Святой источник
    Вход Регистрация
Специалист по обусторйству родников, святых источников

Основные показатели при исследовании воды

Автор: Плаксин Олег
Опубликовано: 29-03-2012, 10:53, посмотрело: 17028
Публикации

Органолептические показатели


Запах природной воды вызывают летучие пахнущие вещества, попадающие в воду естественным путем или со сточными водами. В родниках, содержащих только неорганические вещества, может быть запах сероводорода. Интенсивность запаха оценивается в баллах по пятибальной шкале, определяемой при температуре воды в 20°С. По ГОСТу питьевая вода может иметь запах до 2 баллов.

Основной запах в исследуемых родниках - сероводород. Источник сероводорода в природных водах - восстановительные процессы, протекающие при бактериальном разложении и биохимическом окислении органических веществ естественного происхождения и веществ, поступающих в водные объекты со сточными водами. Сероводород находится в водах родников в виде недессоциированных молекул Н2S и ионов гидросульфата НS. Наличие в воде сероводорода служит показателем ее сильного загрязнения и анаэробных условий. Является причиной невозможности её потребление, так как сероводород обладает высокой токсичностью, дурным запахом, который резко ухудшает органолептические свойства воды, делая её непригодной для питьевого водоснабжение, технических и хозяйственных целей.


Цветность обусловлена содержанием в воде окрашенных органических соединений, присутствием гуминовых соединений, содержанием трехвалентного железа, вымыванием из почвогрунтов различных веществ, поступлением загрязненных сточных вод. Гуминовые вещества – итог процесса разложения остатков растений – окрашивают воду, в зависимости от концентрации, в желтый или коричневый цвет. Степень цветности выражается в градусах платино–кобальтовой шкалы. Высокая или повышенная цветность отрицательно влияет на развитие живых организмов, ухудшает условия окисления растворенного в воде железа.

Норма цветности по СанПиН составляет 30 градусов.


Мутность по нормам СанПиН не должна превышать 1,5 мг/л. Мутность воды в родниках чаще всего зависит от наличия взвешенных частиц ила, тонкодисперсной глины, высокого содержания общего железа и ряда других веществ, нередко связана с не обустроенностью или плохой обустроенностью места выхода родников и емкостей накопления воды, низким дебитом родников.


Водородный показатель (рН) – величина, характеризующая активность концентрации ионов водорода в растворах и численно равная отрицательному десятичному логарифму этой активности или концентрации, выраженной в моль/дм3:

Если в воде при 22°С содержится 10-7,2 моль/дм3 ионов водорода (Н+), то она будет обладать нейтральной реакцией; при меньшем содержании Н+ реакция будет щелочной, при большей – кислотной. Таким образом, при рН =7,2 реакция воды нейтральна, при рН 7,2 – щелочная.

Водородный показатель играет важную роль в определении качества воды. В речных и родниковых водах его значение колеблется от 6 до 8,5. Концентрация подвержена сезонным колебаниям – зимой она обычно равна 6,8 – 7,4, летом – 7,4 - 8,2.

Концентрация ионов водорода имеет большое значение для химических и биологических процессов, протекающих в природных водах. От него зависит развитие и жизнедеятельность водных растений, устойчивость различных форм миграции элементов, степень агрессивности воды по отношению к металлам, бетону и др.

Для человека слабокислые воды (рН – 6,7 – 6,8) кажутся более вкусными, чем щелочные, поэтому зимние холодные воды «вкуснее» теплых летних вод.


Обобщенные показатели


Жесткость – свойство природной воды, определяемое присутствием в ней растворенных солей щелочно-земельных металлов – кальция, магния и некоторых других. Основными характеристиками, определяющими жесткость воды, является наличие в воде ионов кальция и магния. Верхний предел жесткости питьевой воды в системах водоснабжения по действующим санитарным нормам не должен превышать 7-10 мг*экв/л. Один миллиэквивалент жесткости отвечает содержанию 20,04 мг/л Ca2+ или 12,16 мг/л Mg2+. При длительном кипячении воды из нее выделяется диоксид углерода и выпадает осадок, состоящий из карбоната кальция, при этом жесткость воды уменьшается. Поэтому применяют термин «временная или устранимая жесткость воды», понимая при этом присутствие в воде гидрокарбонатных солей, которые могут быть удалены из воды кипячением в течение одного часа. Оставшаяся после кипячения жесткость воды называется постоянной.

Жесткость природной воды колеблется в широких пределах. В одном и том же водном объекте значения ее изменяются в зависимости от времени.

Классифицируются природные воды по общей жесткости следующим образом:

Очень мягкая – до 1,5 ммоль/дм3

мягкая – 1,5 – 3,0 ммоль/дм3

умеренно жесткая -3,0 – 6,0 ммоль/дм3

жесткая – 6,0 – 9,0 ммоль/дм3

очень жесткая > 9,0 ммоль/дм3.

По действующему стандарту жесткость питьевой воды не должна превышать 7 ммоль/дм3. Для питья допускается использование относительно жестких вод, так как наличие солей кальция и магния невредно для здоровья и не ухудшает вкусовых качеств воды.

Последние исследования установили, что жесткая вода, в которой много солей кальция и магния, создает дополнительную нагрузку на почки и может стать причиной образования в них камней. Наиболее благоприятна для организма человека вода с жесткостью 3 – 4,5 ммоль/дм3. Вода с низкой жесткостью вымывает из организма соли и тогда возникает угроза остеопороза. С другой стороны, имеются исследования, выявляющие снижение риска сердечно-сосудистых заболеваний при постоянном потреблении воды с высокой жесткостью.


Сухой остаток – это сумма всех примесей воды, определяемая путем выпаривания пробы. Сухой остаток характеризует общую минерализацию воды. Пригодные для водоснабжения воды не должны иметь минерализацию выше 1000 мг/дм3. По степени минерализации воды принято подразделять на четыре группы: ультрапресные с содержанием солей до 200 мг/дм3, пресные – от 200 до 500, повышенной минерализации – от 500 до 1000 и высокой минерализации – выше 1000 мг/дм3.

С увеличением общего содержания солей повышается электропроводность воды и это приводит к ускорению коррозионных процессов. Повышенная концентрация солей может привести к уменьшению растительности и кислорода.


Неорганические вещества


Нитриты (NO2-) в природных водах встречаются в связи с разложением органических веществ и их нитрификацией. Нитриты – неустойчивые компоненты природных вод. Наибольшая их концентрация (до 10 – 20 мг/дм3 азота) наблюдается во время летней стагнации. При достаточной концентрации кислорода процесс окисления идет дальше под действием бактерий, и нитриты окисляются до нитратов.

Повышенное содержание нитритов указывает на наличие процессов разложения органических веществ в условиях медленного окисления NO2- в NO3- , что указывает на загрязнение водного объекта органическими веществами, т.е. является важным санитарным показателем.

ПДК нитритов в питьевой воде 3,0 мг/дм3.


Нитраты (NO3-) – соединения азотной кислоты. Присутствие нитратных ионов в природных водах связано с внутриводоемными процессами нитрификации аммонийных ионов в присутствии кислорода под действием нитрифицирующих бактерий.. Содержание нитратов увеличивается к осени и достигает максимума зимой. Повышенное содержание нитратов указывает на ухудшение санитарного состояния водного объекта. При этом нитраты являются наименее токсичной формой из всех соединений азота (нитритов, аммония) и могут нанести вред здоровью только при очень высоких концентрациях.

