Какие примеси в воде могут быть и как проходит очистка. Вода всегда содержит различные примеси. Природные воды классифицируют Различные примеси содержащиеся в воде

Природные воды — это воды гидросферы Земли, возникшие естественным путем. Они делятся на два больших класса: поверхностные и подземные (можно еще выделить атмосферные воды, но их прямое использование экзотично). Поверхностные воды находятся в реках, озерах, водохранилищах, болотах и морях, а также в каналах. Подземные воды содержатся в порах грунтов и горных пород.
Сточные воды по происхождению можно разделить на четыре класса: хозяйственно-бытовые (фекальные), ливневые, сельскохозяйственные и производственные (промышленные).

Хозбытовые стоки образуются при смешивании водопроводной воды с бытовыми и физиологическими отходами в санитарных приборах и содержат в основном органические примеси.

Ливневые стоки представляют собой смесь атмосферных осадков с загрязнениями, смытыми с поверхностей застроенных и незастроенных территорий (взвеси, нефтепродукты и т.п.).

К сельскохозяйственным сточным водам , кроме стоков животноводства, близких по составу к хозфекальным, но только более концентрированным, относят также возвратные и дренажные воды, образующиеся при орошении и содержащие зачастую ядохимикаты и минеральные удобрения.

Промышленные стоки многообразны, как и отрасли материального производства, использующие воду для различных нужд.

Примеси природных и сточных вод

Многообразие примесей в воде затрудняет их классификацию. До недавнего времени примеси систематизировали по следующим признакам:

По своей природе примеси воды делятся на минеральные, органические, и биологические. К минеральным относят частицы песка, глины, руд, шлаков, минеральные масла, соли, кислоты, основания и т.д. Органические загрязнения бывают растительного, животного и искусственного происхождения. Растительные — это остатки растений, водорослей, продукты их разложения и т.п. К загрязнениям животного происхождения относятся физиологические выделения человека и животных, остатки тканей животных, клеевые вещества и т.п. Искусственное происхождение имеют органические примеси, образующиеся, например, из продукции предприятий органической химии, пищевой промышленности и многих других видов производств. Биологические микробные примеси представлены микроорганизмами, к которым относят микроскопические водоросли и грибы, бактерии и вирусы, часто называемые микрофлорой. К микрофауне относят инфузорий, жгутиковых, червей, рачков.
По степени растворимости примеси делятся на нерастворимые и растворимые. Нерастворимые называются также взвешенными, к ним относятся частицы песка, глины, ила. Растворимые примеси могут быть в виде коллоидов (занимают промежуточное положение между взвешенными и растворенными веществами) или истинно растворимых молекул и ионов.
По фазовому состоянию примеси могут быть твердыми (например, глинистые частицы, водоросли), жидкими (эмульсии, нефтепродукты, жиры), газообразными (газы в нерастворенном состоянии).

Можно также классифицировать примеси воды по их происхождению (природные и искусственные), по плотности относительно воды (плавающие, тонущие и зависающие), другим признакам.

Особый вид загрязнений представляет тепловое, характеризуемое повышенной температурой после отвода воды от охлажденного оборудования. Повышенную температуру имеют также природные термальные воды (до 50° С и выше).

Классификация примесей воды по их фазово-дисперсному состоянию

Многообразие примесей и признаков для их классификации затрудняют целостное восприятие и выбор способов для удаления загрязнений из воды.

Академик Л.А. Кульский создал свою таблицу-классификацию примесей воды, увидев за многообразием порядок и логику. В ее основу он положил два главных фактора: дисперсность и их фазовое состояние.

Мерой дисперсности (измельченности) частиц примесей служит их размер d или степень дисперсности D=1/d. По мере дробления частиц уменьшается их размер, увеличивается степень дисперсности и удельная поверхность (суммарная поверхность частиц определенного объема), что видно из таблицы ниже.

Характеристики дисперсности частиц примесей

Характеристика	Показатель
Размер единичной частицы, d, м	0,01	0,001	0,0001	10 -7
Степень дисперсности, D, м-1;	100	1000	10 6	10 15
Количество частиц в 1см³	1	1000	10 6	10 15
Удельная поверхность частиц в 1см³, см²	6	60	600	6*10 5

Удельную поверхность частиц можно определить по формуле: S УД = KD, где К — коэффициент, зависящий от формы частиц.

Вода с примесями представляет собой физико-химическую систему (ФХС). Дисперсионной средой в ней является вода, а примеси составляют дисперсную фазу — отдельную составную часть ФХС, отделенную от других частиц системы поверхностью раздела. ФХС, состоящие из двух и более фаз, называются гетерофазными (разнофазными). Если среда и примесь представлены одной фазой, ФХС называется гомофазной (однофазной, однородной).

Гетерофазные ФХС на основе воды называются суспензиями (если примесь — твердое тело), эмульсиями (если примесь — жидкость) и пенами (если примесь — газ).

