Полезные воды с температурой 20 и выше
Геотерма́льный исто́чник (греч. γαία — земля и θερμ — тепло, жар) — выход на поверхность подземных вод, нагретых выше +20 °C.[1] Также существует определение, в соответствии с которым источник называется горячим, если имеет температуру выше среднегодовой температуры данной местности.[2]
Большинство горячих источников питаются водой, которая подогревается магматическими интрузиями в районах активного вулканизма. Однако не все термальные источники привязаны к таким областям, вода также может подогреваться конвективной циркуляцией — просачивающиеся вниз подземные воды достигают глубины около километра и более, где порода имеет более высокую температуру из-за геотермического градиента земной коры, составляющего около 30 °C на километр первые 10 км.[3]
Термальные минеральные источники подразделяются на тёплые (+20…+37 °C), горячие (+37…+50 °C) и очень горячие (+50…+100 °C).[4]
Распространение[править | править код]
Изотерма +20 °C в земной коре проходит на глубинах от 1500—2000 м (районы многолетнемёрзлых пород) до 100 м и менее (субтропики), а в тропиках выходит на поверхность. В горных районах, таких как Альпы, Кавказ, Тянь-Шань и Памир, термальные источники имеют температуру до +50…+90 °C, а в артезианских бассейнах на глубинах 2000—3000 м скважинами вскрываются воды с температурой +70…+100 °C и более. В районах активного вулканизма источники проявляются в виде гейзеров и струй пара, выносящих на поверхность пароводяные смеси и пары с глубин 500—1000 м, где вода находится в перегретом состоянии (+150…+200 °C). Подобные объекты можно встретить на Камчатке (Паужетка), в США (Большие Гейзеры), в Новой Зеландии (Уаиракеи), в Италии (Лардерелло), в Исландии и других местах.[1]
На Курильских островах питающие фумаролы газы могут частично перехватываться подземными водами, которые приобретая характер кислот, растворяют горные породы и выносят растворённые вещества в море.
Учитывая факт того, что наличие геотермальных источников типично для горной местности, абсолютным феноменом является наличие геотермальных источников в равнинной местности. В качестве примеров можно привести районы Западной Сибири, где наибольшее скопление геотермальных источников сосредоточено в западной части Тюменской области.[2]
Состав[править | править код]
Минерализация термальных вод, их химический, газовый состав сильно варьируется: от пресных и солоноватых гидрокарбонатных и гидрокарбонатно-сульфатных, кальциевых, натриевых, азотных, углекислых и сероводородных до солёных и рассольных хлоридных, натриевых и кальциево-натриевых, азотно-метановых и метановых, местами сероводородных.[1]
Биота[править | править код]
Термофилы — тип организмов из экстремофилов, которые живут при относительно высоких температурах (от +45 до +80 °C). Многие термофилы являются археями. Некоторые из обитателей термальных источников заразны для человека:
- Naegleria fowleri — амёба, обитает в тёплой воде и почве, распространена во всём мире. Может быть причиной заболевания менингитом.[5][6] Эта амёба попадает в мозг через носовые пути, с ней связывают несколько смертельных случаев.[7][8]
- Acanthamoeba, по информации американских Центров по контролю и профилактике заболеваний, также может распространяться через горячие источники.[9]
- Бактерия Legionella распространилась через термальные источники.[10][11]
- В Японии был случай возможного заражения вирусом герпеса через горячий источник.[12]
- Вирусы были найдены в очень экстремальных условиях, например в источнике с температурой +87…+93 °C и высокой кислотностью (pH=1,5) (Поццуоли, Италия). Эти вирусы в лабораторных условиях инфицировали клетки.[13]
Хозяйственное использование[править | править код]
Горячие источники издревле применялись для лечения больных (римские, тбилисские термы), соответствующий раздел медицины называется бальнеология. На территории России располагаются известные курорты Белокуриха, Кульдур (азотные термы, богатые кремнекислотой), Кавказские Минеральные Воды (углекислые воды), Мацестинский курорт (сероводород).[1] В Японии на геотермальных источниках располагаются онсэны.