ПДК нитратов в питьевой воде 45 мг/дм3.


Хлориды - хлоридные ионы относятся к главным ионам химического состава природных вод. Концентрация хлоридов в родниках колеблется от долей миллиграмма до сотен и тысяч в 1 дм3.

Первичным источником хлоридов в природных водах являются магматические породы, в состав которых входят хлорсодержащие минералы (содалит, хлорапатит и др.). Значительное количество хлоридов поступают в природные воды из океана через атмосферу. Хлориды обладают большой миграционной способностью, слабовыраженной способностью к сорбции на взвешенных веществах и к потреблению водными организмами.

Повышенное содержание хлоридов ухудшает вкусовые качества воды и делает её малопригодной для питьевого водоснабжения. Концентрация хлоридов в поверхностных водах подвержена заметным сезонным колебаниям, коррелирующим с изменениями минерализации воды. ПДК хлоридов составляет 350 мг/дм3.


Сульфаты - естественное содержание сульфатов в грунтовых водах обусловлено выветриванием пород и биохимическими процессами, происходящими в водоносных слоях. Часть их поступает в процессе отмирания организмов и окисления веществ растительного и животного происхождения. Повышенное содержание сульфатов ухудшает органолептические свойства воды и оказывает неблагоприятные физиологические воздействия на организм человека.

В аэробных условиях сульфаты не изменяются, а в анаэробных сульфаты восстанавливаются облигатными сульфатредуцирующими бактериями до сульфидов, которые выпадают затем в осадок преимущественно в виде сульфида железа. Этот процесс наблюдается в емкостях накопления родниковых вод и колодцев, если они мало используются, и в них застаивается вода.

ПДК в питьевых водах до 500 мг/дм3.


Соединения железа почти всегда присутствуют в природных водах. Формы присутствия железа в воде многообразны. В двухвалентном состоянии железо может присутствовать в воде лишь при низких значениях рН и Еh. Следует отметить, что усваиваться организмом может только двухвалентное железо, а не наиболее его распространенная его трехвалентная форма.

Соединения железа присутствуют в воде в растворенной, коллоидной и нерастворенной форме.

Повышенное содержание в питьевой воде более 1 мг/дм3 железа ухудшает качество воды и возможность ее использования для пищевых целей. Слишком высокое содержание железа в пищевом рационе может вызывать многочисленные неблагоприятные последствия для организма.

 

Анализ воды обычно проводится по следующим параметрам:

Параметр
Единицы измерения
Запах
балл.
Привкус
балл.
Цветность
град.
Мутность
ЕМФ / мг/л
рН
ед. рН
Окисляемость перманганатная
мгО2/дм3
Сухой остаток
мг/л
Проводимость
мкСм/см
Натрий
мг/л
Кальций
мг/л
Магний
мг/л
Калий
мг/л
Жесткость общая
мг-экв/л
Щелочность
мг-экв/л
Бикарбонаты
мг/л
Сульфаты
мг/л
Хлориды
мг/л
Соли аммония (NH4)
мг/л
Нитриты (поNO2)
мг/л
Нитраты (по NO3)
мг/л
Алюминий
мг/л
Барий
мг/л
Бериллий
мг/л
Бор
мг/л
Железо (суммарно)
мг/л
Железо Fe ++
мг/л
Кадмий
мг/л
Кобальт
мг/л
Кремний ( в Si)
мг/л
Литий
мг/л
Марганец
мг/л
Медь
мг/л
Молибден
мг/л
Мышьяк
мг/л
Нефтепродукты
мг/л
Никель
мг/л
Озон
мг/л
Ртуть
мг/л
Сероводород
мг/л
Свинец
мг/л
Селен
мг/л
Стронций
мг/л
Углекислота
мг/л
Хлор остаточный свободный
мг/л
Хлор остаточный связанный
мг/л
Фенолы
мг/л
Фосфаты (в РО4)
мг/л
Фтор
мг/л
Хром
мг/л
Цианиды
мг/л
Цинк
мг/л
Йод
Мкг/дм3

Микробиологические показатели


ОКБ - содержание в воде общих колиформных бактерий индикатор качества питьевой воды. Они легко поддаются обнаружению и количественному подсчету, поэтому на протяжении многих лет их используют как своеобразный показатель качества воды.

ОКБ - это международная квалификация, и они входят в большую группу БГКП (бактерии группы кишечных палочек). Содержание в воде ОКБ можно определять двумя методами: методом мембранных фильтров и титрационным (бродильным) методом.

Исследование воды методом мембранных фильтров. Метод основан на фильтрации установленного объема воды через мембранные фильтры, выращивании посевов на дифференциально-диагностической среде и последующей идентификации колоний по культуральным и биохимическим признакам.

Титрационный метод исследования воды. Метод основан на накоплении бактерий после посева установленного объема воды в жидкую питательную среду, с последующим пересевом на дифференциально-диагностическую среду и идентификации колоний по культуральным и биохимическим тестам.

«Колиформные организмы» принадлежат к классу граммоотрицательных бактерий, в форме палочек, которые живут и размножаются в нижнем отделе пищеварительного тракта человека и множества животных имеющих теплую кровь таких как - домашний скот и водоплавающие птицы, способных ферментировать лактозу при 35-37 С с образованием кислоты, газа и альдегида. Попадая в воду с фекальными стоками они способны выживать в течении нескольких недель, хотя в подавляющем своем большинстве они лишены способности размножаться.

По данным исследований последних лет наряду с обыкновенно относимыми к этому классу бактериями Escherichia (E.Coli), Citrobacter, Enterobacter и Klebsiela к нему относится и способные ферментировать лактозу бактерии Enterobacter cloasae и Citrobadter freundii. Эти бактерии возможно обнаружить не только в фекалиях, но также в окружающей среде, и даже в питьевой воде с относительно большой концентрацией питательных веществ. Помимо этого сюда можно отнести виды, которые редко или совсем не обнаруживаются в фекалиях и способные размножаться в воде достаточно хорошего качества.


ТКБ - термотолерантные колиформные бактерии. Число ТКБ характеризует степень фекального загрязнения воды водных объектов и косвенно определяет эпидемическую опасность в отношении возбудителей кишечных инфекций. ТКБ определяют теми же методами, как и БГКП (ОКБ).


ОМЧ 37 - общее микробное число. Определение количества патогенных бактерий при биологическом анализе воды представляет собой непростую и трудоемкую задачу, в качестве критерия бактериологической загрязненности используют подсчет общего числа образующих колонии бактерий (Colony forming Units - CFU) в 1 мл воды.

