Влияние состава природных вод на здоровье
ачивания: энергетически не уравновешенные молекулы
поверхностного слоя воды получают возможность образовать дополнительные
связи с “чужими” атомами кислорода.
Смачивание и поверхностное натяжение лежат в составе явления,
названного капиллярностью: в узких каналах вода способна подниматься на
высоту гораздо большую, чем та, которую “ позволяет” сила тяжести для
столбика данного сечения.
В капиллярах вода обладает поразительными свойствами. Б.В.Дерягин
установил, что в капиллярах вода, сконденсировавшаяся из водяного пара, не
замерзает при 00 и даже при снижении температуры на десятки градусов.
Молекулы воды отличаются большой термической устойчивостью, при
деструкции по схеме: 2H2O ( 2H2 + O2 + 2 ( 245,6 Кдж.
начинается при температуре выше 10000С, и при 20000С составляет лишь 1,8%.
При 50000С водяной пар со взрывом нацело разлагается на водород и кислород.
Вода относится к слабым электролитам.
H2O ( H+ + OH-
Kдисс=
= 1,8(10-16
[H+][OH-]
[H2O]
Вода весьма реакционно-способное вещество: может проявлять как
окислительные, так и восстановительные свойства. Так, под действием сильных
восстановителей вода проявляет окислительные свойства: на холоде окисляет
щелочные и щелочноземельные металлы, а при температуре накаливания -
железо, углерод и др.
2Na + 2H2O ( 2NaOH + H2(
3Fe + 4H2O ( Fe3O4 + 4H2(
Под действием сильных окислителей (фтор, хлор, электрический ток)
вода проявляет восстановительные свойства. Так, реакцию взаимодействия со
фтором можно представить следующим образом:
2F2+2H2O ( 2H2F2+O2(
Существует три типа присоединения воды к молекулам других веществ: по
ионному, координатному и адсорбционному типу.
Присоединение по ионному типу происходит к оксидам щелочных,
щелочноземельных и редкоземельных металлов, а также к кислотным оксидам:
CaO + H2O ( Ca (OH)2
P2O5 + 3H2O ( 2H3PO4
Вода, присоединяемая по ионному типу, называется конституционной. Она
удаляется при нагревании с большим трудом. Так отщепление от едкого натра
начинается при 1388oС :
2NaOH ( Na2O + H2O
К ионам металлов - комплексообразователей присоединение идёт по
координатному типу :
[
]
CaCl2 + CH2O ( Ca(H2O)6 ( Cl2
Полученные соединения называются аквакомплексами, а вода, вошедшая в
их состав, - кристаллизационной. Кристаллизационная вода удаляется легче,
чем конституционная, например, при выветривании.
Различные вещества адсорбируют на своей поверхности некоторое
количество воды за счет межмолекулярных сил притяжения. Вода,
присоединенная по адсорбционному типу, называется гигроскопической; она
удаляется легче, чем кристаллизационная.
Ионный состав природных вод.
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[pic] ,HCO[pic] ,CO[pic] ,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 морей и океанов.
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 ( угольной, органических(. Так например, при окислении весьма
распространенного в породах пирита получается сернокислое железо:
FeS2 + 4O2 ( Fe2+ + 2SO[pic]
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[pic], а при pH >II - только HSiO[pic]. Часть кремния
находится в коллоидном состоянии, с частицами состава HSiO2(H2O , а также в
виде поликремнеивой кислоты: X(SiO2(y(H2O. 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 (торфяников, сапропелитов и
др.). 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.
Подземные воды.
Советский ученый Лебедев на основе многочисленных экспериментов
разработал классификацию видов воды в почвах и грунтах. Представления
А.Ф.Лебедева, получившие дальнейшее развитие в более поздних исследованиях,
позволили выделить следующие виды воды в горных породах: в форме пара,
связанную, свободную, в твердом состоянии.
Паро-образованная вода занимает в породе поры, не заполненные жидкой
водой, и перемещается за счет различной величины упругости пара или потоком
воздуха. Конденсируясь на частицах породы, водяные пары переходят в другие
виды влаги.
Различают несколько видов связанной воды. Сорбированная вода
удерживается частицами породы под влиянием сил, возникающих при
взаимодействии молекул воды с поверхностью этих частиц и с обменными
катионами. Сорбированную воду разделяют на прочносвязанную и
рыхлосвязанную. Если влажную глину подвергать давлению, то даже под
давлением в несколько тысяч атмосфер часть воды невозможно удалить из
глины. Это прочносвязанная вода. Полное удаление такой воды достигается
лишь при температуре 150 - 300оС. Чем меньше минеральные частицы, слагающие
породу, и, следовательно, выше их поверхностная энергия, тем большее
количество прочносвязанной воды в этой породе. Рыхлосвязанная, или
пленочная, вода образует плёнку вокруг минеральных частиц. Она удерживается
слабее и довольно легко удаляется из породы под давлением. Особенно важную
роль играет сорбированная вода в глинистых породах. Она влияет на
прочностные свойства глин и фильтрационную способность.
Как уже указывалось, связанная вода участвует в строении
кристаллических решёток некоторых минералов. Кристаллизационная вода входит
в состав кристаллической решётки. Гипс, например содержит две молекулы воды
CaSO4(2H2O. При нагревании гипс теряет воду и превращается в ангидрит
(CaSO4).
Известно, что при температуре около 4оС вода имеет максимальную
плотность 1,000 г/см3. При 100оС её плотность - 0,958 г/см3, при 250оС -
0,799 г/см3. За счет пониженной плотности происходит конвективное
| |  скачать работу |
Влияние состава природных вод на здоровье |