Л.А. Кульский разделил все примеси воды на два класса: гетерогенные (соответствующие гетерофазным ФХС) и гомогенные (в гомофазных ФХС), каждый из которых подразделяется на две группы в зависимости от крупности частиц. Классификация примесей по Л.А. Кульскому приведена в таблице ниже:

Таблица Л.А. Кульского

Характеристика примесей по группам

В І группу включены взвеси (взвешенные вещества, грубодисперсные примеси). К ним относятся: мелкий песок, ил, глинистые вещества, зола, окалина, пищевые остатки, гидроксиды металлов и другие, т.е. такие примеси, которые удерживаются во взвешенном состоянии динамическими силами потоков воды; в состоянии покоя они оседают (если плотность больше плотности воды) или всплывают (при плотности меньше единицы).

В природные воды взвеси попадают вследствие размывания пород русла, смыва почв ливневыми водами. В сточные воды взвеси поступают из санитарных приборов (остатки пищи, частицы почвы) или в результате технологических процессов (например, окалина при охлаждении валков прокатных станов, частицы угля в шахтных водах). Взвеси антропогенного происхождения имеют повышенную устойчивость к оседанию.

Взвешенные вещества могут содержать на своей поверхности бактерии, вирусы, ядохимикаты, радионуклиды.

К I группе примесей относятся также планктон и бактерии. Бактерии могут быть безвредными для организма человека и болезнетворными. Они не выпадают в осадок и не всплывают в неподвижной воде, а находятся либо в свободном состоянии, либо на поверхности взвешенных веществ. Последний вариант встречается чаще. Бактерии распространяются водным путем.

Планктон принято подразделять на зоопланктон (рачки, черви) и фитопланктон (водоросли). Первые активно перемещаются в воде. Водоросли интенсивно развиваются в теплое время года в малоподвижной воде (в водохранилищах). Самые распространенные в наших климатических условиях — сине-зеленые водоросли.

Более общее название II группы примесей (коллоидов) — золи (при дисперсионной среде в виде воды — гидрозоли). Поскольку частицы коллоидов всего на порядок больше молекул, золи называют еще микрогетерогенными системами; они занимают промежуточное положение между суспензиями и истинными растворами (говорят еще о коллоидных растворах). Различают гидрофобные и гидрофильные коллоиды.

Гидрофобные коллоиды не растворяются в воде, не взаимодействуют с молекулами воды и являются типичными коллоидными системами. Они неустойчивы и постепенно разрушаются, выделяя дисперсную фазу при укрупнении частиц под действием межмолекулярных сил сцепления, переходя в I группу примесей.

Гидрофильные коллоиды взаимодействуют с дисперсной средой и способны растворяться в ней. Фактически они представляют собой устойчивые растворы высокомолекулярных соединений с молекулярной массой 104-106 единиц.

Коллоидные примеси природных вод представляют собой минеральные и органоминеральные частицы почв и грунтов, недиссоциированные и нерастворимые формы гумуса. Гумус вымывается из лесных, болотистых и торфяных почв или образуется в водоемах в результате жизнедеятельности растений и водорослей. Коллоиды содержатся также в большинстве сточных вод, особенно в стоках нефтехимических и целлюлозно-бумажных производств.

Примеси коллоидной дисперсности имеют высокую удельную поверхность и обладают большой поверхностной энергией. С увеличением степени дисперсности растет количество молекул, находящихся на поверхности раздела фаз. Они расположены в несимметричном силовом поле и обладают избыточной свободной энергией из-за некомпенсированных молекулярных связей.

Ко II группе примесей Кульский относит и вирусы. Они не способны существовать на питательных средах и размножаются только в клетках организма-хозяина.

III группу примесей представляют органические соединения биологического и антропогенного происхождения — жиры, белки, углеводы, сахара, продукты жизнедеятельности бактерий, водорослей, человека и животных), фенолы, спирты, альдегиды и тому подобное, стоки химической промышленности, растворимые формы гумуса (фульвокислоты).

Эти соединения практически недиссоциированы и представляют собой неэлектролиты. В результате взаимодействия с водой они образуют гидраты, а взаимодействуя между собой — ассоциаты. Эти соединения термодинамически устойчивы и могут существовать как угодно долго, не выделяясь из воды. При превышении определенной концентрации (предела растворимости) они образуют двухфазные системы (выпадают в осадок) и переходят в примеси первой группы.

К этой группе относятся также минеральные соединения — растворенные газы. В природных водах, как правило, присутствуют кислород, азот, углекислый газ. Подземные воды могут содержать также сероводород. Эти газы также присутствуют в водах, где идут процессы гниения (хозяйственно-фекальные, болотные воды).

Примеси IV группы представляют собой растворы солей, кислот и щелочей и являются электролитами. Они образуются в результате диссоциации молекул веществ с ионными или сильно полярными связями под влиянием полярной структуры молекул воды.

