Библиотека, читать онлайн, скачать книги txt

БОЛЬШАЯ БИБЛИОТЕКА

МЕЧТА ЛЮБОГО


Описание воды в природе - Основные характеристики природной воды

Природная вода, разделяемая условно на атмосферную дождь, туман, снегповерхностную реки, озера, пруды, болотаподземную артезианские скважины, шахтные колодцы и морскую моря, океанывсегда содержит различные примеси. Характер и количество имеющихся в воде примесей определяет качество воды то есть характеризует возможность использования ее для различных целей в промышленности и в быту.

Примеси поступают в воду, находящуюся в природном круговороте, из окружающей ее среды. Подземные стоки создаются при просачивании атмосферной воды в более или менее глубокие слои почвы, где вода собирается над водонепроницаемыми пластами, стекает по ним и выходит вновь на поверхность земли в местах выхода этих пластов, сливаясь с поверхностными стоками.

Далее вода в руслах рек и ручьев перемещается к озерам, морям, водохранилищам, завершая этим свой природный круговорот. Наряду с природным существует производственно-бытовой круговорот воды, создаваемый в результате потребления ее для различных целей охлаждение, коммунальное водоснабжение и т. Примеси поступают в воду на всех этапах отмеченных круговоротов.

При конденсации влаги в атмосфере в конденсате растворяется кислород, азот, углекислый газ в соответствии с их парциальными давлениями, а в промышленных районах — также значительное число оксидов серы и других продуктов, содержащихся в дымовых газах. Просачиваясь через грунт, вода встречается с различными минеральными солями NaCl, Na 2 SO 4MgSO 4CaCO 3силикатами и др.

При одновременном присутствии в воде кислорода, органических веществ и микроорганизмов бактерийпостоянно находящихся в поверхностных слоях почвы, создаются условия для перевода основных составляющих ряда органических веществ в минеральные кислоты углерода в угольную, азота в азотную, серы в серную, фосфора в фосфорную и т.

Образующиеся в подпочвенных водах кислоты взаимодействуют с широко распространенными в природе известняками — карбонатами кальция, железа, доломитами CaMg CO 3 2 и другими породами, что приводит к поступлению в воду хорошо растворимых бикарбонатов Ca, Mg, Fe, например:. При прохождении воды через толщу почвы, захваченные ею механические грубодисперсные примеси отфильтровываются, в связи с чем грунтовые лежащие вблизи поверхности земли и артезианские лежащие более глубоко между двумя водонепроницаемыми пластами воды характеризуются невысокой концентрацией взвешенных и органических примесей.

В то же время десорбция углекислоты из таких вод затруднена в связи со слабым газообменом их с атмосферой, что приводит к интенсивному растворению карбонатных пород см. Существенно большим разнообразием примесей по сравнению с природными водами характеризуются производственно-бытовые стоки. По характеру загрязнений эти стоки подразделяют на три группы: Бытовые сточные воды и стоки лесозащитных и растениеводческих работ с применением реагентов имеют более или менее однообразный состав: Эти примеси в основном относятся к классу органических веществ и в водной среде окисляются под действием кислорода и микроорганизмов.

Загрязнения производственных стоков определяются главным образом типом предприятия, на котором они образуются. Концентрация примесей кислот, щелочей, нейтральных солей, нефтепродуктов, органических соединений в сточных водах, подлежащих переработке и повторному использованию, может достигать несколько граммов на один кубичесий дециметр воды и оказывать резко отрицательное влияние на водно-химический и биохимический режимы водостока при аварийных сбросах: Природные воды классифицируют по ряду признаков, простейшим из них является солесодержание воды.

В соответствии с солесодержанием различают. Большое распространение получила предложенная О. Алехиным система, по которой воды различаются по преобладающему в них аниону: По преобладающему катиону классы вод делятся на три группы: Реки средней полосы европейской части России в основном относятся к гидрокарбонатному классу кальциевой группы С Са.

Примеси природных вод по степени дисперсности крупности подразделяют: Коллоидные примеси представляют собой агломераты из большого числа молекул с наличием поверхности раздела между твердой фазой и водой.

Из-за малых размеров коллоидные частицы не теряют способности к диффузии имеют значительную удельную поверхность. Например, если кубик вещества объемом 1 см 3 раздробить на более мелкие кубики с длиной ребра 10 нм, то количество таких кубиков составит 10 18 единиц с общей площадью поверхности м 2.

Коллоидные частицы не выделяются из воды под действием силы тяжести, не задерживаются обычными фильтрующими материалами песком, фильтрующей бумагой и различимы в рассеянном свете конус Тиндаля.

В природных водах в коллоидно-дисперсном состоянии находятся различные производные кремниевой кислоты и железа, органические вещества — продукты распада растительных и животных организмов.

