Происходящее в почвах процессы окисления органических веществ вызывают расход кислорода и выделение углекислоты, поэтому в воде при фильтрации её через почву возрастает содержание углекислоты, что приводит к обогащению природных вод карбонатами кальция, магния и железа, с образованием растворимых в воде кислых солей типа:
CaCO3 + H2O + CO2 Ca(HCO3)2
Бикарбонаты присутствуют почти во всех водах в тех или иных количествах. Большую роль в формировании химического состава воды играют подстилающие почву грунты, с которыми вода вступает в соприкосновение, фильтруясь и растворяя некоторые минералы. Особенно интенсивно обогащают воды осадочные породы, такие, как известняки, доломиты, мергели, гипс, каменная соль и др. В свою очередь почва и породы обладают способностью адсорбировать из природной воды некоторые ионы (например, Ca2+, Mg2+), замещая их эквивалентным количество других ионов (Na+, K+).
Подпочвенными водами легче всего растворяются хлориды и сульфаты натрия и магния, хлорид кальция. Силикатные и алюмосиликатные породы (граниты, кварцевые породы и т. д.) почти нерастворимы в воде и содержащей углекислоту и органические кислоты.
Наиболее распространенными в природных водах являются следующие ионы: Cl-, SO
, HCO
,CO
, Na+, Mg2+, Ca2+, H+.
Ион хлора присутствует почти во всех природных водоемах, причем его содержание меняется в очень широких пределах. Сульфат — ион также распространен повсеместно. Основным источником растворенных в воде сульфатов является гипс. В подземных водах с содержанием сульфат — иона обычно выше, чем в воде рек и озер. Из ионов щелочных металлов в природных водоемах в наибольших количествах находится ион натрия, который является характерным ионом сильноминерализованных вод.
Ионы кальция и магния в маломинерализованных водах занимают первое место. Основным источником ионов кальция является известняки, а магния — доломиты (MgCO3,CaCO3). Лучшая растворимость сульфатов и карбонатов магния позволяет присутствовать ионам магния в природных водах в больших концентрациях, чем ионов кальция.
Ионы водорода в природной воде обусловлены диссоциацией угольной кислоты. Большинство природных вод имеют pH в пределах 6,5–8,5. Для поверхностных вод в связи с меньшим содержанием в них углекислоты pH обычно выше, чем для подземных.
Соединения азота в природной воде представлены ионами аммония, нитритными, нитратными ионами за счет разложения органических веществ животного и растительного происхождения. Ионы аммония, кроме того, попадают в водоемы со сточными промышленными водами.
Соединения железа очень часто встречаются в природных водах, причем переход железа в раствор может происходить под действием кислорода или кислот. Так например, при окислении весьма распространенного в породах пирита получается сернокислое железо:
FeS2 + 4O2 Fe2+ + 2SO
а при действии угольной кислоты — карбонат железа:
FeS2 + 2H2CO3 Fe2+ + 2HCO3 + H2S + S.
Соединения кремния в природных водах могут быть в виде кремниевой кислоты. При pH<8 кремниевая кислота находится практически в недиссоциированном виде; при pH>8 кремниевая кислота присутствует совместно с HSiO
, а при pH >II — только HSiO
. Часть кремния находится в коллоидном состоянии, с частицами состава HSiO2•H2O, а также в виде поликремнеивой кислоты. В природных водах присутствуют также Al3+, Mn2+ и другие катионы.
Помимо веществ ионного тапа природные воды содержат также газы и органические и грубодисперсные взвеси. Наиболее распространенными в природных водах газами являются кислород и углекислый газ. Источником кислорода является атмосфера, углекислоты — биохимические процессы, происходящие в глубинных слоях земной коры, углекислота из атмосферы.
Из органических веществ, попадающих извне, следует отметить гуминовые вещества, вымываемые водой из гумусовых почв. Большая часть из них находится в коллоидном состоянии. В самих водоемах органические вещества непрерывно поступают в воду в результате отмирания различных водных организмов. При этом часть из них остается взвешенной в воде, а другая опускается на дно, где происходит их распад.
Грубодисперсные примеси, обуславливающие мутность природных вод, представляют собой вещества минерального и органического происхождения, смываемые с верхнего покрова земли дождями или талыми водами во время весенних паводков.
Влияние состава воды на здоровьенаселения.
Здоровье населения находится в прямой зависимости от состава природных вод в источниках, из которых осуществляется регулярное водоснабжение данной территории.
Ежедневно употребляемые каждым человеком 1,5–2,5 литра воды не должны, в идеале, содержать никаких вредных примесей, вредно воздействующих на здоровье человека. В то же время, природные воды должны содержать достаточное количество микроэлементов, участвующих в обменных процессах человека. Так, например, пониженное содержание фтора в питьевой воде способствует разрушению зубной эмали и развитию стоматологической патологии. Недостаток йода, что характерно для нашего эндемичного в этом плане региона, вызывает заболевания щитовидной железы. Бактериальное загрязнение природных вод представляет собой опасность возникновения и распространения инфекционных заболеваний, включая особо опасные инфекции.
Содержание в природных водах солей тяжелых металлов, остатков нефтепродуктов и прочих вредных примесей может вызывать онкологическую патологию и множество других опасных болезней. Наиболее подвержено население почечно-каменной болезни, предопределяемой составом употребляемой воды. Методы очистки воды в нашем регионе, к сожалению, пока не совершенны.
