• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Чинники, що впливають на хімічний склад природних вод

Природні води мають хімічний склад, що формується під дією численних абіогенних та біогенних чинників і може змінюватися в широких межах. Основні катіони природних вод – Са²⁺, Мg²⁺, Nа⁺, К⁺, аніони – НСО₃‾, SО₄²‾, С1‾; їх співвідношення різне в солоних і прісних водах.

Фізичні чинники, що впливають на хімічний склад і біологічну продуктивність природних водойм:

• температура, зміна якої впливає на розчинність газів (зменшується під час нагрівання), багатьох сполук (більшість речовин краще розчиняється з підвищенням температури), нагрівання сприяє гідролізу, прискоренню хімічних і біохімічних процесів; може спричинювати гіпоксію і тепловий стрес у гідробіонтів;

• освітленість – важливий екологічний чинник, від якого залежить інтенсивність процесів фотосинтезу у водяних рослин і водоростей, вміст вуглекислого газу й кисню, продуктивність водних екосистем;

• окисно-відновний потенціал характеризує співвідношення між окисниками і відновниками, вміст органічних сполук, кисню, інтенсивність розкладання органічних решток;

• перемішування води та швидкість течії зумовлюють різну інтенсивність процесів самоочищення, поширення забрудника, вміст кисню тощо.

Хімічні чинники:

• вміст розчинених газів – СО₂, О₂, Н₂S, NН₃, СН₄, які надходять з повітря, утворюються в процесі життєдіяльності водяних організмів та під час гниття органічних решток;

• рН води впливає на розчинність солей, процеси міграції важких металів, життєдіяльність гідробіонтів. рН прісноводних рік і озер становить найчастіше близько 7 (іноді 8), морської води – приблизно 8,3.

Для озерних гідробіонтів рН води такий:

- при рН = 7,0 знижується вміст Кальцію і гине ікра окремих видів земноводних;

- при рН = 6,6 гинуть деякі молюски;

- при рН = 6,0 зникають з водної екосистеми прісноводні креветки;

- при рН = 5,5 - 6,0 знижується чисельність і загальна кількість водяних організмів, гине планктон;

- при рН = 4,5 в озері практично не залишається риби, не осаджуються і гниють рештки.

• концентрація розчинених сполук характеризує мінералізацію води і класифікацію вод на групи:

Тип вод Масова частка розчинених сполук, г/кг води

Прісні < 1

Солонуваті 1 - 25

Солоні 25 - 50

Розсоли > 50

Прісні, своєю чергою, поділяють на води

Ступінь мінералізації, мг/л

Слабко мінералізовані < 200

Середньо мінералізовані 200 - 500

Сильно мінералізовані 500 - 1000

Концентрація солей впливає на вміст кисню: чим більша мінералізованість, тим менша розчинність цього важливого газу.

Солі, розчинені у воді, зумовлюють і її смак.

Вода також характеризується такими важливими хімічними показниками, як кислотність і лужність.

• Кислотність – це концентрація у воді речовин, що взаємодіють з сильними основа­ми. До них належать сильні кислоти, які у водному розчині повністю дисоціюють на йони (сульфатна, хлоридна, нітратна, хлорна), слабкі кислоти (ацетатна, сульфідна, сульфітна, карбонатна) та катіони слабких основ, які у воді гідролізують з виділенням протонів (NН₄⁺, Fе³⁺, А1³⁺, катіони органічних основ).

• Лужність – це вміст у воді речовин, що здатні взаємодіяти з сильними кислотами. Умовно їх можна поділити на три групи: сильні основи (гідроксиди лужних і лужноземельних металів), слабкі основи (решта гідроксидів) та аніони слабких кислот (НСО₃‾, СО₃²‾, Н₂РО₄‾, НРО₄²‾, SО₃²‾, аніони гумінових кислот, НS‾, S²‾ тощо).

Хімічний склад води залежить від вмістув ній хімічних елементів, йонів і сполук на їх основі. Деякі з них для води, з точки зору екології, є визначальними.

Нітроген, як і Фосфор, є основним компонентом живих організмів. У природі, зокрема й у водоймах, постійно відбувається колообіг сполук нітрогену за участю численних процесів, як у живій природі, так і в неживій. Внаслідок розкладання білків у водоймах утворюється амоніак, який з часом окиснюється до нітритів і нітратів.

Найбільшими забрудниками природних вод амоніаком є тваринницькі ферми, нітрата­ми – поверхневі води з полів та стічні води хімічних виробництв. Вони спричинюють бурхливий розвиток синьозелених водоростей і порушення функціонування водних екосистем.

Наявність тих чи інших сполук Нітрогену дає змогу встановити час надходження забруднених аміачними сполуками стічних вод:

- наявність амоніаку і відсутність нітритів і нітратів – забруднення відбулося недавно;

- одночасна наявність і відновлених, і окиснених сполук Нітрогену – з часу скидання стічних вод пройшов певний час;

- високий вміст нітритів і особливо нітратів за відсутності сполук амонію – забруднення давнє – амоніак встиг окиснитися:

2NН₃ + 3О₂ → 2НNО₂ + 2Н₂О;

2НNО₂ + О₂ → 2НNО₃.

