1.4.5. Органические вещества в воде

Кроме сравнительно простых по своему химическому составу неорганических соединений, растворенных в природных водах в виде ионов и газов, в воде почти всегда присутствуют органические вещества. Органическое вещество, находящееся в естественной воде, по своей природе может быть подразделено на:

- входящие в состав живых организмов, населяющих воду;

- органическое вещество, являющееся продуктом распада живых организмов.

К первой группе относятся вещества, входящие в состав многочисленных водных организмов: зоо- и фитопланктона и различных микроорганизмов. Ко второй группе принадлежит многочисленные органические вещества, являющиеся по сложности химического состава и строения промежуточными между живыми органическими веществами и простыми неорганическими соединениями.

Органическое вещество в самых различных своих формах своего существования состоит из небольшого сравнительного числа элементов, главным образом из углерода, кислорода и водорода при весьма малых количествах N^-, P^-, Si^-, K и некоторых металлов. Но по химическому составу оно чрезвычайно сложно и разнообразно, причем большая часть его находиться в коллоидном состоянии. Первая группа органических веществ хотя и влияет на ионный и особенно на газовый состав воды, но принадлежит к компетенции биологии; вторая же имеет прямое отношение к химическому составу природных вод.

Различные продукты распада органических веществ попадают в природную воду как в результате поступления извне, так и за счет продуктов отмирания водных организмов в самом водоеме. Из продуктов, попадания извне, прежде всего, следует отметить вещества, вымываемые водой из почв и объединяемые общим названием гуминовых веществ. Гуминовые вещества не представляют особой опасности. Но они способны образовывать сложные комплексные соединения с тяжелыми металлами и прежде всего с железом.

Среди органических веществ важнейшее влияние на физико-химическое состояние железа в подземных водах оказывают фульвокислоты (ФК) и низкомолекулярные карбоновые кислоты. Результаты анализов указывают на наличие в подземных водах летучих (уксусная, лимонная, винная и др.) и нелетучих кислот (щавелевая, фумаровая, лимонная, винная и др.)
Комплексная форма железа может быть представлена соединением типа RCOO – Fe – OOCR. Железо может находиться в катионной и анионной части комплекса.

В торфяниках наиболее устойчивые отрицательно заряженные комплексы железа образуются с органическими кислотами типа лимонной, щавелевой и особенно гуминовых. Вымывающиеся из торфяников подвижные соединения окисного железа попадают в анаэробную зону, где, восстанавливаясь, образуют закисные соединения. Химический процесс восстановления двухвалентного железа протекает в кислой среде, биологический – в нейтральной. Присутствующие в торфянике фульвокислоты способны восстанавливать окись железа в закись, которая подвергается, затем, действию углекислоты и растворяется. Болотные грунтовые воды в значительном количестве содержат углекислоту, что препятствует химическому окислению закисного железа.

Комплексообразование в природных водах состоит в замещении молекул гидратной оболочки вокруг свободного катиона железа на другие лиганды, т.е. приосходит смещение электронной плотности от лигандов к железу, как комплексообразователю. Фульвокислоты благодаря полидентантному характеру и наличию кислородных лигандных атомов обладают высоким сродством к ионам трехвалентного железа. Отсюда, чем выше содержание в воде гумусовых веществ, тем выше в ней концентрации железа в форме растворимых комплексов.

Существование различных форм элементов в подземных водах вызывает значительные трудности при их анализе и нормировании. Они определяют противоречия между формами нормирования химических элементов в современных гостах и формами их аналитического определения в реальных природных водах.

Трудность в определении концентрации многих элементов в присутствии фульвокислот состоит в том, что устойчивость их комплексных соединений значительно выше, чем устойчивость тех окрашенных комплексов, с помощью которых определяется элемент.

Чаще всего органические комплексы присутствуют в водах подземных источников, которые имеют небольшую мутность и окраску, лишены кислорода, иногда содержат сероводород.

На предыдущую страницу