процессы в гидросфере
Основные факторы, влияющие на состав природных вод
При формировании химического состава природных вод принято выделять прямые и косвенные, а также главные и второстепенные факторы, влияющие на содержание растворенных в них компонентов.
•Прямыми называют факторы, которые оказывают непосредственное влияние на химический состав воды и связаны с химическим составом минералов, горных пород и почв, контактирующих с данной природной водой.
•Косвенные факторы — температура, давление, влажность, осадки и др. (оказывают влияние опосредованно).
•Главные факторы определяют содержание главных анионов и катионов (т. е. класс и тип воды по классификации О. А. Алекина).
•Второстепенные факторы вызывают появление некоторых особенностей данной воды (цвета, запаха и др.), но не влияют на ее класс и тип.
По характеру воздействия на формирование состава природных под все факторы делят на:
1)физико-географические (рельеф, климат и т. д.);
2)геологические (вид горных пород, гидрогеологические условия и т. п.);
3)биологические (деятельность живых организмов);
4)антропогенные (состав сточных вод, состав твердых отходов и т. п.);
5)физико-химические (химические свойства соединений, кислотноосновные и
окислительно-восстановительные условия). |
11 |
процессы в гидросфере
Процессы растворения газов в природных водах
Количество газа, которое растворено в жидкости, пропорционально парциальному давлению данного газа. Это утверждение, которое известно как закон Генри, может быть записано математически следующим образом:
При нагревании растворов растворимость в них газов понижается. Это следствие одного из термодинамических принципов, согласно которому переход из более упорядоченного состояния в менее упорядоченное протекает с уменьшением изобарно- изотермического потенциала и самопроизвольно.
Растворенное состояние более упорядоченное, чем газ. Практическое следствие — выделение растворенных летучих соединений из горячей воды и их накопление в закрытых душевых кабинках (например, радона или летучих органических соединений, таких, как трихлорэтилен). Вследствие снижения растворимости газов при нагревании происходит уменьшение содержания кислорода в верхнем слое воды рек и озер в жаркие летние дни. Поэтому крупные рыбы в летние дни чаще находятся на глубине, где температура ниже и равновесное содержание кислорода выше.
12
процессы в гидросфере
Растворения твердых веществ в природных водах
Важными характеристиками природных вод и твердых веществ при рассмотрении процессов растворения являются часто используемые в зарубежной литературе показатели агрессивности и неустойчивости.
Показатель агрессивности природных вод характеризует способность данной воды перевести твердое вещество в раствор. Численное значение показателя агрессивности по отношению к данному веществу определяется величиной логарифма отношения константы равновесия к частному от деления произведения активности ионов (продуктов), образующихся в процессе растворения и содержащихся в данной воде, на произведение активности реагентов, содержащихся в растворяемом веществе:
Показатель агрессивности воды часто используют для сравнения растворяющей способности природных вод. Чем больше А, тем в большей степени система неравновесна и тем более интенсивно протекает процесс растворения данного вещества.
Показатель неустойчивости I характеризует степень удаленности системы от состояния равновесия. Этот показатель удобно использовать при сравнении устойчивости различных твердых веществ по отношению к одной и той же природной воде. Чем больше значение показателя неустойчивости, тем
данное вещество менее устойчиво: I = –A
Показатель неустойчивости по численному значению равен показателю агрессивности с обратным знаком.
13
процессы в гидросфере
Показатели качества природных вод
К факторам, определяющим качество воды, относятся:
•БПК (биологическое потребление кислорода),
•запахи (привкусы),
•окраска,
•растворенный кислород,
•токсичные вещества,
•микробы и другие возбудители болезней,
•минеральный состав,
•рН,
•температура,
•взвешенные частицы.
Показатели качества природных вод могут быть определены при помощи простых химических методов:
1.Содержание взвешенных веществ определяется фильтрованием через обыкновенный фильтр, осадок после высушивания при 105 ºС взвешивается; размерность — мг/л.
2.Содержание частиц коллоидной степени дисперсности (поскольку они проходят через обыкновенный фильтр) определяют фильтрованием через
мембранный фильтр; размерность — мг/л. |
14 |
процессы в гидросфере.
Показатели качества природных вод
3. Щелочность — общее содержание веществ, способных вступать в реакцию с сильными кислотами. В основном обусловливается присутствием таких соединений, как ОН–, размерность
— мг-экв/л (миллиграммэквивалент на литр). ,СО23− ; НСО3−
4.Кислотность — содержание веществ, способных вступать в реакцию с сильными щелочами; размерность — мг-экв/л.
5.Жесткость — содержание в воде солей кальция и магния; размерность — мг-экв/л.
6.Мутность и цветность определяются косвенными методом (определенная высота столба жидкости, через который просматривается шрифт или крест).
7.Химические показатели определяются как концентрации элементов; размерность — мг-экв/л или мг/л. Поскольку эти элементы могут содержаться как в неорганических, так и в органических загрязнениях, необходимо определять их во всех соединениях.
8.Химическое потребление кислорода (ХПК) определяет общее содержание органических веществ в сточной воде, характеризует химическое окисление органических и неорганических веществ под действием окислителей).
9.Биохимическое потребление кислорода (БПК) — соответственно, определяет биоразлагаемую часть органических загрязнений и характеризует биохимическое окисление органических веществ под действием окислителей. Величина БПК определяется количеством окислителя (в пересчете на кислород), пошедшего на окисление биоразлагаемых органических веществ, содержащихся в единице объема пробы; размерность — мг О2/л
15