<<
>>

5.1. Общие и суммарные показатели качества вод

Температура

Температура воды в водоеме является результатом нескольких одновременно протекающих процессов, таких как солнечная радиация, испарение, тепло­обмен с атмосферой, перенос тепла течениями, турбулентным перемешива­нием вод и др.

Обычно прогревание воды происходит сверху вниз. Годовой и суточный ход температуры воды на поверхности и глубинах определяется количеством тепла, поступающего на поверхность, а также интенсивностью и глубиной перемешивания. Суточные колебания температуры могут состав­лять несколько градусов и обычно проникают на небольшую глубину. На мелководье амплитуда колебаний температуры воды близка к перепаду тем­пературы воздуха.

В требованиях к качеству воды водоемов, используемых для купания, спорта и отдыха, указано, что летняя температура воды в результате спуска сточных вод не должна повышаться более, чем на 3°С по сравнению со среднемесяч­ной температурой самого жаркого месяца года за последние 10 лет. В водо­емах рыбохозяйственного назначения допускается повышение температуры воды в результате спуска сточных вод не больше, чем на 5°С по сравнению с естественной температурой.

Температура воды — важнейший фактор, влияющий на протекающие в водоеме физические, химические, биохимические и биологические процес­сы, от которого в значительной мере зависят кислородный режим и интен­сивность процессов самоочищения. Значения температуры используют для вычисления степени насыщения воды кислородом, различных форм щелоч­ности, состояния карбонатно-кальциевой системы, при многих гидрохими­ческих, гидробиологических, особенно лимнологических исследованиях, при изучении тепловых загрязнений.

Взвешенные вещества (грубодисперсные примеси)

Взвешенные твердые вещества, присутствующие в природных водах, состоят из частиц глины, песка, ила, суспендированных органических и неорганичес­ких веществ, планктона и других микроогранизмов.

Концентрация взвешен­ных частиц связана с сезонными факторами и с режимом стока и зависит от таяния снега, пород, слагающих русло, а также от антропогенных факторов, таких как сельское хозяйство, горные разработки и т.п.

Взвешенные частицы влияют на прозрачность воды и на проникновение в нее света, на температуру, растворенные компоненты поверхностных вод, абсорбцию токсичных веществ, а также на состав и распределение отложе­ний и на скорость осадкообразования. Вода, в которой много взвешенных частиц, не подходит для рекреационного использования по эстетическим соображениям.

В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водных объек­тов у пунктов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения со­держание взвешенных веществ в результате спуска сточных вод не должно

увеличиваться соответственно более чем на 0,25 мг/дм3 и 0,75 мг/дм3. Для

водоемов, содержащих в межень более 30 мг/дм3 природных минеральных веществ, допускается увеличение концентрации взвешенных веществ в воде в пределах 5%.

Определение количества взвешенных частиц важно проводить при конт­роле процессов биологической и физико-химической обработки сточных вод и при оценке состояния природных водоемов.

Грубодисперсные примеси определяют гравиметрическим методом после их отделения путем фильтрования через фильтр «синяя лента» (преимуще­ственно для проб с прозрачностью менее 10 см).

Мутность

Мутность природных вод вызвана присутствием тонкодисперсных примесей, обусловленных нерастворимыми или коллоидными неорганическими и орга­ническими веществами различного происхождения. Качественное определе­ние проводят описательно: слабая опалесценция, опалесценция, слабая, за­метная и сильная муть.

В соответствии с гигиеническими требованиями к качеству питьевой воды мутность не должна превышать 1,5 мг/дм3.

Мутность воды определяют турбидиметрически (по ослаблению проходя­щего через пробу света). Турбидиметрическое определение предназначено для вод, имеющих переменчивый состав и форму тонкодисперсных примесей.

Без предварительного фильтрования пробы турбидиметрически будут опре­деляться не только коллоидные, но и более грубодисперсные частицы.

Цветность

Цветность природных вод обусловлена главным образом присутствием гуму­совых веществ и соединений трехвалентного железа. Количество этих веществ зависит от геологических условий, водоносных горизонтов, характера почв, наличия болот и торфяников в бассейне реки и т.п. Сточные воды некоторых предприятий также могут создавать довольно интенсивную окраску воды.

