Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Консп_лекц_Окруж_среда Мониторинг.doc
Скачиваний:
96
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
1.35 Mб
Скачать

Химический состав, классификация и некоторые особенности природных вод

На планете есть большое количество воды, из которой 97,4 % по массе составляют морские и океанские воды. Около 71 % поверхности Земли покрыто водой. Однако никогда и нигде вода в природе не бывает чистой из-за того, что она является наилучшим природным растворителем. При контакте с водой растворяются прежде всего твёрдые вещества – породы, минералы, соли. Вода растворяет также газы, что выходят из глубины Земли (СО2, H2S, CH4 и др.), а в контакте с атмосферным воздухом в водах растворяются О2, СО2, N2 и т.д. Большое значение при этом имеет растворённая угольная кислота, которая при взаимодействии с карбонатсодержащими минералами переводит их в хорошо растворимые гидрокарбонаты. Кроме того, в природных водах всегда есть значительное количество органических веществ – продуктов жизнедеятельности и разложения водных организмов (гидробионтов).

Большое разнообразие качественного и количественного химического состава природных вод не дает возможности классифицировать их по какому-либо одному признаку. С точки зрения аналитической химии наиболее приемлемой является классификация по содержанию основных солевых компонентов, которые составляют так называемую матрицу объекта анализа. Химический состав матрицы в большом количестве случаев является одним из важных факторов, который нужно иметь в виду при выборе метода анализа, подготовки пробы к анализу и выполнения аналитических операций.

Количественный состав матрицы природных вод характеризуется суммой солевых компонентов (главных ионов). Она создаёт так называемую минерализацию воды, которая выражается через Σi (г/кг). По величине минерализации природные воды подразделяются на 4 группы:

Таблица 1

Подразделения вод согласно минерализации

Воды

Минерализация Σi г/кг

Пресные

Солоноватые

Морские

Рассолы (рапы)

≤ 1,0

1 - 25

25 – 50

> 50

Качественный состав матрицы природных вод можно характеризовать соотношением шести главных ионов, которые могут присутствовать в количестве 12,5 % - экв. Такими ионами являются: Na+, Mg2+, Ca2+, Cl-, SO42- и HCO3 + CO32-. По преобладающему содержанию ионов природные воды делятся на 3 класса: гидрокарбонатные и карбонатные (HCO3 + CO32-), сульфатные (SO42-) и хлоридные (Cl-). В свою очередь, каждый класс по преобладающему наличию катионов делится на 3 группы: кальциевую, магниевую и натриевую. Так, поверхностные воды Украины являются в основном гидрокарбонатно-кальциевыми, морские воды – хлоридонатриевые, а некоторые колодезные воды – сульфатно-магниевые («гирка вода») и т.д.

Особое внимание на качественный и количественный состав матрицы (главных ионов) природных вод необходимо обращать при их концентрировании и при определении некоторых химических ингредиентов, в частности, микрокомпонентов. Например, при выпаривании гидрокарбонатно-кальциевых вод может образоваться осадок Са СО3, на котором способны адсорбироваться много органических соединений и ионов металлов. При определении органического углерода в хлоридных водах окислением бихроматом необходимо создать условия для предотвращения окисления хлорид - ионов; при фотометрическом определении ионов аммония реактивом Неслера в сульфатно-натриевых водах необходимо предотвратить образование малорастворимого гидроксида Mg и т.д.

Химические ингредиенты природных вод делятся на 5 основных групп:

  1. Растворенные газы – О2, СО2, Н2S, СН4 и т. д.

  2. Главные ионы (солевые компоненты) – НСО3, СО32-, Cl-, SO42-, Na+, + K+, Mg2+, Ca2+.

  3. Биогенные элементы – NH4+, NO2-,NO-3, азот органический (Nорг), орто и натрофосфаты, фосфор органический (Рорг), ортосиликаты, Fe (II, III).

  4. Микроэлементы – Mn, Cn, Zn, CO, MO (биометаллы), Ni, Cr, Cd, Pb, Hg, F и др. компоненты (неорганические промышленные загрязнители)

  5. Органические вещества – углерод органический (Сорг), белки, амины, аминокислоты, карбонаты и оксикарбонатовые кислоты, сложные эфиры, углеводы, жиры, карбонильные соединения природного и антропогенного происхождения.

Эти ингредиенты могут содержаться в природных водах в виде взвесей, коллоидных и растворенных форм. В свою очередь, растворенные ингредиенты могут быть в виде молекул (О2, СО2, Н2S, спирты, альдегиды и т.п.) и ионов (NO-3 НСО3-, SO42- некомплексованные и комплексные ионы металлов и т.д.)

Различные фазовые и молекулярно- и ионодисперсные состояния химических ингредиентов в природных водах следует учитывать при выполнении аналитических операций, особенно при отборе пробы и ее подготовке к анализу.

Наличие значительного количества химических ингредиентов обусловливает определенные физические, физико-химические, биологические и органолептические свойства природных вод. Эти свойства также являются показателями качества воды. Среди них важнейшими являются заданная плотность (густота) воды, ее прозрачность, цветность, вкус, запах, рН, окислительно-восстановительный потенциал (Eh), электропроводность и пятисуточное биохимическое употребление кислорода (БУКs).

Исходя из физико-географических условий формирования химического состава природных вод их можно разделить на поверхностные воды суши (речки, озера, водохранилища, пруды), подземные воды (артезианские и минеральные), морские и океанские воды и атмосферные осадки.