В подавляющем количестве природных и сточных вод содержатся катионы кальция, магния, железа, натрия, калия, марганца, водородные ионы (ионы гидрониума Н 3 О +), а также анионы: гидрокарбонаты (НСО 3 -), карбонаты (СО 3 2-), сульфаты (SO 4 2-), хлориды (Cl), фтор (F -), фосфаты (PO 4 3-), нитраты (NO 3), нитриты (NO 2 -), гидросиликаты (HSiO 2 -), гидроксильные группы OH - . Специфичные ионы содержатся в стоках гальванических производств, кожевенной и радиоэлектронной промышленности.

В результате взаимодействия ионы могут образовывать мало- или недиссоциированные соединения (например, газ СО 2 , осадок Fe(OH) 3) и переходить таким образом в примеси других групп.

" статьёй, где мы постараемся ответить на вопрос "В чём измеряются примеси в воде? ". В чём - это в смысле "какие единицы измерения", просто чтобы было короче и понятнее.

В чём измеряются примеси в воде - на этот вопрос, нужно знать, зачем измерять, сколько каких веществ находится в воде. Так, для одних целей понадобятся одни единицы измерения, для других целей - другие. Но нали цели очень и просты. Мы делаем анализ воды для того, чтобы понять, от чего её нужно очищать. И, следовательно, чтобы правильно подобрать оборудование, определить, вредна ли эта вода или нет для какой-либо области (для питья, технических применений, технологического оборудования и т.д.), прогнозировать влияние воды на оборудование в дальнейшем и многое другое.

Итак, возвращаемся к нашему вопросу: в чём измеряется содержание веществ в воде? Ответ прост: в совершенно разнообразных единицах. Причём некоторые единицы измерения в разных странах не соответствуют друг другу, для их уравнивания необходимы пересчётные коэффициенты. Например, жёсткость воды по-разному меряют в США, Германии, Франции, в России, Украине. Но об этом чуть позже. А для начала - более часто используемые единицы измерения.

Какая наиболее часто встречающаяся единица измерения состава воды?

Это отношение содержания массы искомого вещества к общему количеству воды.

Граммы и миллиграммы относят к литру воды (иногда, для понтов, литр называют кубическим дециметром - дм 3). Или к тысяче литров (кубометру воды). Но чаще всего к литру.

Соответственно, мы получаем единицу измерения миллиграмм на литр : мг/л. Или же, что одно и то же, но в англоязычных источниках - ppm (частиц на миллион).

И если вы видите, что, например, ваш анализ воды показывает общее содержание солей 100 мг/л, то если вы уберёте из литра воды всю воду, то у вас останется 100 миллиграмм солей. Приведём примеры того, как применяется описанная единица измерения на практике:

Общее солесодержание речной днепровской воды (все соли, которые в ней растворены) колеблется от 200 до 1000 мг/л. То есть, если взять литр воды и удалить из него всю воду, органические вещества, нефтепродукты и т.д., останутся соли в количестве от 200 миллиграмм до 1 грамма (колебания состава в Днепре зависят от того, как далеко расположена точка выброса сточных вод города или предприятия).
Содержание нитратов в скважинной воде в Николаевской области может достигать 100 мг/л. То есть, если взять литр воды из скважины в Николаевской области, убрать оттуда всю воду, пестициды, прочую органику, все соли кроме нитратов, то нитратов останется 100 миллиграмм. Что чуть больше чем вдвое превышает предельно допустимое содержание нитратов в воде.
Предельно допустимая концентрация (содержание) марганца (тяжёлого металла) в любой воде, предназначенной для питья, не должно превышать значение 0,1 мг/л. То есть, марганца в литре воды должно быть не более одной десятой миллиграмма.

Другая единица измерения предназначена для отражения содержания в воде солей жёсткости.

В России и на Украине жёсткость воды (содержание солей кальция и магния) измеряется в миллиграмм-эквивалент на литр воды. Или граммах эквивален на 1000 литров воды. То есть, на тонну. Или в молях на кубометр воды. Или в миллимолях на литр. Это всё одно и то же значение.

При чём здесь эквивалент? Почему бы жёсткость воды не выражать точно так же, как и другие нормальные вещества типа общего солесодержания и нитратов? Всё дело в том, что жёсткость воды определяется одновременно двумя веществами - ионами кальция и магния. Для того, чтобы разные вещества можно было совместить в одно (жёсткость), их нужно уравнять. Эквиваленты нужны в первую очередь для подбора фильтров для очистки воды, и в частности, для .

Так, предположим, в воде 20 мг/л магния, и 120 мг/л кальция (а что такое мг/л, мы уже знаем). Жёсткость воды в этом случае составит порядка 7 мг-экв/л. Обычно в лабораториях определяют жёсткость воды, затем содержание кальция в воде. А потом с помощью вычитания определяют содержание магния.

