мінералізація
Мінералізація природних вод, що визначає їхню питому електропровідність, змінюється в широких межах. Більшість рік має мінералізацію від декількох десятків міліграмів у літрі до декількох сотень. Їхня питома електропровідність варіює від 30 мкСм / см до 1500 мкСм / см. Мінералізація підземних вод і солоних озер змінюється в інтервалі від 40-50 мг / дм 3 до 650 г / кг (щільність у цьому випадку вже значно відрізняється від одиниці). Питома електропровідність атмосферних осадів (із мінералізацією від 3 до 60 мг / дм 3) складає 20-120 мкСм / см [31].
Багато виробництв, сільське господарство, підприємства питного водопостачання пред'являють певні вимоги до якості вод, зокрема, до мінералізації, тому що води, що містять велику кількість солей, негативно впливають на рослинні і тваринні організми, технологію виробництва і якість продукції, викликають утворення накипу на стінках котлів, корозію, засолення грунтів.
Класифікація природних вод по мінералізації [35].
Мінералізація, г / дм 3
Відповідно до гігієнічних вимог до якості питної води сумарна мінералізація не повинна перевищувати розміри 1000 мг / дм 3. За погодженням з органами санепіднагляду для водопроводу, що подає воду без відповідної обробки (наприклад, з артезіанських свердловин), припускається збільшення мінералізації до 1500 мг / дм 3) [35].
електропровідність
Електропровідність - це чисельне вираження спроможності водяного розчину проводити електричний струм. Електрична провідність природної води залежить в основному від концентрації розчинених мінеральних солей і температури. Природні води являються в основному розчинами сумішей сильних електролітів. Мінеральну частину води складають іони Na +. K +. Ca 2+. Cl -. SO4 2-. HCO3 -. Цими іонами й обумовлюється електропровідність природних вод. Присутність інших іонів, наприклад, Fe 3+. Fe 2+. Mn 2+. Al 3+. NO3 -. HPO4 -. H2 PO4 - не сильно впливає на електропровідність, якщо ці іони не містяться у воді в значних кількостях (наприклад, нижче випусків виробничих або господарсько-побутових стічних вод). За значеннями електропровідності природної води можна приблизно судити про мінералізацію води за допомогою попередньо встановлених залежностей [31].
Труднощі, що виникають при оцінці сумарного вмісту мінеральних речовин (мінералізації) по питомій електропровідності пов'язані з:- неоднаковою питомою електропровідністю розчинів різноманітних солей;
- підвищенням електропровідності зі збільшенням температури [14].
Нормовані величини мінералізації приблизно відповідають питомій електропровідності 2 мСм / см (1000 мг / дм 3) і 3 мСм / см (1500 мг / дм 3) в разі як хлоридної (в перерахунку на NaCl), так і карбонатної (в перерахунку на CaCO3) мінералізації.
Розмір питомої електропровідності слугує приблизним показником їхньої сумарної концентрації електролітів, головним чином, неорганічних, і використовується в програмах спостережень за станом водяного середовища для оцінки мінералізації вод. Питома електропровідність - зручний сумарний індикаторний показник антропогенного впливу.
температура
Температура води у водоймі є результатом декількох одночасно протікають, таких як сонячна радіація, випаровування, теплообмін з атмосферою, перенос тепла течіями, турбулентним перемішуванням вод та ін. Зазвичай прогрівання води відбувається зверху вниз. Річний і добовий хід температури води на поверхні і глибинах визначається кількістю тепла, що надходить на поверхню, а також інтенсивністю і глибиною перемішування. Добові коливання температури можуть складати декілька градусів і звичайно проникають на невелику глибину. На мілководді амплітуда коливань температури води близька до перепаду температури повітря [14]. [31].
У вимогах до якості води водойм, використовуваних для купання, спорту і відпочинку, зазначено, що літня температура води в результаті спуска стічних вод не повинна підвищуватися більш, ніж на 3 ° С у порівнянні із середньомісячною температурою самого жаркого місяця року за останні 10 років. У водоймах рибогосподарського призначення припускається підвищення температури води в результаті спуска стічних вод не більше, ніж на 5 ° С у порівнянні з природною температурою [31].
Температура води - найважливіший фактор, що впливає на що протікають у водоймі фізичні, хімічні, біохімічні і біологічні процеси, від якого в значній мірі залежать кисневий режим і інтенсивність процесів самоочищення. Значення температури використовують для обчислення ступеня насичення води киснем, різноманітних форм лужності, стани карбонатно-кальцієвої системи, при багатьох гідрохімічних, гідробіологічних, особливо Лімнологіческого дослідженнях, при вивченні теплових забруднень [31].
