Физические свойства природных вод

Вода как химическое вещество состоит из кислорода и водорода, имеет формулу Н₂0 и является одним из самых важных соединений на Земле. Процессы формирования химического состава природ­ных вод весьма разнообразны. Вода — очень активный раствори­тель. Циркулируя в земной коре и взаимодействуя с горными поро­дами, она осуществляет грандиозный массоперенос и массообмен.

Вода (оксид водорода — Н₂0) — простейшее и самое распро­страненное в природе устойчивое химическое соединение водорода с кислородом. В состав воды также могут входить другие хими­ческие элементы, газы, пары воды, коллоиды, бактерии, органи­ческие вещества и различные взвеси. Никакая другая жидкость не может сравниться с водой по числу веществ, которые могут в ней растворяться, и по количеству вещества, которое она может удер­живать и переносить в растворе. Объяснение этому — особенности структуры молекулы воды (Климентов, Богданов, 1977).

Химическое соединение диссоциирует: Н₂0 <=> Н⁺ + ОН^-, в тет­раэдре две пары электронов свободны.

Кристаллическое строение молекулы воды

Молекулы воды, разрушая кристаллические решетки мине­ралов, растворяют их. Различные ионы в растворе обладают неоди­наковой подвижностью (миграционной способностью), что обу­словливает очень большое разнообразие состава воды. Рассмотрим основные физические свойства и состав подземных вод.

Плотность воды

Плотность воды является важной характеристикой. Наибольшей плотностью вода обладает при 4°С. В отличие от других жидкостей при охлаждении от 4 до 0°С вода расширяется, поэтому лед легче воды (его плотность — 0,92 г/см³). Плотность пресной воды при 4°С составляет 1,0 г/см³, морской — 1,03—1,08 г/см³. Ориентиро­вочное определение плотности производят ареометром, точное — пикнометром. С увеличением суммы растворенных в воде солей (минерализации) плотность воды увеличивается:

Плотность, г/см³ 1,001 1,010 1,020 1,051 1,107 1,200 1,262

Минерализация, г/л 2,0 15,0 27,0 70,0 140,0 240 300

Прозрачность

Прозрачность — это способность воды пропускать световые лучи, которая зависит от содержания в воде механических при­месей и органических веществ. По прозрачности выделяют про­зрачные, слегка мутные, мутные и очень мутные воды. Определение производится с помощью специальных приборов и заключается в чтении специального шрифта через слой воды, налитой в мерный цилиндр. По высоте столба воды, через который ясно различается шрифт, определяют степень прозрачности воды.

Цвет

Цвет подземных вод зависит от их химического состава. Хими­чески чистая вода обладает небесно-голубым цветом. Болотные воды окрашены в желтый цвет, обусловленный присутствием орга­нических гуминовых кислот, соли оксида двухвалентного железа придают воде зеленовато-голубую окраску, а соли оксида трехва­лентного железа — ржавую, буроватую. Цветность подземных вод определяется по специально разработанным образцам цвета.

Запах

Запах. В большинстве случаев пресные подземные воды не имеют запаха. Воды, богатые гуминовыми веществами, обла­дают особым болотным запахом; застойная вода в колодцах, креп­ленных деревянными срубами, часто имеет затхлый запах; присут­ствие сероводорода придает воде запах тухлых яиц.

Вкус

Вкус воде придают растворенные в ней минеральные вещества, газы, различные примеси. Обычно различают соленый, горький, сладкий и кислый вкус, который придают воде растворенные в ней вещества.

При содержании в воде хлористого натрия > 600 мг/л она имеет соленый вкус, сульфата магния — горький, солей железа — тер­пкий, органических веществ — сладковатый и т.д. Вода может иметь также различный привкус — хлорный, металлический и др. Приятный освежающий привкус придает воде свободная углекис­лота. Интенсивность вкуса определяют по пятибалльной шкале.

Органолептические свойства (зараженность) подземных вод

Для оценки содержания органических веществ в подземных водах,а также болезнетворных микроорганизмов (бактериальное загрязнение) используют понятия "коли-титр" и "коли-индекс". Коли-титр 500 означает ,что в 500 см³ воды содержится одна кишечная палочка Bakterium Kolli. Коли-индекс - это содержание кишечных палочек в 1 л воды согласно ГОСТу на питьевую воду; коли-тест не должен превышать 3.

Радиоактивность

подземные воды, содержащие природные радиоизотопы урана,радона и радия,называются радиоактивными. В настоящие время минеральными водами называют не только лечебные-бальнеологические , но и любые приролные воды лечебного, промышленного (для добычи йода, брома) и энергетического (горячие, перегретые более 100°С) значения.