Химические ингредиенты природных вод и их значение для оценки качества воды

Химические компоненты природных вод делятся на 5 групп (О.А. Алексеев).

1. Главные ионы.

2. Растворенные газы.

3. Биогенные вещества.

4. Микроэлементы.

5. Органические вещества.

7.3.1. Главные ионы. В природных водах установлено присутствие более 70 химических элементов. Наиболее распространенные анионы: HCO₃^-, SO₄^2-, Cl^-, СО₃^2-, HSiO₃^-.

Катионы: Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Fe²⁺.

Содержание главных ионов в пресных водах составляет 90 – 95% от общего солесодержания.

В природных водах постоянно присутствуют ионы Ca²⁺, Mg²⁺, обуславливающие жесткость воды.

Источник: растворение пород, содержащих известняки, доломит, гипс, сложные алюмосиликаты.

В сильно минерализованных водах Mg²⁺ больше, так как его соли лучше растворяются в воде по сравнению с солями Са²⁺.

В санитарно – гигиеническом отношении Ca²⁺ и Mg²⁺ не представляют опасности, но жёсткость обусловленная ими делает воду не пригодной для хозяйственно – бытовых и производственных нужд.

Na⁺ и K⁺ присутствуют почти во всех природных водах. Соли натрия, присутствующие в водяном паре, обуславливают пенистый переброс солей. Поэтому их присутствие в воде для питания паровых котлов среднего и высокого давления нежелательно!

НСО₃^- - присутствует во всех природных водах.

Источник – растворение карбонатных пород под влиянием СО₂.

Вместе с Са²⁺ и Mg ²⁺ - обуславливает карбонатную жесткость, характеризует общую щелочность для многих природных вод.

Источником SO₄^2- является растворение гипсовых пород, мирабилита, окисление сульфидов, серы и органических серусодержащих соединений.

Содержание SO₄^2- лимитируется в питьевой воде, так как при концентрации 500 мг/л у человека может появиться расстройство желудочно – кишечного тракта. В производственных условиях значительное содержание SO₄^2- - способствует коррозии бетона.

Сl ^- -занимает первое место среди анионов. В пресных водах содержание невелико.

Источники – растворение горных пород, выбросы извержений вулканов. Хлориды – постоянный компонент бытовых стоков и производственных сточных вод.

При конц. Сl^- выше 300 мг/л у воды появляется солоноватый привкус.

Сl^- усиливает коррозию железа в воде. Повышение Сl^- в воде – это косвенный показатель загрязнения водоема сточными водами.

7.3.2. Растворенные газы .

Кислород – в интервале температур от 0 до 29 ⁰С при атмосферном давлении и содержании О₂ в атмосфере – 20,9% растворимость кислорода сильно варьирует и приводится в таблицах.

О₂ поступает в водоемы из воздуха. Его количество зависит от времени года, глубины водоема, условий аэрации, жизнедеятельности водных организмов.

Содержание О₂, растворенного в воде, свидетельствует о загрязнении водоема органикой. Кислород придает воде свежий вкус, но усиливает коррозию металлов.

Диоксид углерода присутствует в воде как в виде СО₂, так и в виде Н₂СО₃. Сумма СО₂ + Н₂СО₃ определяется понятием «свободная угольная кислота».

Источник - биохимические процессы при разложении органики, из воздуха, с подземными водами.

СО₂ необходим для жизнедеятельности водной растительности. В поверхностных водах содержание СО₂ от 0,5 -2 до 20-30 мг/л. В подземных водах 50 мг/л и более.

Содержание СО₂ зависит от с солесодержания, рН, температуры, концентрации ионов Са²⁺. При концентрации СО₂ в воде выше равновесной появляется агрессивное действие по отношению к бетону и железу.

Сероводород содержится в водах, не имеющих растворенного кислорода.

Н₂S образуется в результате растворения сульфидных минералов; биохимического разложения серусодержащих соединений в отсутствии кислорода.

Так как Н₂S токсичен и придает воде неприятный запах при концентрации 0,3 мг/л, то его наличие в питьевой воде не допускается!

Н₂S вызывает коррозию железа, способствует развитию серобактерий.

7.3.3. Биогенные вещества .

Это соединения, необходимые для жизнедеятельности организмов и выделяемые ими в результате обмена веществ.

