1.2. Условия формирования состава

 

                          ПРИРОДНЫХ ВОД

 

Вода находится в постоянном движении, испаряясь с поверхности водоемов, почвы, растений, вода накапливается в атмосфере и, рано или поздно, выпадает в виде осадков, пополняя запасы в океанах, реках, озерах и т.п. Таким образом, количество воды на Земле не изменяется, она только меняет свои формы - это и есть круговорот воды в природе. Из всех выпадающих осадков 80 % попадает непосредственно в океан. Для нас же наибольший интерес представляют оставши еся 20 % , выпадающие на суше, так как большинство используемых человеком источников воды пополняется именно за счет этого вида осадков. У воды, выпав шей на суше, есть два пути. Либо она, собираясь в ручейки, речушки и реки, попадает в результате в озера и водохранилища - так называемые открытые (или поверхностные) источники водозабора. Либо вода, просачиваясь через почву и подпочвенные слои, пополняет запасы грунтовых вод. Поверхностные и грунто вые воды и составляют два основных источника водоснабжения. Оба этих водных ресурса взаимосвязаны и имеют как свои преимущества, так и недостатки в качестве источника питьевой воды.

Состав природной воды определяет предшествующая ему история, т. е. путь, совершенный водой в процессе своего круговорота.  Количество растворен ных веществ в такой воде будет зависеть, с одной стороны, от состава тех веществ, с которыми она соприкасалась, с другой, - от условий, в которых проис ходили  эти взаимодействия. Как те, так и другие могут быть  самыми различ ными,  и поэтому так разнообразен количественный состав природной воды.

Уже в атмосфере мельчайшие капли воды содержат  растворенные вещества, хотя и в небольшом количестве. Но основное - преобразование воды в  сложный раствор начинается после выпадения ее на земную поверхность.  Просачиваясь через почву, вода обогащается солями и органическими  вещества ми, меняет  свой газовый состав. Не меньшую роль в изменении  химического состава играют и подстилающие почву горные породы, с которыми вода вступает в соприкосновение, профильтровавшись через почву. Дальнейшее изменение химического состава воды будет зависеть от того, куда направит свой путь вода в ее сложном круговороте. Состав воды будет зависеть от тoгo, останется ли  она в верхних слоях Земли или будет вынесена в реки и озера, испарится ли в атмосфе ру, чтобы начать новый цикл круговорота, или будет вынесена реками в океан. Наконец, своеобразный химический состав вода может приобрести, если проник нет в более глубокие слои Земли, где под влиянием высоких  температур и давления будет обогащаться еще более сложным комплексом растворенных газов и минеральных веществ.                            

Факторы, определяющие формирование химического состава природных вод, могут быть разделены на две основные группы. К первой группе следует отнести прямые факторы, непосредственно  воздействующие на воду (т. е. действие веществ, которые могут,  обогащать воду растворимыми соединениями, или, наоборот, выделять их из воды): 1) горные породы, 2) почвы, 3) живые организмы, а также 4) деятельность человека. Ко второй группе относятся косвенные факторы, определяющие условия, в которых протекает взаимодействие веществ с водой климат, рельеф, водный режим, растительность,  гидрогеологические и гидродинамические условия и пр.

Горные породы и минералы как источники солей для минерализации природных вод целесообразно разделить на три группы:

 а) изверженные, магматические породы, образующие растворимые соли при их разложении;

б) соли, рассеянные в сухом, растворенном или адсорбированном состоянии в различных осадочных породах;

 в) минералы и растворимые соли, находящиеся в виде скоплений или залежей (известняки, мергеля, доломиты, гипсы, каменная, соль и пр.).

Роль этих источников для минерализации природных вод в современных условиях различна. Наименьшее значение имеет процесс разложе ния изверженных пород, протекающий медленно, хотя именно с ним в истории Земли связано образование большей части солевой массы в океане и на континен те. Роль же остальных видов источников зависит от местных условий.

Интенсивность воздействия рассмотренных прямых факторов на хими ческий состав природных вод в сильнейшей мере зависит от условий, в которых происходит это взаимодействие, т. е. от физико-географических и геологических условий окружающей среды. К числу факторов, характеризующих воздействие окружающей среды на химический состав природной воды, относятся климат, рельеф, водный режим, растительность и др. Действие этих факторов проявляется косвенно, через прямые факторы, однако, роль их при этом в формировании состава воды часто бывает решающей. В свою очередь все косвенные факторы тесно взаимосвязаны между собой, поэтому для химического состава воды имеет значение совокупность условий окружающей среды. К сожалению, в настоящее время связь, существующая между природными условиями и химическим соста вом воды, носит больше качественный характер и не выражена в количественных отношениях.

Огромное значение для химического состава природных вод имеет климат, который прежде всего, определяет баланс тепла и влаги, и от которого зависит увлажненность местности и величина водного стока, а следовательно, разбавление или концентрирование природных растворов, и возможность раство рения веществ или выпадения в осадок. С климатическими условиями  связано направление движения почвенных и грунтовых растворов вблизи поверхности Земли. От климатических характеристик также зависят условия взаимодействия воды с породами, процесс выветривания горных пород тип почвообразования и растительности и характер разложения остатков последней, что в свою очередь влияет на минерализацию воды. Климатические условия определяют не только количество, но и характер атмосферных осадков (дождь, снег), их распределение  в течение года, условия миграции различных элементов, промерзаемость почвы, существование вечной мерзлоты, с которыми тесно связан гидрохимический режим вод на поверхности Земли и вблизи нее. На величину минерализации и состав малорастворимых веществ влияет и замерзание воды.

Роль климатических условий нельзя игнорировать и для подземных вод, влияние которых прослеживается на значительную глубину. Влияние климата на химический состав, воды настолько существенно, что часто является решающим фактором, определяющим не только величину минерализации воды, но и ее состав. Климат создает общий фон, на котором происходит большинство процессов, влияющих на формирование химического состава природных вод.

 Важнейшим фактором состава природных вод является также рельеф местности, хотя его роль носит менее явный характер. Рельеф территории (высо ты местности, защищенности от несущих влагу воздушных масс) воздействует не только на климат, но и на химический режим природных вод. С рельефом местно сти связаны условия, поверхностного и подземного стока, водный и солевой режим почв, освещенность склонов и расчлененность местности, способствующая созданию неоднородности состава воды, заболоченность местности, обусловлива ющая специфический состав воды, и др.

 Растительность, помимо указанного прямого воздействия в водоемах на состав растворенных газов, обмен с ионным составом и растворенные органичес кие вещества, большую роль играет и на суше, где она формирует почвы, создает запасы растительных остатков  (растительный и травяной опад, торф), являющих ся основным источником растворенных органических веществ, смываемых в водо емы с  поверхности. Продукты трансформации остатков органических веществ определяют условия для подвижности многих элементов (особенно микроэлемен тов), способствуя образованию комплексов и, влияя на величину рН и Еh.     

  Существен в формировании химического состава воды и водный режим водоёмов, который в свою очередь зависит от ряда физико-географических условий. Состав воды рек зависит от времени наступления половодья, от характера их питания. Влияет на изменение, состава воды рек, также и их протяженность, которая определяет различие гидрологического режима отдельных частей реки, наличие притоков, протекание реки через водоем и мн. др. Наличие стока из озера определяет величину минерализация воды, водообмен между отдельными его частями. Минерализация подземных вод в сильнейшей мере зависит от степени влияния поверхностных вод на данный водоносный горизонт, наличия трещин, скорости движения воды в породах.