1.4. Химический состав природной воды

Химический состав природной воды определяется значением рН, общей и карбонатной жесткости, сухого остатка и других компонентов химического состава: НСО₃^-, СО₃^2-, СI^-, SO₄^2-, NO₃^-, Na⁺, K⁺, NH₄⁺, Ca²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺.

Все вещества, растворенные в природной воде, содержатся в виде сложного комплекса минеральных и органических веществ в разных формах, а именно, в ионно-молекулярном и коллоидном состоянии, которые принято разделять на 5 групп:

1. основные ионы, содержащиеся в наибольшем количестве. К таким ионам относятся: натрий, калий, кальций, магний, сульфаты, карбонаты, хлориды, гидрокарбонаты;

2. растворенные газы (N₂, O₂, оксид углерода CO₂, сероводород H₂S и др.);

3. биогенные элементы (соединения фосфора, азота, кремния);

4. микроэлементы (соединения всех остальных химических элементов;

5. органические вещества.

4.1. Основные ионы

Ионы щелочных металлов ( Na⁺, K⁺)

Из ионов щелочных металлов в природных водах в наибольших количествах находится натрий, затем в значительно меньших количествах калий, а из прочих встречается в заметном содержании лишь рубидий (в морской воде около 0,2 мг/л) и литий (в морской воде около 0,1 мг/л). Ион натрия, по распространенности среди катионов, стоит на первом месте, составляя больше общего содержания всех остальных катионов в природной воде. Ион натрия является характерным ионом сильноминерализованных вод. В морской воде содержание ионов натрия составляет около 84% от веса всех катионов.

Основным источником появления ионов щелочных металлов в природной воде являются продукты, получающиеся при выветривании коренных пород. Процесс выветривания алюмосиликатов можно изобразить следующей схемой:

Na₂Al₂Si₆O₁₆ + CO₂ + 2H₂O = Na₂CO₃ + H₄Al₂Si₂O₉ + 4SiO₂

Другим важнейшим источником появления натрия в природных водах являются его залежи, преимущественно в виде хлористых солей.

Большое содержание натрия по сравнению с калием в природных водах объясняется, с одной стороны, лучшей сорбцией калий поглощающим комплексом почв и пород, с другой – тем, что калий, являясь питательной солью, необходимой для растений, извлекается ими в гораздо больших количествах, чем натрия.

Таким образом, натрий, несмотря на худшую, чем у калия, растворимость его солей, оказывается значительно более распространенным ионом в природной воде.

Ионы магния (Mg²⁺) и кальция (Ca²⁺)

Ион магния встречается почти во всех природных водах и по общему количеству среди катионов он уступает только натрию. Вместе с тем, сравнительно редко встречаются воды, где доминирующим катионом является магний. Обычно же в мало минерализованных водах первое место занимает кальций, а в сильноминерализованных натрий.

Основным источником появления кальция в природных водах являются известняки. Они растворяются угольной кислотой (Н₂СО₃), находящейся в воде, которая вступает с ними во взаимодействие по уравнению:

СаСО₃ + СО₂ + Н₂О  Са(НСО₃)₂^-

На предыдущую страницу