Влияние компонентов химического состава питьевой воды на здоровье населения
Компонентный состав употребляемой нами питьевой воды весьма сложен и химически разнообразен.
Таблица 1
|
Компоненты состава воды |
Необходимая суточная потребления, граммы |
ПДК мг/л |
Влияние на состояние здоровья населения при избыточном и недостаточном поступлении в организм и при превышении ПДК |
|
Кальций |
0,4–0,7 |
3,5 |
Недостаток — увеличение числа смертельных исходов при кардио-васкулярных заболеваниях (далее — КВЗ), увеличение тяжести рахита, остемаляция, нарушение функционального состояния сердечной мышцы и процессов свертывания крови. Избыток — мочекаменная болезнь, нарушение состояния водно-солевого обмена, раннее обызвествление костей у детей, замедление роста скелета. |
|
Магний |
0,2–0,3 |
20 |
Недостаток — внезапная смерть младенцев, увеличение тяжести течения и числа неблагоприятных исходов КВЗ, нейро-мускулярные и психиатрические симптомы, тахикардия и фибрилляция сердечной мышцы, гипомагнезимия. Избыток — возможность развития синдромов дыхательных параличей и сердечной блокады, желудочно-кишечного тракта. |
|
Медь |
2–3 |
10 |
Недостаток — атеросклеротические заболевания кровеносных сосудов и сердца, анемия, гиперхолистеринемия. Избыток — наличие врожденных заболеваний, изменения водно-солевого и белкового обменов, окислительно-восстановительных реакций, течения беременности, идиопатическое снижение чувства вкуса и обоняния, гипер- и паракератоз. |
|
Фтор |
1,3–1,9 |
1,5 |
Недостаток — кариес. Избыток — флюороз, полиневриты, остеосклеротические изменения костей, артериальная гипотония. |
|
Марганец |
0,0015 |
0,1 |
Недостаток — снижение скорости роста, нарушения липидного обмена. Избыток — анемия, нарушения функционального состояния. |
|
Кобальт |
0,7–5 |
0,1 |
Недостаток — заболевания системы крови, изменение морфологического состава крови, подавление иммунных и окислительно-восстановительных реакций. Избыток — нарушение функционального состояния ЦНС и щитовидной железы. |
|
Селен |
не уст. |
- |
Недостаток — увеличение детской смертности, развитие синдрома «болезнь белых мышц». Избыток — кариес, злокачественные новообразования. |
|
Общее солесодержание |
- |
- |
В зависимости от содержания основных солевых компонентов отмечена связь со смертностью от КВЗ; связь с заболеваниями сердечно-сосудистой, желудочно-кишечной и выделительной систем организма. |
|
Алюминий |
- |
0,5 |
Нейротоксическое действие. |
|
Барий |
- |
0,1 |
Воздействие на сердечно-сосудистую и кроветворную систему. |
|
Бор |
- |
0,5 |
Снижение репродуктивной функции у мужчин, нарушение овариально-менструального цикла у женщин (ОМЦ), углеводного обмена, активности ферментов, раздражение ЖКТ. |
|
Кадмий |
- |
0,001 |
Болезнь «итай-итай», увеличение КВЗ, почечной, онкологической заболеваемости (ОЗ), нарушения ОМЦ, течения беременности и родов, мертворождаемость, повреждение костной ткани. |
|
Молибден |
- |
0,25 |
Увеличение КВЗ, заболеваемость подагрой, эндемическим зобом, нарушения ОМЦ. |
|
Мышьяк |
- |
0,05 |
Нейротоксическое действие, поражение кожи, ОЗ. |
|
Натрий |
- |
200 |
Гипертензия. |
|
Никель |
- |
0,1 |
Поражение сердца, печени, ОЗ, кератит. |
|
Нитраты, нитриты |
- — |
45 33 |
Рак желудка, метгемоглобинемия. |
|
Ртуть |
- |
0,0005 |
Нарушения функции почек, нервной системы. |
|
Свинец |
- |
0,03 |
Поражение почек, нервной системы, кроветворных органов, КВЗ, авитаминозы С и В. |
|
Стронций |
- |
7 |
Стронциевый рахит. |
|
Хром |
- |
0,5 |
Нарушение функции печени и почек. |
|
Цианиды |
- |
0,1 |
Поражение нервной системы, щитовидной железы. |
|
Дибромхлор-метан |
- |
0,03 |
Мутагенное действие, ОЗ. |
|
Тетрахлор-этилен |
- |
0,02 |
Мутагенное действие, ОЗ. |
|
Бензол |
- |
0,5 |
Воздействие на печень и почки. |
|
Бензапирен |
- |
0,000005 |
ОЗ |
|
Пентахлор-фенол |
- |
0,01 |
ОЗ |
|
Гексахлор-бензол |
- |
0,05 |
ОЗ |
|
Железо |
- |
0,3 |
Аллергические реакции, болезни крови. |
|
Сульфаты |
- |
500 |
Диарея, увеличение числа гипоацидных состояний. |
|
Хлориды |
- |
350 |
Гипертензия. |
|
Дихлорфенол |
- |
0,002 |
ОЗ |
|
Трихлорфенол |
- |
0,004 |
ОЗ |
Литература:
- Комплексное использование и охрана водных ресурсов. Под редакцией О. А. Юшманова М.: Агропромиздат, 1985
- А. М. НиканоровТ. А. Хоружая, А. В. Жулидов Мониторинг качества вод: оценка токсичности
- Ю. В. Новиков «Экология, окружающая среда и человек»
