδρούν τόσο στην κατανομή των θερμοκρασιών των θαλασσών, όσο και στις κλιματικές συνθήκες της ξηράς. Οι κλιματικές αλλαγές οφείλονται κυρίως σε αλλαγές στην κίνηση των θαλασσίων ρευμάτων Η αλλαγή του παγκόσμιου κλίματος