3.4 Формирование химического состава природных вод

Формирование химического состава природных вод определяют в основном две группы факторов:

- прямые факторы, непосредственно воздействующие на воду (т.е. действие веществ, которые могут обогащать воду растворенными соединениями или, наоборот, выделять их из воды): состав горных пород, живые организмы, хозяйственная деятельность человека;

- косвенные факторы, определяющие условия, в которых протекает взаимодействие веществ с водой: климат, рельеф, гидрологический режим, растительность, гидрогеологические и гидродинамические условия и пр.

По характеру своего воздействия факторы, определяющие формирование

химического состава природных вод, целесообразно разделить на следующие группы:

- физико-географические (рельеф, климат, выветривание, почвенный покров);

- геологические (состав горных пород, тектоническое строение, гидрогеологические условия);

- физико-химические (химические свойства элементов, кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные условия, смешение вод и катионный обмен);

- биологические (деятельность растений и живых организмов);

- антропогенные (все факторы, связанные с деятельностью человека).

Необходимым условием сохранения качества воды является защита ее от

загрязнения.

Загрязнение воды – это привнесение или образование в ней физических, химических и биологических компонентов, качественно или количественно отличающихся от экологически допустимых. Источник, привносящий в воду загрязнители, называется источником загрязнения.

Как показывает практика, загрязнение водной среды происходит с нарастающей скоростью и сейчас загрязненность воды во многих водных объектах РФ превышает ПДК более чем в 10 раз, а в ряде случаев более чем в 100 раз. Сейчас половина населения страны используют воду, не соответс-твующую гигиеническим требованиям по различным показателям качества.

Среди загрязняющих веществ в поверхностных водах преобладают нефтепродукты (до 45 % проб), фенолы (до 60 % проб) , легко окисляемые органические вещества (до 35 %), соединения азота (до 40 %), в подземных водах – сульфаты, хлориды и тяжелые металлы.

Таблица 3.2- Факторы формирования химического состава природных вод

Факторы формирования и результаты их воздействия	Виды природных вод
	Атмосферные осадки (дождь, снег, иней, град)	Поверхностные воды суши (реки, ручьи, озера, болота)	Подземные воды
Прямые факторы формирования	почвы, породы, растения, соли солончаков, соли с поверхности льда, деятельность человека, космическая пыль, разряд атмосферного электричества (оксиды азота), вулканические газы, пыль	атмосферные осадки, почвы, породы, растения, подземные воды, сточные воды (промышленные, сельскохозяйственные, хозяйственно-бытовые)	поверхностные воды, почвы, породы, физико-химические процессы (растворение–осаждение, сорбция–десорбция и др.)
Результаты воздействия прямых факторов на состав воды	переход в растворимое состояние солей: поступление в атмосферу и образование в ней твердых и жидких аэрозолей и газов	поступление химических веществ в различных формах: взвешенные, коллоидные, растворенные (ионы, комплексные соединения, недиссоциированные соединения)	поступление химических веществ в растворенной форме, осаждение в результате физико-химических процессов
Косвенные факторы формирования	климат	климат, рельеф, растительность, водный режим	климат, рельеф, геологические условия, глубина залегания, температура и давление
Результат воздействия косвенных факторов на состав воды	обогащение атмосферных осадков химическими веществами в различных концентрациях в зависимости от климатических условий и интенсивности антропогенного воздействия в регионе	дифференциация поступления химических веществ в поверхностные воды в пространстве (географическая, климатическая зональность) и во времени (гидрохимический режим)	изменение химического состава воды по концентрации (минерализация) и соотношению компонентов (относительный состав)

Загрязнения водных объектов классифицируют по ряду признаков.

По физическому состоянию загрязнения делят на растворимые (соли, кислоты), нерастворимые (песок) и коллоидные (глинистые частицы).

По химическому составу выделяют минеральные, органические примеси.