Термальные воды также используются для теплоснабжения и в качестве альтернативного источника электричества. Рейкьявик (столица Исландии) полностью обогревается теплом термальных вод. В Италии, Исландии, Мексике, России, США и Японии работает ряд электростанций на перегретых термальных водах с температурой свыше +100 °C.[1]
В теплоснабжении существует деление источников на слаботермальные (+20…+50 °C), термальные (+50…+75 °C) и высокотермальные (+75…+100 °C), а в бальнеологии — на тёплые или субтермальные (+20…+37 °C), термальные (+37…+42 °C) и гипертермальные (более +42 °C).[1]
См. также[править | править код]
- Горячая точка (геология)
- Гидротермальные источники срединно-океанических хребтов
- Термы вулканические
- Список геотермальных источников
Примечания[править | править код]
- ↑ 1 2 3 4 5 6 Термальные воды // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
- ↑ 1 2 М.Ф.Иванова. Общая геология. — Москва: Высшая школа, 1974.
- ↑ Hot spring — Encyclopædia Britannica
- ↑ Термальные воды (недоступная ссылка) (недоступная ссылка с 14-06-2016 [1483 дня]) — Словарь по естественным наукам. Глоссарий.ру
- ↑ emedicine article on naegleria
- ↑ [www.blackwell-synergy.com/doi/full/10.1111/j.1550-7408.2003.tb00614.x?cookieSet=1 Occurrence and Distribution of Naegleria Species in Thermal Waters in Japan] Архивная копия от 15 декабря 2018 на Wayback Machine, Shinji Izumiyama, Kenji Yagita, Reiko Furushima-Shimogawara, Tokiko Asakura, Tatsuya Karasudani, Takuro Endo, The Journal of Eukaryotic Microbiology Vol. 50 Issue s1 Page 514 July 2003
- ↑ [www.blackwell-synergy.com/links/doi/10.1046/j.1440-1827.1999.00893.x Primary amebic meningoencephalitis due to Naegleria fowleri: An autopsy case in Japan] Архивная копия от 15 декабря 2018 на Wayback Machine, Yasuo Sugita, Teruhiko Fujii, Itsurou Hayashi, Takachika Aoki, Toshirou Yokoyama, Minoru Morimatsu, Toshihide Fukuma & Yoshiaki Takamiya, Pathology International, Volume 49 Page 468 — May 1999
- ↑ Southern New Mexico web site article about some local hot springs, including a warning about Naegleria fowler Архивировано 15 ноября 2006 года.
- ↑ CDC description of acanthamoeba
- ↑ Molecular determination of infection source of a sporadic Legionella pneumonia case associated with a hot spring bath, H. Miyamoto, S. Jitsurong, R. Shiota, K. Maruta, S. Yoshida, E. Yabuuchi, Microbiol Immunol., 41(3):197-202, 1997.
- ↑ An outbreak of legionellosis in a new facility of hot spring Bath in Hiuga City, Eiko Yabauuchi, Kunio Agata, Kansenshogaku zasshi (Kansenshogaku zasshi), ISSN 0387-5911, vol. 78, no2, pp. 90-98, 2004.
- ↑ Indolent herpetic whitlow of the toe in an elderly patient with diabetic neuropathy, Maki Ozawa, Tomoyuki Ohtani, and Hachiro Tagami, Dermatology Online Journal 10 (1): 16, 2004.
- ↑ Viral Diversity in Hot Springs of Pozzuoli, Italy, and Characterization of a Unique Archaeal Virus, Acidianus Bottle-Shaped Virus, from a New Family, the Ampullaviridae, Monika Häring, Reinhard Rachel, Xu Peng, Roger A. Garrett, and David Prangishvili1, J. Virol., 79(15): 9904-9911, August 2005.
Литература[править | править код]
- Дворов И. М. Глубинное тепло Земли / Отв. ред. доктор геолого-минералогических наук А. В. Щербаков. — М.: Наука, 1972. — 208 с. — (Настоящее и будущее человечества). — 15 000 экз.
- Мархинин Е. К., Стратула Д. С. Гидротермы Курильских островов / Отв. ред. В. М. Сугробов; АН СССР, ДВНЦ, Ин-т вулканологии. — М.: Наука, 1977. — 212 с.
- Пийп Б. И. Термальные ключи Камчатки. М.,Л.: Изд-во АН СССР, 1937. 269 с. (Тр. СОПС АН СССР. Сер. Камчатская: Вып. 2.)
