Меню Рубрики

Анализ воды общие сведения о воде

Общие сведения о воде. Вода — самое распространенное вещество (минерал) на Земле. Она образует оболочку, которую называют гидросферой. Общий объем гидросферы очень велик. Если бы всю воду, находящуюся в океанах и водоемах суши, распределить равномерно по поверхности Земли, то образовался бы слой в 2,7 км. Вода в океанах и морях составляет 73% всех водных запасов, в земной коре — 25%, в ледниках, озерах и реках — 2%. Гидросфера находится в постоянном взаи­модействии с другими земными оболочками.

Вода является одним из условий существования жизни на Земле, это колыбель жизни. Да и первые очаги культурной жизни возникали вдоль рек и берегов морей. Ныне снабжение насе­ления и производства пресной водой стало важнейшей проблемой — проблемой номер один развития всего человечества. Дело в том, что только 2% всей воды на Земле приходится на пресную воду, которая может использоваться в бытовых и производственных целях.

Достаточно привести такие примеры, показывающие количество необходимой воды в современном производстве. Для изготовления 1 т кирпича надо израсходовать 1—2 г воды; на добычу 1 т угля — 3 т; для изготовления 1 г стали и бумаги — 250—300 т воды. Еще выше потребность в воде в сельском хозяйстве: 1 т урожая пшеницы поглощает 1500 т воды, риса — 4000 т, а хлопка — 10 000 т; для производства 1 т мяса нужно не менее 50 000 г воды.

В связи с бурным развитием хозяйства и неразумным использованием воды сточные воды промышленных и бытовых предприятий часто загрязняют реки и озера. Уже теперь в ряде стран на протяжении десятков тысяч километров вода в реках непригодна для питья. Гибнет рыба, чахнет растительность. Загрязняется и Мировой океан. Отдельные страны сбрасывают в него радиоактивные отходы, химические отравляющие вещества. Океан загрязняется и от судоходства. В течение года в воды океанов и морей сбрасывается не менее 14 тыс. т мазута.

В нашей стране приняты законы по охране вод от загрязнения. Охрана чистых вод от загрязнения — общенародное дело, основа дальнейшего развития производства.

Вода обладает удивительными свойствами, отличающими ее от других природных тел:

1. Вода — единственный минерал, существующий в естественных условиях на нашей планете одновременно в твердом, жидком и газообразном состояниях. Переход воды из одного состояния в другое происходит постоянно. В результате этого на Земле наблюдается круговорот воды.

2. При понижении температуры от +4° С до замерзания вода увеличивает свой объем. Вот почему лопается на морозе закупоренная бутылка, разрываются трубы, в которых замерзла вода, разрушаются скалы.

3. Вода обладает самой высокой после ртути способностью прилипать к поверхности многих тел, высоко подниматься по тонким капиллярам. С этим свойством связаны особенности циркуляции воды в почве и в горных породах, движение соков у растений, кровообращение у человека и животных.

4. Вода — универсальный растворитель. В ней встречаются почти все химические элементы.

5. Вода легко вступает во взаимодействие со многими веществами.

Кроме перечисленных свойств, вода обладает еще и такими, как текучесть, способность постоянно менять форму, прозрач­ность, бесцветность. Вода не имеет запаха.

Мировой океан. Под Мировым океаном понимают огромные водные пространства, покрывающие непрерывной водной оболочкой большую часть земного шара. Воды океана заполнили крупные понижения земной поверхности. На всем протяжении они обладают определенными физическими и химическими свойствами, которые отличают их от пресных вод суши.

Воды Мирового океана распределяются неравномерно. Между 30—70° широты в южном полушарии на них приходится 95,5%, а в северном — 44,1%.

Каждый из четырех океанов, составляющих Мировой океан, вдаваясь в сушу, образует моря и заливы. Море — это более или менее изолированная часть океана, имеющая свой режим, т.е. свои условия солености, температуры, течения. Заливы — менее изолированные части океанов или морей с режимом, сход­ным с тем океаном или морем, частью которого они являются. Исторически сложилось так, что некоторые моря называют заливами, хотя они являются типичными морями, например Мексиканский, Гудзонов, Персидский заливы.

В зависимости от положения и характера их котловин моря делят на межматериковые (Средиземное, Карибское, Красное); внутри материковые (Черное, Азовское, Балтийское); окраинные (моря Северного Ледовитого океана); межостровные (Яванское).

В настоящее время ученые всего мира изучают Мировой океан по общей международной программе. Большую работу проводят советские исследователи. Наш исследовательский флот оснащен передовой техникой. Так, его флагман «Академик Курчатов» оборудован всеми современными навигационными приборами, позволяющими работать в любом районе Мирового океана. На борту корабля 24 лаборатории, счетно-вычислительная машина, радиолокационная станция, 7 эхолотов, позволяющих точно по курсу определять глубины океана. На кораблях изучают животный и растительный мир океанов и морей.

Морская вода представляет собой газово-солевой раствор, богатый по качественному составу: в воде океанов обнаружено до 44 химических элементов. Океаническая вода имеет горько-соленый вкус.

Соленость Мирового океана измеряют в промиллях и обозначают знаком ‰. Средняя соленость воды составляет 35‰, т.е. в литре воды растворено 35 г соли. Наибольшая соле­ность отмечается в тропических широтах, где испарение велико, а приток пресной воды небольшой. 15 экваториальной полосе соленость несколько уменьшается благодаря большому количест­ву осадков. Наибольшая соленость в Красном море — до 41‰.

Наши моря имеют небольшую соленость, за исключением мо­рей Тихого океана. Так, в Балтийском море всего 8—12 ‰.

В сухом климате соленость увеличивается. На ее распределе­ние оказывают также влияние морские течения: теплые увеличи­вают, холодные уменьшают соленость воды. Уменьшается соле­ность и там, где впадают в моря крупные реки.

В океанической воде растворены многочисленные газы. Осо­бое значение принадлежит кислороду, которым дышат все живые организмы. В холодных водах растворено кислорода больше, чем в теплых.

Углекислый газ находится главным образом в виде углекис­лых соединений. Его используют морские животные для построе­ния раковин и костного скелета.

Вода в океанах и морях имеет разную температуру. В эквато­риальной зоне температура верхнего слоя воды плюс 27—28° С, по сезонам колебания ее незначительны. В умеренных широтах температура воды от 0 до +20° С, в полярных — от 0 до — 2° С.

В полярных странах вода Мирового океана замерзает. Кристаллики льда, образовавшиеся на поверхности, постепенно срастаются, образуя комки и льдинки, которые почти сплошь по­крывают поверхность моря или океана, это «ледяное сало». Льдинки увеличиваются в размерах, трутся друг о друга и при­нимают вид больших плавающих тарелок. Этот покров еще не сплошной и называется блинчатым льдом. Если погода тихая, блинчатый лед смерзается, образуя сплошной ледяной покров. Сильное волнение обычно разбивает ледяной покров на огром­ные участки, называемые ледяными полями. Ледяные поля под влиянием ветров надвигаются друг на друга, взламываются по краям, нагромождаются в виде ледяных торосов. Высота торосов над водой в отдельных случаях достигает 5—10 м. Тол­щина льда многолетних ледяных полей 3—5 м и более.

Граница замерзания океана проходит от берегов Ньюфаунд­ленда к западным берегам Гренландии, к островам Шпицберге­на, далее к берегам Кольского полуострова. В Тихом океане — от берегов Северной Кореи к острову Хоккайдо, от Курильских островов к полуострову Аляска. В южном полушарии граница замерзаемости поднимается до 45° ю.ш.