 

№ п/п Показатель, единицы измерения Нормативы*, не более Комментарий
СанПиН 2.1.4.1175-02 ГН
2.1.5.1315-03
СанПиН 2.1.4.1116-02 ВОЗ ЕС США
первая катег. высш. катег.
1 2 4 5 6 7 8 9 10 11
1 Запах, баллы 
при 20° С
3 0 0 0 Приемлемый для потребителя без аномальных изменений Интенсивность запаха оценивается по 5 бальной шкале:
0 – нет запаха,
1 – очень слабый (обнаруживается опытным специалистом),
2 – слабый (обнаруживается, если обратить внимание),
3 – заметный (легко обнаруживаемый),
4 – отчетливый (обращает внимание и делает воду неприятной для питья),
5 – очень сильный (непригодно для питья)
2 при 60° С 1 0
3 Вкус (при 20° С), баллы 3 0 0 0 Интенсивность вкуса оценивается по 5 бальной шкале (см. показатель №1 «Запах»)
4 рН В пределах 6-9 В пределах
6,5-8,5
6,5-8,5 6,5-9,5 6,5-8,5 В зависимости от рН природные воды подразделяются на группы:
сильнокислые (рН<3), кислые (3–5), слабокислые (5–6,5), нейтральные (6,5–7,5), слабощелочные (7,5–8,5), щелочные (8,5-9,5), сильнощелочные (>9,5).
5 Еh, мВ Окислительно-восстановительный потенциал отражает тип геохимической обстановки. Существует следующая вертикальная зональность подземных вод:          кислородные воды (Еh>200 мВ), бескислородные и бессульфидные воды (Еh=200–100 мВ), сульфидные воды (Eh<100 мВ, а чаще менее 0 мВ).
От Еh и рН зависит растворимость и формы миграции в воде различных элементов, жизнедеятельность микроорганизмов. Оба этих показателя необходимо определять сразу после отбора пробы.
6 Удельная электропроводность при 25°С, мкСм/см 2500 По электропроводности можно приближенно судить об общем содержании растворенных в воде минеральных солей.
7 Цветность, ° 30 5 5 15 20 15 Этот показатель характеризует интенсивность окраски воды и выражается в градусах по хром-кобальтовой шкале. Наличие окраски у природных вод обычно обусловлено растворенными в них гумусовыми веществами или солями железа.
Воды источников водоснабжения по цветности подразделяются на малоцветные (до 35°), средней цветности (от 35 до 120°), высокой цветности (>120°).
8 Мутность
«по формазину», ЕМФ
3,5 1,0 0,5 4,9 4,0 5 Мутность воды вызывают взвешенные частицы размером более 100 нм.
9 Жесткость
общая,
мг-экв/л
10 7 В пределах 1,5-7,0 10 Термин жесткость определяет свойства, которые придают воде растворенные в ней соединения кальция и магния.
По жесткости воды подразделяются на очень мягкие (<1,5 мг-экв/л), мягкие (1,5–3), умеренно жесткие (3–5,4), жесткие (5,4–10,7), очень жесткие (>10,7).
В хозяйственно-бытовом аспекте вода с повышенной жесткостью (>8 мг-экв/л) неблагоприятна из-за образования накипи, повышенного расхода моющих средств, плохого разваривания мяса и овощей. 
Норматив физиологической полноценности питьевой воды по солям жесткости от 1,5 до 7,0 мг-экв/л.
  Основные ионы:                
10 Гидрокарбонаты
(HCO3-), мг/л
400 В пределах 30-400 Норматив физиологической полноценности питьевой воды по гидрокарбонатам от 30 до 400 мг/л.
11 Сульфаты 
(SO42-), мг/л
500 500 
(ЛПВ – орг., класс опасности 4)
250 150 250 250 250 Наличие большого количества сульфатов в воде нежелательно, так как они 1) ухудшают ее вкусовые качества (при наличии сульфатов в форме MgSO4 возникает горький привкус, в форме СaSO4 - вяжущий),
2) обладают слабительными свойствами (при наличии сульфатов в форме Na2SO4),
3) приводят к образованию пены на поверхности воды.
12 Хлориды
(Сl-), мг/л
350 350
(орг., 4)
250 150 250 250 250 Повышенные концентрации хлоридов ухудшают вкусовые качества воды (при наличии ионов натрия придают соленый привкус).
13 Кальций
(Са2+), мг/л
130 В пределах 25-80 100 Норматив физиологической полноценности по кальцию от 25 до 130 мг/л.
14 Магний
(Мg2+), мг/л
50 
(орг., 3)
65 В пределах
5-50
50 Концентрация магния получена расчетным путем по результатам определения жесткости и кальция.
Норматив физиологической полноценности по магнию от 5 до 65 мг/л.
15 Натрий
(Na+), мг/л
200 
(с-т, 2)
200 20 200 200  
16 Железо общее, мг/л 0,3 
(орг., 3)
0,3 0,3 0,3 0,2 0,3 При содержании общего железа в воде более 1–2 мг/л (закисного железа – более 0,3 мг/л) оно начинает придавать воде неприятный вяжущий вкус. Коллоидные соединения железа придают воде окраску (от желтоватых до зеленоватых оттенков). При контакте с кислородом воздуха вода с большим содержанием железа мутнеет из-за выпадения в осадок твердых частиц Fe(OH)3. 
Длительное употребление человеком воды с повышенным содержанием железа может приводить к заболеванию печени (гемосидериту), возникновению аллергических реакций, образованию почечных камней, а также увеличивает риск инфарктов и заболеваний костной системы.
17 Марганец, мг/л 0,1
(орг., 3)
0,05 0,05 0,5 0,05 0,05 Как закисное железо, так и марганец ухудшают вкус воды даже при незначительном их содержании. При содержании марганца более 0,5 мг/л вода приобретает неприятный вкус. Избыток марганца опасен для здоровья: его накопление в организме может привести к болезни Паркинсона. Обычно принимают, что в питьевой воде содержание железа и марганца в сумме не должно быть выше 0,5­–1,0 мг/л.
18 Фтор, мг/л   1,5
(с-т., 2)
1,5 В пре-делах 0,6–1,2 1,5 В пре-делах 0,7–1,5 4,0 Норматив физиологической полноценности – в пределах 0,5–1,5 мг/л. При концентрациях более 1,5 мг/л может быть причиной флюороза зубов, а более 4 мг/л – серьезного заболевания костей.
19 Аммоний
(N–NH4+), мг/л
1,5 
для суммы аммиака (NH3) и аммония (NH4)
(орг., 4)
0,1 0,05 1,5 0,5 Азотсодержащие вещества (ионы аммония, нитритные и нитратные ионы) образуются в воде главным образом в результате разложения белковых соединений, попадающих в нее почти всегда со сточными бытовыми водами или стоками животноводства. Ион аммония, также как и нитрит-ион, является хорошим показателем органического загрязнения воды. Источником соединений азота могут быть также болотные воды. В них ион аммония образуется за счет восстановления нитратов гумусовыми соединениями.
20 Нитриты
(NO2-), мг/л
3,3 
(с-т., 2)
0,5 0,005 3,0 0,5 3,3 Нитриты представляют собой промежуточную ступень бактериальных процессов окисления аммония до нитратов (в аэробных условиях) или, наоборот, восстановления нитратов до аммония (в анаэробных условиях). Наличие нитритных ионов обычно указывает на существующее загрязнение воды органическими веществами.
21 Нитраты
(NO32-), мг/л
45 45 
(с-т., 3)
20 5 50 50 44 Происхождение нитратов в подземных водах или неорганическое – за счет выщелачивания азотсодержащих минералов (например, селитры), – или органическое, когда нитраты являются конечным продуктом минерализации органических веществ. В последнем случае присутствие нитратного иона указывает на прежнее загрязнение воды органическими отходами, а при совместном присутствии с нитритами и аммонием – на загрязнение, существующее в настоящее время. В случае необходимости использования такой воды для питьевых нужд требуется производство бактериологического анализа.
При наличии в воде более 50 мг/л нитратов наблюдается нарушение окислительной функции крови – метгемоглобинемия.
22 Фосфаты,
(PO43-), мг/л
3,5 
для поли­фосфатов (орг., 3)
3,5 3,5 В подземных водах содержание фосфатов, как правило, мало.
При большом содержании фосфатов можно сделать заключение о присутствии в воде примесей удобрений, компонентов хозяйственно-бытовых сточных вод (главным образом, моющих средств), разлагающейся биомассы.
23 Общая минерализация, мг/л 1500 1000 В пре­делах 200-500 500 Норматив физиологической полноценности от 100 до 1000 мг/л.
Величина минерализации характеризует общее содержание в воде минеральных веществ. В данном случае общая минерализация получена как арифметическая сумма количеств всех ионов, содержащихся в испытуемой воде.
Воды, у которых минерализация более 1000 мг/л переходят в разряд минерализованных. Нижний предел минерализации, при которой не происходит выщелачивания солей из организма, соответствует величине 100 мг/л. Оптимальный уровень минерализации питьевой воды находится в диапазоне 200–500 мг/л.
24 Сухой остаток, мг/л 1500 1000 В пределах 200-500 500 Сухой остаток – условный показатель, определяющий содержание растворенных и коллоидных примесей, остающихся при выпаривании воды. Он получен при выпаривании воды, профильтрованной через мембранный фильтр с размером пор 0,45 мкм.
25 Окисляемость перманганатная, мг О2/л  7 3 2 5 Окисляемость – один из косвенных показателей количества содержащихся в воде органических веществ. Перманганатом калия обычно окисляется 25-50% органики, содержащейся в воде.
26 Нефтепродукты 0,3 0,05 0,01 Нефтепродуктами при анализе воды условно принято считать только неполярные и малополярные углеводороды, растворимые в гексане, составляющие основную часть нефти. Нефтепродукты определены флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат-02».