Ссылки[править | править код]
- Минеральные воды // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
- Справочное руководство гидрогеолога / под редакцией В.М.Максимова. — Л.: Недра, 1979. — Т. 1. — С. 163.
Некоторые внешние ссылки в этой статье ведут на сайты, занесённые в спам-лист. Эти сайты могут нарушать авторские права, быть признаны неавторитетными источниками или по другим причинам быть запрещены в Википедии. Редакторам следует заменить такие ссылки ссылками на соответствующие правилам сайты или библиографическими ссылками на печатные источники либо удалить их (возможно, вместе с подтверждаемым ими содержимым). Список проблемных доменов
|
Источник
Термальные источники (более правильно называть их “геотермальные”) – это выходящие на поверхность подземные воды с температурой выше 20 градусов. Также часто термальными считают источники, температура которых выше среднегодовых значений для данного места.
Целебные свойства термальных источников были известны с древности, возле них древние римляне строили свои термы (отсюда и на звание “термальный”), принимая ванны в которых, залечивали полученные в походах раны. Именно таким путем были основаны знаменитые и в наше время термальные курорты Австрии, Германии и Италии. Только сейчас помимо принятия целебных ванн здесь можно получить и полноценную медицинскую диагностику на самом современном оборудовании и лечение с применением всех современных методик.
История лечения термальными водами
У многих народов есть легенды, повествующие о том, как загнанное охотниками раненое животное прыгало в горячий ручей или озеро и выскакивало оттуда полностью исцеленным и полным сил (одна из самых известных посвящена открытию целебных карловарских источников и основанию города Карловы Вары знаменитым чешским королем Карлом IV. Памятник тому оленю до сих пор украшает самый высокий холм над городом). На фото – набережная реки Теплы с говорящим названием (за счет бьющих в нее термальных источников вода теплая даже зимой):
Простое принятие ванн и плавание в горячих источниках с середины XIX века ставится на серьезную научную основу. Появляются новые методы – души, контрастные ванны, купели и т.д. Проводится серьезное изучение состава и механизма действия различных горячих источников. Благодаря этому к концу ХХ века бальнеология становится заметной наукой, на волне интереса ко всем естественным, без применения химиопрепаратов, методов лечения занявшей ведущие позиции в лечении многих заболеваний.
Виды термальных источников, применяемых для лечения
Термальные источники разделяются по температуре – на теплые (до 37 градусов Цельсия), горячие – от 37 до 50 градусов и очень горячие. Кстати, бывают источники с температурой воды и выше 100, даже до 200 градусов. Это происходит в глубоких слоях почвы с вулканической активностью (например, на Камчатке и в Исландии). Сжатая твердыми горными породами вода не может расшириться, чтобы перейти в газообразное состояние. На поверхность такие перегретые термальные воды вырываются в виде гейзеров.
По составу деление термальных источников очень разнообразно – от практически пресных и солоноватых (хлоридно-натриевых) до сульфатно-бикарбонатных, бромных, йодных, радоновых и т.д. Классификация по составу в целом сходна с таковой, принятой для обозначения минеральных вод.
Показания для лечения термальными водами
Спектр заболеваний, при которых показано лечение принятием термальных ванн, достаточно широк. Издревле купанием в термальных источниках лечили поражения кожи и опорно-двигательного аппарата, последствия травм и ранений.
Сегодня в этот перечень добавились ревматические заболевания, хронические воспалительные болезни половой сферы, восстановительные периоды после хирургических операций. Есть и ряд противопоказаний, в первую очередь тяжелая гипертоническая болезнь и злокачественные новообразования.
В любом случае, перед поездкой на термальный курорт лучше проконсультироваться с врачом, да и по приезду в такой санаторий, пациентов до назначения термальных процедур обязательно подвергают тщательному обследованию.
Показано купание в термальных источниках и абсолютно здоровым людям – это прекрасный способ снять усталость и стресс, как физический так и умственный. Вот почему такой популярностью пользуются альпийские горнолыжные курорты, расположенные рядом с термальными источниками.
Другие сферы применения термальных источников
Последние десятилетия термальные источники стали применяться для выработки электроэнергии в геотермальных электростанциях, использующих естественное тепло воды для выработки электроэнергии. Уникальность этой технологии – в ее экологичности и практической неисчерпаемости источника энергии. Ведь термальные воды, являющиеся по сути таким же полезным ископаемым как нефть или природный газ, уникальны своей практически 100%-й возобновляемостью в отличие от углеводородов. Подобные электростанции уже построены и работают в Исландии, России, США, Италии.
