Характеристика состава природных вод

В природных водах всегда присутствуют газы в растворенном состоянии. Их качественный и количественный состав зависит от природных условий, в которых находится вода. Происхождение этих газов связано:

а) с составом атмосферы (азот N₂, кислород О₂, аргон Аr и другие инертные газы, двуокись углерода СО₂),

б) с биохимическими процессами (двуокись углерода, метан СН₄ и другие тяжелые углеводороды, сероводород Н₂S, азот N₂, водород Н₂);

в) с процессами дегазации мантии и метаморфизацией гордых пород в глубинных слоях земной коры при высоких температурах и давлении (двуокись углерода, окись углерода СО, сероводород, водород, метан, аммиак NH₃, хлористый водород HCl и другие соединения водорода с галогенами и бором).

Первая группа газов характерна главным образом для вод земной поверхности и подземных, в которые проникают инфильтрационные воды с поверхности, вторая - для поверхностных и подземных вод и третья - в основном для подземных вод.

Наиболее широко распространены в поверхностных водах кислород и двуокись углерода, в подземных - сероводород и метан.

Источники образования органического вещества по происхождению органических веществ в природных водах могут быть разделены на:

1) поступающие извне (с водосборной площади)

2) образующиеся в самом водоеме.

К биогенным элементам в природных водах относятся азот, фосфор и кремний в различных соединениях. Они имеют особое значение в развитии жизни в водоемах. Азот и фосфор являются обязательными составными частями тканей каждого живого организма. Выделение этой группы до некоторой степени условно, так как в жизненных процессах, происходящих в природных водах, участвует и ряд других элементов (Са, Мg, К и др.).

Микроэлементы представляют собой самую большую группу состава природных вод в нее входят все остальные элементы периодической системы. Условно их можно разделить на пять подгрупп:

1) типичные катионы (Li, Rb, Cs, Ве, Sr, Ва и др),

2) ионы тяжелых металлов (Сu, Аg, Аu, РЬ, Fe, Ni, Со и др);

3) амфотерные комплексообразователи (Сг, Мо, V, Мn);

4) типичные анионы (Br, J, F, В),

5) радиоактивные элементы.

Факторы, определяющие формирование химического состава природных вод, могут быть разделены на две основные группы.

1. Прямые факторы, непосредственно воздействующие на воду (т. е. действие веществ, которые могут, обогащать воду растворимыми соединениями, или, наоборот, выделять их из воды):

- горные породы,

- почвы,

- живые организмы,

- деятельность человека.

2. Косвенные факторы, определяющие условия, в которых протекает взаимодействие веществ с водой:

- климат,

- рельеф,

- водный режим,

- растительность,

- гидрогеологические,

- гидродинамические условия и пр.

Действие этих факторов проявляется косвенно, через прямые факторы, однако, роль их при этом в формировании состава воды часто бывает решающей. В свою очередь все косвенные факторы тесно взаимосвязаны между собой.

Климат прежде всего определяет баланс тепла и влаги, и от которого зависит увлажненность местности и величина водного стока, а следовательно, разбавление или концентрирование природных растворов, и возможность растворения веществ или выпадения в осадок.

С климатическими условиями связано направление движения почвенных и грунтовых растворов вблизи поверхности Земли. От климатических характеристик также зависят условия взаимодействия воды с породами, процесс выветривания горных пород тип почвообразования и растительности и характер разложения остатков последней, что в свою очередь влияет на минерализацию воды. Климатические условия определяют не только количество, но и характер атмосферных осадков (дождь, снег), их распределение в течение года, условия миграции различных элементов, промерзаемость почвы, существование вечной мерзлоты, с которыми тесно связан гидрохимический режим вод на поверхности Земли и вблизи нее.

Роль климатических условий нельзя игнорировать и для подземных вод, влияние которых прослеживается на значительную глубину. Влияние климата на химический состав, воды настолько существенно, что часто является решающим фактором, определяющим не только величину минерализации воды, но и ее состав. Климат создает общий фон, на котором происходит большинство процессов, влияющих на формирование химического состава природных вод.

Важнейшим фактором состава природных вод является также рельеф местности, хотя его роль носит менее явный характер. С рельефом местности связаны условия поверхностного и подземного стока, водный и солевой режим почв, освещенность склонов и расчлененность местности, способствующая созданию неоднородности состава воды, заболоченность местности, обусловливающая специфический состав воды, и др.

Существен в формировании химического состава воды и водный режим водоёмов, который в свою очередь зависит от ряда физико-географических условий. Состав воды рек зависит от времени наступления половодья, от характера их питания. Влияет на изменение состава воды рек также и их протяженность, которая определяет различие гидрологического режима отдельных частей реки, наличие притоков, протекание реки через водоем и мн. др. Наличие стока из озера определяет величину минерализация воды, водообмен между отдельными его частями. Минерализация подземных вод в сильнейшей мере зависит от степени влияния поверхностных вод на данный водоносный горизонт, наличия трещин, скорости движения воды в породах.

Растительность, помимо прямого воздействия в водоемах на состав растворенных газов, обмен с ионным составом и растворенные органические вещества, большую роль играет и на суше, где она формирует почвы, создает запасы растительных остатков, являющихся основным источником растворенных органических веществ, смываемых в водоемы с поверхности. Продукты трансформации остатков органических веществ определяют условия для подвижности многих элементов (особенно микроэлементов), способствуя образованию комплексов и, влияя на величину рН.