Зважені речовини (грубодисперсні домішки)
Зважені тверді речовини, присутні в природних водах, складаються з часток глини, піску, мулу, суспендованих органічних і неорганічних речовин, планктону та інших мікроорганізмів. Концентрація зважених часток пов'язана із сезонними факторами і з режимом стоку і залежить від танення снігу, порід, що складають русло, а також від антропогенних факторів, таких як сільське господарство, гірські розробки і т.п.
Зважені частинки впливають на прозорість води і на проникнення в неї світла, на температуру, розчинені компоненти поверхневих вод, адсорбцію токсичних речовин, а також на склад і розподіл відкладень і на швидкість осадкообразованія. Вода, в якій багато зважених часток, не підходить для рекреаційного використання з естетичних міркувань.
Визначення кількості зважених часток важливо проводити при контролі процесів біологічної та фізико-хімічної обробки cточних вод і при оцінці стану природних водойм.
Грубодисперсні домішки визначають гравіметричним методом після їхнього відділення шляхом фільтрування через фільтр "синя стрічка" (переважно для проб із прозорістю менше 10 см).
органолептичні спостереження
Метод визначення стану водного об'єкта шляхом безпосереднього огляду його. При органолептичних спостереженнях особливу увагу звертають на явища, незвичайні для даної водойми або водотоку і часто свідчать про його забруднення: загибель риби та інших водних організмів, рослин, виділення бульбашок газу з донних відкладень, поява підвищеної каламутності, сторонніх забарвлень, запаху, цвітіння води, нафтової плівки та ін. [14] .
Властивість води викликати в людини і тварин специфічне подразнення слизової оболонки носових ходів. Запах води характеризується видами запаху і інтенсивністю запаху. Інтенсивність запаху води вимірюється в балах. Запах води викликають леткі пахнуть речовини, що надходять у воду в результаті процесів життєдіяльності водних організмів, при біохімічному розкладанні органічних речовин, при хімічній взаємодії містяться у воді компонентів, а також з промисловими, сільськогосподарськими та господарсько-побутовими стічними водами.
На запах води впливають склад речовин, температура, значення рН, ступінь забруднення водного об'єкта, біологічна обстановка, гідрологічні умови і т.д. [31]. [35].
приклади або можливе джерело походження запаху
Каламутність природних вод викликана присутністю тонко дисперсних домішок, зумовлених нерозчинними або колоїдними неорганічними й органічними речовинами різного походження. Якісне визначення проводять описово: слабка опалесценція, опалесценція, слабка, помітна і сильна каламуть.
Відповідно до гігієнічних вимог до якості питної води каламутність не повинна перевищувати 1,5 мг / дм 3.
Каламутність води визначають турбідиметрично (по ослабленню проходить через пробу світла). Турбидиметричним визначення призначене для вод, що мають мінливий склад і форму тонкодисперсних домішок. Без попереднього фільтрування проби турбідиметрично будуть визначатися не тільки колоїдні, але і більш Грубодисперсні частки [17]. [24].
Забарвлення природних вод обумовлена головним чином присутністю гумусових речовин і сполук тривалентного заліза. Кількість цих речовин залежить від геологічних умов, водоносних горизонтів, характеру грунтів, наявності боліт і торфовищ в басейні ріки і т.п. Cточние води деяких підприємств також можуть створювати досить інтенсивне забарвлення води.
Забарвлення природних вод коливається від одиниць до тисяч градусів.
Розрізняють "справжній колір", обумовлений тільки розчиненими речовинами, і "здається" колір, викликаний присутністю у воді колоїдних і зважених часток, співвідношення між якими значною мірою визначаються величиною pH.
Гранично допустима величина кольоровості в водах, які використовуються для питних цілей, складає 35 градусів по платиново-кобальтової шкалою. Відповідно до вимог до якості води в зонах рекреації забарвлення води не повинна виявлятися візуально в стовпчику висотою 10 см.
Висока кольоровість води погіршує її органолептичні властивості і має негативний вплив на розвиток водяних рослинних і тваринних організмів у результаті різкого зниження концентрації розчиненого кисню у воді, який витрачається на окислювання сполук заліза і гумусових речовин [14]. [31].
прозорість
Воду в залежності від ступеня прозорості умовно підрозділяють на прозору, слабоопалесціює, опалесцирующую, злегка каламутну, каламутну, сильно каламутну. Мірою прозорості слугує висота стовпа води, при якій можна спостерігати опускається у водойму білу пластину визначених розмірів (диск Секкі) або розрізняти на білому папері шрифт визначеного розміру і типу (як правило, шрифт середньої товщини висотою 3.5 мм). Результати виражаються в сантиметрах із зазначенням способу вимірювання.
Ослаблення в каламутній воді інтенсивності світла з глибиною призводить до більшого поглинання сонячної енергії поблизу поверхні. Поява більш теплої води біля поверхні зменшує перенос кисню з повітря у воду, знижує щільність води, стабілізує стратифікацію. Зменшення потоку світла також знижує ефективність фотосинтезу і біологічної продуктивності водойми.