 

 

Жесткость и окислительно-восстановительный потенциал воды

Мы часто слышим словосочетание «жесткая вода», мы даже знаем, что если в чайнике налет или сохнет кожа после душа, то вода жесткая. Но что же это значит с точки зрения науки?

Жесткость воды — совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щелочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния (так называемых «солей жесткости»).

Вода с большим содержанием таких солей (свыше 300 ppm) называется жесткой, с малым содержанием (до 100, 150, а иногда и считается 200 ppm) — мягкой. Термин «жесткая» по отношению к воде исторически сложился из-за свойств тканей: после стирки в такой воде белье было жёсткое на ощупь. Это объясняется с одной стороны химическими процессами между мылом и солями в воде, а с другой – способностью ткани притягивать к себе частицы магния и кальция.

Карбонатная жесткость

Различают:
- временную (карбонатную) жесткость или KH, обусловленную гидрокарбонатами кальция и магния (Са(НСО3)2 ; Mg(НСО3)2);
- постоянную (некарбонатную) жесткость или GH, вызванную присутствием других солей, не выделяющихся при кипячении воды: в основном, сульфатов и хлоридов кальция и магния (CaSO4, CaCl2, MgSO4, MgCl2).

Общая жесткость – есть сумма временной и постоянной жесткостей. То есть общая жесткость = KH + GH.

В потребительском сознании (спасибо рекламе) плотно засело мнение, что жесткая вода равно плохая. Потому что она сушит кожу и ломает стиральные машины.

Так же, как и использование очень жесткой воды, использование слишком мягкой воды может навредить вашей технике. Например, приводить к коррозии труб, так как, в этом случае отсутствует кислотно-щелочная буферность, которую обеспечивает гидрокарбонатная (временная) жесткость.

Потребление жесткой или мягкой воды обычно не является опасным для здоровья. Однако есть данные о том, что высокая жесткость способствует образованию мочевых камней, а низкая — незначительно увеличивает риск сердечно-сосудистых заболеваний.

Тем не менее на вкус природной питьевой воды, например, воды родников, также влияет присутствие солей жесткости.

Временную (карбонатную) жесткость уменьшают, а точнее, устраняют, кипячением, известью (при растениеводстве), осмосом, добавляют «дистиллят» (при растениеводстве) или талую воду, используют природные добавки.

1. Кипячение. В формулах это выглядит так:

Са(НСО3)2 =СаСО3↓ + Н2О + СО2↑
Mg(НСО3)2 = MgСО3↓+ H2O+ СО2↑

При длительном кипячении растворимые гидрокарбонаты кальция и магния (Са(НСО3)2 и Mg(НСО3)2) переходят в нерастворимые карбонаты и выпадают в осадок – это та самая накипь на чайнике. Именно поэтому карбонатную жесткость называют также временной жесткостью.

2. Добавлением гашеной извести. В формулах это выглядит так:

Са(НСО3)2 + Са (ОН)2 =2CaCO3↓ + 2H2O
Mg(НСО3)2 + 2Са(ОН)2 = Mg(OH)2 + 2CaCO3↓+ 2H2O

Опять же кальций и магний выпадают нерастворимым осадком, высвобождая чистую воду.

Количественно временную жесткость характеризуют содержанием гидрокарбонатов, удаляющихся из воды при ее кипячении в течение часа. Жесткость, остающаяся после такого кипячения, и называется постоянной.

Кстати, если говорить не о временной, а о постоянной жесткости. Постоянную (некарбонатную) жесткость устраняют добавлением карбоната натрия Na2CO3 (кальцинированной или бельевой соды), важно отличать пищевую соду - гидрокарбонат натрия (NaHCO3) и бельевую – карбонат натрия (Na2CO3). Для наглядности смотрим формулу:

CaCl2 + Na2CO3 =CaCO3↓ + 2NaCl
MgSO4 + Na2CO3 =MgCO3 ↓+ Na2SO4

В целях одновременного устранения обоих видов жесткости применяют смесь гашеной извести и бельевой соды – содово-известковый метод (при растениеводстве).

3. Использование фильтра обратного осмоса. Это простой, но эффективный способ сделать воду менее жесткой.
Некоторый считаю, что из осмоса можно получить дистиллированную воду, но это заблуждение. Бытовые фильтры не имеют такой степени очистки.

4. Используют или добавляют дистиллированную воду, которая продается в магазинах (при растениеводстве). Или используют дождевую, снеговую, талую воду из холодильника (должна быть чистой, без мути и примесей).

5. Природными смягчителями воды являются быстрорастущие растения: элодея, роголистник, наяс, валлиснерия. Но это уже малоприменимая практика.

Некоторым требуется увеличить именно временную жесткость. Это можно сделать путем добавления чайной ложки пищевой соды на 50 литров, что увеличит показатели на 4d KH. А две чайные ложки карбоната кальция на 50 литров воды увеличат одновременно KH и GH на 4 градуса.

Отстаивание водопроводной воды.

Водопроводная вода для того, что бы в ней не размножались различные микроорганизмы, хлорируется. Хлор - элемент с очень узким диапазоном усваивания растениями. Другими словами, он нужен, но в крайне малых количествах, а небольшая передозировка ведет к гибели растения. Ввиду того, что хлор - летучий газ, при отстаивании он покидает воду, а те количества, которые остаются после суток отстаивания, уже безопасны. На уровень жесткости отстаивание никак не влияет.

Использование прибора TDS(EC)-метр, для измерения жесткости.

