2. 1. Хімічний склад природних вод
Чим більший порядковий номер хімічного елемента, тим рідше він
зустрічається у воді і земній корі.
Парний елемент зустрічається частіше,ніж непарний.
Природні води відрізняються за наявністю хімічних елементів, за
концентрацію розчинених речовин, за співвідношенням самих
компонентів, складом і формою сполук.
Хімічний склад природних вод – це складний комплекс газів,
іонів, колоїдів мінерального і органічного походження, які
присутні у воді у природних умовах.
Хімічний склад природних вод умовно поділяється на шість груп:
головні компоненти: К+
, Na+
, Ca2+
, Mg2+
, Cl-
, SO4
2-
, HCO3
-
, CO3
2-
;
pозчинені гази: О2, СО2, Н2S;
біогенні елементи: сполуки N, P, Si, Fe;
органічні сполуки: органічні кислоти, гумінові та фульвокислоти;
мікроелементи: всі елементи, окрім головних, які зустрічаються у
воді в дуже малих концентраціях;
забруднюючі речовини: ПАР, пестициди.
3. Крім хімічного складу води введені інтегральні поняття:
• твердість води – наявність іонів Са2+
, Мg2+
;
• агресивність води – присутність СО3
2-
, СО2, НСО3
-
;
• БСК (біологічне споживання кисню) – наявність живих
організмів у воді. БСК – показник зараження води
органолептичними сполуками, визначається кількістю кисню,
витраченого за певну кількість часу (5 діб – БПК5) в аеробних
умовах на окиснення забруднених речовин, які містяться в
одиниці об’єму води. Як правило, впродовж 5 діб за
нормальних умов відбувається окиснення до 70%
легкоокиснюючих органічних речовин. Повне окиснення
органічних речовин (БПКповн або БПК20) досягається впродовж 20
діб. Для джерел центрилізованого господарсько-питного
водопостачання, згідно ДСТУ 17.1.3.03-77 і рибогосподарських
водоймищ, БПКповнне має перевищувати 3 мг О2/л.
• ХСК (хімічне споживання кисню) – наявність органічних
сполук і речовин, що легко окиснюються у воді: NO2
-
, S2-
4. В природних водах розрізняють форми знаходження речовини:
• Прості (комплексні) іони.
• Нейтральні молекули (розмір часток ≤ 1 нм = 10-9
).
• Колоїдні частки 0,001-0,1 мкм.
• Високодисперговані частки (глинисті речовини) 0,1-2,0 мкм.
• Великі завислі речовини (пісок) 2,0-10,0 мкм.
Вираження концентрації домішок природних вод:
• Мінералізація води визначає кількість розчинених у воді
речовин [мг/дм3
].
• Сума іонів – кількість речовин у воді, конценрація яких більша
> 0,1мг/дм3
, інші не враховуються.
• Сума мінеральних речовин враховує розчинені речовини,
недисоційовані неорганічні речовини (SiO2, Fe2O3).
• Солоність використовується в океанології.
5. 1.1.Класифікація хімічного складу природних вод
Класифікація за мінералізацією:
• прісні – до 1 г/л;
• солонуваті – 1-25 г/л;
• солоні – до 50 г/л;
• росол – більше 50 г/л.
Ця класифікація характеризує води в загальних рисах, не
враховує особливостей складу.
6. Класифікація Щукарєва
Класифікація Щукарєва базується на поділі вод за головними
іонами (Cl-
, CO3
2-
, SO4
2-
, HCO3
-
, Ca2+
, Mg2+
, Na+
, K+
). Комбінація з
3-х катіонів і 3-х аніонів надає можливість отримати 49
класів води, причому враховує тільки ті головні іони,
концентрація яких у воді більша 12,5%.
Cl-
, SO4
2-
,
HCO3
-
SO4
2-
,
HCO3
-
HCO3
-
HCO3
-
, Cl-
Cl-
Cl-
, SO4
2-
SO4
2-
1 8 15 22 29 36 43 Mg2+
2 9 16 23 30 37 44 Са2+
, Mg2+
3 10 17 24 31 38 45 Са2+
4 11 18 25 32 39 46 Са2+
, Na+
5 12 19 26 33 40 47 Na+
6 13 20 27 34 41 48
Са2+
, Na+
,
Mg2+
7 14 21 28 35 42 49 Na+
, Mg2+
Найбільш розповсюджені води 17, 33, 43.
7. 1.2. Головні компоненти в природних водах
Головні компоненти складають основну частину мінерального складу
природних вод. В прісних водах – 90-95%, високомінералізованих –
99%. В маломінералізованих водах переважають іони НСО3
-
, Са2+
, у
високомінералізованих – Na+
, Cl-
.
8. Хлориди Cl–
мають високу міграційну здатність завдяки:
не утворюють малорозчинних сполук, не абсорбуються
колоїдними частками, не накопичуються біогенним шляхом,
не засвоюються рослинами і бактеріями; розчинність MgCl2 i
CaCl2 не дуже висока.
