(0512) 58-61-70
(050) 024-05-81

Физические и химические свойства воды

Основные физические показатели качества воды:

Температура воды. В водных объектах температура является результатом одновременного действия солнечной радиации, теплообмена с атмосферой, переноса тепла течениями, перемешивания водных масс и поступления подогретых вод из внешних источников. Температура влияет практически на все процессы, от которых зависят состав и свойства воды. Температура воды измеряется в градусах Цельсия (°С).

Запах. Запах воды создается специфическими веществами, поступающими в воду в результате жизнедеятельности гидробионтов, разложения органических веществ, химического взаимодействия содержащихся в воде компонентов и поступления из внешних источников. Запах питьевой воды может указывать на ее непригодность к употреблению из-за загрязнения органическими веществами. Запах воды измеряется в баллах.

Прозрачность. Прозрачность воды зависит от степени рассеивания солнечного света в воде веществами органического и минерального происхождения, находящимися в воде во взвешенном и коллоидном состоянии. Прозрачность определяет протекание биохимических процессов, требующих освещенности (первичное продуцирование, фотолиз). Прозрачность измеряется в сантиметрах.

Цветность. Цветность воды обусловливается содержанием органических окрашенных соединений, что может указывать на загрязнение воды (природной и питьевой) или на определенные биохимические процессы в природных водах. Высокая цветность снижает органолептические свойства воды, уменьшает содержание растворенного кислорода. Цветность измеряется в градусах.

Содержание взвешенных веществ.
Взвешенные вещества влияют на глубину проникновения солнечного света, ухудшают жизнедеятельность гидробионтов, приводят к заиливанию водных объектов, вызывая их экологическое старение, резко ухудшает органолептические характеристики питьевой воды. Содержание взвешенных веществ измеряется в г/м3 (мг/л).

Основные химические показатели качества воды:

Растворенный кислород. Основными источниками поступления кислорода в водные объекты является газообмен с атмосферой (атмосферная реаэрация), фотосинтез, а также дождевые и талые воды, которые, как правило, перенасыщены кислородом. Окислительные реакции являются основными источниками энергии для большинства гидробионтов. Основными потребителями растворенного кислорода являются процессы дыхания гидробионтов и окисления органических веществ. Низкое содержание растворенного кислорода (анаэробные условия) сказывается на всем комплексе биохимических и экологических процессов в водном объекте, приводя к смерти гидробионтов и отравлению воды продуктами разложения организмов.

Химическое потребление кислорода. ХПК определяется как количество кислорода, необходимого для химического окисления содержащихся в единице объема воды органических и минеральных веществ. Величина ХПК позволяет судить о загрязнении воды окисляемыми веществами, как органическими, так и неорганическими, но не дает информации о составе загрязнения. Поэтому ХПК относят к обобщенным показателям.

Биохимическое потребление кислорода (БПК). БПК определяется как количество кислорода, затрачиваемое на биохимическое окисление содержащихся в единице объема воды органических веществ за определенный период времени. В Украине на практике БПК оценивают за пять суток (БПК5) и двадцать суток (БПК20). БПК20обычно трактуют как полное БПК (БПКполн), признаком которого является начало процессов нитрификации в пробе воды. БПК также относится к обобщенным показателям, поскольку оно служит оценкой общего загрязнения воды легкоокисляемыми органическими веществами.

Водородный показатель (рН). В природных водах концентрация ионов водорода зависит, главным образом, от соотношения концентраций угольной кислоты и ее ионов. Источниками содержания ионов водорода в воде являются также гуминовые кислоты, присутствующие в кислых почвах и, особенно, в болотных водах, гидролиз солей тяжелых металлов. От рН зависит развитие водных растений, характер протекания продукционных процессов.

Азот. Азот может находиться в природных водах в виде свободных молекул N2 и разнообразных соединений в растворенном, коллоидном или взвешенном состоянии. В общем азоте природных вод принято выделять органическую и минеральную формы. Основными источниками поступления азота являются внутриводоемные процессы, газообмен с атмосферой, атмосферные осадки и антропогенные источники. Различные формы азота могут переходить одна в другую в процессе круговорота азота. Высокое содержание азота ускоряет процессы эвтрофирования водных объектов, ухудшая тем самым органолептические и общие химические показатели качества вод.

Минеральный состав.

Минеральный состав определяется по суммарному содержанию семи главных ионов: К+, Na+, Са2+, Mg2+, SO42-, НСО3-. Основными источниками повышения минерализации являются грунтовые и сточные воды. С точки зрения воздействия на человека и гидробионты неблагоприятными являются как высокие, так и чрезмерно низкие показатели минерализации воды.