TDS (EC) - метры определяют общую минерализацию воды. Т.е. он "видит" вообще все соли (на самом деле там не все так просто, но это уже дебри). А жесткость - характеризуется только двумя - ионами кальция и магния. Если придумать доступный пример, то это можно сравнить со светом. Есть прибор - люксметр, который определяет количества света. Он нам выдаст какой-то определенный результат. Свет - есть сложный спектр множества длин волн, каждой из которой соответствует определенный цвет. Но сколько в этом общем значении приходится, скажем, только на зеленый цвет мы сказать с помощью люксметра не сможем. Так же и с ЕС и жесткостью. Жесткость - есть одно из слагаемых в общей сумме минерализации, результат которой нам дает ЕС-метр.

Жесткость природных вод может варьироваться в довольно широких пределах и в течение года непостоянна. Увеличивается жесткость из-за испарения воды, уменьшается в сезон дождей, а также в период таяния снега и льда.

Жесткость и кислотность воды между собой не связаны, т. к. отображают разные характеристики среды. Если сравнить с человеком, то два показателя - уровень артериального давления и уровень сахара в крови. Они влияют друг на друга? Да, но крайне нелинейно, и посчитать одно, зная другое, не представляется возможным.

Жесткость - это, грубо говоря, концентрация ионов кальция и магния, просто выраженная в собственных единицах (градусах). рН - это тоже концентрация, но ионов водорода (только логарифм этой концентрации, поэтому он и называется "показатель", т.к. он безразмерный), рН= -lg([H+]), где [Н+] - это концентрация ионов водорода.

Окислительно-восстановительный потенциал воды.

Основными процессами, обеспечивающими жизнедеятельность любого организма, являются окислительно-восстановительные реакции, т.е. реакции, связанные с передачей или присоединением электронов. Во время окислительных или восстановительных реакций изменяется электрический потенциал окисляемого или восстанавливаемого вещества: одно вещество, отдавая свои электроны и заряжаясь положительно, окисляется, другое, приобретая электроны и заряжаясь отрицательно, - восстанавливается. Разность электрических потенциалов между ними и есть окислительно-восстановительный потенциал ОВП, РЕДОКС-потенциал (от англ. redox - REDuction/OXidation).

ОВП воды - это показатель ее окислительных (кислотных) либо восстановительных (щелочных) качеств. ОВП характеризует степень активности электронов в окислительно-восстановительных реакциях, т. е. реакциях, связанных с присоединением или передачей электронов. При положительном ОВП - вода захватывает и присоединяет электроны тех веществ, с которыми вступает в реакцию (окисляет), а при отрицательном - отдает электроны (восстанавливает).

ОВП обозначается как Eh и выражается в милливольтах (мВ). В такой системе значение ОВП может иметь как положительное, так и отрицательное значение. ОВП также может обозначается как rH, который не стоит путать с pH.

Отношение компонентов-окислителей к компонентам-восстановителям определяет показатель ОВП, который находится в прямой зависимости с этим отношением. Наибольшей окислительной способностью обладает кислород, а восстановительной — водород, но это далеко не единственные окислители и восстановители. Значение ОВП для каждой окислительно-восстановительной реакции может иметь как положительное, так и отрицательное значение.

Окислительно-восстановительный потенциал зависит от температуры и тесно связан с рН. Чем выше ОВП, тем ниже рН.

ОВП и рН связаны между собой по формуле rH2 = Eh/0,029 + 2 pH. ОВП зависит не только от рН, но и от равновесного окислительно-восстановительный потенциала в текущих условиях - Eh, который в свою очередь нелинейно зависит от рН.

Другими словами, из трех неизвестных мы знаем только два. Есть специальные приборы, которые измеряют Eh. Имея на руках значение рН и Eh, мы можем посчитать rH2. Также существуют и приборы, которые определяют сам показатель ОВП. Для измерения ОВП применяют ОВП-метры, редокс-метры или rH-метры, что в сущности одно и то же.

«Живая» и «мертвая» вода.

В природной воде значение ОВП может иметь как положительное, так и отрицательное значение и колеблется от - 400 мВ до + 700 мВ.

Когда значение ОВП положительно, то свойства воды окислительные. Такие показатели наиболее часто встречаются в поверхностных водах. Вода, обладающая ярко выраженными кислотными свойствами называется «мертвой» водой. Ее ОВП может достигать +800+1000 мВ. «Мертвая» вода является сильнейшим окислителем и этим объясняются ее дезинфицирующие и бактерицидные свойства.

Чем более восстановлена вода, тем легче она отдает электроны, тем значение ОВП меньше, а свойства воды - восстановительные. Это типично для подземных горных источников, талой воды. Такая вода получила название «живой» воды.

«Живая» вода (щелочная) является отличным стимулятором, тонизатором, источником энергии, придает бодрость, стимулирует регенерацию клеток, улучшает обмен веществ, нормализует кровяное давление.

Отрицательный ОВП природной воды - явление чрезвычайно редкое. На планете известно всего несколько мест, где есть такая вода. ОВП же организма человека обычно колеблется от -90 мВ до -200 мВ, а ОВП обычной питьевой воды практически всегда значительно выше нуля:

- водопроводная вода от +80 мВ до +300 мВ;
- вода в пластиковых бутылках от +100 мВ до +300 мВ;
- колодезная, родниковая вода от +120 мВ до +300 мВ.

Данная информация означает, что при употреблении обычной питьевой воды активность электронов во внутренней среде организма выше активности электронов в ней. Т.е. такая питьевая вода забирает себе свободные электроны из биологической среды организма, т.е. является оксидантом. Это ведет преждевременному старению, хроническим болезням, хронической усталости.

И наоборот, отрицательный ОВП питьевой воды дает энергетическую зарядку клеткам, органам, системам. Электрическая энергия клеточных мембран не расходуется на коррекцию активности электронов воды и вода тотчас же усваивается, т.к. обладает биологической совместимостью по этому параметру. Питьевая вода с отрицательным ОВП - идеальный антиоксидант.

Для измерения используют ОВП rH, rH-тестами.
Вот, какие там показатели:

rH 40-42 – максимальное окисление (чистый кислород);
rH 35 - сильное окисление;
rH 30 – незначительное окисление;
rH 25 – слабое окисление;
rH 20 – слабое восстановление;
rH 15 - незначительное восстановление;
rH 10 – сильное восстановление;
rH 5-0 – максимальное восстановление (чистый водород).

 

 

Основные показатели качества воды

Мутность и прозрачность

Мутность – показатель качества воды, обусловленный присутствием в воде нерастворенных и коллоидных веществ неорганического и органического происхождения. Причиной мутности поверхностных вод являются илы, кремниевая кислота, гидроокиси железа и алюминия, органические коллоиды, микроорганизмы и планктон. В грунтовых водах мутность вызвана преимущественно присутствием нерастворенных минеральных веществ, а при проникании в грунт сточных вод – также и присутствием органических веществ. В России мутность определяют фотометрическим путем сравнения проб исследуемой воды со стандартными суспензиями. Результат измерений выражают в мг/дм3 при использовании основной стандартной суспензии каолина или в ЕМ/дм3 (единицы мутности на дм3) при использовании основной стандартной суспензии формазина. Последнюю единицу измерения называют также Единица Мутности по Формазину (ЕМФ) или в западной терминологии FTU (Formazine Turbidity Unit). 1FTU=1ЕМФ=1ЕМ/ дм3. В последнее время в качестве основной во всем мире утвердилась фотометрическая методика измерения мутности по формазину, что нашло свое отражение в стандарте ISO 7027 (Water quality - Determination of turbidity). Согласно этому стандарту, единицей измерения мутности является FNU (Formazine Nephelometric Unit). Агентство по Охране Окружающей Среды США (U.S. EPA) и Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) используют единицу измерения мутности NTU (Nephelometric Turbidity Unit). Соотношение между основными единицами измерения мутности следующее: 1 FTU(ЕМФ)=1 FNU=1 NTU.

