СОДЕРЖАНИЕ

Введение 1. Химический состав подземных вол 1.1. Главные компоненты химического состава 1.2. Второстепенные компоненты 1.3. Микрокомпоненты 2. Формирование химического состава подземных вол 2.1. Воды инфнльтрационно-атмосферного происхождения 2,2. Воды седимеитационного происхождения 2.3. Ювенильные воды .... 2.4. Смешанные воды .... . 3. Физико-химические показатели качества воды и их определение 3.1. Физические свойства природных вол .... 3.2. Химические свойства коды .... 3.3. Химические анализы природных вод 4. Обработка данных химического анализа 4.1. Формы выражения данных анализа .... 4.2. Определение химических свойств воды 5. Систематизация данных .химического состава подземных ьод 5.1. Химическая классификация природных вод 5.2. Графические способы выражения результатов химическо­го анализа воды ....... 5.3. Формулы химического состава . ... 6. Оценка качества воды . ....... 6.1. Оценка качества йоды для хозяйственно-питьевых целей 6.2. Оценка качества воды для орошения . 6.3. Агрессивное действие воды на бетон 6.4. Оценка коррозийного действия воды на металл 7, Пример обработки анализа и оценки качества воды 7.1. Выражение результатов химического анализа воды 7.2. Определение общей минерализации и сухого остатка 7.3. Состав солей . . ...... 7.4 Жесткость воды ....... 7.5. Классификация воды по 0. А. Алекину, графическое и аналитическое выражения анализа поды 7,6. Оценка качества воды для хозяйственно-питьевого водо­снабжения ........ 7.7. Оценка качества воды для целей орошения 7.8. Оценка качества воды по агрессивности в отношении бетона ....... . 7,9. Коррозийное действие воды на металл Литература .... ..... Приложения .........

3 8 8 12 14 10 17 2fi 28 29 dl 31 34 35 37 38 4) 44 41 47 40 50 50 51 60 6-1 65 66 68 68 69 ti(J 70 71 7? 75 76 79

ВВЬДЕНИЕ

О воде сказано и написано очень много не только потому, что это «простое» природное образование, она является уни­кальным минералом по многообразию форм, противоречиво­сти свойств.

Это самый драгоценный минерал, без которого нет и не может быть жизни на Земле. Часто широкое обсуждение про­блем, связанных с водой, идет в направлении нехватки и пло­хого качества этого главного пищевого «продукта», способно­го создавать условия для расцвета цивилизации и в то же время являющегося носителем страшных эпидемий и катаст­роф, уничтожающих народы ,и экосистемы-Ученые и практики гидроэкологического никла — гидро­логи и гидрогеологи, гидротехники и гидромелиораторы — ис­пользуют в своей деятельности воду, как средство перестрой­ки малых и больших экосистем для улучшения условий жизни людей и наращивания производства продуктов питания. Они (как и специалисты-технологи этого важнейшего производст­ва — агрономы и зоотехники, работники коммунального хо­зяйства и промышленности, использующие воду) должны хо­рошо представлять, что вода при недостаточно внимательном к ней отношении {как к лечебному препарату) способна при­нести, не пользу, а вред.

Чрезмерное одностороннее увлечение строительством крупных водохранилищ, лишающих пойму реки естествен­ного затопления, приводит к деградации наиболее производи­тельных по биомассе пойменных земель. Неконтролируемый полив черноземов, даже при хорошем качестве воды, приво­дит к быстрой потере их плодородия через подтопление, засо­ление и осолонцевание.

Вода способна постепенно отравлять организм человека не только при непосредственном ее употреблении, по и через продукцию, выращиваемую па орошаемом поле при содержании в пей токсичных микрокомпонеитов, попадающих при не­организованном сбросе сточной воды, отходов произвольна и т. д. К сожалению, сегодня и специалисты-производители, и потребители, так незаметно широко пользующиеся водой, по всегда это помнят, понимают и знают.

Известно, что только при наличии плат в помпе растение может произрастать, так как питательные вещества усваива­ются только в водной среде. Клетки живого организма :<з водной среды усваивают питательные вещества, разносимые кровью. Вода вымывает из клеток- вредные <л раб'л аппые продукты и выносит их из организма. Человеческие голо на G5 % состоит из воды, и если недостаток ее в организме пре­вышает 10 % его массы, наступают необратимые нарушения я тканях организма, которые приводят к гибели. Вез пищи че­ловек может прожить 35—40 суток, без воды --- 3--4 дня.