С Антарктиды и Гренландии сползают огромные ледники в мо­ря и океаны. Обламываясь, они образуют плавающие ледяные горы — айсберги. Наблюдались айсберги высотой до 157 м, а длиной до 170 км. При этом над водой находится лишь1/7 часть льда. Морские течения их выносят в северном полушарии до 40— 50° с.ш., а в южном до 30—40° ю.ш.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

источник

У природы нет плохой погоды, она есть у человека. Этот пример иллюстрирует всю субъективность, относительность понятия качества применительно к природным объектам, таким как погода, горные породы, древесина, многое другое и, конечно, вода. Понятие качества возникает, когда человек использует среду или материал для своих нужд. Таким образом, «качество воды» появляется тогда, когда её начинают использовать.

Как используется источник жизни:

  • питьё человеком (1,5 — 2 литра на одного взрослого человека за один день)
  • теплоноситель (нагрев или охлаждение систем, передача тепла, терморегуляция планеты)
  • растворитель (способна растворить практически все, что мы видим вокруг себя — вопрос времени)
  • питание растений или животных
  • резка керамической плитки
  • производство водородного топлива

Для обычного человека главный критерий качества — пригодность для питья. С этой точки зрения мы рассмотрим её свойства далее.

Сюда относятся показатели, которые возможно определить органами чувств. К ним относятся вкус, запах, цвет (цветность), мутность (прозрачность или непрозрачность). Часть параметров определяется не только с помощью носа, глаз, языка, но и на аналитическом оборудовании. Например, мутность и цветность определяют используя фотометр, а прозрачность — цилиндр и градировочную шкалу.

Характеризует вкусовые ощущения от попадания жидкости на рецепторы языка. Оценивается в баллах. иногда добавляют описание вкуса, помогающее оценить пригодность для питья, содержание специфических химических веществ.

Оценивают вкус только питьевой воды, к которой относится бутилированная и водопроводная. Некоторые лаборатории определяют вкус только бутилированной при условии предоставления запечатанной тары (бутылки). Это обусловлено заботой о безопасности сотрудников. Представьте себя на месте химика-аналитика, который вынужден пробовать жидкость из неизвестного источника. Курьезные случаи: список параметров анализа «сточки» содержал вкус. Разумеется, никто не пробовал канализационные стоки, это опасно.

Оценивает ощущения от вдыхания пара, образующегося над сосудом, содержащим исследуемую жидкость, через нос. Запах выражают баллами, которые характеризуют интенсивность запаха, а также указывают его характер, например:

  • цветочный
  • специфичный химический
  • болотный
  • затхлый
  • свежести
  • гнилостный

Выделяют специфические запахи химических соединений, например, хлора, сероводорода, фенола. По этой причине определение запаха предшествует определению других компонентов, помогает рассчитать коэффициент разбавления, скорректировать подготовку проб. Определять запах могут только сотрудники, прошедшие специальное обучение. Среди требований к помещению числится обеспечение отсутствия мешающих воздействий, включая цвет стен, а также отсутствие посторонних запахов.

Погрешность определению запаха добавляет использование неправильной тары для отбора. К ней относятся бутылки из-под газированных, ароматизированных напитков. Даже если тщательно вымыть такую тару запах все равно сохранится.

Определяет изменение длины волны светового луча при прохождении через толщу раствора. Проще говоря, сосуд прямоугольной формы (длина большей стороны 1 или 5 сантиметров) заполняют исследуемым раствором, пропускают через него свет, изучают изменение этого света. Исследование проводят на оптическом приборе — фотометре или спектрофотометре. При проведении экспресс-анализа используют сравнение с стандартной шкалой. Это быстро, но не точно.

Чистая вода не имеет цвета, по крайне мере, его не видно, если толщина слоя менее метра. Цветность появляется если раствор содержит соединения, изменяющие окраску. К ним относятся органические вещества (гуминовые, органические красители), минеральные компоненты или их комплексы (большинство металлов образуют окрашенные соединения при взаимодействии с гидроксидом или анионами минеральных кислот). По величине цветности судят об общем содержании «цветных» соединений, отдельные группы не выделяют. Как правило, обращают внимание на специфическую окраску, которая помогает при проведении анализа. Например, ржавая говорит о высоком содержании железа, коричневая — признак гуминовых соединений, синие оттенки — выраженное химическое загрязнение.

Показывает содержание едва заметных взвешенных частиц, которые снижают способность раствора пропускать свет. Это происходит за счет того, что взвесь отражает, рассеивает часть света, проходящего через слой жидкости. Мутность определяют экспресс-методом используя цилиндр с прозрачным дном и бумагу с нанесенным стандартным шрифтом. При таком определении параметр могут называть прозрачностью по шрифту. Мутность не выявляет конкретный компонент, то есть определить характер взвеси определяя только этот параметр невозможно. Он выявляет присутствие посторонних частиц, служит показанием к проведению дополнительных анализов или установке механического фильтра.

К этим параметрам относят все химические соединения, которые можно количественно определить, то есть узнать точную объемную или массовую концентрацию. Их делят на группы, перечисленные ниже. В зависимости от класса вещества, а также объекта исследования различаются методы анализа, подходы, оборудование. 8 из 10 показателей качества относятся к этой группе, поскольку она обширна и система определения нормативных значений (ПДК) для нее наиболее разработана.

К этой группе относятся характеристики, которые описывают не отдельный химический параметр, а набор похожих параметров или результат группы процессов. Их определение дает наибольшее количество информации за наименьшие деньги. На основании результатов этих исследований составляют план дополнительной работы, если требуется.

Также известна как pH или водородный показатель. Характеризует концентрацию (активность) ионов водорода, их баланс с гидроксид ионами. Разработаны ПДК по этому параметру у всех типов вод, с которыми мы сталкиваемся. Отклонение от нейтрального диапазона 6-8 ед.pH говорит о систематических сдвигах состава жидкости, её существенном обогащении химическими компонентами.

Характеризует содержание кальция, магния и стронция. Раздельного определения этих элементов не происходит. Определение жесткости совместно с мерами по водоподготовке предотвращает поломку водонагревательного оборудования, парогенераторов. Накипь на стенках чайника образуется даже при безопасном содержании солей жесткости. Основной метод определения — титрование хелатным соединением в присутствии индикатора. Жесткость уменьшают, используя ион-обменные смолы, которые восстанавливают поваренной солью. Чем выше жесткость — тем больше соли требуется для восстановления.

Показывает содержание легко окисляемого органического вещества. Для определения параметра используют перманганат калия в кислой среде, который окисляет не всю органику. Эту группу разрушаемой таким образом органики составляют углеводы, детергенты (моющие средства), природная органика (гуминовые вещества), фенолы и другие. Повышенное значение окисляемости — повод провести дополнительные исследования содержания органических соединений в образце. Чтобы снизить значение параметра дозируют в воду окислители, такие как перекись водорода, гипохлорит натрия, озон.

Иначе минерализация или солесодержание. Выражает суммарное содержание солей, которые остаются при выпаривании. В зависимости от ожидаемого содержания солей выпаривают от 100 мл до одного литра жидкости. Это занимает много времени. Определяют параметр гравиметрически, при помощи весов, измеряя массу стакана до выпаривания жидкости и после. Метод точен, его легко осуществить на территории лаборатории.

Мы часто встречаем информацию о том, что можно достоверно определить сухой остаток используя кондуктометрический метод (определение электропроводности). Для этого продают специальные солемеры. Пожалуйста, не используйте такие приборы с целью определения жесткости или солесодержания, они не дают точных результатов.

