Химия воды

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Камчатский государственный технический университет

Факультет заочного обучения

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Химия»

г. Петропавловск-Камчатский

Содержание

1. Вода в природе

2. Физико-химические свойства воды

3. Химический состав морской воды

4. Химический состав речной воды

5. Основные показатели качества природных вод

1. Вода в природе

Три четверти поверхности земного шара покрыты водой. Водную оболочку земли называют гидросферой. Большую ее часть составляет соленая вода морей и океанов, а меньше - пресная вода озер, рек, ледников, грунтовые воды и водяной пар. В атмосфере нашей планеты вода находится в виде капель малого размера, в облаках и тумане, а также в виде пара. При конденсации выводится из атмосферы в виде атмосферных осадков (дождь, снег, град, роса).

Вода является важнейшим веществом всех живых организмов на Земле. Без воды невозможно существование живых организмов. В любом организме вода является средой, в которой происходят химические реакции, без которых не могут жить живые организмы. Фундаментальна роль воды в жизни клетки. Вода является самым ценным и самым необходимым веществом для жизнедеятельности живых организмов. Предположительно, зарождение жизни на Земле произошло в водной среде.

Моря теряют из-за испарения больше воды, чем получают с осадками, на суше - положение обратное. Вода непрерывно циркулирует на земном шаре, при этом её общее количество остаётся неизменным.

Постоянный обмен влагой между гидросферой, атмосферой и земной поверхностью, состоящей из процессов испарения, передвижения водяного пара в атмосфере, его конденсации в атмосфере, выпадения осадков и стока, получил название круговорота воды в природе. Атмосферные осадки частично испаряются, частично образуют временные и постоянные водостоки и водоемы, частично просачиваются в землю и образуют подземные воды. В конце концов, осадки в процессе движения опять достигают Мирового океана.

Различают несколько видов круговоротов воды в природе: большой, или мировой, круговорот - водяной пар, образовавшейся над поверхностью океанов, переносится ветрами на материки, выпадает там, в виде атмосферных осадков и возвращается в океан в виде стока. В этом процессе изменяется качество воды: При испарении соленая морская вода превращается в пресную, а загрязненная - очищается.

Малый, или океанический, круговорот - водяной пар, образовавшейся над поверхностью океана, сконденсируется и выпадает в виде осадков снова в океан.

Скорость переноса различных видов воды изменяется в широких пределах, так и периоды расходов, и периоды обновления воды также разные. Они изменяются от нескольких часов до нескольких десятков тысячелетий. Запасы почвенной влаги имеют примерно летний период накопления и расходов. Атмосферная влага, которая образуется при испарении воды из океанов, морей и суши и существует в виде облаков, обновляется в среднем через восемь дней. Воды, входящих в состав живых организмов, восстанавливаются в течение нескольких часов. Это наиболее активная форма водообмена. Период обновления запасов воды в горных ледниках составляет около 1 600 лет, в ледниках полярных стран значительно больше - около 9 700 лет. Полное обновление вод Мирового океана происходит примерно через 2 700 лет.

Вода за пределами Земли. Жидкая вода, предположительно, имеется под поверхностью некоторых спутников планет, наиболее вероятно, на Европе, спутнике Юпитера.

По последним данным, признаки воды обнаружены на Луне и на Марсе. И вероятно скоро, ещё на некоторых небесных телах, нашей Солнечной системы будет найдено подтверждение существования воды вне нашей планеты.

http://www.vodainfo.com/ru/about_water/innature_water.html

2. Физико-химические свойства воды

Вода обладает необычными свойствами. Наибольшая ее плотность наблюдается при температуре 4°С. При охлаждении пресных водоемов зимой по мере понижения температуры поверхностных слоев более плотные массы воды опускаются вниз, а на их место поднимаются снизу теплые и менее плотные. Так происходит до тех пор, пока вода в глубинных слоях не достигнет температуры 4°С. В этом случае перенос тепла прекращается, так как внизу будет находиться более тяжелая вода. Дальнейшее охлаждение воды происходит только с поверхности, чем и объясняется образование льда в поверхностном слое водоемов. Благодаря этому подо льдом не прекращается жизнь.

