Визначення втрати при прожарюванні використовується для контролю вмісту органічних сполук, хоча достовірні результати отримують для води з малим вмістом солей. Для вод з підвищеною кількістю солей отримані дані звичайно перевищують істинний вміст органічних речовин в наслідок часткового розкладу та звітрювання при прожарюванні мінеральних солей деяких азотовмісних сполук, карбонатів, а також кристалізаційної води.
Хлориди і сульфати володіють високою розчинністю і присутні у водах більшості джерел водопостачання. Розчинність у воді хлориду натрію складає 360 г/дм3, хлориду магнію - 545 г/дм3. Значна кількість хлоридів може попадати в воду в наслідок вимивання хлористих сполук з ґрунту, а також при попаданні в воду промислових та побутових стічних вод
Крім хлорид-іонів СІ- в природних водах часто зустрічаються іони SO42-. Звичайно в мало- та помірномінералізованих водах сульфатні іони домінують над хлорид-іонами. У морській воді та воді солоних озер концентрація хлорид-іонів значно вище концентрації сульфат-іонів. У воді річок та прісних озер вміст сульфат-іонів, як правило не перевищує 100 мг/дм3; в підземних водах концентрації може бути дещо вище, але на великій глибині із-за протікання там відновлювальних процесів вони часто зовсім відсутні. В місцях, де породи збагачені гіпсами, вміст сульфатних іонів в поверхневих і підземних водах може досягати(і іноді і перевищувати) 1000 мг/дм3. Сульфат-іони попадають в воду в основному при розчиненні осадових порід, в склад яких входить гіпс. Іноді іони SO42- утворюються у воді в результаті окислення сульфідів та самородної сірки, а також внаслідок забруднення води промисловими та побутовими стічними водами. При відсутності кисню іони SO42- під дією сульфатредукуючих бактерій відновлюються до Н2S.
Наявність у воді сульфатів кальцію та магнію підвищують некарбонатну твердість води.
Сульфати та хлориди в певних концентраціях є причиною корозійної активності води. Сульфатна корозійна активність виникає при наявності у воді іонів сульфату в кількості більше 300 мг/дм3.
Лужність води.Під загальною лужністю води розуміють суму гідроксильних іонів (ОН-) та аніонів слабких кислот, наприклад вугільної (іонів НСО3-, СО32-), які містяться у воді. Так як у більшості природних вод переважають вуглекислі сполуки, розрізняють гідрокарбонатну та карбонатну лужність. При деяких прийомах обробки води та при рН її вище 8,5 виникає гідратна лужність.
Лужні метали.З іонів лужних металів в природних, особливо у морських, водах розповсюджені такі метали як натрій Na+ та калій К+. За розповсюдженістю в природних водах натрій займає перше місце, складаючи більш половини усіх катіонів, які містяться в ній. Кількість калію звичайно складає 4-10% числа присутніх у воді іонів натрію (в маломінералізованих водах – більший процент). В прісних водах концентрація натрію і калію звичайно не перевищує декількох міліграмів на літр; зі збільшенням мінералізації вміст натрію різко збільшується.
Надходження іонів натрію і калію в природні води обумовлено вилужуванням їх при вивітрюванні корінних порід, які містять алюмосилікати натрію, і кислих порід вулканічного походження, які містять калій. Іони натрію з¢являються і в наслідок розчинення кухонної солі, присутньої в осадових породах у вигляді покладів.
Твердість води.Твердість природної води обумовлюється наявністю в них солей кальцію та магнію.
Загальна твердість води це сума карбонатної (тимчасової) та некарбонатної (постійної) твердості.
Карбонатна твердість, пов¢язана з присутністю у воді в основному гідрокарбонатів кальцію або магнію, майже повністю видаляється при кип¢ятінні води. Гідрокарбонати при цьому розкладаються з утворенням вуглекисоти, в осад випадають карбонати кальцію та гідроксид магнію.
Некарбонатна твердість обумовлена присутністю кальцієвих та магнієвих солей сірчаної, соляної та азотної кислот і кип¢ятінням не усувається.
Іон магнію за своїм вмістом у воді займає друге місце серед катіонів, поступаючись першим іону натрію. Однак мало зустрічається вод, де домінуючим катіоном є іон магнію: в маломінералізованих водах перше місце належить іону кальцію, в сильномінералізованих – іону натрію.
Залізо і марганець. Залізо в природних водах може знаходитись у вигляді іонів Fе2+ і Fе3+, неорганічних (Fе(ОН)3, Fе(ОН)2, FеS) і органічних колоїдів, комплексних сполук (головним чином органічних комплексних сполук заліза) і тонко дисперсної зависі (Fе(ОН)3, Fе(ОН)2, FеS). В поверхневих водах залізо міститься у вигляді органічних комплексних сполук, колоїдів або дрібнодисперсної зависі. В підземних водах при відсутності розчинного кисню залізо може находиться у вигляді солей заліза (ІІ). Форма, в який присутні у природних водах залізо і марганець, залежить від значення рН и вмісту кисню.
