Общие сведения о воде

                                                                                       

1.1. Состав природных вод

 

В природе нет абсолютно, нерастворимых веществ. Все они в той или иной степе ни подвергаются воздействию воды, отличаясь, друг от друга только количеством переходящего в раствор вещества. Даже, казалось бы, столь неизменяемые     горные породы, как гранит, диабаз, базальт, - и те постепенно разрушаются водой, обогащая ее растворимыми веществами. Поэтому в естественном состоянии вода всюду представляет собой сложный раствор различных веществ, который принято называть природной водой в отличие от химически чистой воды Н₂О.

Сложность веществ, находящихся в природе, отражается на составе природных вод. Соприкасаясь в своём круговороте с огромным числом, разно образных минералов, газов и органических веществ, природная вода включает в свой состав значительное число химических соединений. В настоящее время опpe делено уже большинство химических  элементов периодической системы, находящихся в природной воде. Нет сомнений, что при дальнейшем усовершенствовании чувствительности  методов химического анализа в природных водах будут определены все присутствующие на Земле в естественном состоянии химические элементы.

   Природные воды по химическому составу чрезвычайно разнообразны. Встречаются более или менее сходные по составу воды, но никогда не бывает совершенно одинаковых. Они отличаются не только по химическим элементам и общей концентрации растворенных веществ, но и по количественному соотношению между компонентами состава и форме их соединений. В состав воды входят газы, главным образом в виде молекул и частично гидратированных  соединений, соли, преимущественно в виде ионов, а при больших концентрациях комплексов и молекул -  органические вещества как в молекулярных и высокомолекулярных соединениях, так и в коллоидном состоянии. Сложность состава природных вод подтверждается, хотя бы тем, что один и тот же элемент может находиться в воде в различных соединениях и состояниях. 

 Так, например, азот находится в воде в виде растворенных свободных молекул N₂, растворенных газообразных соединений NН₃, ионов неорганических веществ NO₂ и NО₃, а также многочисленных органических веществ в молекуляр ном и коллоидном состоянии.

Таким образом, под химическим составом природных вод надо понимать весь сложный комплекс минеральных и органических веществ, находя щихся в разных формах ионно-молекулярного и коллоидного состояния.

С некоторой условностью химический состав природных вод можно разделить на следующие пять групп:               1) главные ионы, т. е. ионы, содержащиеся в наибольшем количестве (хлоридные Сl^-, сульфатные SO₄^-, гидрокарбонатные НСОз^-, карбонатные СО₃^-, натрия Na⁺; калия К⁺, магния Mg²⁺ и кальция Са²⁺);               2) растворенные газы (кислород О₂, азот N₂, двуокись углерода СО₂, сероводород H₂S и др.);                3) биогенные элементы (соединения азота,   фосфора, кремния);             4) микроэлементы - соединения всех  остальных химических элементов;

            5) органические вещества.

 Несколько особое положение занимают ионы водорода Н⁺, находящиеся в природных водах в очень небольшом количестве, но играющие очень большую роль в химических и биологических  процессах, протекающих в природных водах.

Деление на эти группы в известной мере условно, так как некоторые элементы, например, кальций, калий, также усваиваются и необходимы организ мам, как и биогенные элементы, а концентрации биогенных элементов часто бывают еще меньше, чем микроэлементов.

Некоторая условность создается и в результате определения путём анализа суммарной концентрации нескольких видов ионов, близких по химичес ким свойствам и поэтому аналитически трудно разделяемых, например, фосфора с мышьяком, кальция с барием и стронцием, хлора с бромом и йодом. Разумеется, существуют аналитические методы и раздельного определения указанных сход ных по свойствам элементов. Однако такое определение элементов отнимает много времени и труда и в большинстве случаев ограничивается только суммар ной концентрацией с  пересчетом ее на главный определяемый элемент, напри мер, сумму галогенов на хлоридный ион, сумму щелочноземельных, металлов на кальций и сумму щелочных металлов на натрий.

Кроме перечисленных компонентов, состав - природной воды обладает качественными характеристиками. Таковы:  жесткость, щелочность, окисля емость, агрессивность. Эти свойства обусловлены не одним, а совокупностью нескольких компонентов состава воды.

В химии широко распространен еще термин минерализация воды, под которым понимают сумму всех найденных при анализе минеральных веществ в мг/л или г/кг (при сумме больше одного г/кг), содержащихся в данной воде. Эта количественная характеристика состава воды носит условный характер, так как полнота анализа вод может быть различна, так же как и форма выражения его результатов (особенно для тяжелых металлов). В океанологической практике вместо минерализации употребляется термин соленость.

 Кроме минерализации, существует ещё близкое к ней по величине понятие сумма ионов, т. е. сумма всех видов ионов в мг/л или г/кг, концентрация которых больше 0, 1 мг/л.  ( 2 ).