Загальні відомості про воду
1.1. Склад природних вод
У природі немає абсолютно нерозчинних речовин. Всі вони в тій чи іншій степу не піддаються впливу води, відрізняючись, один від одного тільки кількістю речовини, що переходить в розчин. Навіть, здавалося б, такі незмінні гірські породи, як граніт, діабаз, базальт, і ті поступово руйнуються водою, збагачуючи її розчинними речовинами. Тому в природному стані вода всюди є складним розчином різних речовин, який прийнято називати природною водою на відміну від хімічно чистої води Н2О.
Складність речовин, що у природі, відбивається на складі природних вод. Стикаючись у своєму кругообігу з величезним числом, різноманітних мінералів, газів та органічних речовин, природна вода включає до свого складу значну кількість хімічних сполук. В даний час виявлено вже більшість хімічних елементів періодичної системи, що знаходяться в природній воді. Немає сумнівів, що при подальшому вдосконаленні чутливості методів хімічного аналізу в природних водах будуть визначені присутні на Землі в природному стані хімічні елементи.
Природні води за хімічним складом надзвичайно різноманітні. Зустрічаються більш менш подібні за складом води, але ніколи не буває абсолютно однакових. Вони відрізняються не тільки за хімічними елементами та загальною концентрацією розчинених речовин, а й за кількісним співвідношенням між компонентами складу та формою їх сполук. До складу води входять гази, головним чином у вигляді молекул і частково гідратованих сполук, солі, переважно у вигляді іонів, а при великих концентраціях комплексів і молекул - органічні речовини як молекулярних і високомолекулярних сполуках, так і в колоїдному стані.Складність складу природних вод підтверджується, хоча б тим, що той самий елемент може перебувати у воді в різних сполуках і станах.
Так, наприклад, азот знаходиться у воді у вигляді розчинених вільних молекул N2, розчинених газоподібних сполук NН3, іонів неорганічних речовин NO2 і NО3, а також численних органічних речовин у молекулярному та колоїдному стані.
Таким чином, під хімічним складом природних вод треба розуміти весь складний комплекс мінеральних та органічних речовин, що знаходяться в різних формах іонно-молекулярного та колоїдного стану.
З деякою умовністю хімічний склад природних вод можна розділити на наступні п'ять груп: 1) головні іони, тобто іони, що містяться у найбільшій кількості (хлоридні Сl - , сульфатні SO4 - , гідрокарбонатні НСОз - , карбонатні СО3 - , натрію Na + ; калію К + магнію Mg 2+ і кальцію Са 2+ ); 2) розчинені гази (кисень О2, азот N2, двоокис вуглецю СО2, сірководень H2S та ін); 3) біогенні елементи (сполуки азоту, фосфору, кремнію); 4) мікроелементи - сполуки решти хімічних елементів;
5) органічні речовини.
Дещо особливе становище займають іони водню Н + , що у природних водах у дуже невеликій кількості, але грають дуже велику роль хімічних і біологічних процесах, які у природних водах.
Поділ на ці групи певною мірою умовний, оскільки деякі елементи, наприклад, кальцій, калій, також засвоюються і необхідні організмам, як і біогенні елементи, а концентрації біогенних елементів часто бувають ще менше, ніж мікроелементів.
Певна умовність створюється і в результаті визначення шляхом аналізу сумарної концентрації декількох видів іонів, близьких похімічними властивостями і тому аналітично важко поділяються, наприклад, фосфору з миш'яком, кальцію з барієм і стронцієм, хлору з бромом і йодом. Зрозуміло, існують аналітичні методи та роздільного визначення зазначених подібних за властивостями елементів. Однак таке визначення елементів забирає багато часу і праці і в більшості випадків обмежується тільки сумарною концентрацією з перерахунком її на головний елемент, наприклад, суму галогенів на хлоридний іон, суму лужноземельних, металів на кальцій і суму лужних металів на натрій.
Крім перерахованих компонентів, склад - природної води має якісні характеристики. Такі: жорсткість, лужність, окисня ємність, агресивність. Ці властивості зумовлені одним, а сукупністю кількох компонентів складу води.
У хімії широко поширений термін мінералізація води, під яким розуміють суму всіх знайдених при аналізі мінеральних речовин в мг/л або г/кг (при сумі більше одного г/кг), що містяться в даній воді. Ця кількісна характеристика складу води носить умовний характер, оскільки повнота аналізу вод може бути різна, як і форма висловлювання його результатів (особливо важких металів). У океанологічної практиці замість мінералізації вживається термін солоність.
Крім мінералізації, існує ще близьке до неї за величиною поняття сума іонів, тобто сума всіх видів іонів мг/л або г/кг, концентрація яких більше 0,1 мг/л. (2).