Различают «истинный цвет», обусловленный только растворенными веще­ствами, и «кажущийся» цвет, вызванный присутствием в воде коллоидных и взвешенных частиц, соотношения между которыми в значительной мере определяются величиной pH.

Предельно допустимая величина цветности в водах, используемых для питьевых целей, составляет 35 градусов по платиново-кобальтовой шкале. В соответствии с требованиями к качеству воды в зонах рекреации окраска воды не должна обнаруживаться визуально в столбике высотой 10 см.

Высокая цветность воды ухудшает ее органолептические свойства и ока­зывает отрицательное влияние на развитие водных растительных и животных организмов в результате резкого снижения концентрации растворенного кис­лорода в воде, который расходуется на окисление соединений железа и гуму­совых веществ.

Прозрачность

Прозрачность (или светопропускание) природных вод обусловлена их цветом и мутностью, т.е. содержанием в них различных окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ.

Воду в зависимости от степени прозрачности условно подразделяют на прозрачную, слабоопалесцирующую, опалесцирующую, слегка мутную, мут­ную, сильно мутную. Мерой прозрачности служит высота столба воды, при которой можно наблюдать опускаемую в водоем белую пластину определен­ных размеров (диск Секки) или различать на белой бумаге шрифт определен­ного размера и типа (как правило, шрифт средней жирности высотой 3,5 мм). Ослабление в мутной воде интенсивности света с глубиной приводит к боль­шему поглощению солнечной энергии вблизи поверхности.

Появление более теплой воды у поверхности уменьшает перенос кислорода из воздуха в воду, снижает плотность воды, стабилизирует стратификацию.

Определение прозрачности воды — обязательный компонент программ наблюдений за состоянием водных объектов. Уменьшение потока света сни­жает эффективность фотосинтеза и биологическую продуктивность водоема. Увеличение количества грубодисперсных примесей и мутности характерно для загрязненных и эвтрофных водоемов.

Водородный показатель рН

Содержание ионов водорода (вернее, гидроксония) в природных водах опре­деляется в основном количественным соотношением концентраций уголь­ной кислоты и ее ионов:

CO2 + H0 H+ + //CO. 2H+ + CO?-.

Для удобства выражения содержания водородных ионов была введена ве­личина, представляющая собой логарифм их концентрации, взятый с обрат­ным знаком: pH = —lg [H+]. Для поверхностных вод, содержащих небольшие количества диоксида углерода, характерна щелочная реакция. Изменения pH тесно связаны с процессами фотосинтеза (из-за потребления CO2 водной ра­стительностью). Источником ионов водорода являются также гумусовые кис­лоты, присутствующие в почвах. Гидролиз солей тяжелых металлов играет роль в тех случаях, когда в воду попадают значительные количества сульфа­тов железа, алюминия, меди и других металлов:

Fe2+ + 2HO leiOlh + 2H+.

Значение pH в речных водах обычно варьирует в пределах 6,5-8,5, в атмос­ферных осадках 4,6-6,1, в болотах 5,5-6,0, в морских водах 7,9-8,3. Концен­трация ионов водорода подвержена сезонным колебаниям. Зимой величина pH для большинства речных вод составляет 6,8-7,4, летом 7,4-8,2. pH при­родных вод определяется в некоторой степени геологией водосборного бас­сейна.

В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого водопользования, воды водных объектов в зонах рекреа­ции, а также воды водоемов рыбохозяйственного назначения величина pH не

должна выходить за пределы интервала значений 6,5-8,5.

pH воды — один из важнейших показателей качества вод.

Величина кон­центрации ионов водорода имеет большое значение для химических и биоло­гических процессов, происходящих в природных водах. От величины pH за­висит развитие и жизнедеятельность водных растений, устойчивость различ­ных форм миграции элементов, агрессивное действие воды на металлы и бетон. pH воды также влияет на процессы превращения различных форм биогенных элементов, изменяет токсичность загрязняющих веществ.

Кислотность

Кислотностью называют содержание в воде веществ, вступающих в реакцию с гидроксил-ионами. Расход гидроксида отражает общую кислотность воды. В обычных природных водах кислотность в большинстве случаев зависит только от содержания свободного диоксида углерода. Естественную часть кислотности создают также гуминовые и другие слабые органические кисло­ты. В этих случаях pH воды не бывает ниже 4,5.

