Характеристика воды химическая: Химические свойства воды — урок. Химия, 9 класс.

13.2. Физико-химические свойства воды и их значение для природных процессов

Вода
–
простейшее химическое соединение
водорода с кислородом. Химически чистая
вода состоит из 11,19 % водорода и 88,81 %
кислорода (по весу). Вода – самое
распространенное и самое необыкновенное
вещество на Земле благодаря своим
аномальным свойствам. В земных условиях
только вода находится в трех физических
агрегатных состояниях: твердом (лед,
снег), жидком (вода) и газообразном (пар).
В парообразном состоянии (при температуре
100 °С) вода состоит главным образом из
простых молекул, называемых гидролями
(Н₂О).
В жидкой фазе вода представляет собой
смесь гидролей (Н₂О)
двойных молекул – дигидролей (Н₂О)₂
и тройных молекул – тригидролей (Н₂О)₃.
В твердой фазе (лед) в воде преобладают
тригидроли (Н₂О)₃.
Переход воды из одного состояния в
другое происходит быстро и сопровождается
или поглощением тепла (при испарении,
таянии льда и снега) или выделением
тепла (при конденсации и сублимации
водяного пара, при замерзании воды), но
на температуру самой воды (льда) это не
влияет. При этом скачкообразно изменяются
физические и химические свойства воды.
Химически чистая вода при нормальном
атмосферном давлении 760 мм (1013 гПа) кипит
при 100 °С, замерзает при О°С (это и
температура плавления льда), имеет
наибольшую плотность при температуре
+4 °С.

Теплоемкость.
Вода
– одно из самых теплоемких в природе
тел. Удельной теплоемкостью вещества
называется количество теплоты, необходимое
для нагревания 1 кг вещества на 1 °С.
Вследствие высокой теплоемкости воды
океанов, морей и озер поглощают огромное
количество тепла летом, являясь его
мощными аккумуляторами. Зимой воды,
охлаждаясь, отдают тепло в атмосферу.
Этим объясняется большое умеряющее
(летом охлаждающее, зимой отепляющее)
влияние океанов и морей на климат
прилегающих материков в умеренных и
высоких широтах. В экваториально-тропических
теплоэнергетических зонах вода
нагревается весь год и тепло морскими
течениями и воздушными потоками
передается в умеренные и полярные
широты. Это перераспределение тепла
имеет огромное климатическое значение.

Для
воды характерны высокие значения теплоты
испарения (597
кал/г) и теплоты
плавления (79,4
кал/г). Эти свойства очень важны для
живых организмов. Высокая теплота
испарения обеспечивает защиту их от
перегрева, а большая теплота плавления
– от переохлаждения.

Теплопроводность
воды
весьма незначительна. Поэтому нагревание
воды в естественных водоемах происходит
не столько путем молекулярной
теплопроводности, сколько путем
плотностной конвекции, перемешивания
воды

вследствие
течений и волнения. При отсутствии
перемешивания воды в озерах наблюдается
вертикальная термическая слоистость
(стратификация).’Лед и особенно снег
обладают еще меньшей теплопроводностью,
чем вода. Поэтому лед, возникнув на
поверхности водоема, предохраняет воду
от дальнейшего охлаждения, а снег –
почву от промерзания, бесснежие же губит
озимые культуры.

Плотность
воды
зависит от температуры и солености.
Наибольшая плотность химически чистой
воды достигается при температуре +4°С,
а выше и ниже +4°С плотность воды
уменьшается – вода становится легче.
Это удивительное аномальное свойство
воды по сравнению с другими жидкостями,
плотность которых при понижении
температуры и затвердевании увеличивается,
объясняется тем, что одиночные молекулы
воды Н₂О
(моногид-роли) могут объединяться и
образовывать сложные молекулы: дигидроли
и тригидроли. Они более крупные по
объему, но относительно рыхлые, ажурные
по структуре и поэтому более легкие.
При понижении температуры воды происходит,
с одной стороны, нормальное уменьшение
объема и уплотнение воды, вызванное
охлаждением, как у всех жидкостей, а с
другой – увеличение объема и соответственно
уменьшение плотности воды из-за
объединения молекул воды в более сложные,
но более легкие. При охлаждении воды до
+4°С преобладает первый процесс, при
температуре +4°С оба процесса
уравновешиваются, поэтому плотность
наибольшая, при дальнейшем охлаждении
воды ниже +4°С преобладает второй процесс.
Плотностная аномалия воды имеет громадное
значение для природных вод. Во-первых,
при осеннем охлаждении пресных водоемов
до +4°С более холодная и плотная вода с
поверхности опускается и обогащает
глубинные слои кислородом, как бы
подготавливая водоем к зиме. Во-вторых,
вследствие этой аномалии водоемы даже
в условиях сурового климата не промерзают
до дна, за исключением совсем мелких,
поскольку при охлаждении воды ниже +4°С
вплоть до О °С верхние слои воды становятся
менее плотными, более легкими и
удерживаются на поверхности. Так как
молекулярная теплопроводность воды и
льда невелика, верхние слои предохраняют
от охлаждения ниже расположенные толщи
воды; живые организмы тем самым уберегаются
от гибели. Весной после таяния льда и
нагревания воды в верхнем ее слое до
+4°С она становится тяжелее, плотнее и
опускается вниз, обогащая глубинные
слои кислородом, что очень важно для
жизни, так как после зимы запасы кислорода
в водоемах истощаются. Но это опускание
прекращается после достижения температуры
+4°С, ибо при

последующем
прогревании поверхностная вода становится
легче. Таким образом, благодаря плотностной
аномалии воды сохраняется жизнь в
водоемах в условиях холодных и умеренных
климатических поясов.

