1.2.23 Гідрохімічна класифікація природних вод. Зміни їх складу

Існують різноманітні класифікації природних вод за хімічним складом та мінералізацією. Одною з найбільш розповсюджених та загальних є класифікація О.О. Альокіна запропонована у 1948 році. За нею виділяють класи, групи та типи вод.

Класи: 1) гідрокарбонатних та карбонатних вод (більша частина слабомінералізованих вод річок, озер, водосховищ, деякі підземні води);

2) сульфатних вод (середньомінералізовані, генетично пов’язані);

3) хлоридних вод (високомінералізовані води океанів, морів, деяких озер, закритих підземних структур та ін.).

Класи виділені за переважаючим аніоном. Кожен клас поділяється на три групи за переважаючим катіоном. Виділено такі групи: кальцієву, магнієву і натрієву. Кожна група поділяється на чотири типи, залежно від співвідношень вмісту іонів.

Тип І:

Тип ІІ:

Тип ІІІ: або

Тип ІV:

Хімічний склад, певних частин природних вод, водних об’єктів може бути відносно стабільним, або змінюватися. Якщо зміни не однонаправлені і не дуже значні, то говорять про гідрохімічний режим об’єктів. Він може бути зумовлений природними і антропогенними факторами. Він проявляється в багаторічних, сезонних та добових коливаннях концентрації компонентів хімічного складу, показників фізичних властивостей води, рівня забрудненості та іншому.

В деяких випадках мінералізація природних вод значно змінюється (в основному однонаправлено, але деколи періодично). Важливим видом процесу таких змін є метаморфізація хімічного складу. Під нею розуміють направлені перетворення в іонному складі вод, які відбуваються під впливом змін зовнішніх умов та чинників, і проявляються в кристалізації мінералів (випадінні солей в осад), катіонному обміні і десульфатизації. Метаморфізація відбувається лише в певних умовах і приводить до зміни гідрохімічного класу. Якщо процес іде так, що хімічний склад води змінюється від гідрокарбонатного до сульфатного і далі до хлоридного, тобто спочатку відбувається втрата (на осад) та , а потім , то такий напрямок називається прямим, або нормальним (метарморфізація І роду). Збільшення вмісту іонів, при цьому, можна відобразити так:

(1.176)

Тобто води стають хлоридно натрієвими. Цей процес пов’язаний із збільшенням мінералізації вод в умовах посушливого клімату або при заглибленні в надра земної кори (від поверхні до певних глибин).

Зворотній процес (метаморфізація ІІ роду) пов’язаний зі збільшенням зволоженості території, надходженням прісних вод, при підйомі до поверхні Землі. В реальних умовах процеси змін хімічного складу вод набагато складніші. Ми навели лише приклад генералізованої схеми одного з них.

1.2.24. Забруднення та якість природних вод

Ресурси прісних вод досить довго вважалися практично невичерпними. Це привело до значних промахів в організації їх використання. За прогнозами, у першій чверті XXI століття проблема питної води та водних ресурсів взагалі стане одною з центральних екологічних проблем. Фактично вона існує вже зараз. Більше 20% населення Землі живе в умовах значного дефіциту води. Проблема якості природних вод та екологічного стану водних об’єктів існує практично у кожній країні.

На погіршення стану (якості) водних об’єктів впливають різноманітні фактори — зміни водного режиму, зміни морфологічних та динамічних характеристик, донних відкладів, наносів та ін. Але основним є вплив забруднень. Головна їх форма — скид забруднюючих речовин, що утворюються внаслідок діяльності людини.

З іншого боку — існують процеси вдосконалення технологій, систем водокористування, докладаються зусилля по відновленню нормального функціонування водних об’єктів, розвивається водне законодавство.

Всі ці фактори впливають на якість природних вод, як частини екосистем. Це досить широке поняття, яке тільки формується. Більш розповсюдженим є термін «якість води». Для різних потреб вимоги до якості різні. Крім того ці вимоги поступово розвиваються. Очевидно, що вимоги повинні враховувати перспективи розвитку гідроекосистем. І це є загальна мета.

З якістю води пов’язане також більш давнє поняття - водні ресурси. Раніше воно використовувалось широко і охоплювало практично всі доступні природні води. Тепер на передній план виступають якісні показники, можливості раціонального використання.

В сучасний період мова іде про якість не тільки прісних вод, але і інших їх видів розповсюджених в природі (біосфері). Зі станом гідро-екосистем пов’язані також інші ресурси. Тому, можливо, слід було б говорити про гідроекоресурси, як потенціал розвитку систем біосфери та ноосфери. Це відповідає загальному екологічному поняттю «якість природного середовища».

Тим не менше реальністю поки що є значне забруднення природних вод і погіршення стану водних об’єктів. В підручниках з екології відповідні розділи часто називаються «Екологічна безпека гідросфери». Існують різноманітні класифікації факторів впливу на природні води та забруднюючих речовин.

Природні води характеризуються також властивостями самоочищення. Це поняття близьке до поняття стійкості екосистем (геосистем). Самоочищення водних об’єктів зумовлено багатьма факторами: гідродинамічними (турбулентність), біохімічними, енергетичними (в першу чергу сонячна радіація), біологічними та ін. Їх дія залежить як від режиму водного об’єкту, так і від ступеня забрудненості. Потенційні можливості самоочищення пов’язані з такими процесами, як седиментація, сорбція, розбавлення та розклад складних органічних сполук.

Вивчення процесів самоочищення природних вод проводиться з метою отримання кількісних показників стану водного об’єкту, прогнозу хімічного складу та властивостей води, розрахунку (оцінки) гранично допустимих навантажень, аналізу балансу хімічних речовин та ін.

Процеси природного самоочищення можуть стимулюватися (бути підтримані) людиною. Така діяльність є частиною зусиль по забезпеченню якості природних вод.

На завершення слід сказати, що загострення екологічних проблем і розвиток комплексу екологічних досліджень (екології в широкому розумінні) не може не впливати на інші науки, і в тому числі на гідрологію. Цей її аспект потужно розвивається. Існують пропозиції щодо формування екогідрології, гідроекології та ін. Деякі важливі питання цього напрямку будуть розглянуті у третій частині підручника.