Me всякая вода может утолить жажд\ человека или жи­вотного. При высоком содержании солей в шде она не ую-ляет жажду. Такая иода пе только неприятна па вкус, цвет и т. п., по п опасна, так как в ней содержатся лл.мпческие компоненты такой концентрации, при которой, всасываясь в кровь, они оказываются вредными. И хотя с нитей мы по­требляем иногда даже большее количество подобных солей, по здесь они находятся, как правило, в неудобной для усвое­ния организмом форме, из воды же они очень легко усваива­ются. Поэтому прежде чем рекомендовать ту пли иную иоду для питья, нужно знать ее химический состав (какие химиче­ские соединения находятся в пей и в каких концентрациях), ибо без знания химического состава воды рекомендации мо­гу г оказаться ошибочными и вызовут расстройство желудоч­но-кишечного тракта, сердечно-сосудистые и другие заболе­вания.

Значительное содержание солей в оросительной воде де­лает ее трудноусваиваемой растениями. Такая иода, поступая в почву, создает настолько прочную связь с минеральными частицам.и, что для изъятия ее требуется преодолеть давление в 15—20 атмосфер, чего культурные растения сделать пе мо­гут и гибнут при достаточном увлажнении. При испарении вы со ком и пера л изо ванн и я вода оставляет в почве соли, пре- ' вращающие ее в бесплодные солончаки- Однако даже при ма­лом содержании солей вода может оказаться опасной для почвы. Пресная вода, преобладающим компонентом и которой

является натрий, может вызвать наиболее коварную болезнь почв — осолопневание.

Химический состав воды в значительной степени можег определить тип и конструкцию инженерного сооружения, омываемого водой, и существенно повлиять на выбор строи­тельного материала. В этом отношении такие свойства воды, как коррозия, агрессивное действие па бетон, являются ре­шающими.

Вода, кроме прочего, является богатой средой для жизне­деятельности различных микробов п организмов, среди кото­рых могут занимать большое место болезнетворные бактерии, носители инфекционных заболеваний — тифа, холеры, дизен­терии и др. Эти бактерии попадают в воду при смыве с по­верхности почвы вместе с отбросами жизнедеятельности жи­вотных и человека или при просачивании через грунт, где они могут содержаться в различных захоронениях. История знает случаи заражения через вод\, когда вымирали целые посел­ки. В настоящее время проблема «чистой» воды является важнейшей проблемой человечества. Это связано пе столько с тем, что ресурсы пресных вод па Земле довольно ограниче­ны, а, главным образом, с ростом народонаселения, улучше­нием быта и бурным развитием промышленности и сельского хозяйства.

Суточная потребность человека в воде для питья состав­ляет в среднем 2,5 литра, однако в условиях современного города он расходует па себя до 1000 л в сутки, а с учетом промышленности и сельского хозяйства удельное ь-одопотреб-ленис на одного человека достигает 6500 л/сут. Соответствен­но водопотреблению растет количество сточных вод, которое составляет на земном шаре 450—470 км³ в год. Для разбав­ления (нейтрализации) этих стоков расходуется 5500 км³ чи стой воды (М- И. Львович, НН19, 1974). Предположительно к началу XXI в. количество сточных вод может достичь бал ее (ЮОО км³ в год. Они составят основную угрозу pecvpcaM чи­стой воды. В 60-х годах почти 1/3 населения земного шара испытывала недостаток в воде. По данным ЮП1-СКО, в ми­ре примерно 500 млн чел. ежегодно болеет, а 10 млн пз них, главным образом, дети, гибнут из-за употребления некачест­венной воды. Считается, что 80% заболеваний связаны с водой.

Пресная (чистая) вода становится предметом экспорта. Голландия покупает воду в Норвегии, Гонконг — в КНР. Вес

это не значит, что водный голод на Земле неизбежен. Реше­ние проблемы состоит в бережном использовании имеющихся вод. Ресурсы пресных вод земного шара способны обеспе­чить не 4 млрд жителей современного населения, а до 20 млрд чел- Однако потери ее при добыче, транспортировании и рас­пределении в водоснабжении составляют 20%, а в ороше­нии— до 70 %. Устранение этих потерь, уменьшение или лик­видация сбросов загрязненных вод путем устройства замкну­тых систем водоснабжения в промышленности позволит сохра­нить имеющиеся ресурсы пресной воды.