В других странах, например, в Германии, существует свой собственный способ выражения содержания жёсткости. Называется немецкий градус и обозначается d и кружочек вверху. Так, наша жёсткость 7 мг-экв/л примерно соответствует 20 немецким градусам жёсткости. Кроме того, существуют французский градус жёсткости, американский градус жёсткости и так далее.

Для того, чтобы не морочить себе голову пересчётами, вы можете воспользоваться небольшой програмкой для перевода едениц измерения жёсткости одна в другую. Скачать который можно по ссылке "Пересчёт единиц измерения жёсткости ".

Итак, с жёсткостью мы разобрались. Пора идти далее. Менее распространённая, но всё равно встречается - это единица мгО 2 /л (COD Mn: O 2 , ppm). Она измеряет перманганатную окисляемость . Окисляемость - комплексный параметр, который показывает, как много в воде органических веществ. Не каких-то конкретных органических веществ, а органики вообще.

Окисляемость перманганатная называется так потому, что именно марганцовку по каплям добавляют в исследуемую воду, и определяют, сколько марганцовки (перманганата калия) ушло на окисление всех органических веществ. Если бы добавляли другой окислитель (например, бихромат калия), то окисляемость называлась бы бихроматной. Но для наших целей, определённых выше, нужна именно перманганатная окисляемость воды. Соответственно, с помощью определённого пересчёта определяется, сколько миллиграмм чистого кислорода О 2 потребовалось, чтобы окислить всю органику в пробе воды. Отсюда и единица измерения - мгО 2 /л.

Часто этот показатель встречается в инструкциях к для питьевой воды (например, в воде перманганатная окисляемость не должна быть выше 5 мгО 2 /л). То есть, если в воде больше органических веществ, чем может удалить фильтр, то фильтр будет пропускать излишки органических веществ.

В водопроводной воде перманганатная окисляемость не должна превышать значения 5 мгО 2 /л. Если на взгляд, то этому значению органических веществ соответствует слегка зеленовато-жёлтая вода, которая обычно втекает в ванную. Вода в ванной будет прозрачной, если перманганатная окисляемость меньше 1 мгО 2 /л.

Кстати, важно помнить, что дм 3 это то же самое, что и литр. Сейчас пошла новая мода, называть литр кубическим дециметром. На самом деле это одно и то же.

04.09.2014 00:40

Основные проблемы воды.

Повышенная мутность.
Повышенная мутность характерна как для артезианской, колодезной, так и для водопроводной воды. Мутность воды вызывают взвешенные и коллоидные частицы, рассеивающие свет. Это могут быть как органические, так и неорганические вещества или те и другие одновременно. Сами по себе взвешенные частицы в большинстве случаев не представляет серьезной угрозы для здоровья, но для современного оборудования, они могут стать причиной преждевременного выхода из строя. Повышенная мутность водопроводной воды часто связана с механическим отрывом продуктов коррозии трубопроводов и биоплёнок, развивающихся в системе центрального водоснабжения. Причиной повышенной мутности артезианских вод обычно являются глинистые или известковые взвеси, а так же образующиеся при контакте с воздухом нерастворимые окислы железа и других металлов.

Качество воды из колодцев наименее стабильно, поскольку грунтовые воды подвержены влиянию внешних факторов. Высокая мутность воды из колодцев может быть связана с поступлением в грунтовые воды труднорастворимых природных органических веществ из грунтов с техногенным загрязнением. Высокая мутность негативно влияет на эффективность дезинфекции воды, в результате чего прикрепленные к поверхности частиц микроорганизмы выживают и продолжают развиваться на пути к потребителю. Поэтому снижение мутности часто позволяет улучшить микробиологическое качество воды.

Железо в воде.
Высокое содержание железа в водопроводной воде связано с различными причинами. В водопроводную воду эти примеси попадают в результате коррозии трубопроводов или использования на станциях водоподготовки железосодержащих коагулянтов, а в артезианские воды - в следствие контакта железосодержащих минералами. Содержание железа в артезианских водах в среднем превышают нормативное значение в 2-10 раз. В некоторых случаях превышение может быть до 30-40 раз. Обычно непосредственно после получения артезианская вода не несёт видимых признаков наличия соединений железа, однако при контакте с кислородом воздуха через 2-3 часа возможно появления желтой окраски, а при более продолжительном отстаивании может наблюдаться образование светло-коричневого осадка. Все это является результатом протекания окислительного процесса, в ходе которого выделяется тепло. Стимулирующих развитие в артезианской воде железистых бактерий.

Марганец в воде.
Примеси марганца в воде из артезианских скважин обнаруживается одновременно с примесями железа. Источник их поступления один и тот же - растворение марганцесодержащих минералов. Превышение содержания марганца в питьевой воде ухудшает её вкус, а при использовании такой воды для хозяйственно-бытовых нужд наблюдается образование тёмных отложений в трубопроводах и на поверхностях нагревательных элементов. Мытье рук водой с высоким содержанием марганца приводит к неожиданному эффекту - кожа сначала сереет, а потом и вовсе чернеет. При продолжительном уподоблении воды с высоким содержанием марганца повышается риск развития заболеваний нервной системы.

