1.4. Хімічний склад природних вод

Вода в природі ніде не зустрічається в хімічно чистому вигляді, тому що в ній завжди розчинені ті або інші речовини, з якими вона стикається в процесі свого кругообігу. Природні води являються собою хімічний розчин досить складного складу. У природних водах розчинені всі відомі на землі хімічні елементи, але більша частина з них присутня в таких малих кількостях, що поки ще не визначені через недостатню чутливості методів аналізу. Їх присутність виявляється опосередковано, у водних організмах, акумулюючих хімічні елементи з навколишнього води. Наприклад, у крові голотурій, омарів і устриць виявлені кобальт, нікель і олово.

Хімічні речовини, що входять до складу природних вод, можна умовно поділити на п'ять груп:

1) головні іони;

2) розчинені гази;

3) біогенні речовини;

4) мікроелементи;

5) органічну речовину.

Крім того, в природних водах завжди знаходиться якась кількість твердої речовини у вигляді суспензій неорганічного й органічного походження.

У природних водах переважають три аніону (НСО^3-, С1^- і 8О₄^-) і чотири катіона (Са²⁺, Мg²⁺, Nа⁺, К⁺) - їх називають головними іонами.

Вміст солей в природних водах розрізняється в тисячі разів. Так, наприклад, в 1 л дощової води міститься 1-20 мг солей, а в 1 л води із затоки Кара-Богазгол (Каспійське море) - 300 г, тобто 1/3 від маси розчину.

Таким чином, крім складності структури самої води необхідно враховувати той факт, що структура води практично завжди змінюється при взаємодії і навіть при простому контакті з іншими системами, причому це, у свою чергу, впливає і на стан подібних систем. Багатосторонній характер впливу води визначається не тільки такими факторами, як гідратація полярних груп і наявність гідрофобних ефектів, але і можливістю впровадження молекул води в водневі зв'язки всередині макромолекул і в мембранах, відмінністю діелектричних властивостей у вільної та зв'язаної води, ефектами рН та іонної сили у водному середовищі і т.д. І як результат всіх перелічених впливів вода фактично визначає рівновагу сил в межах біологічних структур.

Незаперечно лише те, що вода, на відміну від інших рідин, все-таки має якусь кристалоподібний структуру. У ній, по суті справи, відбувається взаємодія не між разупорядкований молекулами, а між зародками кристалічних утворень. У цьому сенсі вона займає як би проміжне положення між кристалічним і рідким станом і більше схожа з твердим тілом, ніж з ідеальною рідиною, тобто відноситься до категорії рідких кристалічних тіл. Саме в такій внутрішньої організації і криються секрети всіх дивовижних властивостей, всіх здаються парадоксів води.

Тема 2. Поняття про природні та стічні води

Існування води в абсолютно чистому вигляді немислимо із-за її високої розчинювальною здібності.

Природні та стічні води являють собою складну динамічну систему, що містить гази, мінеральні та органічні речовини в істинно розчиненому або нерозчинному станах.

Природні - води гідросфери Землі, що виникли природним шляхом. Вони діляться на два великі класи: поверхневі і підземні (можна ще виділити атмосферні води, але їх пряме використання екзотично).

Поверхневі води являють собою скупчення води на земній поверхні у вигляді водотоків, водойм, морів та льодовиків

Водний об'єкт - зосередження вод на поверхні суші в формах її рельєфу або в надрах, мають кордону, обсяг і риси водного режиму.

До поверхневих водних об'єктів належать:

1) моря або їх окремі частини (протоки, затоки, в тому числі бухти, лимани та інші);

2) водотоки (річки, струмки, канали);

3) водойми (озера, ставки, обводнені кар'єри, водосховища);

4) болота;

5) природні виходи підземних вод (джерела, гейзери);

6) льодовики, сніжники.

Підземні води містяться в порах ґрунтів і гірських порід. Розрізняють 3 основних типи підземних вод: верховодка, ґрунтові, артезіанські.

Верховодка розташовується в самій верхній частині земної кори на невеликих глибинах.

