Химические показатели качества вод

ОБОБЩЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ МАКРОКОМПОНЕНТНОГО

МИНЕРАЛЬНОГО СОСТАВА ВОД

Минерализация

В гидрохимии широко распространен термин минерализация воды, т.е. общее содержание в воде всех найденных при анализе минеральных веществ в мг/л или г/кг (при общем их содержании > 1 г/кг).

Многие производства, сельское хозяйство, предприятия питьевого водоснабжения предъявляют определенные требования к качеству вод, в частности, к минерализации, так как воды, содержащие большое количество солей, отрицательно влияют на растительные и животные организмы, технологию производства и качество продукции, вызывают образование накипи на стенках котлов, коррозию, засоление почв.

Минерализацию можно определять тремя способами:

1. По экспериментально определенной сумме ионов, т.е. по арифметической сумме количеств всех ионов в мг/л или г/кг, концентрация которых больше 0,1 мг/л. Определенная таким образом сумма ионов близка к величине минерализации, но не тождественна ей, т.к. не учитывает недиссоциированные неорганические вещества – SiO₂, Fe₂O₃ и др. Правильнее величину минерализации оценивать по сумме минеральных веществ, учитывающей кроме суммы ионов и недиссоциированные неорганические вещества.

Однако практически минерализацию оценивают чаще всего именно как сумму ионов. При этом, если проводился полный анализ, то величину минерализации (М) находят суммируя содержание всех основных анионов (HCO₃^-, Cl^-, SO₄^2-) и катионов (Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺) в мг/л. Если проводился сокращенный анализ и основные катионы не определялись, то М можно рассчитать на основе данных о содержании анионов HCO₃^-, Cl^-, SO₄^2-:

М = [HCO₃^-]80 + [Cl^-]55 + [SO₄^2-]67 мг/л,

где [HCO₃^-], [Cl^-], [SO₄^2-] – концентрации ионов в моль/л эквивалентов, а каждый численный множитель равен среднеарифметическим значениям эквивалентной массы солей каждого из анионов с кальцием, магнием и натрием (например: ).

2. О минерализации можно судить по величине сухого остатка.

3. А также по величине электропроводности воды.

 

Сухой остаток

Сухой остаток характеризует общее содержание растворенных в воде нелетучих минеральных и органических соединений. В большинстве природных вод основную часть сухого остатка составляют минеральные соединения, лишь в мягких гуминовых водах содержание растворенных органических веществ возрастает до 30-50% от общего количества растворенных в воде соединений.

Сухой остаток экспериментально определяется как масса остатка, получаемого выпариванием профильтрованной пробы воды и высушиванием

Величина сухого остатка несколько отличается от реального содержания в воде растворенных минеральных и органических соединений. Во-первых, при высушивании при 105^оС улетают все летучие с водяным паром органические вещества, растворенные газы, а также СО₂ из гидрокарбонатов, которые при этом превращаются в карбонаты:

2 HCO₃^- → CO₃^2- + CO₂↑ + H₂O↑

Несмотря на это результаты определения получаются несколько завышенными вследствие гидролиза и гигроскопичности хлоридов кальция и магния и удержания кристаллизационной воды сульфатами кальция и магния. Величина сухого остатка в природных водах варьирует от 20-50 мг/л в мало минерализованных водах до насыщенных растворов с концентрацией в десятки и сотни граммов в литре. Согласно существующим нормам в источниках водоснабжения сухой остаток не должен превышать 1000 мг/л.

Итак, при выпаривании в сухой остаток без изменения переходят все основные ионы природных вод, кроме гидрокарбоната, который разлагается по приведенному выше уравнению. В соответствии с этим уравнением в виде СО₂ и паров воды при выпаривании теряется 0,508 (или округленно 0,5) весового количества гидрокарбонатов. Следовательно, теоретически сухой остаток меньше минерализации, найденной по сумме ионов, на половину весового количества гидрокарбонат-ионов. Т.е.

М = Сухой остаток + 1/2[HCO₃^-]

По приведенной формуле можно, наоборот, рассчитывать сухой остаток по величине минерализации. Однако при этом следует иметь в виду, что расчетный сухой остаток всегда меньше экспериментально определенного, т.к. любая природная вода содержит растворенные органические вещества, которые при выпаривании переходят в сухой остаток, а при расчете минерализации по сумме ионов не учитываются.

 

Прокаленный остаток

Цель этого определения – получить приближенное представление о содержании растворенных органических и неорганических веществ. При прокаливании сухого остатка пои 600 ^оС в течение 15-20 мин. органические вещества удаляются, а неорганические – остаются. Поэтому масса прокаленного остатка характеризует содержание неорганических веществ, потери при прокаливании – органических. Однако такое разделение веьма не точно. Потери при прокаливании при 600 ^оС отнюдь не отвечают только массе органического вещества, бывшего в пробе воды. При прокаливании улетучиваются кроме органических веществ частично и неорганические компоненты: кристаллизационная вода, СО₂ из карбонатов кальция и магния, HCl, образующийся при гидролизе MgCl_2, аммиак из солей аммония и т.д.

С другой стороны, многие органические вещества улетучиваются еще на стадии высушивания осадка, поэтому не учитываются на стадии прокаливания. Ошибка определения органических веществ таким способом тем больше, чем относительно меньше органических веществ в воде. Поэтому потеря при прокаливании дает лишь очень приближенную оценку содержания органических веществ в воде. При значительном преобладании нелетучих органических веществ, например, в пробах ила, определение потери при прокаливании дает более объективную картину содержания органических веществ.