Помимо охраны и экономии водных ресурсов, перспектив­ным и важным является перераспределение стока пресных вод, искусственное восполнение запасов подземных вод. Мно­гие из этих вопросов решаются уже сейчас. Очевидно, что на­ряду с количественной оценкой возможности использования воды при составлении проектов водохозяйственного строи­тельства одним из главных вопросов является оценка ее ка­чества. Особенно это важно в отношении подземных вод, ко­торые отличаются от поверхностных значительным разнообра­зием и динамикой химического состава, что объясняется раз­личными естественными и искусственными условиями форми-рования их состава, а также изменением гидродинамически;; условий при длительной эксплуатации водоносных пластов

Единовременную оценку качества подземных вод, напри­мер, для орошения во многом следует считать условной. При эксплуатации их крупными водозаборами могут перестраи­ваться естественные потоки, что влечет за собой подсасыва­ние соленых вод из нижележащих водонасосных пластов или приток загрязненных вод из других районов. Повторное (многократное) использование дренажных (возвратных) вод при орошении требует постоянного гидрохимического контро­ля качества воды и, при достижении пределов пригодности, улучшения качества путем смешивания вод разного качества.

Чтобы предостеречь себя от ошибок и правильно выбрать те или иные мероприятия, связанные с использованием при­родных вод или с их борьбой, необходимо знать химический и бактериологический состав воды, характер реакций, проте­кающих в воде, и влияние отдельных компонентов на горную породу или искусственное сооружение из того или иного мате­риала. Известны случаи вывода из оборота десятков и сотен тысяч гектаров плодородных земель при орошении некачествен­ной водой. В то же время имеются примеры многолетнего

6

орошения высокоминерализованными водами, и = ло на мелиоративные условия-

Для специалистов гидромелиоративного профиля знание этих вопросов необходимо, ибо каждый шаг инженера-гидро­техника связан с водой — сложной природной средой, состав которой во многом может повлиять на гидромелиоративные мероприятия.

1. Химический состав подземных вод

Состав природных вод, особенно подземных, сложен. Кро­ме молекул самой воды (Н₂О), они содержат, практически, все химические элементы. Это сложные природные растворы с разным содержанием и соотношением компонентов, что со­здает многообразие гидрохимических типов, исчисляемое ты­сячами. Содержание растворенных веществ в них в первую очередь зависит от распространенности того или иного эле­мента в земной коре и от растворимости природных соедине­ний. Все компоненты, встречающиеся в водах, подразделяют па три группы: главные, второстепенные, микрокомпоненты.

1.1. Главные компоненты химического состава

Главными компонентами называют такие, которые прак­тически всегда присутствуют во всех природных водах и, при­том, в значительных количествах. Количественные соотноше­ния их определяют химический облик воды.

Широко распространены в природе и хороню растворимы простые соли — хлориды, сульфаты, карбонаты щелочных и щелочноземельных металлов, такие, как NaCl, KCi, CaCi₂, Na₂C0₃, K₂C0₃, MgS0₄ и др. Они находятся в воде в виде ионов K'^h, Na + , Mg²-^, Ca2+, Cl -, SO*-², HCO₃", CO-/-, назы­ваемых главными.

Натрий (Na ⁺ ) и калий (К'^:~). Натрий очень широко рас­пространен в земной коре. Б маломинерализованных' водах содержание его выражается миллиграммами. В водах с мине­рализацией более 1 мг/л он обычно преобладает среди катио­нов, в рассолах содержание его достигает десятков и сотен граммов па литр. Источником натрия в водах служат залежи поваренной соли (хлористого натра), минерал галит и рассе­янные в породах соли натрия. Натрий свободно мигрирует в подземных водах почти при любой минерализации, что объяс­няется отсутствием у него барьеров растворимости. Часто нат­рию сопутствует хлор. При содержании в воде их более 250 мг/л она приобретает соленый вкус, а преобладание нат­рия в оросительной воде над кальцием может вызвать осолоп-цевание почв.