ВОЗ по показаниям влияния на здоровье мутность не нормирует, однако с точки зрения внешнего вида рекомендует, чтобы мутность была не выше 5 NTU (нефелометрическая единица мутности), а для целей обеззараживания – не более 1 NTU.

Мера прозрачности – высота столба воды, при которой можно наблюдать опускаемую в воду белую пластину определенных размеров (диск Секки) или различать на белой бумаге шрифт определенного размера и типа (шрифт Снеллена). Результаты выражаются в сантиметрах.

Характеристика вод по прозрачности (мутности)

Прозрачность Единица измерения, см
Прозрачная Более 30
Маломутная Более 25 до 30
Средней мутности Более 20 до 25
Мутная Болеее 10 до 20
Очень мутная Менее 10

 

Цветность

Цветность – показатель качества воды, обусловленный главным образом присутствием в воде гуминовых и фульфовых кислот, а также соединений железа (Fe3+). Количество этих веществ зависит от геологических условий в водоносных горизонтах и от количества и размеров торфяников в бассейне исследуемой реки. Так, наибольшую цветность имеют поверхностные воды рек и озер, расположенных в зонах торфяных болот и заболоченных лесов, наименьшую – в степях и степных зонах. Зимой содержание органических веществ в природных водах минимальное, в то время как весной в период половодья и паводков, а также летом в период массового развития водорослей – цветения воды - оно повышается. Подземные воды, как правило, имеют меньшую цветность, чем поверхностные. Таким образом, высокая цветность является тревожным признаком, свидетельствующим о неблагополучии воды. При этом очень важно выяснить причину цветности, так как методы удаления, например, железа и органических соединений отличаются. Наличие же органики не только ухудшает органолептические свойства воды, приводит к возникновению посторонних запахов, но и вызывает резкое снижение концентрации растворенного в воде кислорода, что может быть критично для ряда процессов водоочистки. Некоторые в принципе безвредные органические соединения, вступая в химические реакции (например, с хлором), способны образовывать очень вредные и опасные для здоровья человека соединения.

Цветность измеряется в градусах платино-кобальтовой шкалы и колеблется от единиц до тысяч градусов.

Характеристика вод по цветности

Цветность Единица измерения, градус платино-кобальтовой шкалы
Очень малая до 25
Малая более 25 до 50
Средняя более 50 до 80
Высокая более 80 до 120
Очень высокая более 120

 

Вкус и привкус
Вкус воды определяется растворенными в ней веществами органического и неорганического происхождения и различается по характеру и интенсивности. Различают четыре основных вида вкуса: соленый, кислый, сладкий, горький. Все другие виды вкусовых ощущений называются привкусами (щелочной, металлический, вяжущий и т.п.). Интенсивность вкуса и привкуса определяют при 20 °С и оценивают по пятибалльной системе, согласно ГОСТ 3351-74*.

Качественную характеристику оттенков вкусовых ощущений – привкуса – выражают описательно: хлорный, рыбный, горьковатый и так далее. Наиболее распространенный соленый вкус воды чаще всего обусловлен растворенным в воде хлоридом натрия, горький – сульфатом магния, кислый – избытком свободного диоксида углерода и т.д. Порог вкусового восприятия соленых растворов характеризуется такими концентрациями (в дистиллированной воде), мг/л: NaCl – 165; CaCl2 – 470; MgCl2 – 135; MnCl2 – 1,8; FeCl2 – 0,35; MgSO4 – 250; CaSO4 – 70; MnSO4 – 15,7; FeSO4 – 1,6; NaHCO3 – 450.

По силе воздействия на органы вкуса ионы некоторых металлов выстраиваются в следующие ряды:

катионы: NH4+ > Na+ > K+; Fe2+ > Mn2+ > Mg2+ > Ca2+;
анионы: ОН- > NO3- > Cl- > HCO3- > SO42- .

Характеристика вод по интенсивности вкуса

Интенсивность вкуса и привкуса Характер появления вкуса и привкуса Оценка интенсивности, балл
Нет Вкус и привкус не ощущаются 0
Очень слабая Вкус и привкус не ощущаются потребителем, но обнаруживаются при лабораторном исследовании 1
Слабая Вкус и привкус замечаются потребителем, если обратить на это его внимание 2
Заметная Вкус и привкус легко замечаются и вызывают неодобрительные отзывы о воде 3
Отчетливая Вкус и привкус обращают на себя внимание и заставляют воздержаться от питья 4
Очень сильная Вкус и привкус настолько сильные, что делают воду непригодной к употреблению 5

 

Запах
Запах – показатель качества воды, определяемый органолептическим методом с помощью обоняния на основании шкалы силы запаха. На запах воды оказывают влияние состав растворенных веществ, температура, значения рН и целый ряд прочих факторов. Интенсивность запаха воды определяют экспертным путем при 20 °С и 60 °С и измеряют в баллах, согласно требованиям.

Следует также указывать группу запаха по следующей классификации:

По характеру запахи делят на две группы:

- естественного происхождения (живущие и отмершие в воде организмы, загнивающие растительные остатки и др.)
- искусственного происхождения (примеси промышленных и сельскохозяйственных сточных вод).

Запахи второй группы (искусственного происхождения) называют по определяющим запах веществам: хлорный, бензиновый и т.д.

Запахи естественного происхождения

Обозначение запаха Характер запаха Примерный род запаха
А Ароматический огуречный, цветочный
Б Болотный илистый, тинистый
Г Гнилостный фекальный, сточный
Д Древесный запах мокрой щепы, древесноый коры
З Землистый прелый, запах свежевспаханной земли, глинистый
П Плесневый затхлый, застойный
Р Рыбный запах рыбьегожира, рыбный
С Сероводородный запах тухлых яиц
Т Травянистый запах скошенной травы, сена
Н Неопределенный Запахи естественного происхождения, не попадающие под предыдущие определения

 

Характеристика вод по интенсивности запаха

Интенсивность запаха Характер появления запаха Оценка интенсивности, балл
Нет Запах не ощущается 0
Очень слабая Запах не ощущаются потребителем, но обнаруживается при лабораторном исследовании 1
Слабая Запах замечается потребителем, если обратить на это его внимание 2
Заметная Запах легко замечается и вызывают неодобрительные отзывы о воде 3
Отчетливая Запах обращает на себя внимание и заставляют воздержаться от питья 4
Очень сильная Запах настолько сильный, что делает воду непригодной к употреблению 5

 

Водородный показатель (рН)
Водородный показатель (рН) - характеризует концентрацию свободных ионов водорода в воде и выражает степень кислотности или щелочности воды (соотношение в воде ионов Н+ и ОН- образующихся при диссоциации воды) и количественно определяется концентрацией ионов водорода pH = - Ig [H+]

Если в воде пониженное содержание свободных ионов водорода (рН>7) по сравнению с ионами ОН-, то вода будет иметь щелочную реакцию, а при повышенном содержании ионов Н+ (рН<7)- кислую. В идеально чистой дистиллированной воде эти ионы будут уравновешивать друг друга. В таких случаях вода нейтральна и рН=7. При растворении в воде различных химических веществ этот баланс может быть нарушен, что приводит к изменению уровня рН.