Вертикальное перемешивание морской воды осуществляется за счет действия ветра, приливов и изменения плотности по высоте. Перемешивание воды ветром происходит в направлении сверху вниз, приливное - снизу вверх. Плотностное перемешивание возникает за счет охлаждения поверхностных вод. Ветровое и приливное перемешивания распространяются на глубину до 50 м, на больших глубинах может сказываться действие только плотностного перемешивания.

Интенсивность перемешивания придонных и поверхностных вод способствует их освежению, обогащению кислородом и питательными веществами, необходимыми для развития жизни. Растворенный в воде воздух всегда более богат кислородом, чем воздух атмосферный. Имеющийся в воде кислород оказывает благотворное влияние на развитие в ней жизненных процессов. вода природа морской химический

При замерзании чистая вода расширяется, морская -- на меньшую величину. Поскольку вода при замерзании расширяется, увеличение внешнего давления понижает температуру ее замерзания; температура плавления льда, наоборот, повышается с давлением. В лабораторных условиях при давлении более 40тыс. атмосфер можно получить лед, который будет плавиться при температуре 175°С. Теплоемкость и теплота плавления льда уменьшаются с температурой, теплопроводность же почти не зависит от температуры. Когда толщина льда на поверхности водоема достигает 15 см, он становится надежным теплоизолятором между водой и воздухом. .

Морская вода замерзает при температуре --1,91°С. При дальнейшем понижении температуры начинается оседание сернокислого натрия, и только при температуре --23°С из раствора выпадает хлористый натрий. Так как часть рассола При кристаллизации уходит изо льда, соленость его меньше солености морской воды. Многолетний морской лед настолько опресняется, что из него можно получать питьевую воду. Температура максимальной плотности морской воды ниже температуры замерзания. Это является причиной достаточно быстрого переноса тепла, пронизывающего значительную' толщу морской воды и затрудняющего замерзание. Теплоемкость морской воды стоит на третьем месте после теплоемкости водорода и жидкого аммиака.

Иногда вода замерзает и при плюсовой температуре. Такое явление наблюдается в трубопроводах и почвенных капиллярах. В трубопроводах вода может замерзнуть при температуре +20°С. Объясняется это присутствием в воде метана. Поскольку молекулы метана занимают примерно в 2 раза больший объем, чем молекулы воды, они «расталкивают» молекулы воды, увеличивают расстояние между ними, что приводит к понижению внутреннего давления и повышению температуры замерзания. В почвенной влаге подобную роль выполняют молекулы белка. За счет влияния белковых молекул температура замерзания воды в почвенных капиллярах может возрасти до +4,4°С.

Соленость воды зависит от концентрации растворенных в ней солей, поэтому в разных морях и океанах соленость воды неодинакова. Средняя соленость вод океана составляет 35%; соленость морской воды может изменяться от нуля вблизи мест впадения крупных рек до 40% в тропических морях. Вода для питья должна содержать менее 0,05% растворенных солей. Для полива растений в воде должно содержаться не более 0,25% солей, в противном случае растения погибнут.

Существующие в природе жидкости можно разделить на нормальные и ассоциированные. Нормальными называются те жидкости, у которых молекулы не объединяются в группы (ассоциации). Жидкости, не подчиняющиеся этому условию, называются ассоциированными. Вода принадлежит к числу ассоциированных жидкостей. Если бы вода была неассоциированной жидкостью, температура плавления льда в нормальных условиях была бы +1,43°С, а температура кипения воды 103°С. Как правило, теплоемкость жидкостей с температурой растет, но у воды с приближением к температуре +35°С теплоемкость после роста спадает до минимума, а затем снова постепенно растет. Происходит это из-за того, что при такой температуре разрушаются молекулярные связи. Чем проще молекулярная структура, тем меньше теплоемкость вещества. Температура наибольшей плотности воды понижается с увеличением давления и при давлении 150 атмосфер достигает 0,7°С. Это также объясняется изменением структуры молекулярных ассоциаций.