Водные объекты могут загрязняться остатками растений, животных, физиологическими выделениями, отходами биофабрик. Такой вид загрязнений относится к биологическим.

Академиком Л.А.Кульским предложена классификация примесей природных вод в зависимости от физико-химического состояния, определяемого дисперсностью

Первая группа примесей представлена взвешенными в воде частицами размером 10^-3-10^-5 см, которые образуют суспензии и эмульсии. Это частицы глины и песка, малорастворимые гидроксиды металлов, иловые частицы, эмульсии минеральных масел, нефтепродукты, микроорганизмы, обитающие в толще воды, в том числе бактерии. Совокупность этих примесей обуславливает мутность воды.

Вторая группа – коллоидно-растворенные примеси и высокомолеку-лярные органические вещества с размером частиц 10^-5-10^-6 см.

В основном это минеральные и органоминеральные частицы почвы и грунта, коллоидные соединения железа, гумус (продукт биохимического разложения растительных и животных остатков).

Третья группа – молекулярно-растворенные вещества с размером частиц

10^-6-10^-7 см. В эту группу входят вирусы и бактериофаги.

К растворенным органическим соединениям естественного происхождения относят продукты жизнедеятельности и разложения бактерий,

водорослей. Продукты жизнедеятельности гидробионтов при массовом разви-

тии придают воде различные запахи и привкусы, борьба с которыми представляет значительные трудности.

Четвертая группа – вещества, диссоциирующие на ионы. Размер частиц <10^-7 см. Это соли, суммарная концентрация которых определяет степень минерализации воды.

Основная причина ухудшения качества природных вод является антропогенная нагрузка, вызываемая разнообразной человеческой деятельностью.

Источники загрязнения водных объектов классифицируют по следующим признакам: по происхождению, по локализации, по продолжительности воздействия, по виду носителя загрязняющих компонентов, по виду загрязнения.

По происхождению источники загрязнения делятся на:

- антропогенные (промышленные,коммунальные, сельскохозяйственные, транс-портные);

- природные (атмосферные, гидросферные, атмосферные).

Промышленный источник – это хозяйственный объект, из которого происходит вынос загрязняющих веществ, полученных в процессе промышленного производства или являющихся продуктами промышленной переработки (выпуск сточных вод, промышленная площадка и т.д.).

Коммунальный источник – это хозяйственный объект, из которого происходит вынос загрязняющих веществ, образующихся в процессе удаления отходов бытовой деятельности людей (территория населенного пункта, свалка, полигон твердых и жидких бытовых отходов, поля фильтрации, орошения).

Сельскохозяйственные источники образуются в процессе сельскохозяйственного производства (пахотные поля, животноводческие фермы).

Транспортный источник – хозяйственный объект, по которому происхо-дит перенос загрязняющих веществ по территории (автомагистраль, загрязненный водосток, трубопровод какого-то продукта, транспортное средство).

По локализации источники загрязнения гидросферы делят на:

- точечные, которые являются точкой по отношению к площади контакта с водным объектом и площади загрязненной зоны водного объекта;

- линейные;

- площадные.

По продолжительности воздействия источники загрязнения делят на:

- постоянные;

- периодические;

- эпизодические.

По виду носителя загрязняющих компонентов выделяют:

- сточные воды;

- подземные воды;

- поверхностный сток;

- нефть и газ при добыче и транспортировке;

- аэрозоли;

- атмосферные осадки.

По виду загрязнения источники делят на:

- химические (неорганические, органические);

- физические (источники теплового, радиоактивного загрязнений);

- биологические (источники микробного, гельминтологического загряз-

нений).

Источниками загрязнения подземных вод являются:

- участки инфильтрации загрязненных атмосферных осадков;

- стоки коммунальных и бытовых предприятий, промышленных

площадок, мест хранения отходов;

- участки, где применяются удобрения, пестициды и другие химические

вещества;

- буровые скважины, горные выработки и т. п.