Определение pH выполняется колориметрическим или электрометрическим методом. Вода с низкой реакцией рН отличается коррозионностью, вода же с высокой реакцией рН проявляет склонность к вспениванию.

В зависимости от уровня рН воды можно условно разделить на несколько групп:

Характеристика вод по рН

Тип воды Величина рН
Сильнокислые воды < 3
Кислые воды 3 - 5
Слабокислые воды 5 - 6,5
Нейтральные воды 6,5 - 7,5
Слабощелочные воды 7,5 - 8,5
Щелочные воды 8,5 - 9,5
Сильнощелочные воды > 9,5


Контроль над уровнем рН особенно важен на всех стадиях водоочистки, так как его "уход" в ту или иную сторону может не только существенно сказаться на запахе, привкусе и внешнем виде воды, но и повлиять на эффективность водоочистных мероприятий. Оптимальная требуемая величина рН варьируется для различных систем водоочистки в соответствии с составом воды, характером материалов, применяемых в системе распределения, а также в зависимости от применяемых методов водообработки.

Обычно уровень рН находится в пределах, при которых он непосредственно не влияет на потребительские качества воды. Так, в речных водах pH обычно находится в пределах 6.5-8.5, в атмосферных осадках 4.6-6.1, в болотах 5.5-6.0, в морских водах 7.9-8.3. Поэтому ВОЗ не предлагает какой-либо рекомендуемой по медицинским показателям величины для рН. Вместе с тем известно, что при низком рН вода обладает высокой коррозионной активностью, а при высоких уровнях (рН>11) вода приобретает характерную мылкость, неприятный запах, способна вызывать раздражение глаз и кожи. Именно поэтому для питьевой и хозяйственно-бытовой воды оптимальным считается уровень рН в диапазоне от 6 до 9.

Кислотность
Кислотностью называют содержание в воде веществ, способных вступать в реакцию с гидроксид-ионами (ОН-). Кислотность воды определяется эквивалентным количеством гидроксида, необходимого для реакции.

В обычных природных водах кислотность в большинстве случаев зависит только от содержания свободного диоксида углерода. Естественную часть кислотности создают также гуминовые и другие слабые органические кислоты и катионы слабых оснований (ионы аммония, железа, алюминия, органических оснований). В этих случаях pH воды не бывает ниже 4.5.

В загрязненных водоемах может содержаться большое количество сильных кислот или их солей за счет сброса промышленных сточных вод. В этих случаях pH может быть ниже 4.5. Часть общей кислотности, снижающей pH до величин < 4.5, называется свободной.

Жесткость
Общая (полная) жесткость – свойство, вызванное присутствием растворенных в воде веществ, в основном - солей кальция (Ca2+) и магния (Mg2+), а также других катионов, которые выступают в значительно меньших количествах, таких как ионы: железа, алюминия, марганца (Mn2+) и тяжелых металлов (стронций Sr2+, барий Ba2+).

Но общее содержание в природных водах ионов кальция и магния несравнимо больше содержания всех других перечисленных ионов – и даже их суммы. Поэтому под жесткостью понимают сумму количеств ионов кальция и магния – общая жесткость, складывающаяся из значений карбонатной (временной, устраняемой кипячением) и некарбонатной (постоянной) жесткости. Первая вызвана присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния, вторая наличием сульфатов, хлоридов, силикатов, нитратов и фосфатов этих металлов.

В России жесткость воды выражают в мг-экв/дм3 или в моль/л.

Карбонатная жесткость (временная) – вызвана присутствием растворенных в воде бикарбонатов, карбонатов и углеводородов кальция и магния. Во время нагревания бикарбонаты кальция и магния частично оседают в растворе в результате обратимых реакций гидролиза.

Некарбонатная жесткость (постоянная) – вызывается присутствием растворенных в воде хлоридов, сульфатов и силикатов кальция (не растворяются и не оседают в растворе во время нагревания воды).

Характеристика вод по значению общей жесткости

Группа вод Единица измерения, ммоль/л
Очень мягкая до 1,5
Мягкая 1,5 - 4,0
Средней жесткости 4,0 - 8,0
Жесткая 8,0 - 12,0
Очень жесткая более 12

 

Щелочность
Щелочностью воды называется суммарная концентрация содержащихся в воде анионов слабых кислот и гидроксильных ионов (выражена в ммоль/л), вступающих в реакцию при лабораторных исследованиях с соляной или серной кислотами с образованием хлористых или сернокислых солей щелочных и щелочноземельных металлов.

Различают следующие формы щелочности воды: бикарбонатная (гидрокарбонатная), карбонатная, гидратная, фосфатная, силикатная, гуматная – в зависимости от анионов слабых кислот, которыми обусловливается щелочность. Щелочность природных вод, рН которых обычно < 8,35, зависит от присутствия в воде бикарбонатов, карбонатов, иногда и гуматов. Щелочность других форм появляется в процессах обработки воды. Так как в природных водах почти всегда щелочность определяется бикарбонатами, то для таких вод общую щелочность принимают равной карбонатной жесткости.

Железо, марганец
Железо, марганец - в натуральной воде выступают преимущественно в виде углеводородов, сульфатов, хлоридов, гумусовых соединений и иногда фосфатов. Присутствие ионов железа и марганца очень вредит большинству технологических процессов, особенно в целлюлозной и текстильной промышленности, а также ухудшает органолептические свойства воды.

Кроме того, содержание железа и марганца в воде может вызывать развитие марганцевых бактерий и железобактерий, колонии которых могут быть причиной зарастания водопроводных сетей.

Хлориды
Хлориды – присутствие хлоридов в воде может быть вызвано вымыванием залежей хлоридов или же они могут появиться в воде вследствие присутствия стоков. Чаще всего хлориды в поверхностных водах выступают в виде NaCl, CaCl2 и MgCl2, причем, всегда в виде растворенных соединений.

Соединения азота
Соединения азота (аммиак, нитриты, нитраты) – возникают, главным образом, из белковых соединений, которые попадают в воду вместе со сточными водами. Аммиак, присутствующий в воде, может быть органического или неорганического происхождения. В случае органического происхождения наблюдается повышенная окисляемость.

Нитриты возникают, главным образом, вследствие окисления аммиака в воде, могут также проникать в нее вместе с дождевой водой вследствие редукции нитратов в почве.

Нитраты - это продукт биохимического окисления аммиака и нитритов или же они могут быть выщелочены из почвы.

Сероводород
Сероводород придает воде неприятный запах, приводит к развитию серобактерий и вызывает коррозию. Сероводород, преимущественно присутствующий в подземных водах, может быть минерального, органического или биологического происхождения, причем в виде растворенного газа или сульфидов. То, под каким видом проявляется сероводород, зависит от реакции pH:

при pH < 5 имеет вид H2S;
при pH > 7 выступает в виде иона HS-;
при pH = 5 : 7 может быть в виде, как H2S, так и HS-.