Ґрунтові води залягають на відносно невеликих глибинах на першому від земної поверхні водотривкому шарі, що складається з водонепроникних порід.

Артезіанські води залягають на великій глибині у водоносних горизонтах, перекритих зверху і знизу водотривкими шарами.

Скупчення підземних вод є підземні водні об'єкти. До них відносяться:

1) басейни підземних вод;

2) водоносні горизонти.

Підраховано, що якщо місто споживає в день 600 тис.м³, то він дає близько 500 тис.м³ стічних вод.

Воду, яку використовували для різних господарсько-побутових або виробничих потреб і яка змінила при цьому свої властивості, називають стічною, сюди ж відносяться дощові й талі води.

Стічні води ділять на три групи:

1. побутові (або господарсько-фекальні), які надходять від раковин, ванн, унітазів, трапів та інших санітарних приладів, що встановлені в житлових, громадських і промислових будівлях. Ці води, забруднені в основному фізіологічними виділеннями і господарськими відходами, можуть містити хвороботворні бактерії. До цієї категорії відносяться також банно-пральні й душові води;

2. виробничі (або промислові) - такі, що утворюються при використанні води в різних технологічних процесах виробництва (при охолоджуванні вагранок, печей і машин, забарвленні шкіри, тканин і їх промиванні, змиванні окалини та ін.), а також сільськогосподарські - крім стоків тваринництва, близьких за складом до хозфекальним, але тільки більш концентрованим, відносять також поворотні і дренажні води, що утворюються при зрошенні та містять найчастіше отрутохімікати і мінеральні добрива; Промислові стоки різноманітні, як і галузі матеріального виробництва, які використовують воду для різних потреб.

3. атмосферні (або дощові), або зливові - такі, що утворюються в результаті випадання атмосферних опадів (дощів, танення снігу і льоду). Зливові стоки представляють собою суміш атмосферних опадів з забрудненнями, змитими з поверхонь забудованих і незабудованих територій (суспензії, нафтопродукти тощо).

Окрім цього, виділяють ще міські стічні води, що являють собою суміш виробничих і побутових стічних вод, тобто води, що надходять на міські очисні споруди.

Атмосферні води іноді можуть бути забруднені речовинами, що змиваються з території підприємства. У цьому випадку вони повинні очищатися як і виробничі стічні води. У сучасних містах стічні води деяких промислових підприємств поступають в міську побутову каналізаційну мережу, тому в містах звичайно є змішані води, кількість забруднень в яких дуже коливається. У деяких містах при очищенні вулиць від снігу взимку користуються каналізаційною мережею. У цьому випадку кількість завислих речовин в ній може зростати.

У стічній воді, окрім азоту і вуглецю, міститься також велика кількість сірки, фосфору, калія, натрію, хлора і заліза. Ці хімічні елементи входять до складу органічних або мінеральних речовин, що знаходяться у стічній воді в нерозчиненому колоїдному або розчиненому стані.

Ступінь впливу стічних вод на водойму залежить від характеру забруднювачів, що скидають і їх кількісного співвідношення. Сама по собі стічна нерозведена вода завжди має виражений токсичний ефект, який позначається на здоров'ї людей, і може послужити причиною впливу різного роду інфекційних захворювань. Потрапляючи в організм людей з питною водою, багато отруйні метали та їх органічні сполуки, наприклад, свинець, миш'як, кадмій, ртуть, що містяться в стічних водах підприємств, можуть викликати отруєння людей, переважно хронічне. Таким чином, всі існуючі види забруднень, які б вони не були, залишають свій відбиток на стані здоров'я людини, тварин, на розвиток організмів і цим підкреслюють небезпеку забруднення. Забруднення поверхневих і підземних вод - це викликане господарчою діяльністю зміна фізичних, хімічних і біологічних властивостей води у порівнянні з нормами якості води в природному стані.

Засмічення вод - це надходження у водойму сторонніх нерозчинних у воді предметів, що не змінюють якість води, але які впливають на якісний стан русел водойм та водотоків.