В загрязненных водоемах может содержаться большое количество силь­ных кислот или их солей за счет сброса промышленных сточных вод. В этих случаях pH может быть ниже 4,5. Часть общей кислотности, снижающей pH до величин 8,3) солей кальция и магния, и некарбонатную — концентрацию в воде кальциевых и магниевых солей сильных кислот. По­скольку при кипячении воды гидрокарбонаты переходят в карбонаты, кото­рые выпадают в осадок, карбонатную жесткость называют временной или ус­транимой жесткостью. Остающаяся после кипячения жесткость называется

постоянной. Результаты определения жесткости обычно выражают в мг-экв/л.

В естественных условиях ионы кальция, магния и других щелочноземель­ных металлов, обуславливающих жесткость, поступают в воду в результате взаимодействия растворенного диоксида углерода с карбонатными минера­лами и при других процессах растворения и химического выветривания гор­ных пород. Источником этих ионов являются также микробиологические процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложе­ниях, а также сточные воды различных предприятий.

Жесткость воды колеблется в широких пределах. Вода с жесткостью менее

4 мг-экв/л cчитается мягкой, от 4 до 8 мг-экв/л — средней жесткости, от 8 до 12 мг-экв/л — жесткой и выше 12 мг-экв/л — очень жесткой.

Общая жест­кость колеблется от единиц до десятков, иногда сотен мг-экв/л, причем карбо­натная жесткость составляет до 70-80% от общей жесткости.

Обычно преобладает (до 70%) жесткость, обусловленная ионами кальция; однако, в отдельных случаях магниевая жесткость может достигать 50-60%. Жесткость морской воды и океанов значительно выше (десятки и сотни мг-экв/л). Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наи­меньшего в период паводка.

Высокая жесткость ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая действие на органы пищеварения. Величина

общей жесткости в питьевой воде не должна превышать 10,0 мг-экв/л. Особые требования предъявляются к технической воде (накипь).

Электропроводость

Электропроводность — это численное выражение способности водного ра­створа проводить электрический ток. Природные воды представляют в ос­новном растворы смесей сильных электролитов. Минеральную часть воды составляют ионы Na+, K+, Ca2+, Cl-, SO42-, I ICO. ■ Этими ионами и обуслав­ливается электропроводность природных вод. Присутствие других ионов, на­пример Fe.+, Fe2+, Mn2+, Al.+, NO.-, IPO42-, I2PO4- не сильно влияет на элек­тропроводность, если эти ионы не содержатся в воде в значительных количе­ствах (например, ниже выпусков производственных или хозяйственно-быто­вых сточных вод).

Минерализация природных вод, определяющая их удельную электропро­водность, изменяется в широких пределах. Большинство рек имеет минера­лизацию от нескольких десятков милиграммов в литре до нескольких сотен. Их удельная электропроводность варьирует от 30 мкСм/см до 1500 мкСм/см. Минерализация подземных вод и соленых озер изменяется в интервале от 40-50 мг/дм3 до 650 г/кг (плотность в этом случае уже значи­тельно отличается от единицы). Удельная электропроводность атмосферных осадков (с минерализацией от 3 до 60 мг/дм3) составляет величины 20-120 мкСм/см.

Многие производства, сельское хозяйство, предприятия питьевого водо­снабжения предъявляют определенные требования к качеству вод, в частно­сти к минерализации, так как воды, содержащие большое количество солей, отрицательно влияют на растительные и животные организмы, технологию производства и качество продукции, вызывают образование накипи на стен­ках котлов, коррозию, засоление почв.

Классификация природных вод по минерализации

Категория вод Минерализация, г/см3
Ультрапресные < 0,2
Пресные 0,2 - 0,5
Воды с относительно повышенной минерализацией 0,5 - 1,0
Солоноватые 1,0 - 3,0
Соленые 3 - 10
Воды повышенной солености 10 - 35
Рассолы > 35

В соответствии с гигиеническими требованиями к качеству питьевой воды суммарная минерализация не должна превышать величины 1000 мг/дм3. По согласованию с органами санэпиднадзора для водопровода, подающего воду без соответствующей обработки (например, из артезианских скважин) допус­кается увеличение минерализации до 1500 мг/дм3.