Сульфаты

Сульфаты (SO42-) – наряду с хлоридами являются наиболее распространенными видами загрязнения в воде. Они поступают в воду вследствие вымывания осадочных горных пород, выщелачивания почвы и иногда вследствие окисления сульфидов и серы – продуктов расклада белка из сточных вод. Большое содержание сульфатов в воде может быть причиной болезней пищеварительного тракта, а также такая вода может вызывать коррозию бетона и железобетонных конструкций.

Двуокись углерода

Двуокись углерода (CO2) – в зависимости от реакции pH воды может быть в следующих видах:

pH < 4,0 – в основном, как газ CO2;
pH = 8,4 – в основном в виде иона бикарбоната НСО3- ;
pH > 10,5 – в основном в виде иона карбоната CO32-.

Агрессивная двуокись углерода – это часть свободной двуокиси углерода (CO2), которая необходима для удержания растворенных в воде углеводородов от разложения. Она очень активна и вызывает коррозию металлов. Кроме того, приводит к растворению карбоната кальция СаСО3 в строительных растворах или бетоне и поэтому ее необходимо удалять из воды, предназначенной для строительных целей. При оценке агрессивности воды, наряду с агрессивной концентрацией двуокиси углерода, следует также учитывать содержание солей в воде (солесодержание). Вода с одинаковым содержанием агрессивного CO2, тем более агрессивна, чем выше ее солесодержание.

Растворенный кислород

Поступление кислорода в водоем происходит путем растворения его при контакте с воздухом (абсорбции), а также в результате фотосинтеза водными растениями. Содержание растворенного кислорода зависит от температуры, атмосферного давления, степени турбулизации воды, минерализации воды и др. В поверхностных водах содержание растворенного кислорода может колебаться от 0 до 14 мг/л. В артезианской воде кислород практически отсутствует.

Относительное содержание кислорода в воде, выраженное в процентах его нормального содержания и называется степенью насыщения кислородом. Этот параметр зависит от температуры воды, атмосферного давления и уровня минерализации. Вычисляется по формуле: M = (ax0,1308x100)/NxP, где

М – степень насыщения воды кислородом, %;
а – концентрация кислорода, мг/дм3;
Р – атмосферное давление в данной местности, МПа.
N – нормальная концентрация кислорода при данной температуре и общем давлении 0,101308 МПа, приведенная в следующей таблице:

Растворимость кислорода в зависимости от температуры воды

Температура воды, °С 0 10 20 30 40 50 60 80 100
мг О2/дм3 14,6 11,3 9,1 7,5 6,5 5,6 4,8 2,9 0,0


Окисляемость

Окисляемость – это показатель, характеризующий содержание в воде органических и минеральных веществ, окисляемых сильным окислителем. Окисляемость выражается в мгO2 необходимого на окисление этих веществ, содержащихся в 1 дм3 исследованной воды.

Различают несколько видов окисляемости воды: перманганатную (1 мг KMnO4 соответствует 0,25 мг O2), бихроматную, иодатную, цериевую. Наиболее высокая степень окисления достигается бихроматным и иодатным методами. В практике водоочистки для природных малозагрязненных вод определяют перманганатную окисляемость, а в более загрязненных водах – как правило, бихроматную окисляемость (называемую также ХПК – химическое потребление кислорода). Окисляемость является очень удобным комплексным параметром, позволяющим оценить общее загрязнение воды органическими веществами. Органические вещества, находящиеся в воде весьма разнообразны по своей природе и химическим свойствам. Их состав формируется как под влиянием биохимических процессов протекающих в водоеме, так и за счет поступления поверхностных и подземных вод, атмосферных осадков, промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод. Величина окисляемости природных вод может варьироваться в широких пределах от долей миллиграммов до десятков миллиграммов О2 на литр воды.

Поверхностные воды имеют более высокую окисляемость, а значит в них содержится высокие концентрации органических веществ по сравнению с подземными. Так, горные реки и озера характеризуются окисляемостью 2-3 мг О2/дм3, реки равнинные – 5-12 мг О2/дм3, реки с болотным питанием – десятки миллиграммов на 1 дм3.

Подземные же воды имеют в среднем окисляемость на уровне от сотых до десятых долей миллиграмма О2/дм3 (исключения составляют воды в районах нефтегазовых месторождений, торфяников, в сильно заболоченных местностях, подземных вод северной части РФ).

Электропроводность

Электропроводность – это численное выражение способности водного раствора проводить электрический ток. Электрическая проводимость природной воды зависит в основном от степени минерализации (концентрации растворенных минеральных солей) и температуры. Благодаря этой зависимости, по величине электропроводности можно с определенной степенью погрешности судить о минерализации воды. Такой принцип измерения используется, в частности, в довольно распространенных приборах оперативного измерения общего солесодержания (так называемых TDS-метрах).

Дело в том, что природные воды представляют собой растворы смесей сильных и слабых электролитов. Минеральную часть воды составляют преимущественно ионы натрия (Na+), калия (K+), кальция (Ca2+), хлора (Cl–), сульфата (SO42–), гидрокарбоната (HCO3–).

Этими ионами и обуславливается в основном электропроводность природных вод. Присутствие же других ионов, например трехвалентного и двухвалентного железа (Fe3+ и Fe2+), марганца (Mn2+), алюминия (Al3+), нитрата (NO3–), HPO4–, H2PO4– и т.п. не столь сильно влияет на электропроводность (конечно при условии, что эти ионы не содержатся в воде в значительных количествах, как например, это может быть в производственных или хозяйственно-бытовых сточных водах). Погрешности же измерения возникают из-за неодинаковой удельной электропроводимости растворов различных солей, а также из-за повышения электропроводимости с увеличением температуры. Однако, современный уровень техники позволяет минимизировать эти погрешности, благодаря заранее рассчитанным и занесенным в память зависимостям.

Электропроводность не нормируется, но величина 2000 мкС/см примерно соответствует общей минерализации в 1000 мг/л.

Окислительно-восстановительный потенциал (редокс-потенциал, Eh)

Окислительно-восстановительный потенциал (мера химической активности) Eh вместе с рН, температурой и содержанием солей в воде характеризует состояние стабильности воды. В частности этот потенциал необходимо учитывать при определении стабильности железа в воде. Eh в природных водах колеблется в основном от -0,5 до +0,7 В, но в некоторых глубоких зонах Земной коры может достигать значений минус 0,6 В (сероводородные горячие воды) и +1,2 В (перегретые воды современного вулканизма).

Подземные воды классифицируются:

- Eh > +(0,1–1,15) В – окислительная среда; в воде присутствует растворенный кислород, Fe3+, Cu2+, Pb2+, Mo2+ и др.
- Eh – 0,0 до +0,1 В – переходная окислительно-восстановительная среда, характеризуется неустойчивым геохимическим режимом и переменным содержанием кислорода и cероводорода, а также слабым окислением и слабым восстановлением разных металлов;
- Eh < 0,0 – восстановительная среда; в воде присутствуют сероводород и металлы Fe2+, Mn2+, Mo2+ и др.

Зная значения рН и Eh, можно по диаграмме Пурбэ установить условия существования соединений и элементов Fe2+, Fe3+, Fe(ОН)2, Fe(ОН)3, FeСО3, FeS, (FeOH)2+.

 







Основан в 2008 году