2. Природна вода.

Природна вода являє собою складну багатокомпонентну систему, до складу якої входять мінеральні речовини (табл. 8-14), гази, а також колоїдні і крупно дисперсні частки, в тому числі мікроорганізми. За величиною мінералізації (г/л) розрізняють такі природні води: ультрапрісні — до 0,2; прісні — 0,2-0,5; маломінералізовані — 0,5-1,0; солонуваті — 1-3; солоні 3-10; з підвищеною солоністю — 10-35, розсоли — більше 50. Макрокомпонентами природної води зазвичай є Ca, Mg, Na, K, Fe (катіогенні води), Si, C, S, Cl (аніоногенні води). До мікрокомпонентів природної води відносяться рідкісні і рудні елементи, наприклад, B, Li, Rb, Zn, Bi, Be, W, U, Br, I і інші.

Таблиця 8. Площа, об'єм і середня глибина океанів і морів

Назва	Площа, 106 км2	Об'єм 106 км3	Середня глибина, м
Всі океани з прилеглими морями	361,059	1370,323	3795
Те ж без прилеглих морів	321,130	1322,198	4117
Атлантичний океан з врахуванням прилеглих морів	106,463	354,679	3332
Індійський океан з врахуванням прилеглих морів	74,917	291,945	3897
Тихий океан з врахуванням прилеглих морів	179,679	723,699	4028
Атлантичний океан без врахуванням прилеглих морів	82,441	323,613	3926
Індійський океан без врахуванням прилеглих морів	73,443	291,030	3963
Тихий океан без врахуванням прилеглих морів	165,246	707,555	4282
Балтійське море	0,386	-	40-100
Берінгове море	2,268	3,259	1437
Східно-Китайське	1,249	0,235	188
Червоне море	0,438	0,215	491
Охотське море	1,528	1,279	838
Північне море	0,575	0,054	94
Середземне і Чорне моря	2,966	4,238	1429
Японську море	1,008	1,361	1350

Основні гази, які містяться у природній воді — СО₂, N₂ (характерні як для поверхневих, так і для глибинних умов), СН₄, СО, Н₂ (більше типові для підземних вод і вод вулканічних активних областей). Розчинні у воді компоненти перебувають у рівновазі, утворюючи комплекси різного складу.

Таблиця 9. Хімічний склад природних вод

Водне джерело	Вміст, мг/л
	Ca2+	Mg2+	Na++K+	HCO3-	SO42-	Cl-
Океан	418	1329	11428	146	2768	19833
Річки
Амур (м.Хабаровськ)	9,4	2,1	2,4	17,3	3,6	3,2
Волга (с. Поляна)	48,9	10,1	11,9	63,7	61,9	14,9
Дніпро (м.Київ)	36,4	5,8	5,0	75,2	8,6	3,1
Кама (м.Чистопіль)	54,3	9,8	20,0	49,1	58,0	21,4
Кура (м.Себірабад)	45,9	14,7	37,9	93,9	61,4	23,8
Москва (м. Звенигород)	41,3	9,4	2,3	79,4	7,7	4,4
Нева (колгосп Ново-Саратовський	7,8	2,5	2,8	13,9	5,0	4,6
Об (м.Новосибірск)	24,7	7,8	8,1	69,4	9,5	5,3
Ока (м.Калуга)	51,9	10,0	4,2	92,6	27,2	4,0
Урал (с.Тополі)	76,7	14,1	20,7	83,9	42,5	53,0
Чусова (с. Н.Шалиги)	46,8	9,7	13,6	66,0	55,0	11,6
Колорадо (м.Остін)	105,8	9,5	102,7	108,4	100,0	159,5
Рейн (м. Кельн)	50,3	11,7	5,2	181,4	24,6	8,0
Ніл (м.Каїр)	15,8	8,8	11,8	84,6	46,7	3,4
Озера
Байкал	15,2	4,2	6,1	59,2	4,9	1,8*
Онезьке	5,4	1,6	1,5	20,4	1,3	1,5*
Женевське	42,3	3,39	4,22	51,4	40,5	0,79*
Мічіган	26,2	8,26	4,74	58,3	7,1	2,72*
Моря
Каспійське	360	730	3270	200	3010	5710
Чорне	250	650	5510	80	1310	9630

*-для суми (Cl^- + Br).