Окисляемость и цветность.
Повышенная окисляемость и цветность поверхностных и артезианских источников водоснабжения свидетельствует о наличии в воде примесей природных органических веществ - гуминновых и фульвокислот, являющихся продуктами разложения объектов живой и неживой природы. Высокое содержание органических веществ в поверхностных водах фиксируются в период гниения водорослей (июль - август). Одной из характеристик концентрации органических загрязнений является перманганатная окисляемость. В области залегания торфа, особенно в районах крайнего севера и восточной Сибири, этот параметр может в десятки раз превышать допустимые значение. Сами по себе природные органические вещества не представляют угрозы для здоровья. Однако при одновременном присутствии в воде железа и марганца образуются их органические комплексы, затрудняющие их фильтрацию методом аэрации, то есть окисление кислородом воздуха. Наличие в воде органических веществ природного происхождения затрудняет дезинфекцию воды окислительными методами, так как образуются побочные продукты дезинфекции. К их числу тригалометанны, галогенуксусная кислота, галокетоны и галоацетонитрил. Большинство исследований показывают, что вещества данной группы обладают концерагенным эффектом, а так же оказывают негативное влияние на органы пищеварительной и эндокринной систем. Основным способом предотвращения образования побочных продуктов дезинфекции воды является ее глубокая очистка от природных органических вещевств перед стадией хлорирования, однако традиционные методы центролизованной водоподготовки этого не обеспечивают.

Запах воды.
Запах водопроводной, артезианской и колодезной воды делают её непригодной для употребления. При оценке качества воды потребители ориентируются на индивидуальные ощущения запаха, цвета и вкуса.
Питьевая вода не должна каким-либо запахом, заметным для потребителя.
Причиной запаха водопроводной воды чаще всего является растворенный хлор, поступающий в воду на стадии дезинфекции при централизованной водоподготовке.
Запах артезианской воды может быть связан с наличием растворенных газов - сероводорода, оксида серы, метана, аммиака и другими.
Некоторые газы могут быть продуктами жизнедеятельности микроорганизмов или результатом техногенного загрязнения источников водоснабжения.
Колодезная вода наиболее подвержена посторонним загрязнениям, поэтому часто неприятный запах может быть связан с присутствием в воде нефтепродуктов и следов бытовой химии.

Нитраты
Нитраты в колодезной и артезианской воде могут представлять серьезную угрозу для здоровья потребителей, поскольку их содержание может в несколько раз превышать действующий норматив на питьевую воду.
Основной причиной поступления нитратов в поверхностные и подземные воды является миграции компонентов удобрений в почвах.
Употребление воды с высоким содержанием нитратов приводит к развитию метгемоглобинемии - состояния, характеризующегося появления в крови повышенного значения метгемоглобина (>1%), нарушающего перенос кислорода от легких к тканям. В результате отравления нитратами дыхательная функция крови резко нарушается и может начаться развитие цианоза - синюшней окраски кожи и слизистых оболочек.
Кроме того, рядом исследований показано негативное влияние нитратов на усвоение йода в организме и концерогенный эффект продуктов их взаимодействия с различными веществами человеческого организма.

Жесткость воды.
Жесткость воды в основном определяется концентрацией в ней ионов кальция и магния.
Существует мнение, что жесткая вода не несет опасности для здоровья потребителей, но это противоречит выводам многолетних исследований одного из крупнейших специалистов по проблемам питания американскому исследователю Полю Брегу. Он считает, что ему удалось установить причину раннего старения человеческого организма. Причиной этого является жесткая вода. По мнению Поля Брега, соли жесткости «зашлаковывают» кровеносные сосуды так же, как и трубы, по которым протекает вода с высоким содержанием солей жесткости. Это приводит к снижению эластичности сосудов, делая их хрупкими. Особенно это проявляется в тонких кровеносных сосудах коры головного мозга, что по мнению Брега, приводит к старческому маразматизму пожилых людей.
Жесткая вода создает целый ряд бытовых проблем, вызывая образование осадков и налетов на поверхности трубопроводов и рабочих элементах бытовой техники. Эта проблема особенно актуальна для приборов с нагревательными элементами - водогрейных котлов (бойлеров), стиральных и посудомоечных машин.
При использовании жесткой воды в быту слой отложений солей кальция и магния на теплопередающих поверхностях постоянно растет, в результате чего снижается эффективность теплопередачи и увеличивается расход тепловой энергии на нагрев. В отдельных случаях возможен перегрев рабочих элементов и их разрушение.