Среди существующих в природе жидкостей вода обладает наибольшей теплоемкостью. Это ее качество оказывает существенное влияние на климат. Основным терморегулятором климата являются воды океанов и морей: накапливая тепло летом, они отдают его зимой. Отсутствие водоемов на местности обычно приводит к образованию резко континентального климата. Благодаря влиянию океанов на значительной части Земного пара обеспечивается перевес осадков на суше над испарением, и организмы растений и животных получают нужное им для жизни, количество воды. Водная и воздушная оболочки Земного шара постоянно обмениваются углекислотой с горными породами, растительным и животным миром, что также способствует стабилизации климата.

Известно, что молекулы, находящиеся на поверхности жидкости, имеют избыток потенциальной энергии и поэтому стремятся втянуться внутрь так, что при :-том на поверхности остается незначительное количество молекул. За счет этого вдоль поверхности жидкости всегда действует сила, стремящаяся сократить поверхность. Это явление в физике получило название поверхностного натяжения жидкости.

Среди существующих в природе жидкостей поверхностное натяжение воды уступает только ртути. С поверхностным натяжением воды связано ее сильное смачивающее действие (способность «прилипать» к поверхности многих твердых тел). Кроме того, вода является универсальным растворителем. Теплота ее испарения выше теплоты испарения любых других жидкостей, а теплота кристаллизации уступает лишь аммиаку.

Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. В составе обычной воды Н2О имеется небольшое количество тяжелой воды D2O и совсем незначительное количество сверхтяжелой воды Т,О. В молекулу тяжелой воды вместо обыкновенного водорода Н -- протия входит его тяжелый изотоп D -- дейтерий, в состав молекулы сверхтяжелой воды входит еще более тяжелый изотоп водорода Т -- тритий. В природной воде на 1000 молекул Н,0 приходится две молекулы D2O и на одну молекулу Т,0 -- 1019 молекул Н2О.

Тяжелая вода D2O бесцветна, не имеет ни запаха, ни вкуса и живыми организмами не усваивается. Температура ее замерзания 3,8°С, температура кипения 101,42°С и температура наибольшей плотности 11,6°С. По способности впитываться тяжелая вода близка к серной кислоте. Ее плотность на 10% больше плотности природной воды, а вязкость превышает вязкость природной воды на 20%. Растворимость солей в тяжелой воде примерно на 10% меньше, чем в обычной воде. Поскольку D2O испаряется медленнее легкой воды, в тропических морях и озерах ее больше, чем в водоемах полярных широт.

Н.И. Мазнев

http://www.o8ode.ru/article/planetwa/fizikohimi4eckie_cvoictva_vody.htm

3. Химический состав морской воды

Вода как растворитель обладает свойством растворять различные вещества. Растворяющая способность воды определяется ее диэлектрической проницаемостью. Как уже указывалось, при комнатной температуре диэлектрическая проницаемость воды равна 81.

Это значит, что два противоположных электрических заряда взаимно притягиваются в воде, с силой, равной 1/81 силы их взаимодействия в воздухе. Таким образом, отделение ионов от кристалла какой-либо соли в воде в 81 раз легче, чем в воздухе.

Если воде дать достаточно времени, она может растворить практически любое твердое вещество. Из-за уникальной растворяющей способности воды до сих пор не удалось получить химически чистую воду - она всегда содержит растворенный материал сосуда. Поэтому в природе не встречается химически чистая вода.

Морская вода отличается от вод суши более богатым качественным составом растворенных в ней веществ, и поэтому все ее свойства оказываются отличными от свойств пресной воды.

Особенностью морской воды как раствора является то, что она представляет слабый и поэтому полностью ионизированный раствор, содержащий большое количество частиц. Размеры растворенных в морской воде частиц весьма разнообразны.

