Микроэлементы
Веществ, совершенно нерастворимых в воде, нет, и каждый элемент, встречающийся в земной коре, содержится и в природных водах. Большинство известных химических элементов уже найдено в природных водах, главным образом в океане. Содержание их колеблется в чрезвычайно широких пределах.
К микроэлементам, по А. П. Виноградову, относятся те элементы, содержание которых в воде меньше 11Г3°/0(т. е. 10 мг/л). Из этого предела выпадают только величины содержания ионов брома, йода и то лишь в отдельных случаях.
Микроэлементам в воде до сих пор несправедливо уделяли мало внимания, между тем, несмотря на очень малое содержание, их роль в жизненных процессах, по-видимому, очень велика. Общеизвестно заболевание зубов при слишком малых или очень больших концентрациях (свыше 1,5 мг/л) ионов фтора и эндемический зоб при малом содержании иода. Установлено, что медь, мышьяк, марганец, цинк и йод играют важную физиологическую роль в жизни организмов, являясь, по-видимому, своеобразными катализаторами. Минеральный обмен у животных и растений, очевидно, не ограничивается только теми элементами, которые находятся в организме в больших количествах. .В настоящее время мы можем утверждать,— указывает А. П. Виноградов, — что все организмы, их ткани и органы содержат в том или ином количестве все известные и еще неизвестные стабильные и нестабильные химические элементы.
Среднее содержание ионов брома в пресных водах колеблется в пределах 0,001—0,2 мг/л. Вода р. Дон, например, по данным Г. С. Коновалова и А. А. Зенина, содержит 0,155 мг/л.
Содержание ионов, йода значительно меньше, чем брома. В пресных водах, по данным Драгомировой, содержание ионов йода составляет до 0,003 мг/л. Вода р. Дон, например, по Г. С. Коновалову и А. А. Зенину, содержит 0,0089 мг/л (июнь 1950 г.).
В морских водах количество йода повышается до 0,05 мг/л. В отличие от брома йод отсутствует в рапе соленых озер. Йод, аналогично брому, в большом количестве скапливается в водах нефтеносных месторождений, например в водах района Баку до 30—50 мг/л, а в водах Верхне-Чусовых месторождений до 100—120 мг/л. Многие буровые скважины эксплуатируются для добычи йода.
Содержание фтора в воде рек, озер и артезианских скважин колеблется в сравнительно узких пределах (0,04—0.30 мг/л). Содержание фтора в питьевых водах довольно хорошо изучено благодаря тому, что этому элементу придают большое значение в отношении прочности эмали зубов.
Содержание тяжелых металлов, как, например, Со, Ni, в природных водах очень невелико. Это объясняется, с одной стороны, малым содержанием их в почвах и грунтах, а, с другой—относительно малым содержанием ионов Н в поверхностных водах при котором эти металлы выпадают в осадок в виде гидроокисей. Воды рек и пресных озер в среднем содержат следующие количества этих металлов: Со—0,0043 мг/л, Ni—0,001 мг/л.
Содержание титана в природной воде очень мало. Так, по данным В. И. Вернадского и В. Т. Чуйко, оно колеблется в пределах 0,001—0,01 мг/л. Содержание урана, по определениям Белой, в воде рек около 2 • 10~8 г.
Большую дискуссию в конце прошлого века и начале настоящего вызвал вопрос о содержании золота в природной воде. Значительная часть исследователей приводила данные о содержании золота в морской воде порядка 1—60 мг на 1 т. Такое количество золота вызвало стремление организовать его добычу из столь, казалось, неисчерпаемых источников, как морская вода. Однако многочисленные попытки, предпринятые, в этом направлении, потерпели полную неудачу, не окупив и малой доли средств, затраченных на это предприятие. Только после тщательно проведенных в 1918—1925 гг. работ Ф. Габера, можно считать, что в морской воде содержание золота не превышает 0,055 мг/л; обычно же оно еще меньше —в пределах 0,005— 0,05 мг/г. Данные Габера о незначительном содержании золота в природной поле находят подтверждение и в содержании золота в речных подах, в которых, по наблюдениям автора, даже при содержании в бассейне рассыпного золота количество его находится в пределах 0,006—0,1 мг/л.
Примером элементов, находящихся в природных водах в состоянии крайнего рассеяния, являются элементы семейства радия. Количество их в природной воде крайне ничтожно, но благодаря их особым свойствам, они легко обнаруживаются даже при таком содержании. Вообще можно считать, что все природные воды содержат в незначительном количестве радиоактивные вещества: эманацию радия. Этому способствует широкая распространенность радиоактивных элементов среди горных и осадочных пород, хотя и находящихся в состоянии крайнего рассеяния.
Радиоактивные воды принято подразделять на две группы: 1) воды, содержащие только одну эманацию радия, — радоновые воды; к ним относится большинство минеральных курортных источников; 2) воды, содержащие в растворе известное количество радия и равновесное количество эманации,— радиевые воды (глубокие пластовые воды нефтяных месторождений). Кроме того, иногда встречаются сильно радиоактивные воды, содержащие радий и, помимо равновесной ему эманации, еще избыточное количество эманации.