Своеобразным
свойством воды является резкое
увеличение ее объема при замерзании.
Объем
льда примерно на 10% больше по сравнению
с первоначальным объемом воды. И наоборот,
плавление льда сопровождается не
расширением, а сжатием и уменьшением
объема воды. Это аномальное свойство
воды объясняется тем, что при понижении
температуры воды и переходе ее через
0°С происходит быстрое превращение
почти всех ее молекул в тригидроли, что
сопровождается скачкообразным увеличением
объема льда. Увеличиваясь в объеме, лед
становится менее плотным (плотность
льда при замерзании воды составляет
0,91 г/см³),
а значит, более легким, чем вода, и
всплывает. Будучи плохим проводником
тепла, лед предохраняет глубокие слои
воды от замерзания. Свойство воды
увеличиваться в объеме при замерзании
играет огромную роль при разрушении
горных пород путем физического
(«морозного») выветривания, поскольку,
замерзая в трещинах пород, лед давит на
их стенки и разрывает породу на мелкие
части. Изменение объема воды при
замерзании и таянии льда создает в
области многолетней мерзлоты особый
рельеф: бугры пучения при замерзании
воды и впадины при таянии льдистых
грунтов и линз льда.

Подвижность
–
характерное свойство жидкой воды.
Движение воды происходит под действием
силы тяжести, различия плотностей, под
влиянием ветра, вследствие притяжения
Луной и Солнцем и др. Перемешивание воды
способствует выравниванию ее температуры,
солености, химического состава и т. д.
Велика роль движущейся воды в
перераспределении тепла в океанах путем
морских течений. Благодаря поверхностным
текучим водам размываются, перемещаются
и отлагаются огромные массы горных
пород.

Термическая
устойчивость воды
весьма высока. Водяной пар разлагается
на водород и кислород только при
температуре выше 1000°С в высоких слоях
атмосферы.

Поверхностное
натяжение. Вода
среди жидкостей, кроме ртути, обладает
самым большим поверхностным натяжением.
Благодаря этому свойству вода поднимается
по капиллярам в грунтах, движется вверх
в растениях, обеспечивая соответственно
почвообразование и питание растений.
Без воды земледелие было бы невозможно.

Вода
– прекрасный растворитель,
поэтому
все воды представляют собой газосолевые
растворы различного химического состава
и различной концентрации. Концентрация
растворенных в воде веществ характеризуется
соленостью,
обозначается
символом S
и выражается в промилле (%о), т. е. в
тысячных долях (граммах вещества на
килограмм воды). Соленость пресной воды
менее 1%о, остальные воды в той или иной
степени соленые. Большая часть химических
элементов находится в воде в виде
гидратированных ионов, газы – в виде
растворенных молекул. Растворимость
газов в воде больше при низких температурах
и повышенном давлении. Обнаружилось,
что вода изменяет свою растворяющую
способность под воздействием искусственно
создаваемого магнитного поля. Растворяющая
способность воды обусловливает химическое
выщелачивание (выветривание) горных
пород, обмен веществами между компонентами
природы внутри географической оболочки,
между сушей и океаном, между организмами
и средой. Вообще минерализация воды до
определенного предела – основа жизни.
Химически чистая вода для жизни
непригодна.

Многообразен
не только химический и молекулярный,
но и изотопный
состав природных вод, так
как кислород и водород имеют несколько
изотопов. В природных условиях известны
атомы водорода с атомным весом 1 (Н¹
– протий), 2 (Н²=Д
– дейтерий) и 3 (Н³=Т
– тритий) и атомы кислорода с атомным
весом 16(О¹⁶),
17(О¹⁷)
и 18(О¹⁸).
Из сочетания изотопов водорода Н, Д и Т
и кислорода О¹⁶,
О¹⁷
и О¹⁸
образуется девять видов воды. Природная
вода – смесь всех этих

видов.
Причем на долю обыкновенной воды Н₂‘О¹⁶
приходится 99.7% на Земле. Все остальные
виды воды, кроме обыкновенной, называются
тяжелой
водой. Наиболее
существенно отличается от обыкновенной
тяжелая вода Н₂²О¹⁶
(Д₉О).
Она имеет молекулярный вес 20, кипит при
температуре 101,42°С, замерзает при
температуре 0,8 °С, имеет максимальную
плотность при 11,6 °С. Тяжелая вода нашла
применение в атомной энергетике.