Здесь собраны вещества и элементы из раздела неорганической химии. К ним относятся металлы, анионы неорганических кислот, растворенные газы. Несмотря на то, что неорганических веществ меньше, чем органических они широко распространены и активно растворяются в воде. С этим связан интерес к этой группе показателей.

Читайте также:  Исследовательская работа анализ качества воды

Распространенный элемент земной коры. Деятельность человека, растворение горных пород, биологическая активность приводят к распространению элемента в жидкой среде. Повышенное содержание железа характеризует природные воды Москвы и Московской области. Это обусловлено режимом увлажнения, активной миграцией элемента из почвы в водоносные горизонты. Повышенное содержание железа — обычное дело для скважин различной глубины. Туда железо попадает из вмещающих пород, растворяясь при преобладании восстановительной обстановки. После вскрытия скважины туда попадает кислород, железо окисляется — жидкость становится «ржавой». По этой причине состав новых скважин динамичен, в связи с чем, требует постоянного контроля.

По распространению занимает четырнадцатое место среди элементов. Элемент-спутник железа. Образует характерный черный налет на поверхности, подвергающейся переменному увлажнению-высыханию. Убирается вместе с железом. Вызывает неприятные последствия для здоровья при систематическом употреблении, включая болезнь Паркинсона.

Высокотоксичный тяжелый металл. Деятельность человека, связанная с производством, применением оружия, добычей, переработкой металлов и так далее приводит к попаданию ртути в окружающую среду. Вызывает тяжелые нарушения работы организма при употреблении внутрь с питьём или пищей. Метал, который образует металлорганические соединения, обладающие более высокой токсичностью и миграционной способность.

Самый распространенный металл на Земле. Неотъемлемый компонент нескольких сотен минералов. Образует комплексные соединения с органическими веществами, после чего мигрирует внутри водоносных горизонтов, с током рек и ручьев. Наиболее токсичен при значении водородного показателя меньше 5 ед.pH (кислая среда) и при попадании в желудок.

Соли сильной серной кислоты. Образуются при разрушении минералов, содержащих сульфаты. Появляются после окисления моно- и диоксида серы, которые выбрасываются в атмосферу промышленными предприятиями. Совместно с магнием оказывают слабительный эффект. Малотоксичны. Присутствуют в минеральной воде в количестве до 1 грамма на литр, обуславливают сульфатный тип минерализации.

Анионы сильной азотной кислоты. Хорошо растворимы, активно насыщают жидкую фазу мигрируя из почвы, пород, биогенных объектов. Вместе с аммонием служат источником азотного питания растений. При избытке в природных водах приводят к эвтрофикации (избыточному развитию растений, водорослей, заболачиванию). Токсичны, представляют опасность для грудных детей и пожилых людей.

Соли сильной, минеральной соляной кислоты. Поваренная соль — хлорид натрия — используется при приготовлении пищи, широко распространен. Совместно с сульфатами, хлориды составляют основу минерализации природных вод южных регионов. В сочетании с натрием участвуют в регулировании водного баланса организма, при избыточном поступлении вызывают накопление жидкости, отеки, отягощение работы сердца.

Раздельное определение органических компонентов проводят на хроматографах. Этот процесс сводится к следующему: исследуемый раствор пропускают через сорбент, который обменно задерживает целевой компонент. Этот процесс приводит к концентрированию этого соединения, разделению похожих веществ внутри потока и его определению на детекторе. Изучают параметры удерживания, массу, заряд, конфигурацию целевого компонента. По сочетанию факторов определяют концентрацию молекул в растворе. Три из четырех опасных соединений, негативно влияющих на организм человека, относятся к классу органических веществ. Стоимость хроматографического оборудования превышает 4 миллиона рублей за одну машину, поэтому определение представителей этой группы стоит дорого.

Включают оценку пригодности жидкости для питья по микробиологическим параметрам. Для этого исследуют содержание в образце представителей обобщенных групп микроорганизмов, таких как общее микробное число, колиформные, колиформные термотолерантные бактерии, а также наличие конкретных возбудителей и их паразитов. Подробный материал об этом от нашего микробиологи читайте здесь.

На данный момент разработан набор документов, регламентирующих качество воды в зависимости от её назначения, происхождения, способа использования. Вот некоторые из них:

  • Бутилированная первой категории СанПиН 2.1.4.1116-02
  • Бутилированная высшей категории СанПиН 2.1.4.1116-02
  • Систем централизованного водоснабжения СанПиН 2.1.4.1074-01
  • Водные объекты рыбохозяйственного значения Приказ Минсельхоза РФ № 552
  • Объекты рекреационного водопользования СанПиН 2.1.5.980-00
  • Вода плавательных бассейнов СанПиН 2.1.2.1188-03
  • Постановление Правительства РФ № 644 — Ливневые стоки
  • Постановление Правительства РФ № 644 — Хозяйственно-бытовые стоки

Подробность и строгость норматива, регламентирующего качество, зависит от количества людей, которые её употребляют. Самыми строгие — для водопроводной и бутилированной воды. Мы не используем при оценке качества норматив для нецентрализованных источников водоснабжения, поскольку он допускает содержание веществ в количестве, наносящем вред здоровью. Это допущение сделано потому, что такую жидкость, по мнению разработчиков, употребляет малое количество людей. Мы не придерживаемся этой точки зрения.

Часть документов предназначена для сохранения окружающей среды. Приказ Минсельхоза РФ № 552 регламентирует состояние водных объектов, в которых выращивают, содержат или добывают рыбу. Состав жидкости, сбрасываемой в водоемы и водотоки рыбохозяйственного назначения должно соответствовать указанным требованиям.

СанПиН 2.1.2.1188-03 и СанПиН 2.1.5.980-00 охраняют человека от вредного воздействия, получаемого в процессе контакта поверхности тела с водой. Включают химические, микробиологические и паразитологические параметры.

Постановление Правительства РФ № 644 описывают процедуру обращения с сточными водами для водопользователей. Там содержится перечень параметров, которые в обязательном порядке нужно анализировать в сточной воде для её сброса в центральную канализацию или ливневые сточные системы. В случае нарушения требований на организацию-нарушителя накладывают штраф.

Часть сокращений используются не только как сленг химиков-аналитиков, но как часть регламентирующих документах. Вот некоторые из них:

ПДК — предельно допустимая концентрация — пороговое значение загрязнителя, после которого его присутствие наносит вред

СанПиН — санитарные нормы и правила — нормативный документ, утверждаемый главным санитарным врачом, действующий повсеместно или в отдельном регионе.

ХПК — химическое потребление кислорода

БПК — биохимическое потребление кислорода

ПО — перманганатная окисляемость

СО — сухой остаток, минерализация

Этот вид анализа проводят по обобщенным показателям, поскольку другие параметры требуют подготовки проб перед инструментальным измерением. Экспресс-анализы, как правило, характеризуются пониженной точностью. Поскольку речь идет о безопасности для здоровья рекомендуется использовать эту форму исследования только если требуется принять срочное решение о прекращении употребления жидкости из сомнительного источника или если того требует компания по установке фильтр-систем. Не стоит путать срочные анализы и выездные исследования, которые проводят сотрудники лаборатории. Последние считают полноценными и применяют, если нет возможности доставить пробы в лабораторию, например для контроля состояния морской воды во время продолжительных рейсов.

