Глава 2. Влияние примесей воды на ее качество
Природные воды представляют собой сложную многокомпонентную динамическую систему, в состав которой входят: соли (преимущественно в виде ионов, молекул и комплексов), органические вещества (в молекулярных соединениях и в коллоидном состоянии), газы (в виде молекул и гидратированных соединений), диспергированные примеси, гидробионты (планктон, бентос, нейстон, пагон); бактерии и вирусы. Во взвешенном состоянии в природных водах содержатся глинистые, песчаные, гипсовые и известковые частицы, в коллоидном состоянии — различные вещества органического происхождения, кремнекислота, гидроксид железа (III), фульвокислоты, гуматы, в истинно растворенном состоянии — в основном минеральные соли, обогащающие воду ионами.
По О. А. Алекину, химический состав Природных вод, под которым понимается сложный комплекс минеральных и органических веществ в разных формах ионо-молекулярного и коллоидного состояния, подразделяется на пять групп: главные ионы, содержащиеся в наибольшем количестве (натрий Na+, калий К+, кальций Са2+, магний Mg2+, сульфаты SO42-, карбонаты СО32- хлориды С1-, гидрокарбонаты НСО3-); растворенные газы (азот N2, кислород О2, оксид углерода СО2, сероводород H2S и др.); биогенные элементы (соединения фосфора, азота, кремния); микроэлементы — соединения всех остальных химических элементов; органические вещества. (Фрог Б.Н., Левченко А.П., 1996)
Примеси воды разделены на четыре группы.
Примеси первой группы проникают в воду вследствие эрозии слагающих ложе водоема пород и смыва с поверхности почв. Они представляют собой нерастворимые в воде суспензии и эмульсии (а также планктон и бактерии), кинетически неустойчивые и находящиеся во взвешенном состоянии, благодаря гидродинамическому воздействию водного потока. В состоянии покоя эти примеси выпадают в осадок.
Примеси второй группы представляют собой гидрофобные и гидрофильные органические и минеральные коллоидные частицы, вымытые водой из грунтов и почв, а также нерастворимые и недиссоциированные формы гумусовых веществ, детергенты и вирусы, которые по своим размерам близки к коллоидным примесям.
Примеси третьей группы — это молекулярно-растворенные вещества (органические соединения, растворимые газы и т. п.).
Примеси четвертой группы представляют собой вещества, диссоциированные на ионы.
В результате процесса гидратации кристаллическая структура этих веществ разрушается. Устойчивость образующихся гидрооксидов металлов прямо пропорциональна их заряду и обратно пропорциональна радиусу. Концентрация отдельных примесей в воде определяет ее свойства, т. е. качество. Различают показатели качества воды: физические (температура, взвешенные вещества, цветность, запах, вкус и др.), химические (жесткость, щелочность, активная реакция, окисляемость, сухой остаток и др.), биологические (гидробионты) и бактериологические (общее количество бактерий, коли-индекс и др.)
Для определения качества воды производят физические, химические, бактериологические, биологические и технологические анализы.
Из веществ, диссоциирующих в водных растворах на ионы, в воде растворяется большинство минеральных солей, кислот и гидроксидов. Наиболее часто в природных водах встречаются гидрокарбонаты, хлориды и сульфаты щелочноземельных и щелочных металлов, в меньшей мере — их нитраты, нитриты, силикаты, фториды, фосфаты и др.
Значительным поставщиком органических веществ, в природную воду является почвенный гумус, продукты жизнедеятельности и разложения растительных и животных организмов, сточные воды бытовых и промышленных предприятий. Наличие в воде взвешенных веществ, свидетельствует о ее загрязненности твердыми нерастворимыми примесями — частичками глины, песка, ила, водорослей и другими веществами минерального или органического происхождения. Загрязненность воды микроорганизмами зависит от происхождения и характера источника.
Особенно подвержены загрязнению микроорганизмами поверхностные воды, поэтому использование их в неочищенном виде всегда представляет большую опасность в связи с возможностью возникновения и распространения инфекционных заболеваний. Из растворенных в природных водах газов существенное влияние на их свойства оказывают: оксид углерода (IV), кислород, сероводород, метан, азот. Их содержание в воде опреде- ляется природой и парциальным давлением газа, составом водной среды, температурой. (Фрог Б.Н., Левченко А.П., 1996).
Рис. 1. Структурная схема круговорота азота