Нормируемые величины минерализации приблизительно соответствуют удельной электропроводности 2 мСм/см (1000 мг/дм3) и 3 мСм/см (1500 мг/дм3) в случае как хлоридной (в пересчете на NaCl), так и карбонат­ной (в пересчете на CaCO3) минерализации.

Величина удельной электропроводности служит приблизительным пока­зателем их суммарной концентрации электролитов, главным образом, неор­ганических, и используется в программах наблюдений за состоянием водной среды для оценки минерализации вод. Удельная электропроводность — удоб­ный суммарный индикаторный показатель антропогенного воздействия.

Кислород

Растворенный кислород находится в природной воде в виде молекул O2. На его содержание в воде влияют две группы противоположно направленных процессов: одни увеличивают концентрацию кислорода, другие уменьшают ее. К первой группе процессов, обогащающих воду кислородом, следует от­нести:

1)процесс абсорбции кислорода из атмосферы;

2)выделение кислорода водной растительностью в процессе фотосинтеза.

Абсорбция кислорода из атмосферы происходит на поверхности водного

объекта. Скорость этого процесса повышается с понижением температуры, уже достигнутой степени насыщения водоема кислородом, с повышением давления и понижением минерализации. Аэрация — обогащение глубинных слоев воды кислородом — происходит в результате перемешивания водных масс, в том числе ветрового, вертикальной температурной циркуляции и т.д.

Фотосинтетическое выделение кислорода происходит при ассимиляции диоксида углерода водной растительностью (прикрепленными, плавающими растениями и фитопланктоном). Процесс фотосинтеза протекает тем силь­нее, чем выше температура воды, интенсивность солнечного освещения и больше биогенных (питательных) веществ (P, N и др.) в воде. Продуцирова­ние кислорода происходит в поверхностном слое водоема, глубина которого зависит от прозрачности воды (для каждого водоема и сезона может быть различной — от нескольких сантиметров — до нескольких десятков метров). Кислород может также поступать в водоемы с дождевыми и снеговыми вода­ми, которые обычно им пересыщены.

К группе процессов, уменьшающих содержание кислорода в воде, отно­сятся реакции потребления его на окисление органических веществ: биоло­гическое (дыхание организмов), биохимическое (дыхание бактерий, расход кислорода при разложении органических веществ) и химическое (окисление Fe2+, Mn2+, NO? , NH4+, CH4 , H2S). Скорость потребления кислорода уве­личивается с повышением температуры, количества бактерий и других вод­ных организмов и веществ, подвергающихся химическому и биохимическому окислению. Кроме того, уменьшение содержания кислорода в воде может происходить вследствие выделения его в атмосферу из поверхностных слоев и только в том случае, если вода при данных температуре и давлении окажет­ся пересыщенной кислородом.

В поверхностных водах содержание растворенного кислорода варьирует в широких пределах — от 0 до 14 мг/дм3 — и подвержено сезонным и суточным колебаниям. Суточные колебания зависят от интенсивности процессов его продуцирования и потребления и могут достигать 2,5 мг/дм3 растворенного кислорода. В речных водах наиболее высокие концентрации наблюдаются обычно в осеннее время, наиболее низкие — зимой, когда в результате обра­зования ледяного покрова прекращается поступление O2 из атмосферы. Де­фицит кислорода чаще наблюдается в эвтрофированных водоемах, содержа­щих большое количество биогенных и гумусовых веществ.

Концентрация кислорода определяет величину окислительно-восстанови­тельного потенциала и в значительной мере направление и скорость процес­сов химического и биохимического окисления органических и неорганичес­ких соединений. Кислородный режим оказывает глубокое влияние на жизнь водоема. Минимальное содержание растворенного кислорода, обеспечиваю­щее нормальное развитие рыб, составляет около 5 мг O/дм3. Понижение его до 2 мг O/дм3 вызывает массовую гибель (замор) рыбы. Неблагоприятно ска­зывается на состоянии водного населения и пересыщение воды кислородом.