Какие примеси содержатся в воде
Природная вода содержит большое количество различных примесей. В 1 см.3 питьевой воды содержится приблизительно 10 тыс. млрд молекул примесей, поступающих в воду на разных этапах ее природного круговорота. При конденсации влаги в атмосфере, выпадении воды в виде дождя и снега в ней растворяются кислород, азот, диоксид углерода, а также составные вещества различных дымовых и отработанных газов. Проходя сквозь почву, вода встречается с составными частями пород (солями, силикатами) и органическими веществами, растворяя их.
В присутствии кислорода неметаллы преобразуются в минеральные и другие кислоты (угольную, азотную, серную, фосфорную). Кислоты, взаимодействуя с известняками и другими породами, создают бикарбонаты кальция, магния, железа, которые хорошо растворяются в воде. Силикаты из-за малой растворимости переходят в воду в меньшем количестве. При фильтровании воды через почву происходит ионообменная адсорбция, почвенные комплексы хорошо задерживают фосфаты; происходит обмен ионов Na+, адсорбированных почвой, на ионы К+. Вот почему в воде поверхностных источников концентрация ионов Na+ в среднем в 10 раз превышает концентрацию ионов К+. Минеральный состав поверхностных вод (рек, озер, водоемов) зависит от характера почв, из которых собираются речные воды, а также от метеорологических условий и времени года. В весенний паводковый период вода содержит минимальное количество солей при значительном содержании взвешенных частиц, которые увлекаются потоками талых вод из поверхности почвы. В природную воду рек могут попадать разные промышленные и бытовые стоки, также вносящие в нее примеси.

По химическому составу примеси природных вод делятся на минеральные и органические. К минеральным примесям относятся азот, кислород, углерод, сера в виде аммиака, метана, сероводорода; разные соли, кислоты и их основы, которые в водном растворе в значительной степени диссоциированы на ионы. При применении природной воды для технологических нужд в пищевой промышленности необходимо принимать во внимание способность этих катионов образовывать труднорастворимые соединения с анионами пищевого сырья. В значительных количествах природные воды могут содержать ионы Na+ и К+, которые, в отличие от ионов Са2+ и Мg2+, не образуют труднорастворимых соединений с анионами пищевого сырья. Ионы железа в природной воде могут быть в форме (Fе2+) и окисленной (Fе3+) форме. В подземных водах железо обычно находится в ионной форме в виде Fе2+, которое в присутствии растворенного кислорода окисляется до Fе3+ и гидролизируется в труднорастворимый гидроксид, образующий коллоидный раствор или тонкодисперсную суспензию. В поверхностных водах железо может входить в состав органических веществ, в присутствии которых развиваются железобактерии. Значительной частью солевых компонентов воды являются НСО3-, СО2- и гидратированный диоксид углерода Н2СО3 (угольная кислота). Их соотношения в водном растворе подчиняются закономерностям диссоциации и зависят от рН. При рН=4,3 весь диоксид углерода, который содержится в воде, представлен СО2 и Н2СО3. С возрастанием рН часть СО2 уменьшается с одновременным повышением части НСО3-; при рН=8,35 практически весь диоксид углерода находится в форме НСО3-, а при рН=12 - только в форме СО32-.

Для поддержания в растворе определенной концентрации НСОз необходимо присутствие в воде эквивалентного количества СО2. Это равновесие может смещаться при контакте водного раствора с воздухом или в процессе сатурации (насыщения СО2) раствора. В результате содержание СО2 может стать больше или меньше величины, которая отвечает равновесному содержанию в системе НСО3- - СО2. В присутствии Са2+ избыток СО32- предопределяет выпадение из раствора твердой фазы СаСО3, а недостаток ионов СО32- - растворение СаСО3. Хлорид-ионы (Сl-) не создают с катионами труднорастворимых солей. Сульфат-ионы (SО42-) создают труднорастворимую соль только с Са2+. При высокой температуре концентрации органических примесей и отсутствии кислорода сера аниона SО42- может восстанавливаться до S2-. В этом случае вода приобретает неприятный запах сероводорода (Н2S).

В природных водах распространены кислотные соединения кремния. Эти кислоты при обычных для вод значениях рН малорастворимы и способны образовывать коллоидные растворы (растворимость H2SiO3 при 20°С составляет 0,15 г/кг). В воде в очень малых концентрациях (до 10-5 г/кг) содержатся бром, мышьяк, молибден, свинец и некоторые другие микроэлементы. Состав минеральных примесей природных вод принято характеризовать по превосходящему аниону. В гидрокарбонатных водах превосходящими являются анионы НСО-, в сульфатных - SО42-, в хлоридных - Сl-Органические примеси попадают в воду в результате отмирания объектов растительного и животного мира, а также с бытовыми и производственными отходами, сточными водами предприятий пищевой промышленности. В результате вымывания почвы и торфяников в открытые водоемы попадают гумусовые вещества, в том числе гуминовые кислоты и их соли. Такая вода имеет желтый цвет. Содержание отдельных соединений гуминовых соединений может существенно влиять на процесс очистки воды. Органические примеси являются главной причиной неприятного цвета, вкуса и запаха воды.