Грубодисперсные примеси так называемые взвешенные вещества имеют столь большую массу, что практически не способны к диффузии. С течением времени устанавливается определенное седиментационное равновесие, примеси либо выпадают в осадок, либо всплывают на поверхность при плотности частиц меньше плотности воды. Длительно оставаясь во взвешенном состоянии, грубодисперсные примеси обусловливают мутность воды. Чем больше размер частиц грубодисперсных примесей, тем быстрее устанавливается седиментационное равновесие, и тем легче выделяются они из воды при отстаивании или фильтрации.

По химическому составу примеси природных вод можно разделить на два типа: К минеральным примесям воды относятся растворенные в ней содержащиеся в атмосфере газы N 2O 2СО 2а также газы, вносимые сточными водами, различные соли, кислоты, основания, в значительной степени находящиеся в диссоцинированной форме, то есть в виде образующих их катионов и анионов.

К органическим примесям природных вод относят гумусовые вещества, вымываемые из почв и торфяников, а также органические вещества различных типов, поступающие в воду совместно с сельскохозяйственными стоками и другими типами недостаточно очищаемых стоков. Механизм поступления примесей в природную воду формирует определенное постоянство типа важнейших ионов, содержащихся в различных водотоках и водоемах.

Сведения о наиболее распространенных в природных водах ионах их концентрациях приведены в табл. Ионы натрия и калия с анионами природных вод не образуют труднорастворимых простых солей, поэтому их относят к группе устойчивых примесей.

Ионы кальция и магния относят к числу важнейших примесей воды, они во многом определяют возможность ее использования для различных народнохозяйственных целей, так как образуют труднорастворимые соединения с некоторыми находящимися в воде анионами. При использовании природной воды и связанным с ним изменением исходных концентраций катионов и анионов, например при упаривании или снижении растворимости с ростом температуры, происходит выделение труднорастворимых солей кальция и магния на теплопередающих поверхностях в виде твердой фазы.

В технологических процессах подготовки воды для снижения концентрации кальция и магния часто используется образование их труднорастворимых соединений, выводимых из воды до поступления ее в водопаровой тракт.

Ионы железа характеризуются поливалентностью и могут находиться в различных формах: В подземных водах железо обычно находится в ионной форме в виде двухвалентного железа, стехиометрически отвечающего формуле соединения Fe HCO 3 2которое при условиях удаления растворенной углекислоты выдерживание в открытых сосуде легко гидролизуется, а при наличии в воде растворенного кислорода окисляется с образованием красно-коричневой твердой фазы гидроксида железа Fe OН В водах поверхностных источников железо может входить также в состав органических соединений, присутствие в воде соединений железа в повышенных концентрациях создает условия для развития железобактерий, образующих бугристые колонии на стенках трубопроводов.

Концентрация железа в исходной воде может увеличиваться в процессе транспортирования ее по стальным и чугунным трубам вследствие загрязнения продуктами коррозии. Гидрокарбонат-ионы — важнейшая составная часть солевых компонентов воды.

Кругооборот воды в природе: что это такое, описание процесса

Между различными формами угольной кислоты существует кинетическое равновесие, связанное с величиной рН и содержанием ионов кальция в растворе. Различные соединения кремниевой кислоты весьма распространены в природных водах; в подземных водах силикатов содержится больше, чем в поверхностных. Все эти кислоты при обычных для природных вод значениях рН малорастворимы и способны образовать в воде коллоидные растворы.

Кальциевые и магниевые соли кремниевых кислот различных типов, а также ферро- и алюмосиликаты значительно труднее растворяются в воде. Органические вещества, попадающие в открытые водоемы в результате вымывания их из почв и торфяников, объединяют обычно под общим названием гумусовых. Особенно загрязнены гумусовыми веществами, имеющими характерную желтую или коричневую окраску, водотоки болотного происхождения.

Кроме того, поверхностные воды обогащаются органическими веществами в результате отмирания водной флоры и фауны с последующими процессами их химического и биохимического распада. Гумусовые вещества природных вод разделяют условно на три группы, объединяющие органические примеси по более или менее близким физическим и химическим свойствам: Водород карбоксильных групп СООН гуминовых кислот может замещаться катионами с образованием солей, называемых гуматами.

Гуматы щелочных металлов и аммония хорошо растворимы в воде, в то время как гуматы кальция, магния и железа труднорастворимы. Гуминовые кислоты могут также образовывать с гидроксидами железа и алюминия комплексные соединения, частично представленные и коллоидной формой. Большое значение в увеличении количественного и качественного содержания органических веществ в поверхностных водоемах и водотоках играют недостаточно очищенные бытовые, производственные, а также сельскохозяйственные стоки.

Известно, что органические вещества являются главной причиной ухудшения органолептических свойств воды, т.