Несмотря на то, что калий распространен па Земле так же широко, как и натрий, а соли калия — хлориды, сульфаты и карбонаты — высокорастворимы (соответственно 340, ПО и

1117 г/л), миграция его в подземных водах резко отличаете'! от миграции натрия. Содержание калия в воде обычно не пре­вышает 4—10 % от содержания натрия и редко достигает 4—5 г/л (чаще 1 г/л). Это объясняется наличием четко вы­раженных барьеров: во-первых, биохимического оалпй интен­сивно потребляется и прочно связывается живым веществом), во-вторых, сорбционного — в связи с высокой энергией покто-щения оп легко адсорбируется, а затем проникает в кристал­лическую решетку. В подземных водах калий не играет замет­ной роли.

Кальций (Са²⁴) является первым преобладающим катио­ном в пресных водах при общей минерализации около 0,5 с/л. С ростом концентрации солей относительное содержание его падает (1-й барьер растворимости карбонатов, и сульфа­тов кальция), а затем уже в рассолах в связи с преоблада­нием в них хлоридов и высокой растворимостью СаС1₂ кон­центрация его увеличивается иногда до сотен граммов h;j литр. Это характерно для подземных вод глубоких горизон­тов. У кальция имеются сорбционный и биохимический оарьс ры — он поглощается живыми клетками п отрицательно заря­женными коллоидами почв и горных пород. Последнее важно для оструктуриваппя почв. Поэтому подземные воды, лаже солоноватые, с относительным преобладанием кальция, без вредны для почв при орошении.

Содержание кальция в питьевой воде (более 150 ыг/л) способствует задержке воды в организме, что перегружав сердце. Кальций придает воде жесткость, усложняющую ис пользование воды в хозяйственных н технических целях, яв ляется причиной нарушения карбонатного равновесия в ней что приводит к се нестабильности. С другой стороны, исполь зование очень мягкой воды так же способствует появлении сердечно-сосудистых заболеваний..

Источником кальция в подземных водах являются карбо патные породы: известняки, доломиты, гипс и ангидрит, каль ц ий со держащие алюмосиликаты, органические вещества.

Магний (Mg²⁺). Магния в природных водах сравнительна мало, хотя по распространению в земной коре он близок i кальцию. Растворимость солей MgCl₂ составляет 558,1 г/л MgSO₄ — 354,3 г/л. Содержание магния мало изменяется увеличением минерализации воды и редко поднимается быш 1 г/л (иногда до 20—30 г/л). Это объясняется гем, что он хо рошо адсорбируется породами (сорбционный барьер), погло

9

цается растениями (биохимический барьер), склонен к обра-ованию вторичных минералов —магниевых силикатов, доло-1итов и др. (барьер растворимости). Содержание солей маг-шя в воде вместе с кальцием обусловливает ее жесткость. 3 оросительных водах в определенном соотношении с каль­цием и натрием он может отрицательно влиять на почву, "лавным источником магния в водах являются доломиты 'и алюмосиликаты.

Ионы хлора (С1~), В природных водах хлор распростра­ни исключительно широко. Растворимость солей NaCl со-:тавляет 328,6 г/л, MgCl₂ —558,1, CaCl —731,9 г/л. У хлора тет барьера растворимости, он не усваивается растениями и микробами и выделяется в свободном состоянии организма­ми животных. Содержание хлора увеличивается с увеличе­нием минерализации; при минерализации более 5 г/л он яв яяется преобладающим среди анионов. Главным источником хлора в природных водах является минерал галит (NaCl) и соли, находящиеся в породах в рассеянном виде. Кроме тою, хлор может поступать в воду при выветривании некоторых магматических пород. В неглубокозалегающие грунтовые воды хлор поступает из хозяйственных и промышленных отходе у. В пресных водах его может быть немного, миллиграммы на литр, в минерализованных —до десятков и даже сотен грам­мов на литр. При содержании хлора в воде более 250 мг/л она приобретает соленый вкус и влияет на некоторые функции организма человека и животных. Оросительная вода, в кото­рой содержится хлора более 1,5 г/л, весьма опасна для почв. Сульфатный ион (S0₄^?~). Содержание его в водах колеб­лется от нескольких миллиграммов до десятков граммов па литр. При минерализации 4—5 г/л он является преобладаю­щим среди анионов, но неустойчив. При большой концентра­ции солей в воде относительное содержание его уменьшается. Главным источником SO|~ в водах служат отложения гипса и ангидрита, пирит, самородная сера, сероводород и ча­стично промышленные н бытовые отходы. Распространению сульфат-иона препятствует биохимический барьер (восстанов­ление органической серы до сероводорода). Содержание сульфатов в питьевой воде более 500 мг/л нарушает работу желудочно-кишечного тракта, а содержание сульфата натрия свыше 4,0 г/л в оросительных водах опасно для почв.