Примеси природных вод отличаются по степени дисперсности. В зависимости от размера частиц растворы бывают истинные (диаметр частиц 10-"7 см), коллоидные (диаметр частиц 10-7-10-5 см) и суспензии (диаметр частиц 10-5 см). Истинные растворы представляют собой гомогенные системы, в которых частицы распределены в воде в виде отдельных молекул и ионов. Коллоидные растворы гетерогенны, в них частицы распределены в виде агломератов из большого количества молекул и поверхностью разделения между твердой фазой и водой. По причине мелких размеров коллоидных частиц они не выделяются из воды в осадок силой тяжести и не теряют способность к диффузии. Коллоидным растворам свойственно рассеивание света, которое и вызывает опалесценцию воды. Грубодисперсные (взвешенные) частицы имеют массу большую, чем коллоидные, и практически не способны к диффузии. Со временем эти примеси выпадают в осадок или всплывают на поверхность. Такие примеси определяют мутность воды. В природных водах во взвешенном состоянии находятся ил, песок, частицы растений. Природная вода содержит также различные газы природного происхождения, растворимость которых в воде зависит от химической природы газов, температуры, степени минерализации воды и давления, под которым газ находится над водой. Хорошо растворимы в воде СО2 и Н2S, которые, как правило, образуют с водой угольную и сероводородную кислоты. Плохо
растворяются СН4, N2, O2, Н2, Ar, Не. Они практически не вступают с водой в химическое взаимодействие и находятся в ней в молекулярно-дисперсном состоянии. С повышением температуры и увеличением состава минеральных веществ растворимость газов уменьшается. При постоянной температуре растворимость газов согласно закону Генри изменяется прямо пропорционально давлению. Поэтому, как правило, чем глубже осуществляют водозабор артезианских скважин, тем больше вода насыщена газами. При выходе такой воды на поверхность, когда упругость газа в воде становится больше, чем в атмосфере, наблюдают его интенсивное выделение. Такой газ называют спонтанным, а воду - газирующей. Природную воду, кроме минеральных и органических веществ, загрязняют примеси биологического характера. Вода содержит разные микроорганизмы. Кроме того, в ней могут находиться плесени, бактерии, дрожжи, грибы, водоросли, инфузории, яйца гельминтов и др. Развиваясь в воде, микроорганизмы могут уменьшать в ней содержание органических веществ, минерализируя их, что содействует ее очищению.
Патогенные (болезнетворные) микроорганизмы могут вызывать инфекционные заболевания человека (дизентерия, холера, брюшной тиф, полиомиелит и др.), поэтому питьевую воду обязательно следует очищать биологическим способом.

Достаточно ново в нашем обиходе. Анализы, которые проводятся независимыми и государственными организациями и учреждениями утверждают, что чистой и «хорошей» воды в нашей стране остается меньше с каждым днем. Можно конечно вспомнить о Байкале - самом большом запасе пресной воды в мире, но и его территорию приходится буквально отвоевывать то от желающих начать строительство завода неподалеку, то еще от какой напасти.

Мы то, что мы пьем. "Чистая вода" бывает только в лабораториях

Городские жители буквально с пеленок привыкают к особенностям водопроводной воды. Желая избавить от патологической микрофлоры, ее щедро приправляют препаратами хлора, специфическую изюминку добавляют старые металлические трубы центральных магистралей.

Стремясь улучшить качество воды, пользователи покупают различные фильтры. Они могут быть стационарными для установки в сам водопровод или мобильными в виде кувшинов. Оптимизма покупателям добавляют различные значки: «Одобрено» и «Рекомендовано», но от чего на самом деле они очищают, как очищают и становится ли вода от этого хоть немного лучше, рядовой гражданин не знает.

Чтобы фильтры действительно использовались правильно и приносили пользу, нужно сначала проводить анализы питьевой воды на наличие разных примесей, и только затем , если есть такая потребность.

Стандартной панацеи нет, ведь вода в разных населенных пунктах отличается по своему составу и вкусовым качествам. А кроме городского водопровода есть еще и частные точки забора воды: колодцы, артезианские и абиссинские скважины, природные родники и источники. Вода в них отличается практически, как отпечатки пальцев.

Опасность примесей в том, что большинство из них растворившись в воде, невидимы для невооруженного глаза. Она такая же кристально прозрачная и чистая, а выявить наличие опасных компонентов можно только с помощью лабораторных исследований.

В силу своих свойств отличного растворителя вода захватывает на своем пути понемногу от каждой породы или вещества, которое омывает. Число возможных примесей в простой воде поражает - около 70 000 разных веществ, из которых 13 000 относятся к токсинам разной опасности

Вредные и полезные

В идеальном случае питьевая вода имеет сбалансированный состав. На один литр неочищенной жидкости содержится около 500 мг разных солей и растворимых веществ. Для удобства классификации их принято разделять на четыре категории, объединенные общими чертами:

Нерастворимые вещества, образующие взвеси и суспензии, которые без активных гидродинамических влияний, выпадают в осадок;
Гидрофобная и гидрофильная органика и минералы коллоидного типа, а также гумус и вирусы, частицы которых соразмерны с ними;
Молекулярно-растворимые вещества - органика и газы;
Вещества, разделенные на ионы.