Поэтому морская вода может в отдельных случаях вести себя как молекулярный или кристаллоидный раствор, когда размеры растворенных частиц меньше 10-7 см. При увеличении размеров растворенных неорганических и органических веществ она приближается к коллоидным, а вблизи побережий к мутным растворам. В таких растворах происходит постепенное соединение растворенных веществ и осаждение вследствие увеличения их веса. По массе в воде содержится 11,19 % водорода и 88,81 % кислорода. Однако в морской воде растворены почти все химические элементы таблицы Менделеева.

Концентрация некоторых из них столь мала, что их присутствие обнаруживается только в морских организмах, аккумулирующих эти элементы из морской воды.

Кроме них в морской воде растворены некоторые газы: кислород, азот, аргон, углекислота, сероводород и некоторое количество органического вещества океанического и материкового происхождения.

Весь химический состав морской воды можно подразделить на 5 групп:

главные ионы (11 ионов - хлор, натрий, сульфат, магний, кальций, калий, бикарбонат, бром, барит, стронций, фтор), которые составляют 99.98% массы всех растворенных веществ;

растворенные газы (O2, N2, CO2, H2S, Ar и другие инертные газы), при этом соотношение в воде O2:N2=1:2 (что было установлено еще А.Лавуазье в 1783 г.), а не 1:4, как в воздухе;

биогенные элементы (С, Н, N, P, Si, Fe, Mn) и их соединения, из которых состоят морские организмы;

группа микроэлементов с концентрацией меньше 1 Ч 10-6;

органические вещества.

Среднее количество растворенных в водах Мирового океана твердых веществ составляет около 3.5% по весу и лишь в отдельных морях и заливах, соединенных с океаном, может достигать 4.1% (Красное море, Персидский залив).

Больше всего в морской воде содержится хлора - 1.94%, т. е. более 55% всех растворенных в воде твердых веществ. Затем следуют натрий - l.08%, магний - 0.13%, кальций - 0.04%, калий - 0.04%

Морская вода характеризуется следующим соотношением ионов: Cl- > SO42- > HCO3- и Na+ > Mg2+ > Ca2+.

Главнейшие растворенные в воде элементы обычно находятся не в чистом виде, а в виде соединений (солей). Основными из них являются:

хлориды (NaCl, MgCl2, KCl). Они обусловливают горько-соленый вкус воды;

сульфаты (MgS04, CaS04, K2S04).

карбонаты (СаСОз).

Таким образом, в морской воде резко преобладают хлориды и, в первую очередь, NaCl (около 78%), MgCl2 (>9%), KCl (около 2%), затем сульфаты - MgSO4 (свыше 6.5%), CaSO4 (около 3.5%), а на гидрокарбонаты падает менее 1%.

В речной воде соотношение между растворенными солями обратное. Больше всего в ней содержится карбонатов (60.1%) и меньше всего хлоридов (5.2 %).

Общее содержание твердых веществ, растворенных в морской воде, выражают в тысячных долях весовых единиц - промилле и обозначают знаком ‰. Содержание растворенных твердых веществ, выраженное в промилле, численно равно их весу в граммах в одном килограмме морской воды.

В Мировом океане непрерывно идут сложные химические, биологические и геологические процессы, изменяющие состав и содержание растворенных в нем веществ. Эти процессы можно разделить на две группы.

Процессы 1-й группы (приток пресных вод, осадки, испарение, образование и таяние льда) меняют общую концентрацию раствора, но не меняют соотношений между растворенными веществами. При этих процессах концентрация раствора может меняться от 0 до 4% (от 0 до 40‰).

Процессы 2-й группы (фотосинтез растений и дыхание животных, сильно меняющие содержание газов, деятельность бактерий и деятельность морских организмов, расходующих химические вещества на постройку своих скелетов и панцирей, а также растворение донных отложений) меняют соотношение между растворенными в воде веществами. Эти процессы могут сильно - в несколько раз - изменять содержание фосфатов, нитратов, нитритов и других микроэлементов, имеющих большое биологическое значение, так как они в значительной мере определяют условия жизни в океане.

