Водородный показатель (рН)
Содержание ионов водорода (гидроксония = H3O+) в природных водах определяется в основном количественным соотношением концентраций угольной кислоты и ее ионов:
CO2 + H20 <=> H+ + HCO3- <=> 2 H+ + CO32-
Для удобства выражения содержания водородных ионов была введена величина, представляющая собой логарифм их концентрации, взятый с обратным знаком:
pH = -lg[H+]
Для поверхностных вод, содержащих небольшие количества диоксида углерода, характерна щелочная реакция. Изменения pH тесно связаны с процессами фотосинтеза (при потреблении CO2 водной растительностью высвобождаются ионы ОН-). Источником ионов водорода являются также гумусовые кислоты, присутствующие в почвах. Гидролиз солей тяжелых металлов играет роль в тех случаях, когда в воду попадают значительные количества сульфатов железа, алюминия, меди и других металлов:
Fe2+ + 2H2O => Fe(OH)2 + 2H+
Значение pH в речных водах обычно варьирует в пределах 6,5=8,5, в атмосферных осадках 4,6=6,1, в болотах 5,5=6,0, в морских водах 7,9=8,3. Концентрация ионов водорода подвержена сезонным колебаниям. Зимой величина pH для большинства речных вод составляет 6,8=7,4, летом 7,4=8,2. Величина pH природных вод определяется в некоторой степени геологией водосборного бассейна.
В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого водопользования, воды водных объектов в зонах рекреации, а также воды водоемов рыбохозяйственного назначения, величина pH не должна выходить за пределы интервала значений 6,5=8,5.
Величина pH воды = один из важнейших показателей качества вод. Величина концентрации ионов водорода имеет большое значение для химических и биологических процессов, происходящих в природных водах. От величины pH зависит развитие и жизнедеятельность водных растений, устойчивость различных форм миграции элементов, агрессивное действие воды на металлы и бетон. Величина pH воды также влияет на процессы превращения различных форм биогенных элементов, изменяет токсичность загрязняющих веществ.
В водоеме можно выделить несколько этапов процесса его закисления. На первом этапе рН практически не меняется (ионы бикарбоната успевают полностью нейтрализовать ионы Н+). Так продолжается до тех пор, пока общая щелочность в водоеме не упадет примерно в 10 раз до величины менее 0,1 моль/дм3.
На втором этапе закисления водоема рН воды обычно не поднимается выше 5,5 в течение всего года. О таких водоемах говорят как об умеренно кислых. На этом этапе закисления происходят значительные изменения в видовом составе живых организмов.
На третьем этапе закисления водоема рН стабилизируется на значениях рН<5 (обычно рН 4,5), даже если атмосферные осадки имеют более высокие значения рН. Это связано с присутствием гумусовых веществ и соединений алюминия в водоеме и почвенном слое.
Природные воды в зависимости от рН рационально делить на семь групп.
| Группы природных вод в зависимости от рН |
| Группа |
рН |
Примечание |
| Сильнокислые воды |
<3 |
результат гидролиза солей тяжелых металлов (шахтные и рудничные воды |
| Кислые воды |
3=5 |
поступление в воду угольной кислоты, фульвокислот и других органических кислот в результате разложения органических веществ |
| Слабокислые воды |
5=6,5 |
присутствие гумусовых кислот в почве и болотных водах (воды лесной зоны) |
| Нейтральные воды |
6,5=7,5 |
наличие в водах Ca(HCO3)2,
Mg(HCO3)2 |
| Слабощелочные воды |
7,5=8,5 |
наличие в водах Ca(HCO3)2,
Mg(HCO3)2 |
| Щелочные воды |
8,5=9,5 |
присутствие Na2CO3 или NaHCO3 |
| Сильнощелочные воды |
>9,5 |
присутствие Na2CO3 или NaHCO3 |
Нормативы качества воды
Гигиенические нормативы качества воды
|