В воде присутствует органика, физические частицы, металлы, неметаллы, нитраты. В санитарных нормах прописана допустимая концентрация по каждому веществу или группе подобных соединений (продукты хлора). Для водопроводной и бутылированной воды перечень контролируемых компонентов строже, чем к воде из домашнего колодца или скважины.

Среди обилия примесей выделены самые распространенные в своем классе и опасные для человеческого здоровья. Длительное потребление загрязненной воды чревато заболеваниями.

Неметаллы

К этой группе относится фтор. О его важности для организма, в частности для костей и зубов, знает каждый, кто видел рекламу зубных паст. Он содержится в костной ткани и зубах человека. При избытке фтора появляется флюороз. Сначала страдают зубы, при значительном превышении нормы потребления нарушается структура костей. Если убрать из рациона избыток фтора, его симптомы идут на спад.

Заражение воды бромом случается из-за выбросов химических предприятий. Его недостаток сказывается на нормальном режиме сна и составе крови, а избыток приводит к бромодерме (кожная болезнь).

Относительно систем водоочистки бытует два расхожих мнения. Первое гласит, что очищать нужно разумно и только после проведения анализов, которые докажут присутствие конкретной примеси, другое более радикально - лучше провести общую тотальную очистку и избавиться от всего и вредного и полезного, главное, чтобы пить безопасную воду

Йод - жизненно важный микроэлемент, присутствует во всех живых организмах, но природные залежи встречаются очень редко. Дефицит чреват нарушением развития: кретинизм, гипотериоз, болезни щитовидной железы. Норма суточного потребления - 0,2 мг, смертельная доза - 2-3 г. При отравлении йодом поражаются все системы организма.

Немного схож с йодом мышьяк. Он сильно токсичен, но необходим для нормального развития организма, накапливается в тканях. Кроме химической промышленности, есть много природных источников мышьяка (вулканический пепел, руда металлов, минеральные источники).

Избыток кальция и магния делает воду не только вредной, но и жесткой. При кипячении на посуде и нагревательных элементах образовывается плотный желтоватый налет.

Хлор - давний знакомый, без которого трудно представить себе городскую воду. В частных колодцах его препараты также используются для дезинфекций. Поражает почки и печень, нервную систему, снижает иммунитет, провоцирует аллергии.

О том, что в воде содержаться "какие-то примеси" мы узнаем глядя в наши чайники и кастрюди

Металлы

Ассортимент металлов в составе воды обширен. Радиоактивные и тяжелые имеют выраженное канцерогенное действие. Одним из самых опасных считается свинец. Он нарушает центральную и периферическую нервные системы, провоцирует развитие новообразований.

Ртуть поражает внутренние органы, дыхательную систему и центральную нервную системы.

Железо часто встречается в артезианской воде. Как и большинство примесей, наносится удар по печени и сердцу, снижает репродуктивную функцию. Прежде, чем случатся непоправимые изменения здоровья, можно заметить рыжеватые потеки на сантехнике и посуде и поставить систему водоочистки.

Сложные соединения

К ним относятся пестициды и нитраты. Это сильные канцерогены. Заметить в воде примесь нитратов невозможно. К отравлению особенно чувствительны маленькие дети, зафиксированы летальные исходы.

Суть многих вредных примесей в том, что они превращаются в еще более опасные для здоровья вещества при взаимодействии с бактериями или другими примесями. Ртуть становится метилртутью, которая поражает мозг, а медь вместе с кадмием образует очень ядовитое соединение

Концентрация этих веществ пропорциональна активности ведения сельского хозяйства, и связана с ненормированным использованием удобрений и протравителей. Они не успевают распадаться, и с осадками попадают в колодцы и водоемы.

Вредная органика

В эту группу входят . В норме они должны отсутствовать в питьевой воде. Положительный факт, что практически все они гибнут при кипячении, хотя в удовлетворительных условиях сохраняют активность неделями и месяцами.

К менее неприятным органическим примесят относят продукты жизнедеятельности растений и насекомых. Они заметны на вид и придают воде характерный запах.

Диагностические меры

Для исключения опасности при обустройстве нового или реанимации старого колодца, воду сдают на анализ в лабораторию, проводят санобработку. Только после получения удовлетворительных результатов, воду можно смело пить сразу из под крана или системы фильтрации.

Некоторые примеси можно определить в домашних условиях. Они проявляются в виде неприятного запаха, окрашивания воды в разные оттенки, появления осадка и окрашивания посуды. Легко заменить примесь нефтепродуктов - на воде появится маслянистая радужная пленка, вода приобретет неприятный привкус. Сигналом о непорядке в колодце служит изменение температуры воды. Кислотность можно определить обычными лакмусовыми полосками.

Статьи по теме