Содержание главных элементов эти процессы почти не затрагивают.

Присутствие в морской воде таких элементов, как Na, К, Mg, Са, обусловлено выветриванием горных пород и последующим их выносом реками. Содержание Cl, SO4, Вr обусловлено дегазацией мантии и выносом их в океан через атмосферу или по дну океана. Можно предположить, что солевой состав океана менялся в результате выноса береговым стоком продуктов химического выветривания земной коры и поступления летучих веществ (прежде всего HCl), выделяемых мантией. По А. П. Виноградову 50% солевой массы приходится на долю выветривания, а 50% на долю дегазации мантии.

В целом Мировой океан - динамическая система, в которой количество поступающих веществ (речной сток, атмосферная пыль, продукты вулканизма) приблизительно равно количеству убывающих из неё (осаждение, вынос в атмосферу).

Изучение проблемы солености морской воды затрагивает почти все разделы науки о море. Скорость диффузии солей в воде - важная часть явления перемешивания, изучаемого физиками. Биологи обращаются к циклу солей при исследовании скорости роста растений. Химики занимаются измерением скоростей газообмена между океаном и атмосферой, временем «жизни» солей и проблемой их выпадения в осадок. Геологи анализируют распределение и возраст таких осадков, а геохимики строят общую картину распределения солей в океанах. По этим причинам необходимо подробно рассмотреть, что же такое соленость морской воды.

http://otherreferats.allbest.ru/geography/c00067409.html

4. Химический состав речной воды

Если капельку природной воды нанести на стекло и подождать, пока она испарится, то на месте капли будут видны белые разводы - это кристаллизуются растворимые в воде соли. Содержание солей в природных водах различается в тысячи раз. Например, в литре дождевой воды содержатся единицы, максимум десятки миллиграммов солей. А в литре воды из залива Кара-Богаз-Гол (Каспийское море) - 300 г, почти треть от массы раствора.

Основные (преобладающие) компоненты

В водных растворах подавляющее большинство солей существует в виде ионов. В природных водах преобладают три аниона (гидрокарбонат HCO3-, хлорид Cl- и сульфат SO42-) и четыре катиона (кальций Ca2+, магний Mg2+, натрий Na+ и калий K+) - их называют главными ионами. Хлорид-ионы придают воде солёный вкус, сульфат-ионы, ионы кальция и магния - горький, гидрокарбонат-ионы безвкусны. Они составляют в пресных водах свыше 90-95 %, а в высокоминерализованных - свыше 99 % всех растворенных веществ. Обычно нижним пределом концентрации для главных ионов считают 1 мг/л, поэтому в ряде случаев, например для морских и некоторых подземных вод, к главным компонентам можно отнести также Br-, B3+, Sr3+ и др. Отнесение ионов K+ к числу главных является спорным. В подземных и поверхностных водах эти ионы, как правило, занимают второстепенное положение. Только в атмосферных осадках ионы K+ могут играть главную роль.

Однако ионная форма главных компонентов свойственна в полной мере лишь маломинерализованным водам. При увеличении концентрации между ионами усиливается взаимодействие, направленное на ассоциацию, т.е. процесс, обратный диссоциации. При этом образуются ассоциированные ионные пары, например MgHCO3+, CaHCO3+.

Под влиянием климатических и других условий химический состав природных вод изменяется и приобретает характерные черты, иногда специфические для различных видов природных вод (атмосферные осадки, реки, озера, подземные воды).