источник

Это открытие физиков произвело сенсацию в научном мире – оказывается, изъяв из самой обычной воды тяжелый изотоп дейтерий, замедлитель биологических процессов, можно превратить ее в замечательное средство оздоровления всего организма! В противоположность «тяжелой воде» – незаменимому веществу в ядерной физике, но опаснейшему яду для человека, – получившуюся жидкость стали называть «легкой водой». Цветы, политые такой водой, растут быстрее и цветут более пышно, а люди, принимающие ее ежедневно, избавляются от повышенной утомляемости и метеозависимости, становятся менее уязвимыми для вирусов и микробов, обретают высокую работоспособность и прекрасный внешний вид. О том, как превратить воду в «легкую», как применять ее с пользой для здоровья, и рассказывает эта книга. Данное издание не является учебником по медицине. Все рекомендации должны быть согласованы с вашим лечащим врачом.

  • Введение
  • Глава 1. Здоровье в условиях современного мира. Связь между экологическими реалиями, здоровьем человека и водой
  • Глава 2. Что такое вода? Общие сведения о воде, ее химический состав. Историческое значение воды. Место воды в жизни человека: от первобытного времени до наших дней
  • Глава 3. Какая бывает вода? Промышленная, техническая и питьевая вода. Основные виды питьевой воды: родниковая вода, бутилированная вода, фильтрованная вода
  • Глава 4. Изотопный состав воды. Тяжелая и легкая вода. Полезные свойства легкой воды
  • Глава 5. Использование легкой воды и результаты ее применения
  • Глава 6. Шесть способов приготовить легкую воду в домашних условиях

Из серии: Знахарь (АСТ)

Приведённый ознакомительный фрагмент книги Легкая вода – cредство от 100 недугов! (Антон Корнеев, 2014) предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.

Глава 2. Что такое вода? Общие сведения о воде, ее химический состав. Историческое значение воды. Место воды в жизни человека: от первобытного времени до наших дней

Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое. Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты – сама жизнь. Ты наполняешь нас радостью, которую не объяснить нашими чувствами.

Вода окружает нас. Мы и не задумываемся, насколько разнообразным может быть вещество, которое мы обозначаем одним словом. Океаны, моря, реки, озера, ледники, айсберги, болота, дождь, туман, снег, роса – все это вода, и она всегда разная.

Кстати, из всех известных нам веществ, только вода может пребывать одновременно в трех агрегатных состояниях – газообразном, жидком и твердом.

Большая часть запасов воды на нашей планете – это соленые воды, непригодные для использования человеком без предварительной очень сложной очистки. Таким образом, пресная вода, которая так необходима нам, составляет всего 2,5 % от общей массы. Но и этим небольшим количеством мы не можем воспользоваться в полной мере. 75 % пресной воды пребывает в твердом состоянии, например в ледниках, 24 % располагается под землей в виде грунтовых вод, а еще 0,5 % находится в почве в виде влаги. А на наиболее доступные и дешевые источники воды – реки, озера и прочие наземные водоемы приходится чуть больше 0,01 % мировых запасов воды.

Помня о значении, которое вода имеет для жизнедеятельности человека и всего живого на Земле, можно безапелляционно утверждать, что водные ресурсы – самые ценные.

На школьных уроках химии мы изучали формулу воды: Н2О. Но, оказывается, и здесь все не так просто. Действительно, молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Но полностью соответствует такой формуле лишь вода, находящаяся в парообразном состоянии. И объяснение здесь достаточно простое.

В молекуле воды ядра атомов водорода и кислорода образуют равнобедренный треугольник. В вершине его – сравнительно крупное кислородное ядро, в углах – по одному ядру водорода. В соответствии с электронным строением атомов водорода и кислорода молекула воды располагает пятью электронными парами, которые образуют электронное облако. Оно неоднородно. У кислородного ядра создается избыток электронной плотности. Внутренняя электронная пара кислорода равномерно обрамляет ядро: схематически она представлена окружностью с центром – ядром O 2- . Четыре внешних электрона группируются в две электронные пары, тяготеющие к ядру, но частично не скомпенсированные.

Схематически суммарные электронные орбитали этих пар показаны в виде эллипсов, вытянутых от общего центра – ядра O 2- . Каждый из оставшихся двух электронов кислорода образует пару с одним электроном водорода. Эти па́ры также тяготеют к кислородному ядру. Поэтому водородные ядра – протоны – оказываются несколько оголенными, и здесь наблюдается недостаток электронной плотности.

Таким образом, в молекуле воды есть два отрицательных заряда (избыток электронной плотности в области кислородного ядра) и два положительных (недостаток электронной плотности у двух водородных ядер). Так как электрические заряды расположены асимметрично, то молекула воды имеет заметно выраженную полярность, и, соответственно, высокую диэлектрическую проницаемость, самую высокую из всех известных нам соединений.

Благодаря этому вода является прекрасным растворителем. И всегда представляет собой раствор сложного состава. Даже из дождевой воды, считающейся наиболее чистой, можно выделить различные минеральные и органические вещества, захваченные водой из атмосферы.

Из пресных и морских вод можно выделить органические компоненты – растворимые соединения белков, сахаров, спиртов, углеводородов и подобных веществ, являющихся продуктами жизнедеятельности животных и растений, обитающих на берегах водоемов и в них самих, а также отходы промышленности и сельского хозяйства. А в одном литре океанской воды растворено около 35 г солей. При этом солевой состав отличается не только количественно, но и качественно. На 89 % морские соли состоят из хлоридов (преимущественно – натрия и кальция), на 10 % – из сульфатов (натрия, калия и магния), на 1 % – из карбонатов (натрия и кальция). В пресных водах больше всего карбонатов (натрия и кальция) – до 80 %. Сульфатов (натрия, кальция и магния) – около 13 %. Остальные 7 % приходятся на хлориды (натрия и кальция) и другие соли.

Газ в воде также присутствует, и наиболее часто встречается кислород, азот, углекислый газ, сероводород. В истоках горных рек содержание кислорода может достигать 6 мг/л. В глубинных слоях Черного моря высока концентрация сероводорода – до 100 мг/л. Этот ядовитый газ присутствует и в нижних слоях некоторых озер.

Таким образом, несмотря на свой простой химический состав, вода является одним из самых загадочных и странных веществ на нашей планете.

Согласно наиболее распространенной теории, все живое на Земле зародилось в ее бескрайних доисторических морях примерно 3,8 миллиардов лет назад, когда при особых, существовавших именно тогда условиях, образовались вещества с кристаллическими формами. И при помощи солнечного света и электрических зарядов в качестве источники энергии из них зародились первые обитатели Земли – прокариоты, организмы без оформленного ядра, похожие на бактерий. Они существовали в тонкой пленке на дне водоемов и во влажных местах. И уже впоследствии из них (а возможно, и совершенно независимым путем) возникли и крошечные одноклеточные организмы – древнейшие простейшие животные.

Но как на Земле появилась вода?

Для того чтобы узнать ответ на этот вопрос, обратимся еще к одной распространенной теории и вернемся на 4,5–5 миллиардов лет назад, когда частицы гигантского облака космической пыли спрессовались в раскаленный шар. Эта пыль состояла из всех известных в природе химических элементов, и горячий водяной пар вырывался с поверхности этого раскаленного докрасна шара и обволакивал его плотным облаком. В ледяной атмосфере пар охлаждался и превращался в воду, которая выпадала обратно на Землю в виде сплошных дождей. Но Земля еще не остыла, и на ее поверхности вода снова превращалась в пар, который опять поднимался в атмосферу.