Вміст нітратів у питній воді не має перевищувати 45 мг/л; нітритів – 3,3 мг/л.

Фосфор належить до найважливіших біогенних елементів. Рослини і тварини споживають його сполуки, а при загибелі фосфоровмісні речовини знову надходять у довкілля. Підвищений вміст у водоймах Нітрогену і Фосфору спричинює їх евтрофікацію.

Сполуки Фосфору потрапляють у водойми з поверхневими водами, які змивають їх з полів, де вони вносяться як добриво; зі стічними водами виробництв фосфатної кислоти, фосфатів, суперфосфату; з побутовими водами та відходами в складі мийних засобів.

Хлорид-іони зумовлюють солоність морської та океанічної води, а також солоних озер; у прісних водоймах хлориди за концентрацією посідають третє місце після гідрогенкарбонат- і сульфат-іонів. Вміст йонів С1‾ в питній воді регламентується і не має перевищувати 350 мг/л. Мінеральні води часто збагачені хлоридами, зокрема, концентрація їх у цілющій Миргородській досягає 1000- 2500 мг/л.

Вміст хлоридів у водах – важлива екологічна характеристика, оскільки різні види гідробіонтів пристосовані до життя у воді з певною солоністю. Більшість рослин (крім галофітів – рослин переважно прибережних зон морів і океанів) зазнає стресу і гине в разі підвищення солоності ґрунтових вод (хоча картоплю, коли висота стебла досягає 20 см, рекомендують для підвищення врожайності один раз полити розчином кухонної солі – 800 г на відро води).

Сульфат-іони (як хлориди і гідрогенкарбонати) належать до найпоширеніших аніонів природних вод, як прісних, так і солоних. У питній воді їх вміст не має перевищувати 500 мг/л.

Сульфіди і сірководень містяться у водах всіх природних водойм, оскільки вони є учасниками колообігу Сульфуру в біосфері і утворюються під час гниття органічних решток, у процесах окиснення – відновлення неорганічних сполук.

Більшість сульфідів не розчинні у воді, що зменшує їх доступність для живих організмів; сірководень має неприємний запах і належить до токсичних сполук (внаслідок того, що шар сірководню в Чорному морі піднявся ближче до поверхні, окремі його зони перетворилися на мертві).

ГДК фторид-іонів у питних водах становить 0,7-1,2 мг/л. Флуор у вигляді фторапатиту Са₅F(РО₄)₃ входить до складу кісток і зубної тканини тварин і людини, тому його вміст у водах, що використовуються для питних потреб, контролюють. У природних водах вміст фторидів коливається в широких межах, тому воду р. Дністер дефторують, а в Прикарпатті, де води збіднені на цей елемент, воду фторують, оскільки як надлишок, так і нестача F‾ шкодять здоров’ю людей.

Ферум – другий за поширеністю із металічних елементів у земній корі, тому у водойми він потрапляє з материнської породи та рунту. Значні кількості Феруму(II) в підземних водах. Антро­погенними джерелами заліза у довкіллі є металургійні заводи, кар’єри, де видобувають залізні руди, ТЕС, сміттєспалювальні заводи.

Ферум необхідний для життєдіяльності живих організмів; переважна кількість його вхо­дить до складу гемоглобіну. У питній воді ГДК Феруму не має перевищувати 0,3 мг/л.

Хром(VI) у вигляді солей – хроматів і дихроматів входить до складу стічних гальванічних виробництв, міститься у викидах підприємств, де їх добувають чи викорис­товують. Хром(III) застосовують у вигляді хромовокалієвих галунів для дублення шкір, тому стічні води підприємств з обробки шкір містять значні кількості Хрому.

Саме ці галузі виробництва і є основними забрудниками поверхневих вод. Оскільки Сг(VI) – сильний окисник, значні його кількості можуть змінювати окисно-відновний потенціал вод, спричинювати перебіг численних окисно-відновних процесів, змінюючи режим водойм. Токсичність Сг(VI) значно вища, ніж Сг(III).

Незважаючи на значний вміст алюмінію в земній корі (перший серед металів), у вигляді Аl³⁺, він належить до токсичних речовин. Токсичність залежить значною мірою від форми алюмінію(III) в природних водах (малорозчинні чи розчинні солі, комплексні сполуки), розміру йонів (катіони металу можуть утворювати полімерні гідроксокомплекси до складу Аl₅₄(ОН)₁₄₄¹⁸⁺), твердості води. Особливо небезпечний для життєдіяльності гідробіонтів Аl(III) у м’яких водах, тому вчені вважають, що ГДК Аl³⁺ в природних водах залежно від їх твердості мають бути такими:

Твердість, ммоль екв/л Масова концентрація Аl³⁺ (ГДК), мг/л

< 2,6 ≤ 0,05

2,6 – 7,1 ≤ 0,1

> 7,1 ≤ 0,5

Хімічний елемент Меркурій (Нg) утворює просту речовину ртуть. Ртуть належить до токсичних металів, її особливістю є агрегатний стан (рідина) і висока леткість. Меркурій утворює катіони Нg²⁺ і Нg₂²⁺; більшість солей цього металу не розчинні у воді, що зменшує їх небезпеку для живих організмів. Однак неорганічні сполуки в природних водоймах та ґрунтових розчинах можуть реагувати з органічними речовинами, утворюючи надзвичайно токсичні органічні похідні, зокрема диметилмеркурій Нg(СН₃)₂ чи діетилмеркурій Нg(С₂Н₅)₂.