Еще одно место применения – теплоснабжение человеческих жилищ. Столица Исландии Рейкьявик полностью отапливается за счет термальных вод окружающих город источников.
Источник
Энергия тепла, содержащаяся в глубинных слоях под поверхностью Земли, называется геотермальной энергией (от греч. geo – Земля и thermo – тепло). Ученые давно выяснили, что с продвижением в глубь планеты температура увеличивается. Это происходит за счет радиоактивного распада химических элементов, содержащихся в недрах земли.
В земной коре существует подвижный и чрезвычайно теплоемкий энергоноситель – вода, которая насыщает все породы осадочного чехла. Разогретые до высоких температур породы нагревают воду. Жидкая вода существует только до глубин 10–15 километров, ниже при температуре около 700°С вода находится исключительно в газообразном состоянии.
На глубине 50–60 километров при давлениях около 30 тысяч атмосфер исчезает граница фазовости, т.е. водяной газ приобретает такую же плотность, что и жидкая вода.
Термальные воды – подземные воды земной коры с температурой от 20°С и выше. В любой точке земной поверхности, на определенной глубине, зависящей от геотермических особенностей района, залегают пласты горных пород, содержащие термальные воды (гидротермы). Глубина залегания изотермы 20°С в земной коре – от 1500–2000 метров в районах многолетнемерзлых пород и до 100 м и менее в районах субтропиков; на границе с тропиками изотерма 20°С выходит на поверхность.
Термальные подземные воды распространены как в областях молодого и современного вулканизма, так и в платформенных областях. В платформенных областях термальные воды существуют в глубоких частях артезианских бассейнов.
В артезианских бассейнах на глубине 2000–3000 метров скважинами вскрываются воды с температурой 70–100 °С и более.
К областям распространения месторождений термальных вод относятся: вулканическое кольцо бассейна Тихого океана, Альпийский складчатый пояс, рифтовые долины континентов, срединно-океанические хребты, платформенные погружения и предгорные краевые прогибы.
В районах современного вулканизма гидротермальная оболочка иногда выходит на поверхность. В этих районах циркулирующая вода перегревается выше температур кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности.
По температуре источники разделяют на холодные до 20°, теплые – от 20 до 35°, горячие – от 35° до точки кипения, а выше – перегретые.
На поверхность земли термальные воды могут выходить в различном виде, в зависимости от температуры: перегретые воды – кипящими, пульсирующими и фонтанирующими источниками; воды с температурой до 100° – спокойно изливающимися, с температурой 180–200° С и выше – в виде парогазовых струй.
В горных районах (например, Альпы, Кавказ, Тянь-Шань, Памир) термальные воды выходят на поверхность в виде многочисленных горячих источников (температура до 50 90 °С), а в районах современного вулканизма проявляют себя в виде гейзеров и паровых струй (здесь скважинами на глубине 500 1000 м вскрываются воды с температурой 150 250 °С), дающих при выходе на поверхность пароводяные смеси и пары (Паужетка на Камчатке, Большие Гейзеры в США, Уайракей в Новой Зеландии, Лардерелло в Италии, гейзеры в Исландии и др.).
В зависимости от соотношения вод магматического и инфильтрационного (атмосферного) происхождения определяются все физические свойства и химический состав термальных источников.
Химический, газовый состав и минерализация термальных вод разнообразны: от пресных и солоноватых гидрокарбонатных и гидрокарбонатно-сульфатных, кальциевых, натриевых, азотных, углекислых и сероводородных до соленых и рассольных хлоридных, натриевых и кальциево-натриевых, азотно-метановых и метановых, местами сероводородных.
В настоящее время геотермальные ресурсы разведаны в 80 странах мира. Их активное использование ведется в 58 государствах. На сегодняшний день мировыми лидерами в геотермальной электроэнергетике являются США, Филиппины, Мексика, Индонезия, Италия, Япония, Новая Зеландия и Исландия.
В России большими геотермальными ресурсами обладают Камчатка, Чукотка, Курилы, Приморский край, Западная Сибирь, Северный Кавказ, Краснодарский и Ставропольский края, Калининградская область.