Так продолжалось долгие миллионы лет, в течение которых Земля постепенно остывала и ее жидкая поверхность начинала неравномерно твердеть. Так образовалась земная кора, состоящая из впадин и возвышенностей. Когда температура поверхности достаточно понизилась, дождевая вода перестала полностью испаряться и стала собираться в огромные «лужи». Примерно в это время и произошел настоящий потоп: вода, уже ставшая частью атмосферы, безостановочно лилась на Землю. Постепенно в глубоких впадинах земной коры она начала скапливаться, потому что изменение температурного режима уже не позволяло воде испаряться. В атмосфере уменьшалось содержание воды, а на поверхности планеты ее скапливалось все больше и больше. Из верхних слоев земной коры вода вымывала и растворяла в себе огромное количество минералов и солей. На Земле образовался Океан, покрывший большую ее часть, а облачный покров становился все тоньше, пока солнечные лучи не коснулись нашей планеты. Многовековой дождь закончился. Прошло еще много миллионов лет. На суше появлялись первые растения – лишайники и папоротники, кистеперые рыбы вышли из воды, их дыхательная система трансформировалась, и они научились извлекать кислород не только из воды, но и из воздуха. Появлялись иные формы жизни, и Землю сотрясали природные катаклизмы, придавшие ей тот облик, в котором увидел ее первобытный Человек.

Читайте также:  И начинает уставать вода анализ

Как и любое другое животное, человек всегда был привязан к воде. Древние племена предпочитали селиться недалеко от пресных водоемов, так как, во-первых, вода была необходима для утоления жажды, а во-вторых, на водопой зачастую приходили животные, которые могли служить объектами охоты и, соответственно, обеспечить племя едой на определенный срок. В то время воду носили в плетеных корзинах, обмазанных глиной, и, согласно предположениям ученых, однажды такая корзина попала в огонь. Под действием тепла глина затвердела и появилась первая посуда. Ее, благодаря опыту, уже использовали не только для переноса жидкости, но и для кипячения воды на костре и приготовления, например, «супа» из кореньев и трав.

Согласно пониманию человека древнейшей эпохи, наводнения или засуха были результатом доброжелательного или враждебного отношения к человеку духа, живущего в воде. И люди старались уважить его различными способами. Способы эти варьировались от абсолютно безобидных, таких, как обычай выпить глоток воды, зачерпнутый руками на берегу реки, до таких, как жертвоприношение.

Как и все важное и необъяснимое, вода приобретала в глазах людей мистические свойства. Так, например, поражаясь способности ее растворять физическую грязь, воде стали приписывать свойства очищать душу, что впоследствии также отразилось во всех религиях мира.

И если в первобытные времена люди поклонялись общему Духу Воды, то уже в греческой античности каждая река, каждый ручеек имели свое божество – нимфу, не говоря уже о более крупных водоемах, и главного повелителя этой стихии – бога Посейдона, брата Зевса.

С развитием цивилизации человечество все больше использовало воду не только в бытовых целях, но и в медицине и производсте. А для обеспечения ее непрерывного присутствия в нужном количестве изобретатели решали проблемы создания, а потом и усовершенствования специальных приспособлений и сооружений, позволяющих доставлять воду от водоемов к месту обитания человека.

Так появились колодцы и оросительные системы. Согласно результатам археологических раскопок, уже в Древнем Риме была создана система водопроводов, прообразом которой послужила транспортировка воды по глиняным трубам в Древнем Египте. Специальная система с использованием силы домашних животных или рабов поднимала воду на поверхность из глубоких вырытых скважин или доставляла воду путем «естественного потока», если родник или источник находился на возвышенности.

Но уже тогда человек, опираясь на результаты наблюдений за реакцией своего организма, понимал необходимость очистки употребляемой воды. Первый фильтр был примитивен – это был короб с влажным песком, через который фильтровалась вода.

С тех пор много воды утекло, появилось много иных факторов, загрязняющих экологию, в том числе и воду… Но принципы, работавшие в древности, мы используем и сейчас. На смену силе животных пришло электричество, а с развитием наук, в том числе химии, стало понятно, что механической очистки воды недостаточно, чтобы живительная влага, поглощаемая нами, приносила пользу, а не вред.

  • Введение
  • Глава 1. Здоровье в условиях современного мира. Связь между экологическими реалиями, здоровьем человека и водой
  • Глава 2. Что такое вода? Общие сведения о воде, ее химический состав. Историческое значение воды. Место воды в жизни человека: от первобытного времени до наших дней
  • Глава 3. Какая бывает вода? Промышленная, техническая и питьевая вода. Основные виды питьевой воды: родниковая вода, бутилированная вода, фильтрованная вода
  • Глава 4. Изотопный состав воды. Тяжелая и легкая вода. Полезные свойства легкой воды
  • Глава 5. Использование легкой воды и результаты ее применения
  • Глава 6. Шесть способов приготовить легкую воду в домашних условиях

Из серии: Знахарь (АСТ)

Приведённый ознакомительный фрагмент книги Легкая вода – cредство от 100 недугов! (Антон Корнеев, 2014) предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.

источник

Вода является основным источником, необходимым для жизни человека. Она составляет около 70% общего веса тела у взрослых людей. Ежедневная потребность человеческого организма в питьевой воде составляет 2 – 3 литра. Отсутствие воды в организме неизбежно приводит к смерти в течение нескольких дней. Вода является лучшим растворителем, присутствующим в природной среде. Поэтому в ней также содержатся почти все химические элементы и соединения, присутствующие в земной коре. Они выступают в различных концентрациях в зависимости от их степени растворимости и многих разнообразных физико-химических процессов. Концентрация соединений в природных водах колеблется в среднем от нескольких мкг/л до нескольких десятков г/л.

  • поверхностные воды;
  • подземные (грунтовые) воды;
  • атмосферные воды.

К поверхностным относят воды рек, озер, водохранилищ, прудов, каналов, морей. Их состав определяют почвенно-геологические условия: климатические, геоморфологические и антропогенные факторы.

К подземным водам относят: подрусловые, грунтовые, межпластовые, артезианские, карстовые, шахтные. Шахтными называют подземные воды, проникающие в выработанное при добыче полезных ископаемых подземное пространство и проходящие через водоотлив шахты. Состав подземных вод определяется условиями их образования и залегания.

Качество поверхностных вод зависит от сочетания климатических и геологических факторов.

Основным климатическим фактором является количество и частота осадков, а также экологическая ситуация в регионе. Выпадающие осадки несут с собой определенное количество нерастворенных частиц, таких как пыль, вулканический пепел, пыльца растений, бактерии, грибковые споры, а иногда и более крупные микроорганизмы. Океан является источником разных солей, растворенных в дождевой воде. В ней можно обнаружить ионы хлорида, сульфата, натрия, магния, кальция и калия. Промышленные выбросы в атмосферу также «обогащают» химическую палитру, в основном за счет органических растворителей и оксидов азота и серы, являющихся причиной выпадения «кислотных дождей». Вносят свою лепту и химикаты, применяемые в сельском хозяйстве.

К числу геологических факторов относится структура русла рек. Если русло образовано известняковыми породами, то вода в реке, как правило, прозрачная и жесткая. Если же русло из непроницаемых пород, например гранита, то вода будет мягкой, но мутной за счет большого количества взвешенных частиц органического и неорганического происхождения.

В целом поверхностные воды характеризуются относительной мягкостью, высоким содержанием органики и наличием микроорганизмов.

Значительная часть выпадающей дождевой воды, а также талая вода, просачивается в почву. Там она растворяет содержащиеся в почвенном слое органические вещества и насыщается кислородом. Глубже находятся песчаные, глинистые, известняковые слои. В них органические вещества по большей части отфильтровываются, но вода начинает насыщаться солями и микроэлементами. В общем случае, на качество грунтовых вод влияют несколько факторов.