10

Карбонатный и гидрокарбонатный ионы (СО|~ и HCCV ) —важная часть химического состава вод, Миграция их еще более затруднена, чем у S04~~. Ионы HCO.f преобла­дают над другими при минерализации -воды до 0,5 г/л, после чего их роль резко падает. Содержание НС0₃~ может дости­гать 200—500, реже— 900 мг/л, содержание иона СО?" обычно не превышает десятков миллиграммов на литр. Ис­точником СО| • и HCOj служат карбонатные породы и про­дукты жизнедеятельности. Миграция этих ионов ограничива­ется барьером растворимости и биохимическими процессами. Широко распространенные в земной коре СаСО₃ 'и MgC-Оз могут перейти в раствор только в присутствии СО₂. Содержа­ние в водах НСО~ , С0^~ и С0₂ взаимообусловлено и зави­сит от рН воды (рис. 1.1.1).

Рис. 1.1.1. Молярное содержание углекислых соединений

При рН = 3,7—4,0 вея угольная кислота в воде представле­на СО₂ в виде молекулярного газа (свободная углекислота). С увеличением рН доля СО₂ уменьшается, а доля НС0₃~ уве­личивается, достигая максимума (98%) при рН = 8,3—8,4. При рН воды более 8,4 свободная углекислота отсутствует но возрастает доля СЦ- и уменьшается доля НСО_а~. Нако­нец, при рН-12 вся углекислота представлена только ионами О ^ . Для поддержания в воде определенной концентрации НСО^ нужно соответствующее количество свободной углекис-

11

лоты, которое называют равновесным. Если содержание СО-г превышает равновесную концентрацию, то се избыток спосо­бен реагировать с твердым карбонатом кальция, переводя ею в раствор. Эту углекислоту называют агрессивной [С0з]_агр. При недостатке СО₂ для равновесии е НСО-Г начинается рас­пад бикарбонатов кальция с выпадением в осадок CaCO_:i. В том и другом случае воду называют нестабильной.

Соединения угольной кислоты в подземных водах представ­лены, в основном, бикарбонатами и карбонатами кальция (пресные воды). Однако в определенных условиях может об­разовываться сода — нормальная (Na₂CO₃) и двууглекислая (ЫаНСОз), которая делает воду непригодной для орошения. Высокая концентрация в питьевой воде ионов НСО^" опасна для здоровья,

1.2. Второстепенные компоненты

Второстепенными называются такие компоненты, которые встречаются во всех природных водах, но в небольших коли­чествах (не больше десятков миллиграммов на литр), что объясняется либо их малым-содержанием в земной коре, ли­бо слабой растворимостью. К числу таких компонентов можно отнести азот, железо, алюминий, кремнекислоту, сероводород

. и др.

Азот поступает в подземные воды преимущественно за счет микробиологических процессов и встречается в виде ам­мония (NHu), нитритов (NO~-~) и цитратов (NO~).

Аммоний образуется при разложении белка животных п растительных организмов под воздействием бакгерий-аммони-фикаторов. Ион аммония неустойчив, поэтому в литре воды его содержится от десятых долей до нескольких миллиграм­мов и лишь в водах нефтяных месторождений его концентра­ция может превышать 100 мг/л. В присутствии свободного кис­лорода под влиянием бактерий-нитрификаторов аммоний пе­реходит сначала в нитрит-ион (.NO2~ ), а затем в нитрат (NOa"). Содержание нитритов и нитратов обычно не превышает 1 mi/л и редко — первых десятков миллиграммов на литр. Одновре­менное присутствие аммиака и нитритов свидетельствует о на­личии свежих загрязнений в воде, среди которых мсяут быть и опасные, образующиеся в результате разложения белка (отходов). Ион N0^ — продукт конечного окисления азота -

12

свидетельствует о «старом», внешне уже не опасном загрязне­нии. В таких случаях требуется тщательное исследование воз­можных очагов поступления загрязнений.