Середній вміст у сухому залишку морської води (% за масою): NaCl – 77,7; MgCl₂ – 9,4; MgSO₄ – 6,6; СaSO₄ – 3,4; KCl – 1,7; CaCO₃ – 0,3; MgBr₂ – 0,3.

Переважна частина поверхні землі зайнята океанами і морями (361059000 км², це складає 71%; у них міститься 1370323000 км³, або 1413·10¹⁸ кг водного розчину електролітів середньої концентрації (~ 0,5 моль/л розчин NaCl, 0,05 моль/л розчин MgSO₄ і ін.

Таблиця 10. Середній елементний склад морської води

Елемент	Вміст, % за масою	Елемент	Вміст, % за масою	Елемент	Вміст, % за масою	Елемент	Вміст, % за масою
O	86,82	F	0,0001	Al	< 1·10-6	V	5·10-8
H	10,72	Si	0,00005	Pb	5·10-7	Ga	5·10-8
Cl	1,89	Rb	0,00002	Mn	4·10-7	Th	4·10-8
Na	1,06	Li	0,000015	Se	4·10-7	Y	3·10-8
Mg	0,14	N	0,00001	Ni	3·10-7	La	3·10-8
S	0,088	I	0,000005	Sn	3·10-7	Ce	3·10-8
Ca	0,041	P	0,00005	Cs	2·10-7	Bi	<2·10-8
K	0,038	Zn	0,00005	U	2·10-7	Sc	4·10-9
Br	0,0065	Ba	0,00005	Co	1·10-7	Ag	4·10-9
C	0,002	Fe	0,00005	Mo	1·10-7	Hg	3·10-9
Sr	0,0013	Cu	0,00002	Ti	< 10-7	Au	4·10-10
B	0,00045	As	0,000015	Ge	< 1·10-7	Ra	1·10-14

При коливаннях загальної концентрації солей (солоності морської води) відношення між її основними компонентами залишаються приблизно постійними. Користуючись цією характерною особливістю властивостей води, можна тільки на підставі визначеної концентрації одного з найосновніших іонів розрахувати вміст решти іонів. Відомо, що для океанів і відкритих морів спостерігаються такі співвідношення: [Cl]:[Na⁺+К⁺] = 1,74; [Cl^-]:[SO₄^2-] = 7,186; [Cl^-]:[Mg²⁺] = 14,84 і ін.

Таблиця 11. Найголовніші іони морської води.

Іони	Вміст		Іони	Вміст
	г/кг	моль/кг		г/кг	моль/кг
Na+	10,722	0,4662	Br-	19,337	0,5453
K+	0,382	0,0098	SO42-	2,705	0,0282
Mg2+	1,297	0,0533	HCO3-	0,097	0,0016
Ca2+	0,417	0,0104	CO32-	0,006	0,00001
Cl-	19,337	0,5453

Солоність морської води за Серенсеном (S) визначається як сума солей у грамах, які одержуються при випарюванні 1 кг води і висушуванні сухого залишку до 480⁰С. При цьому всі карбонати повинні бути переведені в оксиди, галогени замінені Хлором, а органічні речовини спалені.

За імперичним співвідношенням солоність морської води S% = 0,03 + 1,805 Cl%.

Таблиця 12. Хімічний склад океанської і морської води

Назва об'єкта	Вміст солей, % за масою	Хімічний склад, % від твердої фази
		Cl-	Br-	SO42-	CO32-	Na+	K+	Ca2+	Mg2+
Океани (середнє)	3,30-3,74	55,3	0,2	7,7	0,2	30,6	1,1	1,2	3,7
Аральське море	1,07	35,6	-	31,3	0,1	22,1	0,1	4,5	5,4
Балтійське море	0,72	55,0	0,1	8,1	0,1	30,5	1,0	1,7	3,5
Біле море	2,6-3,0	55,2	0,1	7,9	0,1	30,7	0,9	1,2	3,75
Каспійське море	1,27	41,8	0,05	23,8	0,9	24,5	0,6	2,6	5,80
Середземне море	3,73	55,1	0,2	7,9	0,2	30,6	1,1	1,2	3,65
Чорне море	1,8-2,2	55,1	0,2	7,5	0,5	30,6	1,2	1,4	3,7

Встановлено, що найбільша солоність морської води у тропічних широтах (35-37%) викликана сильним випаровуванням води; вона дуже висока у північно — західній частині Індійського океану (>36%) і особливо у червоному морі і Персидській затоці (>40%). Дещо знижується солоність поблизу екватора (до 34%) внаслідок розбавлення води великою кількістю атмосферних опадів. У високих широтах у результаті танення льодів і малого випаровування солоність поверхневих морських вод падає (34-30%).