  1. Качество дождевой воды (кислотность, насыщенность солями и т.д.).
  2. Качество воды в подводном резервуаре. Возраст такой воды может достигать десятков тысяч лет.
  3. Характер слоев, через которые проходит вода.
  4. Геологическая природа водоносного слоя.

В наиболее значительных количествах в грунтовых водах содержаться, как правило, кальций, магний, натрий, калий, железо и в меньшей степени марганец (катионы). Вместе с распространенными в воде анионами — карбонатами, гидрокарбонатами, сульфатами и хлоридами — они образуют соли. Концентрация солей зависит от глубины. В наиболее «старых» глубоких водах концентрация солей настолько велика, что они обладают явственно солоноватым вкусом. К этому типу относится большинство известных минеральных вод. Наиболее качественную воду получают из известняковых слоев, но глубина их залегания может быть достаточно большой и стоимость работ по бурению скважины и ее транспортировки на поверхность возрастает в разы. Грунтовые воды характеризуются достаточно высокой минерализацией, жесткостью, низким содержанием органики и практически полным отсутствием микроорганизмов.

источник

Из курса природоведения мы все хорошо помним о круговороте воды в природе: испаряясь с поверхности земли, она собирается в верхних слоях атмосферы и возвращается обратно на землю в виде дождя и снега. Это так называемая атмосферная вода. Бытует мнение, что атмосферная вода чистая, но это не так. Совершая свой круговорот, вода зачастую загрязняется вредными для человека микроорганизмами.

Грунтовая вода скапливается в глубине земли на поверхности водоупорных горизонтов, состоящих в основном из толстого, плотного слоя жирной глины. Поскольку рельеф водоупорных горизонтов неоднороден, то скопившаяся на них вода образует разные по объему водоносные горизонты. Количество водоносных горизонтов и глубина их залегания зависят от строения грунта на данном участке местности.

Что же касается чистоты грунтовой воды, то чем глубже расположен водоносный слой, тем вода чище. Но при строительстве колодцев не следует забывать и о том, что если грунт загрязнен, то и вода, просачиваясь через него, становится непригодной для питья. Вот поэтому колодцы никогда не строят рядом с фермами, навозными кучами, выгребными ямами и т. п.

По санитарным нормам расстояние между ними и колодцем должно быть не менее 20 м. Кроме того, колодцы не строят по берегам рек, в низинах, затопляемых паводком или проливным дождем.

Если водоносный слой расположен ниже точки промерзания грунта в данной местности, то вода в нем всегда имеет приятный вкус и не требует дополнительной очистки.

Атмосферная вода, насыщенная газами, не содержит примесей и минеральных солей. В ее составе почти нет микроорганизмов.

Грунтовая вода содержит различные примеси в виде фосфорной кислоты, аммиака, солей калия и т. д. Поглощая из грунта углекислоту, она способна растворять минеральные соли.

Вода может быть жесткой или мягкой.

Жесткая вода содержит в своем составе большое количество минеральных солей. Степень жесткости определяется по количеству извести в 100 г воды: в 100 г воды, имеющей 1 градус жесткости, содержится 1 мг извести; в 100 г воды, имеющей 2 градуса жесткости, содержится 2 мг извести и т. д. Допустимая жесткость питьевой воды – 6–20 °.

Вода считается мягкой, если ее жесткость не превышает 10°. Она приятна на вкус, содержит в себе много воздуха и небольшое количество углекислого газа и соли.

Колодезная вода должна быть прозрачной и чистой, без вкуса и запаха. Очистить ее от мелких частиц песка, гравия, глины и других примесей, попавших из водоносных слоев, можно с помощью фильтра.

Оптимальная температура воды из колодца – 8–12 °C. Встретив на своем пути препятствие в виде водоупорного горизонта, вода начинает искать выход и находит его, как правило, в низко расположенных местах. Выходя на поверхность, она образует ключи в виде отдельных струек или одной сильной струи.

Ключи бывают восходящими или нисходящими в зависимости от давления, которое испытывает грунтовая вода. Если на низком и ровном месте вода вытекает на поверхность под некоторым напором, это восходящий ключ, а если она медленно стекает по склону оврага, то это нисходящий ключ.

Если при бурении скважины сильная струя воды вырывается на поверхность и поднимается над ней на значительную высоту, то такая струя называется артезианской.

Проще всего брать воду из восходящих и нисходящих ключей, но не всегда их удается найти. Артезианскую же воду можно получить практически на любом участке. Независимо от времени года и погодных условий ее уровень в колодце всегда одинаков. Но артезианская вода не всегда бывает хорошего качества, кроме того, она очень холодная.

Если вода горчит, скорее всего, в ней содержится сульфат магния. Кстати, он же придает воде жесткость. Соли марганца и железа придают воде металлический привкус. Щелочной (как по PH, так и по вкусу) воду делают сода и углекислый калий. Запах воде чаще всего придают микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности, реже такие растворенные в ней вещества, как аммиак, хлор.

Химический состав воды, употребляемой для полива, и почвы можно произвести в химической лаборатории.

Анализ поливной воды, питательных растворов, выжимки и дренажа выполняется по следующим параметрам:

Комплексный анализ воды: pH, Ec, жесткость, HCO3, N–NO3, NH4, P2О5, K2О, Mg, Ca, SO4/S, В, Cu, Fe, Zn, Mn, Мо, Na, Cl,CO3,F.

Для оперативного выявления нарушений минерального питания, связанных с поливной водой или питательным раствором в течение вегетации растений применяются портативные приборы, простые и удобные в применении.

Можно ли по внешним признакам судить о наличии в воде тех или иных элементов?

Из нескольких тысяч веществ, которые могут быть растворены в воде, всего лишь несколько процентов определяются по вкусу, запаху или цвету. Но есть и очевидные “подсказки”. Налейте воду в прозрачный сосуд и дайте ей постоять. Если прозрачная вода становится мутной, в ней появляются хлопья, бурый осадок, слизь, которая плохо удаляется со стенок чашек и чайника, можно предположить, что в воде повышенное содержание железа. Белая взвесь, которая после отстоя воды оседает плотным слоем на дне, говорит о том, что рядом с источником находятся известняки, а в воде присутствует большое количество солей кальция. Наличие бледно-голубого или зеленоватого оттенка может свидетельствовать о повышенной концентрации меди.

Соленость, минерализация воды

Корни растения получают воду из почвы прежде всего в результате осмотического давления, которое существует благодаря тому, что растительные клетки содержат более высокую концентрацию растворимых солей, чем в почве. Это различие в концентрации солей дает возможность перемещать воду из области низкой концентрации солей (почва) к более высокой (растение), и такой процесс называется осмос. Когда для полива применяется вода с высокой концентрацией солей, происходит повышения их уровня в почве, понижая тем самым осмотическое давление через водопроницаемую мембрану корня и, таким образом, уменьшая поглощение воды корнями растения. В период между поливами, когда уровень воды в почве снижен до минимума, происходит повышение концентрации солей, а значит, понижается осмотическое давление в почве.

Повышенная минерализация поливной воды влияет на концентрацию почвенного раствора. При концентрации почвенного раствора выше определенного порога происходит снижение урожайности. Содержание солей может быть выражено через единицы электропроводности, которыми являются дециСименс на метр (дСм/м), милиСименс на сантиметр (мСм/см), миллимо и т.д. (1 дСм/м = 1 миллимо = 1 мСм/см = 0,001 обратного Ома).

Измерить солёность воды можно несколькими способами: по плотности с помощью специального прибора ариометра, по водородному показателю среды с помощью рН-метра, или по электропроводности, определённой прибором солемером при заданной температуре.