В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого и санитарного водопользования содержание растворенно­го кислорода в пробе, отобранной до 12 часов дня, не должно быть ниже 4 мг O/дм3 в любой период года.

Определение кислорода в поверхностных водах включено в программы наблюдений с целью оценки условий обитания гидробионтов, в том числе рыб, а также как косвенная характеристика оценки качества поверхностных вод и регулирования процесса очистки стоков. Она существенна для аэроб­ного дыхания и является индикатором биологической активности (т.е. фото­синтеза) в водоеме.

Окисляемость

Состав органических веществ в природных водах формируется под влиянием многих факторов. К числу важнейших относятся внутриводоемные биохими­ческие процессы продуцирования и трансформации, поступления из других водных объектов, с поверхностным и подземным стоком, с атмосферными осадками, с промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными водами. Образующиеся в водоеме и поступающие в него извне органические вещества весьма разнообразны по своей природе и химическим свойствам, в том числе по устойчивости к действию разных окислителей. Соотношение содержащих­ся в воде легко- и трудноокисляемых веществ в значительной мере влияет на окисляемость воды в условиях того или иного метода ее определения.

В поверхностных водах органические вещества находятся в растворенном, взвешенном и коллоидном состояниях. Последние в рутинном анализе от­дельно не учитываются, поэтому различают окисляемость фильтрованных (растворенное органическое вещество) и нефильтрованных (общее содержа­ние органических веществ) проб.

Величины окисляемости природных вод изменяются в пределах от долей милиграммов до десятков милиграммов в литре в зависимости от общей био­логической продуктивности водоемов, степени загрязненности органически­ми веществами и соединениями биогенных элементов, а также от влияния органических веществ естественного происхождения, поступающих из болот, торфяников и т.п. Окисляемость незагрязненных поверхностных вод прояв­ляет довольно отчетливую физико-географическую зональность.

Физико-географическая зональность природных вод
Окисляемость

перманганатная

мг О/дм3 Зона
Очень малая 0 - 2 Высокогорье
Малая 2 - 5 Горные районы
Средняя 5 - 10 Зоны широколиственных лесов, степи, полупустыни и пустыни, а также тундра
Повышенная 15 - 20 Северная и южная тайга

Окисляемость подвержена закономерным сезонным колебаниям. Их ха­рактер определяется, с одной стороны, гидрологическим режимом и завися­щим от него поступлением органических веществ с водосбора и, с другой,- гидробиологическим режимом.

В водоемах и водотоках, подверженных сильному воздействию хозяйствен­ной деятельности человека, изменение окисляемости выступает как характе­ристика, отражающая режим поступления сточных вод. Для природных ма­лозагрязненных вод рекомендовано определять перманганатную окисляемость; в более загрязненных водах определяют, как правило, бихроматную окисля- емость (ХПК).

В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пун­ктов питьевого водопользования величина ХПК не должна превышать 15 мг О/дм3; в зонах рекреации в водных объектах допускается величина ХПК до 30 мг О/дм3.

В программах мониторинга ХПК используется в качестве меры содержа­ния органического вещества в пробе, которое подвержено окислению силь­ным химическим окислителем. ХПК применяют для характеристики состоя­ния водотоков и водоемов, поступления бытовых и промышленных сточных вод (в том числе, и степени их очистки), а также поверхностного стока.

Биохимическое потребление кислорода

Степень загрязнения воды органическими соединениями определяют как количество кислорода, необходимое для их окисления микроорганизмами в аэробных условиях.

Полным биохимическим потреблением кислорода (БПКполн.) считается количество кислорода, требуемое для окисления органических примесей до начала процессов нитрификации. Количество кислорода, расходуемое для окисления аммонийного азота до нитритов и нитратов, при определении БПК не учитывается. В лабораторных условиях наряду с БПКполн. определяется БПК5 — биохимическая потребность в кислороде за 5 суток. Для бытовых сточных вод (без существенной примеси производственных) определяют БПК20, счи­тая что эта величина близка к БПКполн.