В связи с интенсивным применением минеральных удобре­ний и особенно при плохом их хранении в подземных водах может оказаться до 2—3 г/л NO^ - Это опасно. Содержание NO .^ в питьевой воде более 50 мг/л вызывает заболевание крови у детей и молодняка животных, ведущее к гибели. Употребление воды, содержащей более 10 мг/л NOg приво­дит к нарушению обмена веществ.

Железо (Fe²¹' и Fc³*) поступает в подземные воды при окислении' сульфидов железа химическим, биохимическим и электрохимическим путем и при выветривании ферросилика-тов (железосодержащих силикатов и алюмосиликатов) с по­мощью СО₂ и воды. В кислой среде (рН<6,5) закисное же­лезо неустойчиво и выпадает в осадок, а окиспое выпадает в осадок уже при рН = 2,5. В нейтральных водах(рН = 7,0) же­леза содержится не более нескольких единиц миллиграммов на литр. В воде оно находится в ионной, молекулярной и кол­лоидной форме. Железо играет важную роль, участвуя в кро­ветворении и фотосинтезе. Однако в питьевой воде сю не должно быть более 0,3 мг/л.

Алюминий (А1^3н-), несмотря на широкое распространение в земной коре, в природных водах содержится лишь в долях миллиграмма на литр. В подземных воДах он появляется и и результате выветривания (при участии СО₂) алюмосиликатов. Как и железо, в воде он может мигрировать в ионной, моле­кулярной и коллоидной формах. Алюминий поглощается ра­стениями. Некоторые его соединения ядовиты. Особенно опас­ны хлориды, нитраты, ацетаты и сульфиды, накапливающиеся в тканях. По токсичности они приравниваются к мышьяку, по­этому содержание алюминия в питьевой воде не должно пре­вышать 0,5 мг/л, в оросительной — 1 мг/л.

К, рем не кис лота (SiO₂) весьма широко распространена в зем­ной коре, занимает второе место после кислорода. Источни­ком се в подземных водах являются силикаты и алюмосили­каты. Концентрация кремнекислоты в воде невелика (10— 20 мг/л), лишь в сильно щелочной среде саванн н водах гей­зеров она достигает 100 мг/л. В этих случаях и в пресных во­дах гумидных областей она является главным анионом. Крем-некислота оказывает лечебное действие на человеческий орга-

13

низм (лечение кожных заболеваний, травм, желудочно-кишеч­ного тракта).

Сероводород (H₂S) может находиться в подземных водах в виде молекулярного газа или ионов сероводородной кисло­ты. Накоплению его способствует разложение органического вещества в анаэробных условиях, растворение в воде пирита под влиянием С0₂ и др. Сероводород накапливается (до 20 мг/л и более) в верхних водоносных горизонтах, если они загрязнены органическими отбросами, и до сотен миллиграм­мов на литр в водах нефтяных месторождений. Он придаст воде неприятный запах и влияет на вкусовые качеств сель­хозкультур при орошении.

Органические вещества имеют очень сложный состав. К ним относятся гумнны и битумы (80—90 % всей органи­ки), фенолы, низкомолекулярные жирные кислоты .вещества белковой природы, углеводы нефтяного типа, иафтансмше кислоты. Вес они поступают в воду, главным образом, за счет разложения отмерших растений и животных, иыгоьых и промышленных отходов. Последние являются благоприят­ной средой для развития болезнетворных бактерий и поэтому недопустимы в питьевой воде. Показателем их присутствия является наличие в воде азота, аммония, нитратов, нитритов и сероводорода. Опенку этих компонентов ведут по окисляе­мо сти, т. е. по тому количеству кислорода, которое необходи­мо для окисления всего органического вещества, содержаще­гося в воде. Окисляемость достигает 200 мг/л в нефтяных во­дах и 20—30 — в грунтовых и поверхностных. В питьевой иоде окислясмость регламентируется содержанием кислорода не более 5 мг/л.

1.3. Микрокомпоненты

К микрокомпонентам относятся такие, которые содержат­ся в воде в концентрации, не превышающей 1 мг/л, что объ­ясняется, главным образом, плохой растворимостью природ­ных соединений, в которые они входят, и ничтожным распро­странением в земной коре (большинство микрокомпонентов относится к числу рассеянных). Несмотря на это они имеют большое практическое значение. Одни из них прямо или кос­венно указывают на месторождения полезных ископаемых (Zn, Си, РЬ, Мо и др.), другие (As, I, Вг) придают водам ле­чебные свойства, третьи делают воду «промышленной», нс-

14

пользуемой для извлечения из нее редких элементов (бор, бром, йод, литий, стронций, цезий, рубидий).