Читайте также:  Исследовательская работа на тему анализа воды

Электропроводность растворов обычно определяется кондуктометрами.

В таблице отражены критерии солеустойчивости растений в соответствии с соленостью почвы и воды.

Группировка культур по солеустойчивости Градация засоленности почвы или воды Средняя засоленность ECmin, дСм/м
Чувствительные Очень низкая 12,2

Солеустойчивость зависит от множества сочетаний факторов, таких как вид растения, особенности почвы и климата и др. Ниже приведены обобщенные зависимости для солеустойчивости основных сельскохозяйственных культур .Чтобы корректно воспользоваться этой таблицей, необходимо знать электропроводность водонасыщенной почвы. Порядок проведения анализа по определению электропроводности водонасыщенной почвы широко описан в литературе . Для его проведения не требуется сложной аппаратуры, основным недостатком данного анализа является его трудоемкость. Получив данные по электропроводности водонасыщенной почвы, сравнивают их со значениями для интересующей культуры . Если полученное значение меньше представленного в таблице, то снижение урожайности из-за повышенной концентрации почвенного раствора не ожидается.

В таблице отражены влияние электропроводности почвы и воды на урожайность сельскохозяйственных культур.

Вода для полива растений не должна иметь высокую концентрацию солей

Определить наличие солевого остатка в воде можно в домашних условиях. Для этого взвешивают сухую эмалированную чашку, в нее надевают 130 мл поливной воды и снова взвешивают. Затеи испаряют воду и опять взвешивают. Разница в массе между сухой чашкой и после испарения составит солевой остаток.

Более простой и цивилизованный метод — использовать электронный прибор солемер, который позволит с точностью до миллиграммов на литр определить солесодержание воды и ее пригодность не только для полива, но и для питья.

Изначально правильно установленная система капельного орошения значительно уменьшит проблемы солености почвы, благодаря поддержанию на постоянной основе высокого влагосодержания почвы.

Культура ECmin, дСм/м
Финиковая пальма 4,0
Гранатовое дерево 2,7
Апельсиновое дерево 1,7
Лимон 1,7
Яблоня, груша 1,7
Грецкий орех 1,7
Персиковое дерево 1,6
Абрикос 1,5
Виноград 1,5
Вишня 1,5
Миндаль 1,5
Слива 1,5
Ежевика 1,5
Крыжовник 1,0
Малина 1,0
Садовая земляника 1,0
Столовая свекла 4,0
Морковь 1,0
Картофель 1,7
Томат 2,5
Лук репчатый 1,2
Огурец 2,5
Репа 0,9

Уровень кислотности воды, используемой для полива, обычно находится в пределах диапазона от 6.5 до 8.5, и редко представляет проблему для растений. Тем не менее, pH фактор играет важную роль во множестве химических реакций в воде и почве, поэтому нужно уделять внимание контролю его уровня. pН исходной воды может определить, насколько вероятно засорение капельной системы отложениями железа или карбоната кальция. Уровень pH может как помочь, так и препятствовать действию хлора, используемого для контроля биологического роста и доступности различных питательных веществ в почве.

Кальций (Ca) присутствует в той или иной степени во всех видах естественной воды. Насыщенная кальцием почва рыхлая и легко обрабатывается, позволяет воде легко проникать в глубь. По этой причине кальций часто применяется к «трудным» почвам, чтобы улучшить их физические свойства.

Магний (Mg) обычно присутствует практически во всех видах почв. Свойства магния в почве во многом аналогичны кальцию. Обычно лаборатории при анализе почвы не выделяют отдельно кальций и магний, а пишут Ca + Mg в me/L.

Соли натрия (Na) хорошо растворимы и поэтому их можно найти в большинстве естественных вод. Глинистые почвы с большим количеством натрия обладают бедными физическими свойствами для нормального роста растений. При поливе такая почва становится липкой и практически водонепроницаемой. Длительное использование воды с высоким уровнем содержания натрия может вызвать серьезные негативные изменения в почве.

Калий (K) обычно находится в небольших количествах в естественной воде. Свойства калия в почве аналогичны натрию. При анализе воды калий и натрий показывают вместе.

Железо (Fe) может присутствовать в растворимой форме и создавать проблемы для капельниц (забивать их) при концентрациях всего 0.1 части на миллион. Растворенное железо может выпадать в осадок из-за изменений в температуре или давлении, повышении pH фактора, или из-за жизнедеятельности бактерий.

Марганец встречается в грунтовых водах реже и в меньшем количестве, чем железо. Раствор марганца, как и железа может ускорить формирование осадка в результате химических реакций или биологической активности. Это в дальнейшем может приводить к забиванию капельниц и других компонентов системы капельного орошения. Цвет осадка колеблется от темно-коричневого, если в нем есть смесь железа, до черного цвета, если в воде присутствует только оксид марганца. Следует соблюдать осторожность при хлорировании воды с содержанием марганца в связи с тем, что существует временной интервал между хлорированием и формированием осадка.

Бикарбонат (HCO3) довольно широко распространен в естественных водах. Бикарбонаты калия и натрия могут существовать в виде твердых солей, например, пищевая сода (бикарбонат натрия). Бикарбонаты магния и кальция существуют только в растворах. Поскольку влажность в почве под действием испарения уменьшается, то бикарбонат кальция в таком случае распадается на следующие компоненты: углекислый газ (CO2), воду (H20) и нерастворимую известь (CaCO3). Химическое уравнение выглядит так: (HCO3) 2 = CaCO3 + C02 + H20. Аналогичная химическая реакция происходит с бикарбонатом магния.

Хлорид (CI) присутствует практически во всей природной воде. При высоких концентрациях хлор токсичен для растений. Все распространенные хлориды растворимы и способствуют образованию солей в почве (соленость). Содержание хлорида должно быть точно определено, чтобы должным образом рассчитывать норму полива.

Сульфат (SO4) широко распространен в природе. Сульфат натрия, магния и калия легко растворимы. Сульфат кальция (гипс) слабо растворим. Сульфаты не имеют определенного действия на почву кроме как способствовать поддержанию ее солености. Присутствие кальция в почве уменьшает уровень растворимости сульфата.

Нитраты (NO3) широко распространены в естественной водной среде. Одновременно с положительным влиянием на растения, нитраты могут дать нежелательный эффект на созревание урожая. Высокий уровень нитратов в воде может указывать на ее загрязнение от чрезмерного использования удобрений или из-за близости к источнику сточных вод. Нитраты не оказывают влияния на физические свойства почвы, за исключением уровня ее солености.

Бор (В) присутствует в воде в форме анионов. Небольшое количество бора имеет важное значение для роста растений, но если его концентрация несколько выше оптимальной, тогда бор становится токсичным для растений. Некоторые растения довольно чувствительны к избыточности бора в почве, поэтому при его применении необходимо придерживаться определенных норм.

Если поливная вода содержит более 0,1 промилле от общего числа сульфидов, это может привести к бурному росту серных бактерий в системе капельного орошения, образуя органическую слизистую массу, которая может засорить фильтрационную систему и капельницы.