Атмосферные осадки из всех природных вод наименее минерализованы, но по химическому составу растворенных в них веществ они не менее разнообразны, чем другие природные воды. Источником их состава являются аэрозоли атмосферы. Ионный состав их довольно разнообразен. При колебаниях средней многолетней минерализации атмосферных осадков в европейской части России в пределах 10-20 мг/л и экстремальных значениях для всей территории 3-4 и 50-60 мг/л ионный состав характеризуется пестротой, причем среди анионов большей частью преобладает SO42- или HCO3-, а среди катионов в зависимости от степени удаленности от побережья Ca2+ или Na+.Непосредственно у побережья при ветре, дующем с моря, в результате ветрового механического выноса солей концентрация хлора в осадках бывает повышенной. По мере удаления от побережья относительная концентрация Cl- падает, а SO42-, Ca2+ и Mg2+, наоборот, повышается. Причиной повышения содержания SO42- и Ca2+ является обогащение атмосферы аэрозолями континентального происхождения. По мере продвижения в глубь континента часть морских аэрозолей вымывается. Наибольшие изменения испытывает концентрация SO42-. Если увеличение содержания Ca2+ и Na+ связано, скорее всего, с минеральной пылью почв и пород, на поверхности которых всегда присутствуют эти соли, то увеличение содержания SO42- обусловлено, с одной стороны, окислением SO2 и H2S, с другой - поднятием сернокислых солей с засоленных поверхностей.

Не поддаются даже приблизительной оценке громадные количества солевых частиц, поднимаемых с почв, соленых озер, поверхности льда, удобрений и, наконец, выбрасываемых химическими и металлургическими производствами, и выбрасываемые в атмосферу в результате другой деятельность людей, а в дальнейшем вымываемые осадками.

Воды большинства рек принадлежат к гидрокарбонатному классу. По составу катионов эта вода имеет почти исключительно преобладание кальция; гидрокарбонатные воды с преобладанием магния и натрия - крайне редкое явление. Из природных вод гидрокарбонатного класса наиболее распространены воды малой минерализации (суммарное содержание солей до 200 мг/л).

Реки с водой, относящейся к сульфатному классу, сравнительно малочисленны. Они распространены преимущественно в степной полосе и частично в полупустынях. В составе катионов природных вод сульфатного класса, так же как и в водах гидрокарбонатного класса, преобладает кальций.

Однако ряд рек сульфатного класса имеет преобладание натрия. По минерализации воды сульфатного класса значительно превосходят воды гидрокарбонатного класса. Речные сульфатные воды с малой (общее количество солей до 200 мг/л) и средней (общее количество солей с 200 до 500 мг/л) минерализацией встречаются сравнительно редко. Наиболее характерна для этих рек повышенная (общее количество солей с 500 до 1000 мг/л), а иногда и высокая (общее количество солей более 1000 мг/л) минерализация воды.

Реки, воды которых относятся к хлоридному классу, встречаются почти так же редко, как и реки, в воде которых преобладают сульфаты. К этой территории относятся преимущественно степные районы и полупустыни. Преобладающими катионами природных вод хлоридного класса являются главным образом ионы натрия. Воды хлоридного класса отличаются высокой минерализацией - свыше 1000 мг/л, реже от 500 до 1000 мг/л.

В распределении ионного состава речной воды на территории России наблюдается определенная закономерность. Имеется общая тенденция к увеличению минерализации воды на большей территории европейской части России с севера на юг и с запада на восток. Зональность ионного состава речных вод объясняется не только действием климатических условий настоящего времени, но и в значительной мере климатом прошлого. Степень выщелоченности почв и пород, наличие в них легкорастворимых солей или засоленность почв - это естественный результат многовекового воздействия соответствующих климатических условий. Нарушают зональность химического состава воды рек на территории России различия состава пород и условий их залегания.

В некоторых поверхностных водах, особенно в реках с болотным питанием, вещества гумусового происхождения являются основной частью химического состава воды. После поступления в хорошо аэрируемые реки, а затем озера и моря органические вещества воды подвергаются изменению, и начатый в почвах процесс окисления завершается для большей их части переходом в простые минеральные соединения. Другая, более устойчивая часть остается и накапливается в водных объектах.

Факторы влияющие на химический состав воды.

