висит от рН раствора. В связи с этим для характеристики природных вод строятся диаграммы в координатах ре– — рН.

Окислительно-восстановительные свойства природных вод зависят также от парциального давления кислорода PO и водорода атмосферы PH. При достаточно большом давлении PO вода способна окисляться по уравнению

2Н2О = О2 + 4Н+ + 4е–.

Окислительная граница устойчивости воды определяется уравнением pе– = 20,8 + 0,25lgPO – pH.

Вода может восстанавливаться по уравнению

2Н2О + 2е– = Н2 + 2ОН–.

Восстановительная граница устойчивости воды определяется уравнением

ре– = lgK + 0,5lgPH – pH.

Следует отметить, что разложение воды по вышеприведенным уравнениям, несмотря на то, что она термодинамически разрешена, в природных водах практически не происходит. Причиной этого являются высокая энергия активация реакций и, соответственно, низкая скорость процесса. Скорость процесса может быть увеличена, но требуется катализатор, которого в природе нет.

3. Редокс-буферность природных вод

Наряду с редокс-уровнем ре– природные воды характеризуются понятием редокс-буферности (редокс-емкости). Это аналог понятия кислотно-основной буферности. Система является забуференной относительно редокс-процессов, если в ней присутствуют соединения, способные окисляться или восстанавливаться, что является препятствием для существенных изменений ре– при добавлении окислительных или восстановительных реагентов (небольших количеств). На основе научных исследований было установлено, что если в системе «водный раствор — газ» есть свободный кислород, величина ре– остается достаточно высокой, причем редокс-уровень системы слабо зависит от концентрации кислорода. Поэтому в природных водах, контактирующих с атмосферой или почвенным воздухом, значение ре– остается высоким.

Таким образом, природные воды обладают буферной редокс-емкостью, обусловленной присутствием кислорода в равновесном с ним воздухе. Однако если контакт природных вод с воздухом будет нарушен, то редокс-состояние воды резко изменяется — снижается, и в системе могут инициироваться окис- лительно-восстановительные реакции без участия кислорода воздуха, а с участием кислородсодержащих соединений и бактерий.

Выводы

• Окислительно-восстановительные реакции играют исключительно важную роль в природных водоемах, поскольку качество природных вод в значительной степени зависит от вида окислительно-восстановительных реакций,

62