Щелочность природных вод.
Особенность большинства природных вод – способность нейтрализовать ионы водорода, т.е. это щёлочность воды. Она определяется при титровании пробы воды сильной кислотой, обычно HCl, в присутствии фенолфталеина (pH перехода окраски 8,3) и затем метилоранжа (pH перехода окраски 4,5).
Щ = [HCO3-]+2[CO32-]+[OH-] (моль/л).
Компоненты, ответственные за процессы связывания ионов водорода, в большинстве природных вод – ионы HCO3-.
Основные причины и этапы закисления озер.
1 этап: Щ=0,1 ммоль/л и pH=7-8
В период интенсивного поступления кислых дождей pH снижается до 5,5. С прекращением интенсивного поступления кислых осадков водоем переходит в обычное состояние, pH поднимается до первоначальных значений.
2 этап: Щ = менее 0,1 ммоль/л и pH воды не поднимается выше 5,5 в течение всего года (отсутствует контакт с карбонатными породами). О таких водоёмах обычно говорят как об умеренно кислых.
3 этап: Щ=0 ммоль/л и pH водоёмов стабилизируется на значениях <5, даже если атмосферные осадки имеют более высокие значения pH. Это связано с присутствием гумусовых веществ и соединений алюминия в водоёмах и почвенном слое. Гумусовые соединения в основном представлены в водоёмах растворами слабых органических кислот, имеющими pH<5. Связывая или выделяя ионы H+, эти кислоты стабилизируют значение pH в водоёме.
Окислительно-восстановительная способность природных вод.
Предыстория и качество природных вод зависят от вида окислительно-восстановительных реакций, их кинетических характеристик и величины окислительно-восстановительного потенциала, который соответствовал бы данной системе при установлении равновесия.
Процесс окисления органического вещества общей формулой {CH2O} можно представить уравнением реакции: {CH2O} + O2 = CO2 + H2O
В связи с отсутствием дополнительного поступления кислорода максимальное количество органического вещества, которое может быть окислено в воде будет определяться содержанием кислорода в воде, которое будет соответствовать условиям равновесия с воздухом, устанавливающимся до начала процесса окисления. При равновесии приземным воздухом это количество составит:
[C(кисл.)] = KГ(кисл.) * P(кисл.)= 8,3 мг/л.
При этом может быть окислено всего 7,8 мг/л {CH2O}.
Стратификация природных водоемов, причины и последствия.
Стратификация природных водоёмов – разделение водоёма на слои при температурной стратификации:
Верхний слой – эпилимнион;
Средний слой – зона термоклина;
Нижний слой – гиполимнион.
Последствия:
Скопление углекислого газа на дне озера.
В природных водоёмах газы накапливаются, не смешиваясь с верхними слоями воды.
Выворачивание озера.
Спокойствие природного илистого слоя озера с концентрированным углекислым газом было нарушено. Газ стремительно поднялся к поверхности, образуя огромные пузыри, порождая волны и провоцируя появление цунами.
Эвтрофикация водоемов.
Это повышение биологической продуктивности водных экосистем в результате накопления в воде биогенных элементов естественного или антропогенного происхождения.
Обогащение водоёма биогенными элементами (N, P и др.), поступающими со сточными водами, а также с поверхностным стоком с удобряемых полей, приводит к «цветению» воды, вызывает бурный рост биопродуктивности и резкое ухудшение её качества.