Мінералізація морської води в основному визначається найголовнішими іонами і у першу чергу Cl^- і Na⁺. За концентрацією у морській воді іони утворюють ряди: Cl^{- >} SO4^2- > HCO₃^- + CO₃^2- і Na⁺ + K⁺ > Mg²⁺ > Ca²⁺. Вміст деяких компонентів морської води, особливо тих, які приймають участь в обміні, що здійснюється живими організмами (Нітроген, Фосфор, розчинний кисень), зазнає значних коливань.

Розчинність атмосферних газів у морській воді залежить від її солоності і температури; рН морської води знаходиться в межах 7,5 — 8,4.

Морська вода характеризується певним значенням зміни температури за глибиною. Існує так званий термоклин, нижче якого температура практично постійна і рівна 0 — 4⁰С.

Солоність теж змінюється характерно у залежності від глибини. У поверхневих шарах води спостерігаються флуктації, потім відбувається плавна зміна солоності у глибинах (галоклин), у глибинних водах солоність повільно знижується.

Коливання значень рН і концентрації розчиненого кисню у приповерхневому шарі морської води визначаються розчинністю атмосферних вуглекислого газу і кисню, а також фотосинтезом, який там відбувається. Спостерігається глибинний максимум значень рН, який розділяє дві зони. У першій з них переважний вплив мають біохімічні процеси, а у другій — фізико-хімічні (зміна константи дисоціації з глибиною і геохімічні процеси, тобто вплив дна).

Найбільша кількість кисню розчинена в арктичних водах, які поповнюють цим компонентом і води Атлантичного океану. Вміст кисню у приповерхневих водах зазвичай антибатний концентрації у них таких біогенних іонів як фосфат і нітрат. Роль кисню у життєвих процесах, які існують у водному середовищі, дуже важлива. У незабруднених холодних водах спостерігається підвищена розчинність кисню протягом осені і зими.

Ця розчинність компенсується активністю фотосинтезу і меншою розчинністю кисню у теплішій воді протягом весни і літа. Це означає, що хоч вміст кисню може змінюватись, ступінь насичення кисню залишається на постійному рівні. Ступінь насичення (у мас.%) визначається як (Со₂/ Со_2,р)·100, де Со₂ — виміряна концентрація, Со_2,р — рівноважна концентрація при однаковій температурі і вмісті солі. Насичення поверхневого шару води за звичай складає 97-105%.

У міру збільшення глибини залягання шару води ця величина зменшується. Домінуючий вплив на розподілення при різних температурних умовах виявляють місцеві особливості. Величина розчинності кисню у воді активно впливає на життєздатність багатьох водних організмів. Особливо чутлива до зменшення вмісту у воді кисню риба. При аномальному підвищенні (вище природного рівня) температури води у водоймищі розчинність кисню у ній зменшується нижче норми, і риба починає задихатись і гинути. Розчинності атмосферного кисню у воді може перешкоджати також плівка нафтопродуктів (нафта, мазут, гас і ін.), що також викликає масову загибель морських тварин.

Забруднювачами природної води є важкі метали (Меркурій, Цинк, Кадмій, Плюмбум), неметали (Флуор, Арсен, Фосфор і Сульфур (у складі токсикантів) наприклад, SO₂), ДДТ, бензпірени, полі-хлоровані дифеніли, пентахлорфенол, дихлофос, полібромовані дифеніли, вінілхлорид, поверхнево-активні речовини, пестициди — інсекткциди, гербіциди, фунгіциди, регулятори росту рослин, мінеральні добрива, алдрин і ділдрин, радіоаквні ізотопи. Небезпечні для води також різні відходи біологічних виробництв.