2020-07-12
117
Состава природных вод
При формировании химического состава природных вод принято выде-лять прямые и косвенные, а также главные и второстепенные факторы, влияющие на содержание в них растворенных компонентов.
Прямыми называют факторы,которые оказывают непосредственноевлияние на химический состав воды и связаны с химическим составом кон-тактирующих с данной природной водой веществ (минералов, горных пород, почв и др.).
Косвенные факторы оказывают влияние на состав природных вод черезпосредство прямых факторов; к ним относятся температура, давление и др.
Главные факторы определяют содержание главных анионов и катионов(т. е. класс и тип воды по классификации О. А. Алекина).
Второстепенные факторы вызывают появление некоторых осо-бенностей данной воды (цвет, запах и др.), но не влияют на еѐ класс и тип.
По характеру воздействия на формирование состава природных вод все факторы делят на 5 групп:
1) физико-географические (рельеф, климат и т. п.);
|
|
|
2) геологические (тип горных пород, гидрогеологические условия и т. п.);
3) биологические (деятельность живых организмов);
4) антропогенные (состав сточных вод, состав твердых отходов и т. п.);
5) физико-химические (химические свойства соединений, кислотно-основные и окислительно-восстановительные условия и др.).
37
В пособии будут рассмотрены лишь физико-химические факторы форми-рования состава природных вод, среди которых основное внимание будет уделено процессам растворения газов и твердых веществ.
Процессы растворения газов в природных водах
Когда идеальный газ находится в равновесии с растворителем, то количе-ство газа, которое растворено, пропорционально парциальному давлению данного газа. Это утверждение, которое известно как закон Генри, может быть записано математически следующим образом:
| С i р-р = Kг i P i, | (1) |
где С i р-р - концентрация i -й примеси в растворе, моль/л; Кг-константа Генри для данной температуры раствора, моль/(л · Па) или моль/(л · атм); P i - пар-циальное давление i -й примеси в газовой фазе, находящейся в равновесии с раствором, Па или атм. Простой иллюстрацией закона Генри, с которой мож-но столкнуться в повседневной жизни, является поведение газированного на-питка. Газированный напиток приготовлен растворением СО2 при давлении около 2 атм. Незаполненное жидкостью пространство в бутылке содержит СО2 под этим давлением. Когда газированный напиток открыт и находится в контакте с воздухом, где парциальное давление диоксида углерода значитель-но ниже, равновесие нарушается, и СO2 выходит из раствора (этот процесс сопровождается шипением напитка).
|
|
|
При нагревании растворов растворимость в них газов понижaется. Из из-менения Kг i с температурой можно вывести основной термодинамический принцип, управляющий растворением газов, а именно: переход из газообраз-ного состояния в растворенное - процесс, для которого Н° и ΔS° являются отрицательными величинами. Растворенное состояние более упорядоченено, чем газ. Повышение температуры, таким образом, способствует переходу рас-творенных газов в газообразное состояние (-Т ΔS° для растворения становится более положительным). Практическое следствие, например, - это выделение растворенных летучих соединений из горячей воды и их накопление в закры-тых душевых кабинках (например, радона или летучих органических соеди-нений - таких, как трихлорэтилен). С этим явлением связано и уменьшение содержания кислорода в верхнем слое воды рек и озер в жаркие летние дни. Поэтому крупные рыбы в летние дни чаще находятся на глубине, где темпера-тура ниже и равновесное содержание кислорода выше. Некоторое понижение температуры рек и увеличение интенсивности обмена между воздухом атмо-сферы и речной водой происходит, как известно, на перекатах и речных поро-
38
гах. Поэтому эти места более привлекательны для рыб и известны опытным рыболовам.