Жесткость — еще одно свойство воды, обусловленное наличием в ней солей кальция и магния, реже в сочетании с солями железа. Если мыло в воде плохо мылится, овощи долго варятся, если после того, как вода вскипела, на стенках емкости в большом количестве остается накипь — вода имеет повышенную жесткость. Жесткость воды, в зависимости от вида присутствующих в воде соединений кальция и магния, подразделяют на временную и постоянную. Причем стоит отметить, что временная жесткость более вредна для растений, чем постоянная. Благодаря использованию воды с постоянной жесткостью растения снабжаются такими ценными микроэлементами, как кальций и магний. А регулярное поступление кальция положительно влияет на процессы обмена веществ, активизирует деятельность микроорганизмов и в целом улучшает структуру почвы. Помимо всего прочего, постоянная жесткость воды почти не влияет на изменение уровня кислотности почвы. Что же касается временной жесткости воды, то, если она достаточно высока, происходит нарушение кислотно-щелочного баланса почвы в сторону увеличения содержания щелочных соединений. Длительный полив растений жесткой водой на фоне нехватки магния и калия, у растений может развиться хлороз. Поэтому перед поливом такой воды растениями лучше подкислять воду, добавляя в неё 1% серную кислоту или фосфата натрия для умягчения. Из-за использования воды с временной жесткостью происходит появление твердого осадка на почве, стенках горшка и даже частях растений.

Итак, жесткостью принято называть совокупность свойств воды, обусловленных содержанием в воде катионов кальция (Са) и магния (Mg).На самом деле, все двухвалентные катионы влияют на жесткость воды, просто влияние катионов стронция (Sr), железа (Fe) или марганца (Mn) ничтожно по сравнению с влиянием катионов кальция и магния, а растворимость солей трехвалентного железа и алюминия (Al) мала при уровне кислотности природной воды.

Жесткость воды можно подразделить по видам. Общая жесткость — суммарная концентрация ионов магния и кальция. Это сумма карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости.

Карбонатная жесткость (временная) — обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов и карбонатов кальция и магния. Этот тип жесткости воды практически полностью устраняется кипячением воды, и поэтому получил название временной жесткости. При повышении температуры воды гидрокарбонаты распадаются, в результате образуется нестойкая угольная кислота, а кальций и магний выпадают в осадок в виде карбоната кальция и гидроксида магния.

Некарбонатная жесткость (постоянная) – обусловлена наличием солей кальция, магния и таких кислот как соляная, серная, азотная. При повышении температуры этот вид жесткости не устраняется, так как эти соли не выпадают в осадок.

Измеряется жесткость воды в градусах (условных единицах, миллиграмм — эквивалентах на 1 литр (мг-экв/л). В нашей стране чаще используются русские или немецкие градусы жесткости. Один градус соответствует одному миллиграмм — эквиваленту кальция (20,04 мг), растворенному в 1 л воды, или одному миллиграмм — эквиваленту магния (12,16 мг), также растворенному в 1 л воды.

Снижение жесткости воды называется умягчением. Способов умягчения воды довольно много и они всегда ставят целью снижение в воде концентрации катионов кальция и магния.

Временную (карбонатную) жёсткость устраняют либо кипячением воды, либо реагентным способом: добавлением в нее гашёной извести. Постоянную жесткость воды устраняют добавлением соды (иногда используют ортофосфат натрия). Во всех случаях кальций и магний выделяются из воды в виде нерастворимого осадка, вода становится мягкой. При использовании реагентов не надо забывать, что в умягченной воде увеличивается содержание ионов натрия, например, не используемого растениями в процессах жизнедеятельности. В домашних условиях воду для умягчения проще кипятить в течение 20-30 минут. Затем ее, не перемешивая, нужно охладить и осторожно слить 2/3 объема (в остальном объеме будут находиться осажденные соли). Можно попытаться полученный осадок отфильтровать, но это будет затруднительно в силу его мелкодисперстности. Необходимо помнить, что кипяченая вода лишается растворенного в ней кислорода.

В продаже часто встречаются разнообразные «декальцификаторы». Как правило, это натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б). Эти средства катионы кальция и магния в осадок не выводят, а переводят их в растворимые комплексные соединения, доступные для питания растений. Опыты показали, что добавление 1-1,5 г. трилона Б на 1 литр воды жесткостью 12-16 град. позволяют выращивать растения, требующие очень мягкой воды.

Хорошо умягчает жесткую воду вымораживание из нее солей. В начале процесса происходит образование льда и концентрирование солей в не успевшей замерзнуть части воды. Поэтому следует замораживать не более 2/3 объема воды. Лед при размораживании станет источником прекрасной мягкой воды, незамерзшую же воду, ставшую достаточно концентрированным раствором солей, придется вылить. Тем же, кто живет в местах, где зимой замерзают водоемы, можно напомнить, что в их распоряжении всегда есть лед – источник мягкой воды для полива (или свежевыпавший снег после затяжного снегопада).

Обессоленную, мягкую воду получают так же дистилляцией, кипячением воды с улавливанием ее паров с последующей конденсацией. Дистиллированная вода прекрасно подходит для полива растений, следует помнить только, что в этом случае растениям следует обеспечить регулярные подкормки удобрениями (в дистиллированной воде отсутствуют не только соли жесткости, но и соли, необходимые для жизнедеятельности растений). В домашних условиях этот метод не используется не только в силу высокой энергоемкости процесса, но и в силу того, что дистиллятор требует стационарного подключения к водопроводу, системы охлаждения для конденсации паров, строгого соблюдения мер безопасности.

В продаже для умягчения жесткой воды предлагаются ионообменные фильтры. Фильтры представляют собой емкости, наполненные смолой, содержащей способные к замене катионы натрия. При пропускании жесткой воды через фильтр катионы кальция и магния замещаются на катионы натрия, оставаясь в смоле, а вода умягчается. Но при этом она обогащается содой, что делает реакцию среды щелочной и приводит к тому, что некоторые элементы питания почвы становятся нерастворимыми, то есть недоступными для растений. Ну а сами ионы натрия, напомним, растениям не нужны. Все сказанное делает использование такой умягченной воды для полива растений нежелательным. Кроме того, ионообменные фильтры требуют регулярной регенерации (или замены, если вы не хотите регенерировать смолу самостоятельно). Ориентировочно, 1 куб. дециметр ионообменной смолы может умягчить 160 литров воды жесткостью 5 мг-экв/л.

Самыми эффективными по умягчению (и очистке) воды являются обратноосмотические фильтры. Они защищают от любых механических примесей, атомов и ионов, размер которых превышает 1/1000 долю микрона, что в сотни и тысячи раз выше адсорбционной способности лучших сортов угля и синтетических волокон. Обратноосмотическую воду можно пить без кипячения, так как в ней отсутствуют вирусы, микробы и бактерии. В такой воде не может быть гербицидов и пестицидов (в силу крупных размеров их молекул). Полупроницаемая осмотическая мембрана препятствует выравниванию концентраций веществ по разные стороны от себя. Поток воды продавливается через мембрану, которая задерживает примеси, поддерживая их высокую концентрацию с той стороны, откуда течет вода. В зависимости от типа мембраны степень очистки воды составляет 90–98%. Необходимо понимать, что прежде, чем вода поступит на обратноосмотическую мембрану, она должна пройти несколько ступеней предварительной (грубой) фильтрации, где будут улавливаться более крупные частицы примесей (это существенно удлинит срок ее службы). Обратноосмотические бытовые фильтры достаточно дороги, их стоимость начинается от $300–$400, пока они не являются массовым продуктом.

Кажется, что перечислены основные способы умягчения жесткой воды. Хотя в магазинах появляется все больше средств и разнообразных фильтров, едва ли они представляют собой что-то абсолютно новое, уникальное. Скорее всего, эти средства или способы будут, в какой-то степени, аналогами перечисленного выше (или их комбинацией). Со всеми плюсами и минусами. Хотелось бы, чтобы прочитанное помогло вам ориентироваться в предлагаемом ассортименте и делать разумный выбор.

источник