Нитраты. При длительном употреблении питьевой воды и пищевых продуктов, содержащих значительные количества нитратов (от 25 до 100 мг/дм3 по азоту), резко возрастает концентрация метгемоглобина в крови. Крайне тяжело протекают метгемоглобинемии у грудных детей (прежде всего, искусственно вскармливаемых молочными смесями, приготовленными на воде с повышенным — порядка 200 мг/дм3 — содержанием нитратов) и у людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями.

В воздействии на человека различают первичную токсичность собственно нитрат-иона; вторичную, связанную с образованием нитрит-иона, и третичную, обусловленную образованием из нитритов и аминов нитрозаминов. Смертельная доза нитратов для человека составляет 8-15 г; допустимое суточное потребление по рекомендациям ФАО/ВОЗ — 5 мг/кг массы тела.

Сульфаты. Концентрация сульфата в природной воде лежит в широких пределах. В речных водах и в водах пресных озер содержание сульфатов часто колеблется от 5-10 до 60 мг/дм3, в дождевых водах — от 1 до 10 мг/дм3. В подземных водах содержание сульфатов нередко достигает значительно больших величин. Повышенные содержания сульфатов ухудшают органолептические свойства воды и оказывают физиологическое воздействие на организм человека. Поскольку сульфат обладает слабительными свойствами, его предельно допустимая концентрация строго регламентируется нормативными актами.

Фториды. Повышенные количества фтора в воде (более 1,5 мг/дм3) оказывают вредное действие на людей и животных, вызывая костное заболевание (флюороз). Содержание фтора в питьевой воде лимитируется. Однако очень низкое содержание фтора в питьевых водах (менее 0,01 мг/дм3) также вредно сказывается на здоровье, вызывая опасность заболевания кариесом зубов.

Жесткость. Повышенные количества фтора в воде (более 1,5 мг/дм3) оказывают вредное действие на людей и животных, вызывая костное заболевание (флюороз). Содержание фтора в питьевой воде лимитируется. Однако очень низкое содержание фтора в питьевых водах (менее 0,01 мг/дм3) также вредно сказывается на здоровье, вызывая опасность заболевания кариесом зубов. Обычно преобладает жесткость, обусловленная ионами кальция (до 70%); однако в отдельных случаях магниевая жесткость может достигать 50=60%. Жесткость морской воды и океанов значительно выше (десятки и сотни мг-экв/дм3). Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период половодьяю.

Высокая жесткость воды ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая действие на органы пищеварения.

К наиболее часто встречающимся специфическим показателям качества воды относят:

Фенолы. Содержание фенолов в воде, наряду с поступлением из антро¬погенных источников, может определяться метаболизмом гидробионтов и биохимической трансформацией органических веществ. Источником поступления фенолов являются гуминовые вещества, образующиеся в почвах и торфяниках. Фенолы оказывают токсическое воздействие на гидробионты и ухудшают органолептические свойства воды.

Нефтепродукты. К нефтепродуктам относятся топлива, масла, битумы и некоторые другие продукты, представляющие собой смесь углеводородов различных классов. Источниками поступления нефтепродуктов являются утечки при их добыче, переработке и транспортировке, а также сточные воды. Незначительное количество нефтепродуктов может выделяться в результате внутри-водоемных процессов. Входящие в состав нефтепродуктов углеводороды оказывают токсическое и, в некоторой степени, наркотическое воздействие на живые организмы, поражая сердечно-сосудистую и нервную системы.

ПАВ и СПАВ. К поверхностно-активным веществам (ПАВ) относят органические вещества, обладающие резко выраженной способностью к адсорбции на поверхности раздела «воздух-жидкость». В подавляющем большинстве попадающие в воду поверхностно-активные вещества являются синтетическими (СПАВ). СПАВ оказывают токсическое воздействие на гидробионты и человека, ухудшают газообмен водного объекта с атмосферой, снижают интенсивность внутриводоемных процессов, ухудшают органолептические свойства воды. СПАВ относятся к медленно разлагающимся веществам.

Пестициды. Под пестицидами понимают большую группу искусственных хлорорганических и фосфорорганических веществ, применяемых для борьбы с сорняками, насекомыми и грызунами. Основным источником их поступления является поверхностный и дренажный сток с сельскохозяйственных территорий. Пестициды обладают токсическим, мутагенным и кумулятивным действием, разрушаются медленно.

Тяжелые металлы. К числу наиболее распространенных тяжелых металлов относятся свинец, медь, цинк. Тяжелые металлы обладают мутагенным и токсическим действием, резко снижают интенсивность биохимических процессов в водных объектах.

Химические показатели измеряются в г/м3, мг/дм3 (мг/л).