Химический состав природной воды определяет предшествующая ему история, т.е. путь, совершенный водой в процессе своего круговорота. Количество растворенных веществ в такой воде будет зависеть, с одной стороны, от состава тех веществ, с которыми она соприкасалась, с другой - от условий, в которых происходили эти взаимодействия. Влиять на химический состав воды могут следующие факторы: горные породы, почвы, живые организмы, деятельность человека, климат, рельеф, водный режим, растительность, гидрогеологические и гидродинамические условия и др.

Огромное влияние на химический состав воды и его изменение с течением времени оказывают источники питания водного объекта и их соотношение. В период таяния снега вода в реках, озерах и водохранилищах имеет более низкую минерализацию, чем в период, когда большая часть питания осуществляется за счет грунтовых и подземных вод. Это обстоятельство используют при регулировании наполнения водохранилищ и сброса из них воды. Как правило, водохранилища наполняют в период весеннего половодья, когда приточная вода имеет меньшую минерализацию.

http://all-about-water.ru/chemical-composition.php

5. Основные показатели качества природных вод

Температура -- физический показатель качества воды. Температура воды поверхностных водоисточников в зависимости от сезона года изменяется от 0 до 30°С. Подземные источники водоснабжения имеют относительно постоянную температуру 8--12°С. Для питьевых целей желательно иметь воду с температурой 7--15°С.

Температура влияет на вязкость воды и, следовательно, на скорость осаждения взвешенных частиц.

Измеряется температура непосредственно при отборе пробы термометром с делениями до 0,1°С с точностью ±0,5°.

Реакция среды. Вода хозяйственно-питьевого назначения должна иметь рН = 6,5--8,5. Такое требование связано с необходимостью удовлетворения физиологических потребностей человека и исключения коррозии материалов труб и сооружений. Для большинства природных водоисточников величина рН не выходит за эти пределы.

Значение рН определяют электрометрически со стеклянным и каломельным электродами. Допускается измерение с набором буферных смесей в качестве стандартных.

Величина рН -- мера активной реакции среды, или активной кислотности, обусловленной присутствием в растворе свободных ионов водорода. Для количественной характеристики кислотности растворов пользуются также понятием "общая кислотность", для выражения которой служит нормальность, равная числу г-экв кислоты в 1 л. Общая кислотность называется титруемой или аналитической, так как определяется титрированием раствора щелочью.

Активная кислотность составляет только часть общей кислотности и тем большую, чем выше степень диссоциации кислоты, присутствующей в растворе.

Для характеристики растворов с величиной рН ? 4,5 кроме активной и общей кислотности определяют свободную кислотность, которая выражается числом г-экв щелочи, необходимым для нейтрализации 1 л раствора до рН = 4,5.

Цветность -- показатель, обусловленный наличием в воде гуминовых и фульвокислот и их растворимых солей, а также присутствием соединений железа. Примеси, обусловливающие цветность воды по степени дисперсности, относятся ко второй и третьей группам.

Количество примесей в воде, обусловливающих цветность, зависит от многих факторов и главным образом от наличия торфяников в бассейне водоисточника. Цветность воды, имеющей большую концентрацию взвешенных веществ, определяют после предварительного отстаивания пробы или в фильтрате. При массовом развитии водорослей в поверхностных водоемах вода может приобретать различные оттенки, однако на величину показателя "цветность" это не должно влиять, так как при фильтровании воды клетки водорослей задерживаются на фильтре.

Следует отметить, что нет прямого соответствия между цветностью и количеством органических веществ, вызывающих окраску. Поэтому степень цветности выражают не в мг/л какого-то вещества, а в особых единицах и градусах. Измерение производится путем сравнения пробы со стандартным раствором, приготовленным из смеси солей хлор- платината калия K2PtCl6 и хлорида кобальта COCl2 (платино-кобальтовая шкала). Окраска воды, соответствующая окраске стандартного раствора, который содержит 0,1 мг платины в 1 мл, оценивается 1 град цветности. В качестве стандартного можно применять также раствор, приготовленный из бихромата калия и сульфата кобальта. Цветность речных вод колеблется в больших пределах -- от 35 до 55 град, достигая в отдельных случаях 200 град и выше.

Запахи и привкусы -- органолептические показатели качества воды. Запахи вызывают летучие пахнущие вещества. Запахи и привкусы природной воды обусловлены присутствием веществ естественного происхождения или веществ, попадающих в воду в результате загрязнения ее стоками. Естественные запахи (землистый, гнилостный, болотный, сероводородный и т.д.) связаны, как правило, с развитием в водоеме водорослей, плесеней, актиномицетов и других водных организмов. Запахи искусственного происхождения классифицируют как хлорный, фенольный, аптечный и т.д. Вкус описывают как соленый, сладкий, горький, кислый. Отмечают также особые привкусы -- щелочной, металлический и пр.

При определении запаха и привкуса сначала устанавливают их характер, а затем интенсивность, оцениваемую по пятибалльной системе.

При выполнении анализа на запах и привкус обязательно указывается температура, поскольку интенсивность этих показателей увеличивается с повышением температуры.

Чаще всего питьевая вода не имеет вкуса. Воды подземных источников могут иметь солоноватый и горько-солоноватый вкус вследствие содержания солей в высоких концентрациях.

Мутность природной воды обусловлена присутствием нерастворенных и коллоидных веществ неорганического (глина, песок, гидроксид железа) и органического (илы, микроорганизмы, планктон, нефтепродукты) происхождения, т.е. примесями, относящимися по степени дисперсности к первой и второй группам.

Измеряют мутность различными методами, основанными на сравнительной оценке исследуемой пробы со стандартным раствором, мутность которого создается внесением в дистиллированную воду стандартной суспензии диоксида кремния SiO2. Результаты определения мутности выражают в мг/л. В речных водах мутность выше, чем в подземных. В период паводков мутность речных вод может достигать десятков тысяч миллиграммов в 1 л. В питьевой воде мутность, согласно действующим в нашей стране санитарным нормам, должна быть не выше 1,5 мг/л.

Наличие в воде нерастворенных и коллоидных примесей можно оценить и по степени прозрачности пробы. Прозрачность определяют в цилиндрах из бесцветного стекла высотой 30--50 см с плоским дном. Проба считается прозрачной, если через столб воды в цилиндре, помещенном на расстоянии 2 см от контрольного текста, напечатанного специальным шрифтом, можно прочитать текст и различить указанные в нем цифры или же четко видеть крест, нанесенный черными линиями толщиной 1 мм, с четырьмя точками по полям. Высота столба воды в сантиметрах и есть прозрачность воды "по шрифту" или "по кресту".

Для характеристики природных вод применяют и другой показатель -- содержание взвешенных веществ. Под взвешенными веществами понимается количество загрязнений, которое задерживается на бумажном фильтре при фильтрации пробы (при атмосферном давлении или слабом разрежении). Для фильтрования загрязненных вод используют самый пористый фильтр типа "белая лента", а при исследовании воды с загрязнением не более 25 мг/л -- тонкие мембранные фильтры. Фильтр со взвешенными веществами высушивается при 105°С до постоянного веса, и по разнице веса фильтра до и после фильтрации определяется количество взвешенных веществ в воде.

Между количеством взвешенных веществ и прозрачностью однозначной связи нет. Прозрачность определяется наличием не только взвешенных частиц, но и коллоидных примесей, которые не задерживаются бумажным фильтром, а потому не включаются в состав показателя взвешенных веществ. Кроме того, прозрачность зависит также от формы и размеров частиц, что для показателя взвешенных веществ значения не имеет. Несмотря на эти различия, для ориентировочных определений (в целях упрощения эксплуатационного контроля) по результатам длительных наблюдений строят график зависимости прозрачности от количества взвешенных веществ, с помощью которого на основании быстро и легко выполняемого определения прозрачности можно с достаточной степенью точности установить количество взвешенных частиц в воде.

http://ovode.net/hw48.php

Размещено на Allbest.ru