В поверхностных водах величины БПК5 изменяются обычно в пределах 0,5-4 мг O/дм3 и подвержены сезонным и суточным колебаниям. Сезонные изменения зависят в основном от изменения температуры и от исходной концентрации растворенного кислорода. Влияние температуры сказывается через ее воздействие на скорость процесса потребления, которая увеличива­ется в 2-3 раза при повышении температуры на 10oC. Влияние начальной концентрации кислорода на процесс биохимического потребления кислорода связано с тем, что значительная часть микроорганизмов имеет свой кисло­родный оптимум для развития в целом и для физиологической и биохими­ческой активности.

Суточные колебания величин БПК5 также зависят от исходной концентра­ции растворенного кислорода, которая может в течение суток изменяться на 2,5 мг/дм3 в зависимости от соотношения интенсивности процессов его про­дуцирования и потребления. Весьма значительны изменения величин БПК5 в зависимости от степени загрязненности водоемов.

Величины БПК5 в водоемах с различной степенью загрязненности

Степень загрязнения (классы водоемов) БПК5
Очень чистые 0,5 - 1,0
Чистые 1,1 - 1,9
Умеренно загрязненные 2,0 - 2,9
Загрязненные 3,0 - 3,9
Грязные 4,0 - 10,0
Очень грязные > 10,0

Биохимическое окисление различных веществ происходит с различной скоростью. К легкоокисляющимся («биологически мягким») веществам от­носят формальдегид, низшие алифатические спирты, фенол, фурфурол и др. Среднее положение занимают крезолы, нафтолы, ксиленолы, резорцин, пи­рокатехин, анионоактивные ПАВ и др. Медленно разрушаются «биологичес­ки жесткие» вещества гидрохинон, сульфонол, неионогенные ПАВ и др. Для водоемов, загрязненных преимущественно хозяйственно-бытовыми сточны­ми водами, БПК5 составляет обычно около 70% БПКполн.

В зависимости от категории водоема величина БПК5 регламентируется следующим образом: не более 3 мг O/дм3 для водоемов хозяйственно-питье­вого водопользования и не более 6 мг O/дм3 для водоемов хозяйственно­бытового и культурного водопользования.

Полная биологическая потребность в кислороде БПКполн. для внутренних водоемов рыбохозяйственного назначения (I и II категории) при 20оС не должна превышать 3 мг O/дм3; для морей (I и II категории рыбохозяйствен­ного водопользования) пятисуточная потребность в кислороде (БПК5) при 20оС не должна превышать 2 мг O/дм3.

Определение БПК5 в поверхностных водах используется с целью оценки содержания биохимически окисляемых органических веществ, условий оби­тания гидробионтов и в качестве интегрального показателя загрязненности воды. Необходимо использовать величины БПК5 при контролировании эф­фективности работы очистных сооружений.

Кальций

Главными источниками поступления кальция в поверхностные воды являют­ся процессы химического выветривания и растворения минералов, прежде всего известняков, доломитов, гипса, кальцийсодержащих силикатов и дру­гих осадочных и метаморфических пород.

Растворению способствуют микробиологические процессы разложения органических веществ, сопровождающиеся понижением рН.

Большие количества кальция выносятся со сточными водами силикатной, металлургической, стекольной, химической промышленности и со стоками сельскохозяйственных угодий, особенно при использовании кальцийсодер­жащих минеральных удобрений.

В речных водах содержание кальция редко превышает 1 г Са2+/дм3. Обыч­но его концентрации значительно ниже.

Довольно жесткие требования к содержанию кальция предъявляются к водам, питающим паросиловые установки, поскольку в присутствии карбо­натов, сульфатов и ряда других анионов кальций образует прочную накипь. Данные о содержании кальция в водах необходимы также при решении воп­росов, связанных с формированием химического состава природных вод, их происхождением, а также при исследовании карбонатно-кальциевого равно­весия.

Углерод (диоксид и карбонаты)

Диоксид углерода содержится в воде в основном в виде растворенных моле­кул CO2 и лишь малая часть его (около 1%) при взаимодействии с водой образует угольную кислоту:

CO2 + HO H2CO3.

Диоксид углерода, гидрокарбонатные и карбонатные ионы являются ос­новными компонентами карбонатной системы. В растворе между ними су­ществует подвижное равновесие:

H2CO3 Н+ + HCO 2Н+ + CO2- .