Вміст заліза і марганцю у воді не перевищує декілька десятків міліграм в 1 дм3. Вода з високим вмістом цих іонів для питних і промислових цілей непридатна, так як має неприємний чорнильний або залізистий присмак. Наявність у воді заліза і марганцю може призводити до розвитку у трубах залізистих і марганцевих бактерій, що використовують в процесі своєї життєдіяльності енергію, що виділяється при окисленні сполук з низькою в сполуки з вищою валентністю.
Солі заліза як у вигляді двовуглекислого закису, так і у вигляді сірчанокислих і хлористих солей дуже несприятливо діють на воду та напої.
Сполуки кремнію. Кремній присутній у природних водах у вигляді мінеральних і органічних сполук. Вилуження силікатних порід збагачує природні води кремнієвою кислотою та її солями.
При рН<7 у воді находиться тільки недисоційована кремнієва кислота. Частина кремнію може бути присутня у воді в колоїдному стані у вигляді SiO2 .H2O або у вигляді полі кремнієвої кислоти хSiO2 . уH2O. Найбільша кількість кремнію знаходиться у підземних водах.
Сполуки фосфору Сполуки фосфору представлені в природній воді речовинами мінерального (мінеральний фосфор) і органічного (органічний фосфор) походження; вони можуть бути в розчиненому стані або у вигляді зважених часток. Мінеральний фосфор, який знаходиться в розчиненому стані, представлений в основному іонами ортофосфорної кислоти: Н2РО4-, НРО42- і РО43- або органічного комплексу, а також у вигляді завислих часток органічного та мінерального походження.
Концентрація їх залежить від рН середовища і значень констант трьох ступеней дисоціації кислоти.
Розчинні у воді гази З розчинних газів найбільш важливими для оцінки її якості є вуглекислота, кисень, сірководень, азот. Вуглекислота, кисень і сірководень при означених умовах надають воді корозійні властивості по відношенню до металів та бетону.
Кисень може знаходитись в природних водах в різних концентраціях (0014,6 мг/дм3), що визначається інтенсивністю протилежно направлених процесів, які впливають на вміст кисню у воді. Збагачення води киснем проходить за рахунок розчинення його з повітря (у відповідності з парціальним тиском кисню і температурою води) та виділення водною рослинністю в процесі фотосинтезу. Окиснення деяких домішок води, гниття органічних залишків, зародження, дихання мікроорганізмів зменшують вміст кисню у воді. Різке зменшення вмісту кисню у воді в порівнянні з нормальним свідчить про її забруднення.
Сірководень утворюється в природних водах в результаті протікання в джерелі водопостачання біологічних процесів, гниття органічних залишків (сірководень органічного походження) або з деякими мінеральними солями (відновлюються, розкладаються і виділяють сірководень - сірководень неорганічного походження). Наявність у воді сірководню органічного походження свідчить про забруднення вододжерела. У поверхневих джерелах присутність сірководню малоймовірна, так як він легко окислюється. Іноді сірководень зустрічається в придонних шарах поверхневих джерел.
Азот попадає в природні води при поглинанні його з повітря, відновленні сполук азоту денітрифікуючими бактеріями, а також в наслідок розкладу органічних залишків.
2 Класифікація домішок і забруднень води
Речовини, що розчинені у природних водах, умовно можна розділити на п’ять груп:
1 - головні іони, що містяться у невеликій кількості ( CL-, СО32-, НСО3-, SO42-, Na+, K+, Ca2+, Mg2+ та інш.);
2 - розчинені гази ( кисень, азот, діоксид вуглецю, сірководень та інш.);
3 - біогенні гази (сполуки азоту, фосфору та кремнію);
4 - мікроелементи - сполуки всіх інших хімічних елементів;
5- органічні речовини.
Природні води характеризуються наступними критеріями якості:
· фізико-хімічними - мінералізація, твердість, кислотність, лужність, сухий залишок, вміст завислих речовин, температура, водневий показник (рН), густина, електропровідність, оптична густина, поверхневий натяг, радіоактивність;
· санітарно-гігієнічними - розчинний кисень, біохімічне витрачання кисню (БВК), окислюваність перманганатна та біхроматна, азот аміаку, нітритів та нітратів;
· органолептичними забарвленість, запах, смак та прозорість;
· бактеріальними - мікробне число, колі-індекс, наявність вірусів;
· біологічними - присутність водоростей і т.д.
При різноманітті присутніх у воді домішок і забруднень першорядне значення для розробки економічних способів очищення води має обґрунтована класифікація, яка дозволяє об¢єднати їх за ознакою загальних властивостей в окремі групи.