Природная вода отличается по своему химическому составу в разных регионах нашей планеты. Она представляет собой раствор, включающий множество химических соединений и растворенных газов.
Концентрация конкретных примесей в воде характеризует ее свойства, совокупность которых и определяет качество самой воды. Показатели качества воды можно разделить на:
• физические, куда относятся температура, цветность, взвешенные вещества, запах и вкус;
• химические, включающие жесткость, активную реакцию, окисляемость и сухой остаток;
• биологические, когда учитываются все живое население водоема (гидробионты) и определяется общая численность бактерий, коли-индекс и ряд других показателей.
Важнейшим признаком природных вод является их прозрачность. От прозрачности зависит глубина проникновения в водную толщу солнечного света. Прозрачность воды определяется с помощью погружения белого диска, называемого диском Секки по имени исследователя, предложившего этот простой и адекватный способ измерения прозрачности воды. Любопытно отметить, что по своему «основному месту работы» преподобный Секки был католическим священником, так что внедрение данного метода в практику гидрологических наблюдений часто называют «вкладом Ватикана» в исследование водных экосистем.
Цветность природной воды связана с присутствием в ней дубильных и гумусовых, белковоподобных соединений, жиров, органических кислот и других разнообразных органических соединений. Чаще всего цветность природных вод обусловлена гумусовыми веществами. При этом нерастворимые гумусовые вещества почвы встречаются только во взвешенном состоянии, а в коллоидном и истинном растворенном обычно находятся гуминовые и некоторые другие кислоты, преимущественно как соли щелочных и щелочноземельных металлов. В поверхностных водах с увеличением жесткости, а в гидрокарбонатных водах – щелочности, цветность обычно уменьшается, в то время как мягкие воды с большой щелочностью обычно характеризуются высокой цветностью. Окраска воды может быть вызвана также присутствием соединений железа, некоторых промышленных сточных вод или «цветением» водоемов.
Мутность характеризуется наличием в воде взвешенных частиц песка, глины, ила, планктона, водорослей и др. Мутность воды, выраженную в мг/л, определяют колоритмически.
Водородный показатель (рН ). Природные воды по величине обычно классифицируют на: кислые – от 1 до 3, слабокислые – от 4 до 6, нейтральные – около 7, слабощелочные – с от 8 до 10, и щелочные – от 11 до 14. Чаще всего реакция природных вод изменяется в пределах от 6.6 до 8.5, хотя в последнее время в некоторых закрытых водоемах из-за кислотных дождей величина достигает величины 3.5-4.
Сухой остаток показывает концентрацию примесей неорганического происхождения. Он является остатком от выпаривания известного объема нефильтрованной воды, высушенный при температуре 110* С до достижения постоянной массы остатка.
Хлориды и сульфаты отмечены во всех природных водах в виде солей кальция, магния и натрия. Наличие в воде значительных концентраций хлоридов и сульфатов свидетельствует о повышенном сухом остатке при выпаривании такой воды.
Железо и марганец в поверхностных водах обычно встречаются либо в виде органических и минеральных комплексных соединений, либо в виде коллоидных и тонкодисперсных взвесей. Обычно содержание железа и марганца в поверхностных водах не превышает нескольких десятков мг/л.
Окисляемость воды связана с присутствием в ней органических соединений: двухвалентого железа, сульфитов и сероводорода. Существенное повышение окисляемости воды, как правило, свидетельствует об увеличении ее загрязнения, поэтому по величине окисляемости обычно судят о гигиенической характеристике водоема.
Азотсодержащие вещества, такие как ионы аммония, нитриты и нитраты, появляются в природной воде в результате окислительно-восстановительных процессов, в которых участвуют сероводород и гумусовые вещества, либо в результате разложения белковых компонентов. Примером первого случая может служить восстановление нитратов железа сероводородом с образованием нитритов. Формы азотсодержащих соединений, присутствующих в природной воде, позволяют, например, судить о времени поступления в водоем сточных вод. Так, присутствие в воде ионов аммония и отсутствие нитритов свидетельствует о ее недавнем загрязнении.
Большое влияние на химический состав природной воды и изменение его химических характеристик оказывают источники питания водного объекта. Например, в период таяния снега вода в озерах и реках имеет наименьшую минерализацию, чем в период, когда большая часть питания осуществляется за счет грунтовых и подземных вод.
Таким образом, природная вода неоднородна по своим характеристикам. Ее свойства и качества определяются составом примесей, совокупность которых определяет качество природной воды.