На Камчатке известно более 100 естественных выходов термальных вод, здесь источники отличаются не только высокой температурой (170 200°С), но и характеризуются относительно низкой минерализацией (0,6 5,0 г/л). Большие запасы высокотермальных вод содержатся в Московском артезианском бассейне (температуры свыше 100°С на глубине 1500 м) и артезианских бассейнах Западной Сибири.
В настоящее время геотермальные ресурсы используются для выработки электроэнергии, для коммунально-бытовых, парниково-тепличных и бальнеологических целей (лат. balneum ванна, купание).
Если температура теплоносителя достигает более 150°С, его используют для выработки электроэнергии. В Рейкьявике (Исландия) геотермальная отопительная система мощностью 350 МВт обслуживает свыше 100 тысяч жителей. Во Франции более 70 геотермальных установок обеспечивают теплом более 800 тысяч человек. В 120 километрах от Сан-Франциско в США производит электроэнергию геотермальная станция мощностью 500 МВт. В Новой Зеландии существует такая электростанция в районе Вайракеи, ее мощность 160 МВт.
В Калифорнии, Неваде и некоторых других местах геотермальная энергия используется на больших электростанциях, Так, в Калифорнии около 5% электричества вырабатывается за счет геотермальной энергии, в Сальвадоре геотермальная энергия производит около 1/3 электроэнергии.
В России действуют 3 геотермальных электростанции, расположенные на Камчатке: Паужетская ГеоЭС в изолированном Паужетском энергоузле, Верхнее-Мутновская ГеоЭС и Мутновская ГеоЭС в Центральном энергоузле.
В Исландии геотермальное тепло используется в различных сферах, в том числе и для обогрева жилья. Исландия практически полностью обеспечивает себя электрической и тепловой энергией за счет своей геотермальной и гидроэнергии.
Методы использования геотермальной энергии развиты настолько, что можно использовать тепло из-под земли для бытовых нужд в небольших домашних хозяйствах. Для этого техники пробуривают скважину глубиной до 100 м и опускают туда трубу. Циркулирующая в ней жидкость температурой в 10 градусов нагревается подземным теплом благодаря действию теплового насоса до 45 градусов. В результате получаемая тепловая энергия в четыре раза превышает расходы электричества на работу насоса.
В Швеции в 90% жилых новостроек пробуривается скважина, по которой тепло из-под земли поступает в квартиру.
Геотермальные воды с температурой от 20 до 40°C и обладающие целебными свойствами используют для лечебных целей. Геотермальные курорты располагаются вблизи горячих источников. Такие курорты есть в Исландии, Италии, Чехии, Германии, Турции, России и других странах.
Венгрию называют империей купален. В стране около 80% территорий, где есть лечебные и термальные курорты.
Геотермальные источники курорта SPA в Бельгии известны с XVI века. Курорт с одноименным названием обязан своим процветанием минеральным источникам, насыщенным железом.
Во второй половине XX столетия слово приобрело новый смысл, теперь словом СПА стали называть Wellness-оазисы в отелях.
SPA (СПА) – это оздоровительный комплекс процедур с использованием морской, термальной, минеральной или пресной воды, морских водорослей, целебных растений и лечебных грязей, программы водолечения, цель которых гармония тела, души и духа. Также к СПА относятся фитнесс-программы, диетические программы, программы регенерации и программы по омоложению кожи лица и тела. Словом SPA (СПА) обозначают также курорты, в которых проводится водолечение.
Самыми популярными являются СПА-комплексы, расположенные на тихоокеанском побережье в азиатских странах.
В России пресные азотные термы, богатые кремнекислотой, используют известные курорты — Белокуриха на Алтае, Кульдур в Хабаровском крае и др.; углекислые термальные воды — курорты Кавказских Минеральных Вод (Пятигорск, Железноводск, Ессентуки), сероводородные курорт Сочи Мацеста.
Достоинствами геотермальной энергии можно считать практическую неисчерпаемость ресурсов, независимость от внешних условий, времени суток и года, возможность комплексного использования термальных вод для нужд теплоэлектроэнергетики и медицины. Недостатками ее являются высокая минерализация термальных вод большинства месторождений и наличие токсичных соединений и металлов, что исключает в большинстве случаев сброс термальных вод в природные водоемы.
Источник