В пресных грунтовых и поверхностных водах микрокомпо­ненты встречаются в незначительных количествах, в соленых и солоноватых (грунтовые воды аридных областей, воды мо­рей и соленых озер) концентрация их возрастает, а в рас­сольных— достигает промышленных величин. Они попадают \\ воду как естественным путем, так и с отходами производ­ства.

Микрокомпоненты существенно влияют па пригодность во­ды для орошения и водоснабжения. Присутствие некоторых из них в воде, так же, как и в пище, обязательно, поскольку они необходимы для поддержания жизнедеятельности. К ним относятся бром (Вг), регулирующий деятельность централь­ной нервной системы, йод (1), способствующий правильному обмену веществ. Недостаток микрокомпопентов в питьепой воде вызывает тяжелые заболевания людей и животных, а повышенное содержание (Вг>25 мг/л, 1>5 мг/л) переводит воды в разряд лечебных. Полагают, что даже сильный яд--мышьяк (As), содержащийся в микродозах (не более 0,05; мг/л), полезен, так как повышает устойчивость организ­ма к действию вредных микробов, при больших концентра­циях он вызывает отравление, однако мышьяковые воды ис­пользуют в качестве лечебных при концентрации его более 0,07 мг/л. Необходимы растениям и животным цинк (Zn) как ускоритель фотосинтеза и регулятор дыхательной функ­ции, молибден (Мо), регулирующий азотный обмен. Од­нако повышенное содержание их в воде опасно.

Другая группа микрокомпопентов характерна тем, что по­вышенное или пониженное содержание их в воде неблаго­приятно сказывается на здоровье человека. К ним относятся фтор (F), регламентируемый в пределах 0,7—1,5 мг/л, если его количество выходит за эти пределы, он вызывает болезнь зубов, бор (В), регулирующий синтез и передвижение угле­водов, медь (Си), способствующая синтезу белков, кровет­ворению и вызывающая болезненные явления как при недо­статке, так и при .избытке (>5 мг/л)- Если содержание этих элементов выходит за пределы допустимых норм, их искусст­венно добавляют в воду или удаляют из нее.

Ряд микроэлементов является типичными токсикантами, вызывающими отравления или тяжелые заболевания. Таковы свинец (РЬ), вызывающий отравление, развитие склероза,

15

нервных заболеваний, ртуть (Hg), селен (Se), берил­лий (Be), стр о н ц и и (Sr), которые, кроме отравления, вы­зывают сильное нарушение обмена веществ в организме, ве­дущее к размягчению костей. Содержание их в воде стриго лимитируется (РЬ<0,1 мг/л, Hg<0,005 мг/л, Se<0,001 мг/л, Ве<0,0002 мг/л, Sr<2,0 мг/л).

Особое место занимают радиоактивные и з о т о п ы микроэлементов, которых насчитывается несколько сотен. Большинство их поглощается породами или быстро распа­дается. Однако многие изотопы имеют большой период распа­да, легко распространяются в подземных водах, практически не задерживаясь породами. Например, 1 мг наиболее опасно­го радиоактивного загрязнителя воды стро'н ц и я-90, пора­жающего костный мозг и ткани, способен сделать непригодной к употреблению 100 млн м³ воды. Поэтому его содержание в воде не допускается более 4-10~'° мг/л. Опасны цезий-137, и о д-131, рутений-106 и др. (см. табл. 8, прил. 2).

Многие микроэлементы опасны для растений, ибо так же, как и у животного организма, вызывают болезни, связанные с недостатком или избытком в почве или оросительной воде (бром). Но еще большая опасность заключается в способно­сти растений поглощать листьями и корнями и накапливать микроэлементы в плодах, поэтому требования к содержанию их в оросительной воде также высоки.

Кроме описанных компонентов химического состава иод, в них могут попадать и распространяться искусственные (тех­ногенные) токсичные вещества, не имеющие аналогов в при­роде, — пестициды, галоидированные растворители, по­верхностно-активные вещества и др. Поэтому еще раз следует подчеркнуть недостаточность единовременной опенки качест­ва используемой воды. Необходимы регулярные наблюдения и систематический контроль за ее качеством в течение всего периода эксплуатации водозабора.