Джерело надходження СІ-
– хлористі мінерали гірських порід
(галіт NaCl, сильвін КCl), атмосферні опади, діяльність
вулканів, антропогенна діяльність.
Сульфати SO4
2-
домінують у середньомінералізованих водах (в
маломінералізованих домінують НСО3
-
), а при зростанні
мінералізації наявність SO4
2-
лімітується присутністю іонів
Са2+
, оскільки випадає осад СаSO4↓.
9. Джерела надходження сульфатів у природні води:
• осадові породи (до складу входить СаSO4гіпс);
• окиснення сульфідів S2-
і саморідної сірки S;
• в результатів вилужування солончаків;
• розпад і окиснення органічних речовин тварин і рослин.
Cl–
і SO4
2-
їх вміст в природних водах складає 50 – 300 мг/дм3
.
Концентрація СІ-
і SO4
2-
для питної води обмежується з точки
зору мінералізації <1000 мг/дм3
(1 г/дм3
).
SO4
2-
250(500) 150 мг/дм3
Cl–
250(500) 150 мг/дм3
10. Гідрокарбонати, карбонати НСО3
-
, СО3
2-
– найважливіша частина
хімічного складу природних вод. Ці іони знаходяться в
динамічній рівновазі.
Н2СО3↔ НСО3
-
+ Н+
↔ 2 Н+
+ СО3
2-
При зміні одного з компонентів даної рівноваги відбувається зміна
всіх інших компонентів. Співвідношення форм Н2СО3
взаємопов’язано з рН води.
Натрій Na+
– за розповсюдженням займає перше місце, що
обумовлене його міграцією в іонному вигляді. В морській воді
вміст Na+
складає ≈ 84% від вмісту катіонів.
Джерела надходження натрію у природні води:
розчинення силікатів, кам’яної солі;
виверження порід (граніт).
Калій K+
менше ніж Na+
(4-8% від вмісту Na+
); з найбільшим вмістом в
маломінералізованих водах. Менша кількість його в порівнянні з
Na+
обумовлена тим, що калій K+
поглинається живими
організмами, як біогенний елемент.
11. 1.3. Розчинені гази: О2, СО2, Н2S
Кисень О2 покращує якість води, впливає на органолептичні
показники води, має велике значення для водойм
рибогосподарського призначення.
Вуглекислий газ СО2 впливає на рН води та жорсткість.
Сірководень Н2S утворюється при дії сульфатредукуючих
мікроорганізмів. Для санітарно-побутових та
рибогосподарських водоймищ вміст Н2S недопустимий.
12. 1.4. Біогенні елементи
Азот N міститься в органічних і неорганічних сполуках. Неорганічні
сполуки у вигляді NH4
+
, NО2
-
, NО3
-
. В органічних сполуках N входять
до складу амінокислот, білків продуктів їх розкладу.
Нітрати NО3
-
у природних водах містяться у межах до кількох мг/дм3
.
Нітрити NО2
-
у природних водах містяться у межах 0,1-1,0 мг/дм3
у
підземних водах.
Регулюється вміст сполук азоту процесами нітрифікації та
денітрифікації.
Фосфор Р в природних водах міститься у вигляді органічних і
неорганічних сполук Н2PO4
−
, HPO42-
, PO4
3-
, поліфосфати.
Джерело надходження фосфору у природні води: розчинення
Са3(РО4)2, які присутні в вивержених і осаджених породах.
13. Залізо Fe в підземних водах переважно перебуває у вигляді Fe(II).
Fe(НСО3)2при наявності великої кількості СО2 і відсутності О2.
Fe(ОН)2 легко окиснюється до Fe(ОН)3↓.
Fe(II) практично не зустрічається в поверхневих водах, а Fe(III) – в
підземних.
ГДК заліза у питній воді складає СFe 0,02 мг/дм3
.
Силіціум Si – кремнієва кислота та її солі (SiО2)n.
14. 1.5. Мікроелементи – I2, Br2, B, F, Se, Te, Li, Ba, Rb, іони
важких металів – Ni, Co, Zn, Cu.
Мікроелементи:
типові катіони – Li, Ba, Rb;
типові аніони – Br -
,I-
,Cl-
,B-
;
іони важких металів – Ni, Co, Zn, Cu;
амфотерні комплексоутворювачі – Al, Zn, Mo, Mn, W, Cr;
радіоактивні елементи – U, Sr, Сs.
15. 2. Нормативні документи, які регламентують якість
питної води в Україні
1) ДСТУ 4808:2007. Джерела централізованого питного
водопостачання. Гігієнічні та екологічні вимоги щодо
якості води і правила вибирання (2006 р.).
2) ДСанПіН 2.2.4-171-10. Гігієнічні вимого до питної води,
призначеної для споживання людиною (2010 р.).
3) Вода питьевая. Методы анализа. Сборник (1984 г.).