Способность
к самоочищению –
важное
свойство воды. Оно осуществляется в
процессе течения в реках, волнения в
озерах и морях, фильтрации воды через
грунт, в процессе испарения. Но при
загрязнении выше определенных пределов
эта способность нарушается.

Цвет
воды. Вода
имеет голубоватый оттенок, но в тонких
слоях бесцветна. Оттенки цвета зависят
от угла падения солнечных лучей, глубины
проникновения света и от примесей.

Прозрачность
воды определяется
глубиной погружения белого диска
диаметром 30 см. Прозрачность зависит
от примесей. При большой прозрачности
свет проникает на большую глубину,
поддерживая необходимые условия для
существования организмов.

Физические
и химические свойства воды тесно
взаимосвязаны. Особенно сильно изменяются
свойства воды под влиянием температуры
и давления. Удивительные свойства воды
способствовали появлению и развитию
жизни на Земле. Благодаря воде совершаются
все процессы в географической оболочке.

Химические свойства воды, ПДК по фтору, нитратам, хлору в воде

Окисляемость

Окисляемость показывает количество кислорода в миллиграммах, необходимого для окисления органических веществ, содержащихся в 1 дм³ воды.

Воды поверхностных и подземных источников имеют разную окисляемость — у подземных вод величина окисляемости незначительна, за исключением болотных вод и вод нефтяных месторождений. Окисляемость горных рек ниже, чем равнинных. Наибольшая величина окисляемости (до десятков мг/дм³) — у рек с питанием болотными водами.

Величина окисляемости закономерно изменяется в течение года. Окисляемость характеризуется несколькими величинами — перманганатной, бихроматной, йодатной окисляемостью (в зависимости от того, какой окислитель используется).

ПДК окисляемости воды имеют следующие значения: химическое потребление кислорода или бихроматная окисляемость (ХПК) водоемов питьевого назначения не должна превышать 15 мг О₂ /дм³. Для водоемов в зонах рекреации величина ХПК не должна превышать 30 мг О₂ /дм³.

Показатель pH

Водородный показатель (pH) природной воды показывает количественное содержание в ней угольной кислоты и ее ионов.

Санитарно-гигиенические нормативы для водоемов разного типа водопользования (питьевого, рыбохозяйственного, рекреационных зон) устанавливают ПДК pH в интервале 6,5-8,5.

Концентрация ионов водорода, выраженная величиной pH — один из важнейших показателей качества воды. Величина pH имеет решающее значение при протекании многочисленных химических и биологических процессов в природной воде. Именно от величины pH зависит, какие растения и организмы будут развиваться в данной воде, каким образом будет происходить миграция элементов, от этой величины также зависит степень коррозионной активности воды на металлические и бетонные конструкции.

От величины pH зависят пути превращения биогенных элементов и степени токсичности загрязняющих веществ.

Жесткость воды

Жесткость природной воды проявляется вследствие содержания в ней растворенных солей кальция и магния. Суммарное содержание ионов кальция и магния является общей жесткостью. Жесткость можно выражать несколькими единицами измерения, на практике чаще используют величину мг-экв/дм³.

Высокая жесткость ухудшает бытовые характеристики и вкусовые свойства воды, оказывает неблагоприятное воздействие на здоровье человека.

ПДК по жесткости питьевой воды нормируется величиной 10,0 мг-экв/дм³.

К технической воде отопительных систем предъявляют более строгие требования по жесткости их-за вероятности образования накипи в трубопроводах.

Аммиак

Присутствие аммиака в природной воде обусловлено разложением азотсодержащих органических веществ. Если аммиак в воде образуется при разложении органических остатков (фекальное загрязнение), то такая вода непригодна для питьевых нужд. Аммиак определяется в воде по содержанию ионов аммония NH₄⁺.

ПДК аммиака в воде составляет 2,0 мг/дм³.

Нитриты

Нитриты NO₂⁻ являются промежуточным продуктом биологического окисления аммиака до нитратов. Процессы нитрификации возможны только в аэробных условиях, в противном случае природные процессы идут по пути денитрификации — восстановления нитратов до азота и аммиака.

Нитриты в поверхностных водах находятся в виде нитрит-ионов, в кислых водах частично могут быть в форме недиссоциированной азотистой кислоты (HN0₂).

Содержание нитритов в поверхностных водах существенно ниже, чем в водах подземного происхождения. Подземные воды верхних водоносных горизонтов могут содержать нитритов до десятых долей миллиграмма на литр.

ПДК нитритов в воде составляет 3,3 мг/дм³ (по нитрит-иону), или 1 мг/дм³ в пересчете на азот аммонийный. Для водоемов рыбохозяйственного назначения нормы составляют 0,08 мг/дм³ по нитрит-иону или 0,02 мг/дм³ в пересчете на азот.

Нитраты

Нитраты по сравнению с другими азотными соединениями наименее токсичны, однако в значительных концентрациях вызывают вредные последствия для организмов. Основная опасность нитратов — в их способности накапливаться в организме и окисляться там до нитритов и нитрозаминов, которые значительно более токсичны и способны вызывать так называемое вторичное и третичное нитратное отравление.

Накопление больших количеств нитратов в организме способствует развитию метгемоглобинемии. Нитраты вступают в реакцию с гемоглобином крови и образуют метгемоглобин, которые не переносит кислород и, таким образом, вызывает кислородное голодание тканей и органов.

Подпороговая концентрация нитрата аммония, не оказывающая вредных последствий на санитарный режим водоема составляет 10мг/дм³.

Для водоемов рыбохозяйственного назначения повреждающие концентрации нитратов аммония для различных видов рыб начинаются с величин порядка сотен миллиграммов на литр.

ПДК нитратов для питьевой воды составляет 45 мг/дм³ , для рыбохозяйственных водоемов —40 мг/дм³ по нитратам или 9,1 мг/дм³ по азоту.

Хлориды

Хлориды в повышенной концентрации ухудшают вкусовые качества воды, а при высокой концентрации делают воду непригодной для питьевых целей. Для технических и хозяйственных целей содержание хлоридов также строго нормируется. Вода, в которой много хлоридов непригодна для орошения сельскохозяйственных насаждений.

ПДК хлоридов в питьевой воде не должно превышать 350 мг/дм³, в воде рыбохозяйственных водоемов — 300мг/дм³.

Сульфаты

Сульфаты в питьевой воде ухудшают ее органолептические показатели, при высоких концентрациях оказывают физиологическое воздействие на организм человека. Сульфаты в медицине используются как слабительное средство, поэтому их содержание в питьевой воде строго нормируется.

Содержание сульфатов в технической воде также подлежит контролю. В присутствии кальция сульфаты образуют накипь, что важно учитывать при подготовке вод, питающих паросиловые установки.

Содержание сульфатов в промышленной и питьевой воде может быть благоприятным или нежелательным фактором.

Сульфат магния определяется в воде на вкус при содержании от 400 до 600 мг/дм³, сульфат кальция — от 250 до 800 мг/дм³.

ПДК сульфатов для питьевой воды — 500 мг/дм³, для вод рыбохозяйственных водоемов —100 мг/дм³.

О влиянии сульфатов на процессы коррозии нет достоверных данных, но отмечается, что при содержании сульфатов в воде свыше 200 мг/дм³ из свинцовых труб вымывается свинец.

Железо

Соединения железа поступают в природную воду из природных и антропогенных источников. Значительные количества железа поступают в водоемы вместе со сточными водами металлургических, химических, текстильных и сельскохозяйственных предприятий.

При концентрации железа свыше 2 мг/дм³ ухудшаются органолептические показатели воды— в частности, появляется вяжущий привкус.

Высокое содержание железа делает воду непригодной для питьевых и технических целей.

ПДК железа в питьевой воде 0,3 мг/дм³,при лимитирующем показатели вредности – органолептическом. Для вод рыбохозяйственных водоемов — 0,1 мг/дм³, лимитирующий показатель вредности — токсикологический.

Фтор

Высокие концентрации фтора наблюдаются в сточных водах стекольных, металлургических и химических производств (при производстве удобрений, стали, алюминия и др.), а также на горнорудных предприятиях.

Содержание фтора в питьевой воде нормируется. Повышенное содержание фтора в питьевой воде вызывает заболевание костной ткани — флюороз. Недостаток фтора тоже опасен. В местностях, где в питьевой воде содержание фторидов понижено – менее 0,01 мг/дм³, у людей чаще развивается кариес зубов.

ПДК по фтору в питьевой воде составляет 1,5 мг/дм³, при лимитирующем показателе вредности санитарно-токсикологическом.

Щелочность

Щелочность — показатель, логически противоположный кислотности. Щелочность природных и технических вод – способность содержащихся в них ионов нейтрализовать эквивалентное количество сильных кислот.

Показатели щелочности воды необходимо учитывать при реагентной подготовке воды, в процессах водоснабжения, при дозировании химических реагентов.

Если концентрация щелочноземельных металлов повышена, знание щелочности воды необходимо при определении пригодности воды для систем орошения.

Щелочность воды и показатель pH используются в расчете баланса угольной кислоты и определении концентрации карбонат-ионов.

Кальций

Поступление кальция в природные воды идет из естественных и антропогенных источников. Большое количество кальция поступает в природные водоемы со стоками металлургических, химических, стекольных и силикатных производств, а также при стоке с поверхности сельхозугодий, где применялись минеральные удобрения.

ПДК кальция в воде рыбохозяйственных водоемов составляет 180 мг/дм³.

Ионы кальция относятся к ионам жесткости, которые образуют прочную накипь в присутствии сульфатов, карбонатов и некоторых других ионов. Поэтому содержание кальция в технических водах, питающих паросиловые установки, строго контролируется.

Количественное содержание в воде ионов кальция необходимо учитывать при исследовании карбонатно-кальциевого равновесия, а также при анализе происхождения и химсостава природных вод.

Алюминий

Алюминий известен как легкий серебристый металл. В природных водах он присутствует в остаточных количествах в виде ионов или нерастворимых солей. Источники попадания алюминия в природные воды — сточные воды металлургических производств, переработки бокситов. В процессах водоподготовки соединения алюминия применяют в качестве коагулянтов.

Растворенные соединения алюминия отличаются высокой токсичностью, способны накапливаться в организме и приводить к тяжелым поражениям нервной системы.

ПДК алюминия в питьевой воде не должна превышать 0,5 мг/дм³.

Магний

Магний — один из важнейших биогенных элементов, играющий большую роль в жизнедеятельности живых организмов.

Антропогенные источники поступления магния в природные воды— сточные воды металлургии, текстильной, силикатной промышленности.

ПДК магния в питьевой воде — 40 мг/дм³.

Натрий

Натрий — щелочной металл и биогенный элемент. В небольших количествах ионы натрия выполняют важные физиологические функции в живом организме, в высоких концентрациях натрий вызывает нарушение работы почек.

В сточных водах натрий поступает в природные воды преимущественно с орошаемых сельхозугодий.

ПДК натрия в питьевой воде составляет 200 мг/дм³.

Марганец

Элемент марганец содержится в природе в виде минеральных соединений, а для живых организмов является микроэлементом, то есть в малых количествах необходим для их жизнедеятельности.

Значительное поступление марганца в природные водоемы происходит со стоками металлургических и химических предприятий, горно-обогатительных фабрик и шахтных производств.

ПДК ионов марганца в питьевой воде —0,1 мг/дм³, при лимитирующем показателе вредности органолептическом.

Избыточное поступление марганца в организм человека нарушает метаболизм железа, при тяжелых отравлениях возможны серьезные психические расстройства. Марганец способен постепенно накапливаться в тканях организма, вызывая специфические заболевания.

Хлор остаточный

Используемый для обеззараживания воды гипохлорит натрия присутствует в воде в виде хлорноватистой кислоты или иона гипохлорита. Использование хлора для дезинфекции питьевых и сточных вод, несмотря на критику метода, до сих пор широко используется.

Хлорирование также применяется в процессах изготовления бумаги, ваты, для дезинсекции холодильных установок.

В природных водоемах активный хлор присутствовать не должен.

ПДК свободного хлора в питьевой воде 0.3 — 0.5 мг/дм³.

Углеводороды (нефтепродукты)

Нефтепродукты — одни из наиболее опасных загрязнителей природных водоемов. Нефтепродукты попадают в природные воды несколькими путями: в результате разливов нефти при авариях нефтеналивных судов; со сточными водами нефтегазовой промышленности; со сточными водами химических, металлургических и других тяжелых производств; с хозяйственно-бытовыми стоками.

Небольшие количества углеводородов образуются в результате биологического разложения живых организмов.

Для санитарно-гигиенического контроля определяются показатели содержания растворенной, эмульгированной и сорбированной нефти, поскольку каждый перечисленный вид по-разному влияет на живые организмы.

Растворенные и эмульгированные нефтепродукты оказывают многообразное неблагоприятное воздействие на растительный и животный мир водоемов, на здоровье человека, на общее физико-химическое состояние биогеоценоза.

ПДК нефтепродуктов для питьевой воды —0,3 мг/дм³, при лимитирующем показатели вредности органолептическом. Для водоемов рыбохозяйственного назначения ПДК нефтепродуктов 0,05 мг/дм³.

Полифосфаты

Полифосфатные соли используются в процессах водоподготовки для умягчения технической воды, в качестве компонента средств бытовой химии, как катализатор или ингибитор химических реакций, как пищевая добавка.

ПДК полифосфатов для воды хозяйственно-питьевого назначения — 3,5 мг/дм³, при лимитирующем показатели вредности органолептическом.

Кремний

Кремний – распространенный в земной коре элемент, входит в состав многих минералов. Для организма человека является микроэлементом.

Значительное содержание кремния наблюдается в сточных водах керамических, цементных, стекольных и силикатных производств, при производстве вяжущих материалов.

ПДК кремния в питьевой воде — 10 мг/дм³.

Сульфиды и сероводород

Сульфиды — серосодержащие соединения, соли сероводородной кислоты H₂S. В природных водах содержание сероводорода позволяет судить об органическом загрязнении, поскольку сероводород образуется при гниении белка.

Антропогенные источники сероводорода и сульфидов — хозяйственно-бытовые сточные воды, стоки металлургических, химических и целлюлозных производств.

Высокая концентрация сероводорода придает воде характерный неприятный запах (тухлых яиц) и токсичные свойства, вода становится непригодной для технических и хозяйственно-питьевых целей.

ПДК по сульфидам — в водоемах рыбохозяйственного назначения содержание сероводорода и сульфидов недопустимо.

Стронций

Химически активный металл, в естественной форме является микроэлементом растительных и животных организмов.

Повышенные поступления стронция в организм изменяют метаболизм кальция в организме. Возможно развитие стронциевого рахита или «уровской болезни», при которой наблюдается задержка роста и искривление суставов.

Радиоактивные изотопы стронция вызывают у человека канцерогенный эффект или лучевую болезнь.

ПДК природного стронция в питьевой воде составляет 7 мг/дм³, при лимитирующем показателе вредности санитарно-токсикологическом.

Физические и химические свойства воды

Эксперты Element оценивают физические и химические свойства воды, чтобы помочь консультантам-экологам убедиться, что вода соответствует нормативным требованиям и безопасна для людей и окружающей среды.

Физические характеристики воды включают температуру, цвет, вкус и запах пробы воды. Химические свойства воды включают такие параметры, как рН и растворенный кислород. Мониторинг этих характеристик помогает определить, соответствует ли вода государственным нормам и безопасна ли она для потребления человеком и окружающей среды.

Физические характеристики качества воды

Необходимо контролировать физические аспекты качества воды, чтобы определить, загрязнена вода или нет. Физические характеристики можно определить по:

• Цвет – чистая вода бесцветна; окрашенная вода может указывать на загрязнение. Цвет также может показывать органические вещества. Максимально допустимый уровень цветности питьевой воды составляет 15 TCU (единица истинного цвета).
• Мутность – чистая вода прозрачна и не поглощает свет. Если в воде появилось помутнение, это может свидетельствовать о загрязнении воды.
• Вкус и запах – чистая вода всегда без вкуса и запаха. Если присутствует какой-либо вкус и запах, это может указывать на загрязнение воды.
• Температура – ​​температура напрямую не используется для оценки пригодности воды для питья. Однако в естественных водных системах, таких как озера и реки, температура является важным физическим фактором, определяющим качество воды.
• Твердые вещества — если вода фильтруется для удаления взвешенных твердых частиц, оставшееся твердое вещество в воде указывает на общее количество растворенных твердых веществ. Если растворенные в воде твердые вещества превышают 300 мг/л, это оказывает неблагоприятное воздействие на живые организмы, а также на промышленные продукты.

Химические свойства воды

Химические свойства воды включают оценку таких параметров, как pH и растворенный кислород:

• pH – pH воды измеряется в диапазоне от 0 до 14, чтобы определить, насколько она кислая или щелочная. Измерение проводится с использованием логарифмической шкалы.
• Растворенный кислород – это уровень свободного несоставного кислорода, присутствующего в воде или других жидкостях. Это важный параметр при оценке качества воды из-за его влияния на организмы, живущие в водоеме.

Услуги экспертов по тестированию и анализу воды

Нанятые Element эксперты могут оценить как физические, так и химические свойства качества воды, чтобы определить, является ли вода безопасной и пригодной для использования.

В море правил эксперты Element готовы помочь вам пройти путь к соблюдению требований, а также обсудить и разработать индивидуальные программы мониторинга и анализа воды, которые точно соответствуют вашим потребностям. Мы активно помогаем в сборе и анализе данных, берем пробы и предоставляем экологическую отчетность.

Наши ученые имеют опыт работы в различных аналитических лабораториях. Они умеют применять передовые технологии для получения точных и надежных результатов, которые помогут вам соответствовать всем применимым нормам для вашей отрасли.

Чтобы узнать больше о наших услугах по анализу воды или поговорить с одним из наших экспертов, свяжитесь с нами сегодня.

Характеристики воды — физические, химические и биологические

🕑 Время чтения: 1 минута

Вода имеет три характеристики, то есть физические, химические и биологические характеристики. Необработанную очищенную воду можно проверить и проанализировать, изучив и протестировав следующие характеристики, как описано ниже:

Содержание:

• Физические характеристики воды
  • 1. Мутность воды
  • 2. Цвет
  • 3. Вкус и запах
  • 4. Температура воды
  • 5. Конкретная проводимость
• Химические характеристики Вода
  • 1. Общее содержание твердых и взвешенных веществ
  • 2. Значение pH воды
  • 3. Жесткость воды
  • 4. Содержание хлоридов
  • (5) Содержание азота
  • 6. Металлы и другие химические вещества в воде:
  • 7. Растворенные газы
  • Биологический потребность в кислороде (BOD):
• Бактериальные и микроскопические характеристики воды
  • 1. Бактерии
  • 2. Протозои
  • 3. Вирусы
  • 4. Черты
  • 1111 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5.
  • Классификация бактерий по потребности в кислороде:

Физические характеристики воды

1. Мутность воды

Мутность измеряется мутностным стержнем или мутномером с оптическими наблюдениями и выражается в виде количества взвешенных веществ в мг/л или миллионных долей (ppm).
Для воды ppm и мг/л примерно равны.
Стандартная единица – это единица, полученная из одного миллиграмма мелкодисперсного кремнезема (фуллеровой земли) в одном литре дистиллированной воды.

Измерители мутности

Стержень мутности:
Мутность можно легко измерить в полевых условиях с помощью стержня мутности. Он состоит из алюминиевого стержня, градуированного для определения мутности непосредственно в единицах диоксида кремния (мг/л) Мутномер:
Мутность можно легко измерить в лаборатории с помощью приборов, называемых мутномером. В общем, мутномер работает по принципу измерения помех, создаваемых пробой воды прохождению световых лучей. Свеча Джексона Турбидиметр:
Следовательно, высота водяного столба будет больше для менее мутной воды и наоборот. Чем длиннее световой путь, тем меньше мутность. Такой мутномер не может измерять мутность ниже 25 JTU.
Его можно использовать только для природных источников и нельзя использовать для измерения мутности очищенных источников воды, для которых используются мутномеры Бейлиса или современные нефелометры . Турбидиметры Бейлиса
Одна из двух стеклянных трубок заполнена пробой воды (мутность которой I должна быть измерена), а другая заполнена стандартным водным раствором известной мутности. Электрическая лампочка загорается, и с верхней части прибора наблюдается синий цвет в обеих трубках. Современный нефелометр: для низкой мутности менее 1 единицы.
NTU — нефелометрические единицы мутности
FTU — Единицы измерения мутности формазина
Коэффициент мутности: Речная вода имеет максимальную степень мутности.

2. Цвет

Наличие красителя в воде не является нежелательным с точки зрения здоровья, но может испортить цвет стираемой одежды. Стандартная единица цвета – это единица измерения цвета, которая получается при растворении одного миллиграмма платинового кобальта в одном литре дистиллированной воды.
Для предметов общественного пользования номер цвета по кобальтовой шкале не должен превышать 20 и предпочтительно должен быть меньше 10.
Цвет, определяемый прибором, известен как тонометр.

3. Вкус и запах

Степень вкуса или запаха, присутствующего в конкретном образце воды, измеряется термином, называемым запах интенсивность , который связан с пороговым значением запаха или пороговым числом запаха.
Поэтому испытуемую воду постепенно разбавляют водой, не имеющей запаха, и определяют смесь, в которой просто теряется обнаружение запаха человеческим наблюдением. Количество разбавлений образца представляет собой пороговое значение запаха.
Вода для общественного водоснабжения, как правило, не должна иметь запаха, т. е. пороговое значение должно быть равно 1 и никогда не должно превышать 3.

4. Температура воды

Для питьевой воды желательна температура примерно около C. Она не должна быть больше С.

5. Удельная электропроводность

Общее количество растворенных солей, присутствующих в воде, можно легко оценить, измерив удельную электропроводность воды.

Химические характеристики воды

1. Общее содержание твердых и взвешенных веществ

Общее содержание твердых веществ (взвешенные вещества + растворенные вещества) можно получить путем выпаривания образца воды и взвешивания оставшегося сухого остатка, а также взвешивания остатка, оставшегося на фильтровальной бумаге.
Взвешенное вещество можно обнаружить путем фильтрации пробы воды. Общее допустимое количество твердых веществ в воде обычно ограничивается 500 ppm.

2. Значение pH воды

Если концентрация увеличивается, pH уменьшается, и тогда он будет кислым.
Если концентрация уменьшается, pH увеличивается, и тогда он будет щелочным.

рН + рОН = 14
если pH воды больше 7, она будет щелочной, а если меньше 7 – кислой.
Щелочность обусловлена ​​наличием гидрокарбонатов кальция и магния или карбонатов гидроксидов натрия, калия, кальция и магния.
Некоторые, но не все соединения, вызывающие щелочность, также вызывают жесткость.
Измерение pH:
Значение pH воды можно быстро и автоматически измерить с помощью потенциометра .
pH также может быть измерен индикаторами, как указано ниже:

Допустимое значение pH для коммунально-бытового водоснабжения может составлять от 6,6 до 8,4.
Более низкое значение pH может вызвать образование накипи, отложений осадка, затруднение хлорирования.

3. Жесткость воды

Жесткая вода нежелательна, так как она может привести к повышенному расходу мыла, образованию накипи в котлах, вызвать коррозию и образование накипи на трубах, сделать пищу безвкусной и т. д.
Временная жесткость : Если в воде присутствуют бикарбонаты и карбонаты кальция и магния, вода временно становится жесткой, так как эту жесткость можно частично устранить простым кипячением или полностью путем добавления в воду извести. Такая жесткость известна как временная жесткость или карбонатная жесткость.
Постоянная жесткость: Если в воде присутствуют сульфаты, хлориды и нитраты кальция или магния, то они вообще не удаляются простым кипячением и поэтому такая вода требует специальной обработки для умягчения. Такая жесткость известна как постоянная жесткость или некарбонатная жесткость.
Его вызывают сульфаты, хлориды, нитраты кальция и магния.
Карбонатная жесткость = Общая жесткость или щелочность (что меньше)
Некарбонатная жесткость = Общая жесткость – Щелочность

• Карбонатная жесткость равна общей жесткости или щелочности, которая меньше
• Некарбонатная жесткость – это общая жесткость, превышающая щелочность. Если щелочность равна или больше общей жесткости, некарбонатной жесткости нет.
• Один французский градус жесткости равен 10 мг/л CaCO3.
• Один британский градус жесткости равен 14,25 мг/л.
• Вода с жесткостью до 75 частей на миллион считается мягкой, выше 200 частей на миллион считается жесткой, а среднее значение считается умеренно жесткой.
• Подземные воды обычно тверже поверхностных вод.
• Предписанный предел жесткости для предметов общественного пользования находится в диапазоне от 75 до 115 частей на миллион.

4. Содержание хлоридов

Содержание хлоридов в очищенной воде, подаваемой населению, не должно превышать значения около 250 частей на миллион.
Содержание хлоридов в воде можно определить путем титрования воды стандартным раствором нитрата серебра с использованием хромата калия в качестве индикатора.

(5) Содержание азота

Присутствие азота в воде может произойти по одной или нескольким из следующих причин:

1. Свободный аммиак: Указывает на самую первую стадию разложения органического вещества. Он не должен превышать 0,15 мг/л
2. Белковые или органические вещества: Указывает количество азота, присутствующего в воде до начала разложения органического расплава. Он не должен превышать 0,3 мг/л
3. Нитриты: Не полностью окисленные органические вещества в воде.
4. Нитраты: Указывает на полностью окисленное органическое вещество в воде (представляет собой старое загрязнение).

• Нитриты очень опасны, поэтому допустимое количество нитритов в воде должно быть равно нулю.
• Аммиачный азот + органический азот = азот Кьельдаля
• Нитраты в воде не вредны. Однако присутствие слишком большого количества нитратов в воде может отрицательно сказаться на здоровье младенцев, вызывая заболевание, называемое 9.0107 метгемоглобинемия  , обычно называемая болезнью синего ребенка.
• Концентрация нитратов в хозяйственно-питьевой воде ограничена 45 мг/л.

6. Металлы и другие химические вещества в воде:

Железо – 0,3 промилле, избыток вызывает обесцвечивание одежды.
Марганец – 0,05 частей на миллион
Медь – 1,3 части на миллион
Сульфат – 250 частей на миллион
Фтор – 1,5 ppm, избыток этого вещества влияет на легкие человека и другие органы дыхания.
Концентрация фтора менее 0,8 – 1,0 промилле вызывает кариес (кариес). Если концентрация фтора превышает 1,5 ppm, это вызывает появление пятен и обесцвечивание зубов (заболевание, называемое флюорозом).

7. Растворенные газы

Газообразный кислород обычно поглощается водой из атмосферы, но потребляется неустойчивыми органическими веществами для их окисления. Следовательно, если содержание кислорода в воде оказывается ниже уровня его насыщения, это указывает на присутствие органических веществ и, следовательно, делает воду подозрительной.

Биологическая потребность в кислороде (БПК):

Количество органического вещества, присутствующего в образце воды, можно оценить, подав кислород в этот образец и найдя кислород, потребляемый органическим веществом, присутствующим в воде. Эта потребность в кислороде известна как биологическая потребность в кислороде (БПК).
Практически невозможно определить конечную потребность в кислороде. Следовательно, БПК воды в течение первых пяти дней при температуре С обычно принимается за стандартную потребность.
= Потеря кислорода в мг/л x коэффициент разбавления.
БПК безопасной питьевой воды должно быть равно нулю.

Бактериальные и микроскопические характеристики воды

Общеизвестно, что пять типов паразитических организмов (т. е. бактерии, простейшие, вирусы, черви и грибы) заразны для человека и находятся в воде.

1. Бактерии

Это мельчайшие одноклеточные организмы, не имеющие определенного ядра и зеленого материала, который помогал бы им производить себе пищу. Они воспроизводятся бинарным слиянием и могут быть различной формы и размеров от 1 до 4 микрон, исследуются под микроскопом.
а) Неболезнетворные бактерии – непатогенные бактерии.
б) Болезнетворные бактерии – Патогенные бактерии.

2. Простейшие

Это одноклеточные животные, представляющие собой низшую и простейшую форму жизни животных. Они пожирают бактерии и таким образом уничтожают патогены. Их подсчитывают под микроскопом.

3. Вирусы

4. Черви

Это личинки мух.

5. Грибы

Это те растения, которые растут без солнечного света и живут на других растениях или животных, мертвых или живых.

Классификация бактерий на основе потребности в кислороде:

1. Аэробные бактерии: Бактерии, которым для выживания требуется кислород.
2. Анаэробные бактерии: Те, которые процветают в отсутствие свободного кислорода.
3. Факультативные бактерии: Бактерии, способные выживать при наличии или отсутствии свободного кислорода.

Патогенные бактерии
Их можно проверить и подсчитать в лабораториях, но с большим трудом. Поэтому эти тесты, как правило, не проводятся в плановом порядке для проверки качества воды. Обычные рутинные тесты обычно проводятся для обнаружения и подсчета колиформных бактерий, которые сами по себе безвредны, но их присутствие или отсутствие указывает на наличие или отсутствие патогенных бактерий.