Визначення прозорості води - обов'язковий компонент програм спостережень за станом водних об'єктів. Збільшення кількості грубодисперсних домішок і каламутності характерно для забруднених і евтрофних водойм [14]. [31].
Водневий показник рН
Для зручності вираження вмісту водневих іонів був введена величина, являє собою логарифм їхньої концентрації, узятий з оберненим знаком:
pH = - lg [H +].
Для поверхневих вод, що містять невеликі кількості діоксиду вуглецю, характерна лужна реакція. Зміни pH тісно пов'язані з процесами фотосинтезу (через споживання CO2 водяною рослинністю). Джерелом іонів водню є також гумусові кислоти, присутні в грунтах. Гідроліз солей важких металів відіграє роль у тих випадках, коли в воду потрапляють значні кількості сульфатів заліза, алюмінію, міді та інших металів:
Значення pH в річкових водах звичайно варіює в межах 6.5-8.5, в атмосферних опадах 4.6-6.1, в болотах 5.5-6.0, в морських водах 7.9-8.3. Концентрація іонів водню схильна до сезонних коливань. Зимою розмір pH для більшості річкових вод складає 6.8-7.4, влітку 7.4-8.2. pH природних вод визначається до деякої міри геологією водозбірного басейну [31].
Відповідно до вимог до складу і властивостей води водойм пунктів питного водокористування, води водяних об'єктів у зонах рекреації, а також води водойм рибогосподарського призначення величина pH не повинна виходити за межі інтервалу значень 6.5-8.5 [17].
pH води - один з найважливіших показників якості вод. Величина концентрації іонів водню має велике значення для хімічних і біологічних процесів, що відбуваються в природних водах. Від величини pH залежить розвиток і життєдіяльність водяних рослин, сталість різноманітних форм міграції елементів, агресивна дія води на метали і бетон. pH води також впливає на процеси перетворення різноманітних форм біогенних елементів, змінює токсичність забруднюючих речовин.
У водоймі можна виділити декілька етапів процесу їх закислення:- на першому етапі рН практично не змінюються (іони бікарбонату встигають цілком нейтралізувати іони Н +). Так триває до тих пір, поки загальна лужність у водоймі не впаде приблизно в 10 разів до розміру менше 0.1 моль / дм 3.
результат гідролізу солей важких металів (шахтні і рудні води)
Окислювально-відновний потенціал (Eh)
Міра хімічної активності елементів або їхніх сполук в оборотних хімічних процесах, пов'язаних зі зміною заряду іонів в розчинах. Значення окисно-відновних потенціалів виражаються у вольтах (мілівольтах). Окислювально-відновний потенціал будь-якої оборотної системи визначається по формулі
Eh = E0 + (0.0581 / n) lg (Ox / Red) при t = 20 ° С
де Eh - окисно-відновний потенціал середовища;
E0 - нормальний окисно-відновний потенціал, при
якому концентрації окисленої і відновленої форм рівні
між собою;
Ox - концентрація окисленої форми;
Red - концентрація відновленої форми;
n - число електронів, що беруть участь в процесі.
У природній воді значення Eh коливаються від - 400 до +700 мВ, визначається всією сукупністю у ній окисних і відновних процесів і в умовах рівноваги характеризує середовище відразу щодо всіх елементів, що мають змінну валентність.
Вивчення редокс-потенціалу дозволяє виявити природні середовища, в яких можливе існування хімічних елементів з перемінною валентністю у визначеній формі, а також виділити умови, при яких можлива міграція металів [31]. [35].
кислотність
У забруднених водоймах може міститися велика кількість сильних кислот або їх солей за рахунок скидання промислових стічних вод. У цих випадках pH може бути нижче 4.5. Частина загальної кислотності, що знижує pH до величин <4.5, называется свободной.
лужність
Під лужністю природних або очищених вод розуміють спроможність деяких їхніх компонентів зв'язувати еквівалентну кількість сильних кислот. Лужність обумовлена наявністю у воді аніонів слабких кислот (карбонатів, гідрокарбонатів, силікатів, боратів, сульфітів, гідросульфітів, сульфідів, гідросульфідів, аніонів гумінових кислот, фосфатів) - їхня сума називається загальною лужністю. Через незначну концентрацію трьох останніх іонів загальна лужність води звичайно визначається тільки аніонами вугільної кислоти (карбонатна лужність). Аніони, гідролізуючись, утворюють гідроксильні іони:
Лужність визначається кількістю сильної кислоти, необхідної для нейтралізації 1 дм 3 води. Лужність більшості природних вод визначається тільки гідрокарбонатами кальцію і магнію, pH цих вод не перевищує 8.3.