У природні поверхневі водойми Меркурій потрапляє з відходами гальванічних вироб­ництв, відпрацьованими ртутними лампами, що викидаються на звалища. Однак найбільшими джерелами цього токсичного металу є стічні води підприємств, що виробляють меркурійвмісні пестициди та хімічну зброю; використовують ртутні електроди (зокрема, виробництво хлору, водню, гідроксиду та металічного натрію електролізом розп­лаву чи розчину галіту); виготовляють сухі гальванічні елементи тощо.

ГДК Меркурію у питній воді становить 0,005 мг/л, діетилмеркурію 0,0001 мг/л, у грунті – 2,1 мг/кг, середньодобова ГДК парів ртуті в атмосфері населених пунктів становить 0,0003 мг/м³.

Біологічною особливостю Меркурію, що зумовлює його небезпеку, є здатність до біоакумуляції по ланцюгах живлення: вміст Меркурію в організмах рибоїдних птахів порівняно з водою може бути вищим у кілька тисяч разів.

Хлор використовують для бактерицидної обробки води. Його доза залежить від вмісту бактерій, хоча хлор як сильний окисник окиснює численні органічні та неорганічні спо­луки, що містяться у воді.

Хлор – надзвичайно токсична сполука, тому залишковий вміст в очищеній воді контролюють і він не має перевищувати в питній воді 0,5 мг/л. Хлор легко взаємодіє з численними органічними речовинами, зокрема гуміновими та фульвіновими кислотами і їх солями, фенолом, що містяться в природних водах, утворюючи надзвичайно отруйні діоксани. Тому в багатьох країнах відмовилися від хлору та його сполук для знезараження води для питних потреб, використовуючи для цього озон, УФ-випромінювання, радіаційні методи.

Хлор та його активні сполуки надходять у водойми і зі стічними водами виробництва хлору, пестицидів, підприємств органічного синтезу тощо.

Природні води можуть забруднюватися нафтопродуктами. Нафтопродукти – це продукти переробки нафти, що складаються переважно з вугле­воднів аліфатичного ряду (насичених і ненасичених) та ароматичних вуглеводнів у різних співвідношеннях і поділяються на фракції: бензинову (петролейний ефір і лігроїн), гасову (гас і газойль) і мазут залежно від температури кипіння й числа атомів Карбону.

Вуглеводні надходять у довкілля як з природних джерел (розломи в земній корі та океанічному дні, гниття мертвих організмів в анаеробних умовах, виверження вулканів, виділення рослин), так і з антропогенних (нафтовидобування і нафтопереробка, аварії під час транспортування нафти; стічні води численних підприємств, викиди транспорту).

Нафтопродукти шкідливі для гідробіонтів (особливо якщо містять ароматичні вуглеводні), хоча в природі існує чимало організмів, починаючи від найпростіших, які споживають вуглеводні нафти і нафтопродуктів як джерело Карбону для створення біомаси, сприяючи тим самим очищенню водойм і грунтів. Цю властивость використовують у біологічних методах ліквідації нафтових плям на поверхні Світового океану та суші. Утворюючи тонку плівку на поверхні води, нафта і нафтопродукти змінюють газовий і температурний режим води; швидкість руйнування, випаровування чи осадження їх компонентів (процеси самоочищення) залежать від леткості, розчинності, стійкості, хімічної активності, природи сполук.

Біологічні чинники– це рослинний і тваринний світ, їх продуктивність; вони впливають на численні хімічні процеси у водоймі і зумовлюють деякі показники якості води.

Читайте також:

1. D-петля, що складається з 8–12 залишків, декілька з яких – дигідроуридинові.
2. I. При підготовці до переговорів визначите склад делегації і її керівника.
3. II. Анатомічний склад лімфатичної системи
4. II. Вимоги до складання паспорта бюджетної програми
5. II. За зміною ступенів окиснення елементів, які входять до складу реагуючих речовин
6. III. Вимоги до учасників, складу груп і керівників туристських подорожей
7. Аварійно-рятувальні підрозділи Оперативно-рятувальної служби цивільного захисту, їх призначення і склад.
8. Автокореляція залишків – це залежність між послідовними значеннями стохастичної складової моделі.
9. Автомобільний пасажирський транспорт – важлива складова єдиної транспортної системи держави
10. Аграрна політика як складова економічної політики держави. Сут­ність і принципи аграрної політики
11. Адвокатура — неодмінний складовий елемент механізму забезпечення прав людини.
12. Адміністративний поділ, площа і населення українських земель у складі Речі Посполитої в першій воловині ХVІІ ст.

Переглядів: 2117