Общи сведения за водата
1.1. Съставът на естествените води
В природата няма абсолютно никакви неразтворими вещества. Всички те в една или друга степен са изложени на вода, като се различават един от друг само в количеството на веществото, преминаващо в разтвор. Дори, изглежда, такива неизменни скали като гранит, диабаз, базалт - и те постепенно се унищожават от водата, обогатявайки я с разтворими вещества. Следователно в естествено състояние водата навсякъде е сложен разтвор на различни вещества, който обикновено се нарича естествена вода, за разлика от химически чистата H2O вода.
Сложността на веществата, открити в природата, се отразява в състава на естествените води. Контактувайки в своята циркулация с огромен брой различни минерали, газове и органични вещества, природната вода включва значителен брой химични съединения. Понастоящем повечето от химичните елементи на периодичната таблица, открити в естествената вода, вече са идентифицирани. Няма съмнение, че с по-нататъшно подобряване на чувствителността на методите за химичен анализ в природните води ще бъдат определени всички химични елементи, присъстващи на Земята в тяхното естествено състояние.
Природните води са изключително разнообразни по химичен състав. Има води, които са горе-долу сходни по състав, но никога не са абсолютно еднакви. Те се различават не само по химичните елементи и общата концентрация на разтворените вещества, но и по количественото съотношение между компонентите на състава и формата на техните съединения. Съставът на водата включва газове, главно под формата на молекули и частично хидратирани съединения, соли, главно под формата на йони, и при високи концентрации на комплекси и молекули, органични вещества както в молекулни и високомолекулни съединения, така и в колоидно състояние.Сложността на състава на природните води се потвърждава дори само от факта, че един и същ елемент може да се намери във водата в различни съединения и състояния.
Например, азотът се намира във водата под формата на разтворени свободни молекули N2, разтворени газообразни съединения NH3, йони на неорганични вещества NO2 и NO3, както и множество органични вещества в молекулярно и колоидно състояние.
По този начин химичният състав на природните води трябва да се разбира като целия сложен комплекс от минерални и органични вещества, които се намират в различни форми на йонно-молекулярно и колоидно състояние.
С известна конвенция химичният състав на природните води може да бъде разделен на следните пет групи: 1) основните йони, т.е. йоните, съдържащи се в най-голямо количество (хлорид Cl -, сулфат SO4 -, хидрокарбонат HCO3 -, карбонат CO3 -, натриев Na +; калиев K +, магнезиев Mg 2+ и калциев Ca 2+); 2) разтворени газове (кислород O2, азот N2, въглероден диоксид CO2, сероводород H2S и др.); 3) биогенни елементи (съединения на азот, фосфор, силиций); 4) микроелементи - съединения на всички други химични елементи;
5) органични вещества.
Донякъде специална позиция заемат водородните йони H +, които се намират в природните води в много малки количества, но играят много важна роля в химичните и биологични процеси, протичащи в природните води.
Разделението на тези групи е донякъде произволно, тъй като някои елементи, например калций, калий, също се асимилират и са необходими на организмите, като биогенни елементи, а концентрациите на биогенни елементи често са дори по-ниски от тези на микроелементите.
Известна конвенция също се създава в резултат на определяне чрез анализ на общата концентрация на няколко вида йони, които са близки похимични свойства и следователно аналитично трудни за разделяне, например фосфор с арсен, калций с барий и стронций, хлор с бром и йод. Разбира се, съществуват аналитични методи за разделно определяне на тези елементи с подобни свойства. Подобно определяне на елементи обаче отнема много време и труд и в повечето случаи е ограничено само до общата концентрация с нейното превръщане в основния елемент, който се определя, например сумата от халогени на хлориден йон, сумата от алкалоземни метали на калций и сумата от алкални метали на натрий.
В допълнение към изброените компоненти, съставът на натуралната вода има качествени характеристики. Това са: твърдост, алкалност, окисляемост, агресивност. Тези свойства се дължат не на един, а на комбинация от няколко компонента от състава на водата.
В химията широко се използва и терминът минерализация на водата, който се разбира като сбор от всички минерални вещества, открити при анализа в mg/l или g/kg (с общо повече от един g/kg), съдържащи се в тази вода. Тази количествена характеристика на състава на водата е условна, тъй като пълнотата на анализа на водата може да бъде различна, както и формата на изразяване на неговите резултати (особено за тежки метали). В океанологичната практика вместо минерализация се използва терминът соленост.
В допълнение към минерализацията съществува и концепцията за сумата от йони, която е близка до нея по величина, т.е. сумата от всички видове йони в mg / l или g / kg, чиято концентрация е по-голяма от 0,1 mg / l. (2).