Круговорот воды в природе

Из-за сложности индивидуальной классификации органических примесей каждого типа в практике анализа используют общую способность органических примесей окисляться под действием специфических окислителей. Этот критерий не дает точного представления о реальной концентрации органических веществ в воде, однако позволяет приближенно характеризовать и сравнивать воды различного типа.

Закономерности изменения количественного состава примесей по районам и сезонам для поверхностных и подземных вод. Подземные водотоки, выходя на поверхность земли, играют значительную роль в питании рек, поэтому солевой состав рек зависит от характера почв и грунтов, с которых они собираются. Если река протекает через районы с различными географическими условиями и геологическим строением например, Волгаминерализованность ее воды может меняться на протяжении от истока до устья в 2—3 раза.

Изменением характеристик грунтов и почв в направлении с севера на юг европейской части определяется эмпирическое правило повышения солесодержания рек в указанном направлении. Количественный и качественный состав примесей рек и водоемов зависит от метеорологических условий и подвержен сезонным колебаниям. Так, в весенний паводковый период, после вскрытия льда, воды содержат минимальное количество растворенных солей, однако характеризуются максимальным количеством взвешенных веществ, увлекаемых с поверхности почвы быстрыми потоками талых вод.

В зимний период в результате питания поверхностного водотока подземными водами его солесодержание достигает максимума рис. В летнее время состав речной воды определяется соотношением в питании долей поверхностного и подземного стоков. Отмеченные географические и сезонные изменения состава природных вод необходимо учитывать при использовании показателей качества природной воды, с тем чтобы не определять пригодность водотока по результатам единичного наблюдения, выполненного на значительном расстоянии от планируемого места водозабора.

Изменение солесодержания речной воды по временам года. В зависимости от характера использования воды различными потребителями определяются и показатели, необходимые для качественной и количественной характеристики воды.

Концентрация грубодисперсных веществ в воде может быть достаточно точно определена фильтрованием воды через бумажный фильтр с последующим его высушиванием при температуре — К до постоянной массы. Однако на практике предпочитают использовать методы определения грубодисперсных веществ по прозрачности и мутности воды.

Прозрачность воды определяют при повышенных концентрациях ГДП в воде при помощи стеклянной трубки, залитой водой, на дне которой расположен шрифт или крест с шириной линии 1 мм. Высота столба воды, при которой определяется хорошая видимость шрифта или креста, является количественной оценкой прозрачности воды.

Концентрация ГДП может быть также определена по разности значений плотного и сухого остатков, полученных при упаривании одного кубического дециметра соответственно нефильтрованной и фильтрованной воды. Однако при образовании сухого остатка несколько изменяется ионный состав примесей за счет разложения бикарбонатов.

В сухой остаток входит также часть органических и коллоидных примесей. Прокаливание сухого остатка при температуре К приводит к сгоранию органических примесей и распаду карбонатов. Поэтому разность значений плотного и сухого остатков позволяет лишь ориентировочно оценить концентрацию органических примесей в воде. Правильность проведения анализа должна подтверждаться выполнением закона электронейтральности: Жесткость воды является одним из важнейших показателей, определяющих пути использования воды в теплоэнергетике.

По определяющему катиону общая жесткость воды подразделяется на кальциевую Ж Са и магниевую Ж Mg. Часть общей жесткости, эквивалентная концентрации бикарбонат-ионов и карбонат-ионов в воде, называется карбонатной жесткостью Ж Ка остальная часть, эквивалентная содержащимся в воде другим анионам и др— некарбонатной жесткостью Ж НК.

Характер анионов слабых кислот, обусловливающих общую щелочность, позволяет подразделять ее на гидратную щелочность равную концентрации ионов ОН -силикатнуюфосфатную ибикарбонатную и карбонатную. Обычно в природных водах бикарбонатная щелочь существенно преобладает над другими видами щелочности, поэтому ее значение без большой погрешности выражает общую щелочность воды.

Определить жесткость и щелочность воды. Проверим правильность представленного анализа: Она косвенно связана с суммарной концентрацией примеси в истинно-растворенном состоянии солесодержанием. В растворах связь между электропроводимостью и концентрацией ионных примесей зависит от множества факторов, в том числе от температуры, вида ионов, степени диссоциации, что существенно затрудняет измерение. Более определенная связь существует в растворах при постоянных температуре и степени диссоциации.

Концентрация растворенных газов в воде зависит от множества факторов: Это во многих случаях существенно затрудняет их аналитическое определение в технологических процессах и требует специальных методов анализа. Концентрация О 2 в значительной степени зависит от содержания в воде органических веществ и температуры. Показатель концентрации водородных ионов рН воды характеризует реакцию воды кислая, щелочная, нейтральная и учитывается при всех видах обработки воды.



copyright © www.drskapinyecz.hu