Распространенность воды в биосфере

Вода - одно из наиболее распространенных соединений в биосфере. Представители флоры примерно на 90%, а представители фауны примерно на 75% состоят из воды.

Мировой океан занимает около 71% поверхности Земли и на его долю приходится 95-97% воды. Доля пресной воды составляет 3-5%, которую в свою очередь можно разделить на "мертвую" и "живую". Распределение "мертвой" воды (n*10^-6, км³):

- полярные льды n=29;

- грунтовая n= 9;

- озерная и речная n =0,2;

- атмосферная n =0,01.

На долю "живой" воды, входящей в состав флоры и фауны, приходится около 0,01-10 км³. Современный объем водопотребления достиг 3 000 км³, что примерно равно годовому стоку всех рек РФ.

Естественный и антропогенный круговорот воды

В природе различают естественный и антропогенный круговорот воды.

Естественный - это такой круговорот, в результате которого вода сохраняет свои состав и свойства.

Антропогенный - это такой круговорот, в результате которого вода меняет свои состав и свойства.

Антропогенный круговорот обусловлен воздействием на воду человека, энергетики, промышленности и сельского хозяйства. На входе антропогенного круговорота - вода, а на выходе из него - сточные воды.

Сточная - это вода, участвующая в антропогенном круговороте, в результате которого ее состав и свойства становятся отличными от чистой воды.

Процесс поступления в воду ЗВ называют загрязнением. Обычно загрязнения подразделяют на физическое, химическое и биологическое.

Физическое загрязнение воды проявляется через изменение ее физических параметров, таких как температура, наличие радиоактивных веществ и механических примесей.

Химическое загрязнение воды обусловлено неорганическими и органическими ЗВ. К неорганическим ЗВ воды относят растворенные в ней минеральные соли и минералы, кислоты, основания. Наиболее распространенными органическими ЗВ воды считают углеводороды (нефть и нефтепродукты) и их функциональные производные, синтетические поверхностно-активные вещества, пестициды и другие органические соединения. Ежегодно в воды Мирового океана поступает 5-10 млн. тонн нефти.

Биологическое загрязнение связано, прежде всего, с изменением биологических свойств воды, с появлением в воде новых не типичных для чистой воды представителей фауны и флоры и с исчезновением микроорганизмов, свойственных экологически чистой воде.

Обычно за чистую природную воду принимают прозрачную воду, которая не содержит ни взвесей, ни коллоидных частиц, ни органических веществ. Такие свойства присущи воде из ключей, родников, глубинных скважин.

Минеральный состав воды

Однако, если чистую природную воду проанализировать, то окажется что она содержит минеральные соли, диссоциированные на ионы. Основные ионы, содержащиеся в воде, приведены в табл.5.

Таблица 5

Катионы	Анионы
Ca⁺²	СО₃^-2
Mg⁺²	HCO₃^-
Na⁺	SO₄^-2
K⁺	Cl^-
Fe⁺	F^-

Вышеперечисленные ионы образуются врезультате диссоциации в воде солей Са (НСО₃)₂,, МgСО₃,, NаСl, КF, FеSО₄ и других. Анионы NО₃^-, РО₄^-3 и катион NH₄⁺ являются индикаторами загрязнения воды.

Концентрацию ионов в воде, как правило, измеряют в миллиграмм эквивалентах на 1 литр (мг-экв/л = 10^-3 г-экв/л). Также в мг-экв/л измеряют жесткость воды - важный качественный показатель, представляющий собой сумму концентраций ионов Са⁺² и Мg⁺². Например, жесткость невской, волжской и черноморской воды составляет 0,5, 5,6 и 65,5 мг-экв/л соответственно.

Для оценки жесткости воды в разных странах исторически сложились национальные единицы ее измерения. Так в Германии с этой целью используют немецкий градус равный 10 мг СаО в1 л воды; во Франции - французский градус равный 10 мг СаСО₃ в1 л воды; в Англии - английский градус равный 1 грану (0,0648 г) СаСО₃ в1 галлоне (3,785 л) воды.

Жесткость можно определить по количеству осадка - стеарата кальция Са(С₁₇Н₃₅СОО)₂, образующегося при растворении в воде стеарата натрия (С₁₇Н₃₅СООNа) – мыла:

2С₁₇Н₃₅СОО ^-+Са⁺²→Са (С₁₇Н₃₅СОО)₂↓ .

Кроме жесткости вода характеризуется прозрачностью, температурой, общим содержанием солей, взвесей, коллоидных частиц, растворенных органических соединений и газов.

Вода, которую человек называет пресной и не ощущает ее соленого привкуса, содержит солей до 1 г/л. Обычно пресную воду по содержанию солей (г/л) подразделяют на:

- маломинерализованную ≤ 0,2

- среднеминерализованную 0,2 - 0,5

- высокоминерализованную 0,5-1,0.

Содержание солей (г/л) в морской воде существенно выше:

- в Балтийском море 5

- в Черном море 18

- в Тихом океане 35.