Соотношение между компонентами в значительной мере определяется величиной рН. При рН 4,5 и ниже из всех компонентов карбонатного равно­весия в воде присутствует только свободная углекислота. В интервале рН=6—10 гидрокарбонатные ионы являются основной формой производных угольной кислоты (максимальное их содержание при рН=8,3-8,4). При рН более 10,5 главной формой существования угольной кислоты являются кар­бонатные ионы.

Главным источником поступления оксида углерода в природные воды яв­ляются процессы биохимического распада органических остатков, окисления органических веществ, дыхания водных организмов.

Одновременно с процессами поступления значительная часть диоксида углерода потребляется при фотосинтезе, а также расходуется на растворение карбонатов и химическое выветривание алюмосиликатов:

CaCO + CO2 + H2O Ca(HCO3)2,

HSO3- + CO2 + HO HSiO3 + HCO- .

Уменьшение диоксида углерода в воде происходит также в результате его выделения в атмосферу.

Концентрация диоксида углерода в природных водах колеблется от несколь­ких десятых долей до 3-4 мг/дм3, изредка достигая 10-20 мг/дм3.

Обычно весной и летом содержание диокида углерода в водоеме понижа­ется, а в конце зимы достигает максимума. Диоксид углерода имеет исклю­чительно важное значение для растительных организмов (как источник угле­рода). В то же время повышенные концентрации CO2 угнетающе действуют на животные организмы. При высоких концентрациях CO2 воды становятся агрессивными по отношению к металлам и бетону в результате образования растворимых гидрокарбонатов, нарушающих структуру этих материалов.

Основным источником гидрокарбонатных и карбонатных ионов в повер­хностных водах являются процессы химического выветривания и растворе­ния карбонатных пород типа известняков, мергелей, доломитов, например:

CaCO3 + CO2 + HO Ca + 2HCO3-,

MgCO3 + CO2 + HO Mg2+ + 2HCO3- .

Некоторая часть гидрокарбонатных ионов поступает с атмосферными осад­ками и грунтовыми водами. Гидрокарбонатные и карбонатные ионы выно­сятся в водоемы со сточными водами предприятий химической, силикатной, содовой промышленности и т.д.

По мере накопления гидрокарбонатных и особенно карбонатных ионов может выпадать осадок:

Cat HO) CaCO31 + HO + CO3,

Ca2 + CO32- CaCO31.

В речных водах содержание гидрокарбонатных и карбонатных ионов колеб­лется от 30 до 400 мг HICO-, /дм', в озерах — от 1 до 500 мг HCO:. /дм".

5.2.

<< | >>
Источник: Е.В. Веницианов и др.. Экологический мониторинг: шаг за шагом / Е.В. Веницианов и др.,Под ред. Е.А. Заика. — М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева,2003. — 252 с.. 2003

Еще по теме 5.1. Общие и суммарные показатели качества вод:

  1. 1. Оценка макроэкономических показателей качества услуг СЭО.
  2. 1. Оценка макроэкономических показателей качества услуг ТО ФСС.
  3. 5.1. Общие подходы к управлению качеством образования
  4. 10.2.2. Показатели качества образования
  5. § 25. Может ли общая репрезентация служить в качестве сущностной характеристики общих представлений
  6. § 7. Окружающая среда и здоровье человека
  7. О качествах воды
  8. 15.2. Влияние серы на технологические показатели ТГИ
  9. Теплота сгорания – важнейший показатель качества ТГИ как энергетического топлива.
  10. СОСТОЯНИЕ КАЧЕСТВА ВОДЫ И СООБЩЕСТВ ФИТОПЛАНКТОНА ОЗЕРА БОЛОГОЕ В УСЛОВИЯХ СЕЛИТЕБНОГО И ПРОМЫШЛЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
  11. ИНДИКАТОРНАЯ РОЛЬ ФИТОПЛАНКТОНА В ОЦЕНКЕ ДОЛГОВРЕМЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ КАЧЕСТВА ВОД БОЛЬШИХ ОЗЕР ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА А.Н. Шаров
  12. ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ В ГОРЬКОВСКОМ И ЧЕБОКСАРСКОМ ВОДОХРАНИЛИЩАХ НА ОСНОВЕ ГИДРОБИОЛОГИЧЕСКИХ И ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
  13. Оглавление