Сюда относятся минеральные и органические соединения азота:

белки и продукты их распада, NH₄⁺; NO₂^-; NO₃^-.

Источники: смыв органических остатков с поверхности почвы и поступление с минеральными веществами.

Нитриты (NO₂^-) - промежуточная форма между NН₄⁺ и NО₃^-, их содержание обычно невелико.

Нитраты (NО₃^-) содержатся в сотых долях мг/л.

Аммонийные (NH₃) формы содержатся в малых количествах.

Наличие в воде той или иной формы азота может быть использовано для определения времени загрязнения: если присутствует NH₄⁺, то загрязнение произошло недавно. Если присутствуют NО₃^-, то процессы разложения органических примесей заканчиваются. Наличие соединений азота в воде для промышленного водоснабжения нежелательно, так как они способствуют развитию микроорганизмов в трубах, бассейнах и т.д.

Фосфор

Концентрация фосфора незначительна в природных водоемах. Он присутствует в виде ди – и гидроортофосфатов (Н₂РО₄^- и НРО₄^2-) и органических соединений.

Увеличение концентрации фосфора до нескольких миллиграммов способствует развитию микроорганизмов в трубах и водорослей в водоемах.

Железо II Fe²⁺

Содержится только в подземных водах. При концентрации Fe²⁺ более 0,3 мг/л у воды появляется железистый привкус, а в трубопроводах развиваются железобактерии. Ионы Fe²⁺ совместно с Са²⁺ и Мg²⁺ придают воде жесткость.

Кремний Si

Встречается в природных водах в виде кремниевой кислоты и ее солей, а так же в виде алюмосиликатов в коллоидном и взвешенном состоянии. Встречаются органические соединения кремния. Концентрация Si в природных водах невелика, несколько мг/л, но в водах северных рек она выше и может достигать десятков мг/л. Соединения Si вызывают образования на стенках теплообменной аппаратуры, трудноустранимой накипи, имеющую малую теплопроводимость.

Органические вещества.

Основное место занимает гумусовые соединения. Водный гумус содержит углеводы, жиры, воск.

Почвенный гумус содержит нерастворимый гумин, перегнойные кислоты, которые делятся на гуминовые кислоты и фульвокислоты (креновая и апокреновая).

В зависимости от размера молекул гумины образуют истинные растворы, коллоидные растворы, взвеси.

Концентрация органических веществ может достигать 50 мг/л и выше.

Гуминовые кислоты составляют незначительную часть водного гумуса, основная часть его представлена фульвокислотами. Цветность воды, обусловленная фульватами железа, достигает 3000 ⁰С и выше (платиново – кобальтовая шкала).

Количество органических веществ в воде характеризуется величиной окисляемости, то есть количеством кислорода, расходуемого на окисление примесей сильными окислителями (KMnO₄, K₂Cr₂O₇).

В чистых водах окисляемость от 1 до 4 мг/л. Окисляемость выше 10 мг/л указывают на загрязнение водоема сточными водами.

Воды северных областей содержат повышенное количество гумусов, имеют повышенную окисляемость, но безопасны в санитарном отношении.

Микроэлементы.

Элементы, содержание которых в воде составляет менее 1 мг/л, относятся к группе микроэлементов.

Выделяются следующие группы микроэлементов:

1. Типичные катионы (Zi⁺, Pb²⁺, Cr³⁺, Ba²⁺, Sr²⁺).

2. Ионы тяжелых металлов (Сu²⁺, Ag⁺, Ni²⁺, Cd²⁺ и др.).

3. Амфотерные комплексообразователи (Cr, Mo, V и др.).

4. Типичные анионы (I^-, F^-, Br^- и др.).

5. Радиоактивные элементы.

I^- и F^- имеют важное гигиеническое значение.

При недостатке I^- в воде возникает заболевание щитовидной железы эндемический зоб. Для профилактики люди получают нужное количество I с солью. В воде йод содержится в виде I^- - иона.

F в воде встречается в виде F^- - иона. Его содержание изменяется от сотых долей до десяти мг/л и более. Концентрация F^- в водах России составляет от 0,01 до 12 мг/л. При недостатке F^- наблюдается кариес зубов, а при избытке флюороз (пятнистая эмаль).

Все ионы могут быть естественными компонентами природных вод или появляться в водоемах в результате практической деятельности человека.

 

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: