Химический состав воды. Параметры химического состава и их влияние на свойства и качество воды

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПРИРОДНОЙ ВОДЫ. Химический состав воды


ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПРИРОДНОЙ ВОДЫ

poisk-ru.ru

Поиск Лекций

По своему химическому составу природные воды являются весьма разнообразными, в них содержится большинство известных химических соединений. Количество тех или иных химических веществ в воде зависит от многих условий, например, геологических, физико-географических и т.п.

По значению для организма человека химические вещества, встречающиеся в природной воде, можно разделить "на четыре основные группы.

К первой группеследует отнести вещества, являющиеся показателями возможного загрязнения воды патогенными микроорганизмами. К таким веществам относятся азотсодержащие соединения; органические вещества, обусловливающие так называемую окисляемость; хлориды, фосфаты, растворенный кислород и биохимическая потребность воды в кислороде (БПК), сероводород, показатель концентрации водородных ионов (рН).

Азот в воде может присутствовать в виде как органических, так и неорганических соединений. Органические соединения представлены так называемым альбуминовым азотом (низшие пептиды, аминокислоты, мочевина и т.п.). Однако, определение его в воде не нашло широкого распространения из-за сложности методики и трудности дифференцирования азота животного происхождения и растительного. На практике широко используется определение неорганических соединений азота: ионов аммония (NН4), ионов азотистой (NО3) и азотной (NО3) кислот. Они появляются в воде, главным образом, в результате конечного распада веществ белкового происхождения. Причем вначале образуется аммиак, затем под действием ферментов нитрифицирующих бактерий в присутствии достаточного количества кислорода аммиак окисляется до азотистой и азотной кислот.

Химический состав органических веществ весьма сложен и разнообразен. Они образуются в воде за счет жизнедеятельности водных организмов и растений, а также в результате их распада после отмирания. Органические вещества могут попадать в воду с атмосферными, ливневыми, хозяйственно-бытовыми и техническими сточными водами. Суммарное содержание органических веществ определяется по количеству миллиграммов кислорода, пошедшего на окисление в 1 л воды всех веществ, способных окисляться (окисляемость воды). Чистые подземные воды имеют окисляемость 1-2 мг/л О2; грунтовые воды - 2-4 мг/л и воды поверхностных водоисточников 6-8 мг/л О2.

Источником кислорода в природных водах является атмосфера и жизнедеятельность некоторых водных организмов.

Содержание кислорода в воде зависит от площади соприкосновения поверхности ее со свободной атмосферой, от температуры, давления, интенсивности биологических и биохимических процессов.

Подземные воды практически не содержат кислород. В поверхностных водах при слабом развитии биологических и биохимических процессов кислород находится в пределах 6-8 мг/л летом и 8-10 мг/л - зимой.

При интенсивно протекающих биологических процессах, сопровождающихся фотосинтезом, может иметь место перенасыщение воды кислородом (до 120-130 % от максимально возможного насыщения при данной температуре). И, наоборот, при интенсивно развитых биологических процессах окислительного характера содержание кислорода может снижаться до ничтожно малых величин.

Очень чистой считается вода, в которой количество кислорода за 5 суток уменьшилось на 1 мг в литре, чистая вода — 2 мг/л, довольно чистая — 3-4 мг/л, загрязненная - 4-5 мг/л и очень грязная - более 5 мг/л.

Соединения фосфора могут попасть в воду из земной коры, за счет распада органических веществ белковой природы и за счет смыва атмосферными водами фосфатных удобрений с полей. Однако большое количество фосфора может поступать с хозяйственно-бытовыми и техническими сточными водами. К примеру, в суточной моче человека содержится от 2 до 2,5 г фосфора, а в каловых массах - около 8 % от всего сухого содержимого. В связи с этим обстоятельством фосфорные соединения рассматриваются как один из показателей загрязнения воды экскрементами.

В большинстве природных вод сероводород отсутствует, значительное его количество (до 40 мг/л) может встречаться в некоторых водах глубокого грунтового происхождения. Гигиеническое значение сероводорода заключается в его влиянии на запах воды. Концентрация порядка 0,28 мг/л является крайним пределом переносимости. Источником появления сероводорода в воде могут служить органические вещества белковой природы.

Хлориды встречаются практически во всех природных водах в виде анионов хлора, соединенных с одним из катионов, чаще всего с натрием. Они попадают в воду из почвы, а также с хозяйственно-бытовыми и промышленными стоками. С одной стороны, они влияют на вкусовые свойства воды, с другой- могут служить показателем возможного загрязнения ее указанными выше стоками. Допускается содержание хлоридов в воде централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения до 350 мг/л.

Основными веществами, определяющими реакцию воды (рН), является угольная кислота и ее соли. Обычная величина рН природных вод колеблется от 6,5 до 8,5.

Гигиеническое значение рН заключается в том, что значительные колебания рН от обычных величин могут происходить вследствие попадания в воду промышленных и бытовых стоков, а в экстремальных ситуациях - различного рода химических веществ, в том числе сильнодействующих и отравляющих.

Ко второй группеотносятся вещества, в известных концентрациях оказывающие вредное действие на организм человека. К этой группе относятся такие вещества, присутствие которых в воде во всех случаях нежелательно или должно быть строго ограничено. Одни из них имеют природное происхождение, другие представляют собой продукт производственной и бытовой деятельности людей.

К числу природных веществ отнесены бериллий, молибден, мышьяк, нитраты, свинец, селен, стронций и фтор. Сюда же можно отнести и радиоактивные природные вещества, обусловливающие фоновую радиоактивность воды. Конечно же, все эти вещества могут быть и хозяйственно-бытового происхождения. Продукты производственной деятельности людей включают большое количество органических и неорганических соединений, а также большую группу радиоактивных неприродных веществ.

К третьей группеотносятся вещества, имеющие положительное биологическое значение. Сюда относятся некоторые минеральные вещества, присутствие которых в воде желательно в определенных концентрациях. К ним принадлежат фтор, железо, медь, йод, цинк, марганец, кремний, кобальт, молибден, селен, хром, никель, олово и ванадий. Конечно же, основным источником поступления их в организм является пища. Роль же воды известна лишь в отношении фтора, отчасти йода, в какой-то мере железа, марганца, меди, цинка и кремния.

Содержание фтора в природных водах колеблется от сотых долей до 5 и даже 12 мг/л. Кроме природного происхождения, фтор может попадать в водоисточники с промышленными стоками.

Физиолого-гигиеническое значение фтора определяется его влиянием на формирование костного аппарата и, в первую очередь, на ткани зубов. Недостаток поступления фтора в организм приводит к кариесу зубов. Избыточное количество фтора в воде свыше 2-5 мг/л также нежелательно. Считается, что в этих случаях могут возникать очаговые разрушения эмали зубов, а в дальнейшем всего зуба. Однако, в последние годы, американские исследователи пришли к выводу, что данная патология вызывается другими факторами, в частности, недостатком полноценных белков, кальция, магния и витаминов в пище. Ион фтора, наоборот, уменьшает вероятность проявления этого заболевания.

При недостаточном поступлении в организм йода у человека появляется зоб, называемый эндемическим, так как заболевание связано с определенной местностью. Основным поставщиком йода является пища, с водой в организм человека он поступает в количестве 4-5%. В то же время вода играет роль показателя обеспеченности йодом данной местности и вероятности возникновения зоба среди населения.

Содержание железа в поверхностных водах обычно небольшое, несколько больше его содержится в подземных водах (до десятков мг/л).

Биологическое значение железа очень велико. Оно входит в состав гемоглобина, ферментов, участвующих в тканевом дыхании, в состав клеточных ядер. Основным поставщиком железа является пища, с питьевой водой поступает 10-15 % от его общего количества. Токсическим действием железо почти не обладает. Длительное потребление его в количестве 300 мг в день вызывало лишь явления легкого гастроэнтерита.

Присутствие больших количеств (более 1 мг/л) железа в воде считается нежелательным, главным образом, из-за ухудшения физических свойств воды и вяжущего привкуса.

Значение марганца для человека установлено сравнительно недавно, в 1972 году. При его недостатке наблюдается задержка развития костного аппарата, умственная отсталость, стерильность, гипохромазия волос и другие расстройства. В больших количествах (более 0,5 мг/л) марганец изменяет окраску воды, придает ей вяжущий привкус и вызывает появление коричневых пятен на белье при его стирке. Токсичность марганца при пероральном потреблении очень незначительна.

В природных водах медь содержится в пределах от 20 до 400 мкг/л. Медь стимулирует созревание эритроцитов, гормональную активность передней доли гипофиза, способствует переходу железа из неорганических молекул в железо-парафины. При дефиците меди возникает анемия, остеопороз, атаксия, альбинизм, слабоумие, потеря эластичности стенок крупных сосудов.

К истинному биоэлементу относится также цинк, который входит в состав многих ферментов, гормона поджелудочной железы, обладает липотропным и антихолистеринемическим действием, усиливает толерантность к инфекциям и способствует усвоению белков. При его недостатке возникает потеря обоняния и вкуса, затрудняется имплантация зародышей, замедляется рост. Употребление воды, содержащей до 30 мг/л цинка никакого отрицательного действия на людей не оказывает. Токсическое действие наступает при концентрациях порядка сотен и тысяч мг/л.

К четвертой группеотносятся химические вещества индифферентные и даже полезные для организма. К этой группе веществ относятся такие, отсутствие или наличие которых не сказывается на качестве воды, и только по достижении определенных концентраций они ухудшают органолептические (вкус, запах) или физические (прозрачность, цветность) свойства воды. К таким веществам принадлежат: сульфаты, карбонаты и гидрокарбонаты, ионы кальция, магния, натрия, калия, свободная углекислота, гумусовые вещества, коллоидные взвеси кремния и окиси алюминия, а также сухой остаток и показатель общей минерализации.



Химический состав воды - это... Что такое Химический состав воды?

 Химический состав воды

20. Химический состав воды

Совокупность находящихся в воде веществ в различных химических и физических состояниях

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.

  • химический состав вещества
  • химический состав продукции

Смотреть что такое "Химический состав воды" в других словарях:

  • ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ВОДЫ — совокупность находящихся в воде веществ в различных химических и физических состояниях (ГОСТ 27065 86. ) EdwART. Термины и определения по охране окружающей среды, природопользованию и экологической безопасности. Словарь, 2010 Химический состав… …   Экологический словарь

  • ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ВОДЫ — Совокупность находящихся в воде веществ в различных химических и физических состояниях Словарь бизнес терминов. Академик.ру. 2001 …   Словарь бизнес-терминов

  • химический состав воды — Совокупность находящихся в воде веществ в различных химических и физических состояниях. [ГОСТ 27065 86] Тематики водоснабжение и канализация в целом DE chemische Zusammensetzung des Wassers …   Справочник технического переводчика

  • ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ РЫБЫ — совокупность веществ (жира, белка, золы и воды), входящих в состав тела рыбы. X. с. зависит от возраста и вида рыбы, условий обитания, выращивания, плотности посадки, характера пищи, применяемых кормов и их качества. Показатели химического… …   Прудовое рыбоводство

  • химический состав минерального удобрения — Состав минерального удобрения по содержанию питательных элементов, примесей и воды. [ГОСТ 20432 83] Тематики удобрения Обобщающие термины качество минеральных удобрений …   Справочник технического переводчика

  • Химический состав клетки — Каждая клетка содержит множество химических элементов, участвующих в различных химических реакциях. Химические процессы, протекающие в клетке одно из основных условий её жизни, развития и функционирования. Одних химических элементов в клетке… …   Википедия

  • Химический состав тела и оболочки у бактерий — Первый макрохимический анализ тела бактерий был произведен Коппесом над Micrococcus prodigiosus, который был получен в большом количестве в культурах на агаре. По данным этого анализа оказалось, что Micrococcus содержит 85,5% воды и 14,5% сухого… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • Химический состав — Химическая формула отражение информации о составе и структуре веществ с помощью химических знаков, чисел и разделяющих знаков скобок. В настоящее время различают следующие виды химических формул: Простейшая формула. Может быть получена опытным… …   Википедия

  • Химический состав животного тела — Для примера лучше всего взять состав человеческого тела, обращенного в однообразную равномерно смешанную кашицу; в процентах состав этот таков: воды около 59, белков 9, клеевидного вещества 6, жира 20, углеводов 0, 5 и солей 5,5. Конечно, состав… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • химический — прил., употр. сравн. часто Морфология: нар. химически 1. Химическим анализом какого либо вещества называется исследование этого вещества на предмет содержания в нём продуктов химии. Химический анализ воды, воздуха, почвы. | Химический метод… …   Толковый словарь Дмитриева

normative_reference_dictionary.academic.ru

Химический состав воды, свойства воды, качество воды

"Воды! Воды! Ее так много вокруг, но и очень мало, если рассматривать ее как пригодную для употребления воду!"

Вода, которая поступает из муниципального водопровода, давно перестала быть залогом чистоты и здоровья. Прорывая колодец или пробуривая скважину, не исключено, что некогда на этом месте были захоронения тяжелых металлов.

Проходя через породы, вода приобретает свойства, характерные для них. Так, при прохождении через известковые породы, вода становится известковой, через доломитовые породы - магниевой. Проходя через каменную соль и гипс, вода насыщается ернокислыми и хлористыми солями и становится минеральной.

Химический состав воды

Химический состав воды

Качество воды характеризуется ее свойствами

Мы подробно опишем свойства воды и их влияние на здоровье человека, на состояние систем водоснабжения и сантехнику, на работу бытовых приборов.

1. Водородный показатель (рН, ед рН ) - это десятичный логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком. Для всего живого в воде минимально возможная величина рН = 5, в питьевой воде допускается рН 6,0-9,0, в воде водоемов хозяйственно - питьевого и культурно-бытового водопользования - 6,5-8,5. Величина рН природной воды определяется, как правило, соотношением концентраций гидрокарбонатных анионов и свободного СО2

2. Общая жесткость- это совокупность концентраций ионов магния и кальция. В зависимости от величины общей жесткости воды различают воду очень мягкую (0 - 1,5 мг-экв/л), мягкую (1,5 - 3 мг-экв/л), средней жесткости (3 - 6 мг-экв/л), жесткую(6-9 мг-экв/л), очень жесткую (более 9 мг-экв/л). Оптимальной физиологический уровень жесткости составляет 3,0-3,5 мг-экв/л. Постоянное употребление внутрь воды с повышенной жесткостью приводит к накоплению солей в организме и, в конечном итоге, к заболеваниям суставов (артриты, полиартриты), к образованию камней в почках, желчном и мочевом пузырях.Жесткость выше 4,5 мг-экв/л приводит к интенсивному накоплению осадка в системе водоснабжения и на сантехнике, мешает работе бытовых приборов. Согласно инструкции по эксплуатации бытовой техники жесткость воды не должна превышать 1,5-2,0 мг-экв/л.

3. Хлориды Содержание хлоридов в природных водах колеблется в широких пределах (от долей миллиграмма до нескольких граммов на литр) и обусловлено вымыванием солесодержащих пород или сбросом в водоемы промышленных и бытовых сточных вод. Наличие в воде хлоридов более 350 мг/л придает ей солоноватый привкус и приводит к нарушению пищеварительной системы у людей.

4. Сульфаты Содержание сульфатов в природных водах колеблется в широких пределах (от долей миллиграмма до нескольких граммов на литр) и обусловлено вымыванием солесодержащих пород или сбросом в водоемы промышленных и бытовых сточных вод. Наличие в воде сульфатов более 500 мг/л придает ей солоноватый привкус и приводит к нарушению работы пищеварительной системы у людей.

5. Нитраты Нитраты содержатся главным образом в поверхностных водах. Нитраты в концентрации более 20 мг/л оказывают токсическое действие на организм человека. Постоянное употребление воды с повышенным содержанием нитратов приводит к заболеваниям крови, сердечно-сосудистой системы, вызывает метгемоглобинемию у детей.

6. Сульфиды (сероводород) Встречаются в основном в подземных источниках воды, образуясь в результате процессов восстановления и разложения некоторых минеральных солей (гипса, серного колчедана др.). В поверхностных водах сероводород почти не встречается, т.к. легко окисляется. Появление его в поверхностных источниках может быть следствием протекания гнилостных процессов или сброса неочищенных сточных вод. Наличие в воде сероводорода придает ей неприятный запах, интенсифицирует процесс коррозии трубопроводов и вызывает их зарастание вследствие развития серобактерий.

7. Железо Содержание железа в воде выше норматива способствует накоплению осадка в системе водоснабжения, интенсивному окрашиванию сантехнического оборудования. Железо придает воде неприятную красно-коричневую окраску, ухудшает ее вкус, вызывает развитие железобактерий, отложение осадка в трубах и их засорение. Эти обрастания вторично ухудшают органолептические свойства воды за счет слизеобразования, присущего железобактериям. Высокое содержание железа в воде приводит к неблагоприятному воздействию на кожу, может сказаться на морфологическом составе крови, способствует возникновению аллергических реакций.

8. Марганец По данным ВОЗ, содержание марганца в питьевой воде до 0,5 мг/л не приводит к нарушению здоровья человека. Однако присутствие марганца в таких концентрациях может быть неприемлемым для водопотребителей, поскольку вода имеет металлический привкус и окрашивает ткани при стирке. Присутствие марганца в питьевой воде может вызывать накопление отложений в системе распределения. Даже при концентрации 0,02 мг/л марганец часто образует пленку на трубах, которая отслаивается в виде черного осадка.

9. Окисляемость перманганатная то общая концентрация кислорода, соответствующая количеству иона перманганата (MnO-4), потребляемому при обработке данным окислителем пробы воды. Характеризует меру наличия в воде органических и окисляемых неорганических веществ. Этот параметр в основном предназначен для оценки качества водопроводной воды. Значение перманганатной окисляемости выше 2 мгО2/л свидетельствует о содержании в воде легко окисляющихся органических соединений, многие из которых отрицательно влияют на печень, почки, репродуктивную функцию организма. При обеззараживании такой воды хлорированием образуются хлоруглеводороды, значительно более вредные для здоровья населения (например, хлорфенол).

10. Аммоний (по NH+4) (азот аммонийный) Конечный продукт разложения белковых веществ -аммиак. Наличие в воде аммиака растительного или минерального происхождения не опасно в санитарном отношении. Если же аммиак образуется в результате разложения белка сточных вод, такая вода непригодна для питья. Превышение в питьевой воде ПДК по содержанию аммония может свидетельствовать о попадании фекальных стоков или органических удобрений в источник. По данным ВОЗ, содержание аммония не должно превышать 0,5 мг/л. Постоянный прием внутрь воды с повышенным содержанием аммония вызывает хронический ацидоз и изменения в тканях. Кроме того, аммиак (в виде газа) раздражает конъюнктиву глаз и слизистые оболочки.

11. Щелочность (потребление кислоты аликвотной частью образца воды при титровании 0,05н НС1). Под общей щелочностью воды подразумевается сумма содержащихся в воде гидроксильных ионов ОН и анионов слабых кислот, например угольной (НСО-3 и СО-2/3)

12. Кремний Кремневая кислота относится к слабым минеральным кислотам, соли которых присутствуют в природной воде. В некоторых реках, а также в скважинах диоксид кремния присутствует в виде чрезвычайно мелко диспергированных коллоидных частиц.

13. Сухой остаток Минерализация воды характеризуется двумя аналитически определяемыми показателями - сухим остатком и жесткостью. Сухой остаток определяется термогравиметрическим методом (выпаривание пробы воды на водяной бане и высушивания чашки при 105°С. В процессе обработки из пробы удаляются летучие компоненты и вещества, разлагающиеся с образованием летучих компонентов. Для гигиенистов сухой остаток служит ориентиром содержания в воде неорганических солей.

14. Кислород растворенный. Кислород присутствует в природной воде в результате его растворения при контакте воды с воздухом. Концентрация растворенного О 2резко снижается с повышением температуры воды. Так, при температуре 20 °С растворимость составляет 9080 мкг/кг, при 60 °С - 4700 мкг/кг, при 80 °С - 1500 мкг/кг.

15. Углекислый газ. Углекислый газ присутствует в природной воде как в результате его растворения из воздуха, так и за счет протекания в воде и почве различных биохимических процессов. Равновесная концентрация СО2 в воде также значительно снижается с ростом температуры. Так, при 20 °С растворимость составляет 500 мкг/кг, при 60 - 190 мкг/кг, при 80- 100 мкг/кг. Растворенный в воде углекислый газ образует угольную кислоту СО 2+Н2О→Н2СО3, которая диссоциирует с образованием бикарбонатных и карбонатных ионов:Н2СО3 ->Н++ НСО-3 НСО-3-> Н++ СО-23 Соотношение между концентрациями различных форм угольной кислоты в воде зависит от pН и температуры.

16. Хлор остаточный С уровнем избыточного, или так называемого остаточного, хлора в воде связывают в настоящее время представление о надежности обеззараживания. Поскольку хлорирование воды проводят хлором, находящимся в воде в свободной или связанной форме, остаточные его количества присутствуют в воде в виде свободного (хлорноватистая кислота, гипохлоритный ион) или связанного (хлораминового) хлора. В силу бактерицидной активности этих форм хлора различны и нормативы их содержания в питьевой воде (для свободного хлора - 0,3-0,5 мг/л, для связанного - 0,8-1,2 мг/л). Все соединения активного хлора обладают очень сильным бактерицидным действием, но если их концентрация больше нормативов, то они вызывают раздражение кожи, слизистых оболочек, дыхательных путей. Известно также, что при хлорировании воды образуется НСlO которая взаимодействует с железом, образуя растворимые соли, что повышает коррозионную активность такой воды.

17. Медь и её соединения широко распространены в природе, поэтому их часто обнаруживают в природных водах. Концентрации меди в природных водах обычно составляют десятые доли мг/л, в питьевой воде могут увеличиваться за счет вымывания из материалов труб и арматуры, особенно мягкой, активной водой. Свойства меди в воде зависят от значения рH воды, концентрации в ней карбонатов, хлоридов и сульфатов. Медь придает воде неприятный вяжущий привкус в низких концентрациях (более 1,0 мг/л).

18. Алюминий Высокие концентрации алюминия в природной воде встречаются нечасто и зависят от многих факторов (рН, наличия и концентрации комплексообразователей, окислительно - восстановительный потенциал системы, загрязнение промышленными сточными водами). В основном источником поступления алюминия в водопроводную воду являются коагулянты на основе солей алюминия.

Имеются сведения о нейротоксичности алюминия, его способности накапливаться при определенных условиях в нервной ткани, печени и жизненно важных областях головного мозга.

Опыт работы лаборатории по анализу качества воды показал, что к наиболее распространенным загрязнителям воды (содержание компонентов превышает нормативы), скажем в Московской области, можно отнести железо, марганец, сульфиды, фториды, соли кальция и магния, органические соединения.

Таким образом, чтобы ответить на вопрос о пригодности воды для питья необходимо оценить образец как минимум по вышеуказанным параметрам.

best-stroy.ru


Смотрите также

">