Химический состав воды – совокупность веществ, входящих в нее в различных агрегатных состояниях.
До XVIII в. считали воду неделимым веществом. Когда в 1781 г. Генри Кавендишем было доказано, что в составе есть отдельные два элемента, то началось изучения ее уникальной структуры и свойств:
- единственное вещество, которое при соединении только двух газовых элементов, приобретает жидкую фракцию;
- максимальная плотность отмечается при 40С, поэтому лед не тонет, предохраняя водный объект от промерзания;
- удельная теплоемкость находится в зависимости от температуры – от 00С (точка плавления) до 1000С (точка кипения). При этом низкое значение наблюдается при 30-400С;
- молекула по форме представляет равнобедренный треугольник, где на одной вершине кислород, а водород удален от него на равном расстоянии. Такое строение обеспечивает высокую полярность молекулы и способность их группироваться в кластеры;
- разнообразие природных изотопов водорода влияет на ее свойства. Существует обычная с H, тяжелая с 2H, применяемая в ядерных реакторах, и сверхтяжелая с 3H, используемая в рекациях термоядерного синтеза;
- вещества твердой фракции могут ею растворяться, поэтому в воде встречаются почти все элементы таблицы. Процесс растворения солей кристалической структуры до катионов и анионов в воде называется гидролитической диссоциацией;
- седиментация или способность осаждать из водного раствора частицы. Преимущественно природная вода представляет сложный по составу раствор. Меньше всего растворенных веществ можно встретить в атмосферных осадках, водах ледников и снежников, но соприкасаясь с загрязненной атмосферой она также загрязняет водные объекты. Минерализация (мг/л, г/л) характеризует численное содержание в ней растворенных веществ. Термин соленость (измеряемую в промилле ‰ (г/кг)) используют для характеристики вод океанов и морей. По содержанию веществ выделяют пресную – до 1 г, солоноватую – 1-25 г, соленую – 25-50 г, рассол (высокосоленую воду) – свыше 50 г;
- буферность кислотности, т.е. не изменять pH при поступлении в воду кислоты или щелочи, за счет их нейтрализации углекислым газом и гидрокарбонад-ионами.
В природной воде соли находятся в виде ионов: главные анионы (HCO3—, Cl—, SO42-) и главные катионы (Ca2+, Mg2+, Na+, K+).
Преимущественно химия природных вод определяется:
- составом соприкасающихся в процессе круговорота пород;
- условиями климата и местности;
- антропогенной нагрузкой;
- наличием и количеством обитающих живых существ.
Чистые реки преимущественно гидрокабонатного состава, а сульфатного и хлоридного иногда встречаются в степных и полупустынных районах. Также большое влияние на содержание катионов и анионов в реках оказывают промышленные и бытовые стоки.
Озерные воды более разнообразны и с увеличением минерализации меняется состав ионов.
Морская вода имеет высокое содержание солей. При этом состав моря обусловлен:
- условиями взаимодействия и обменом вод с океаном;
- соотношением стока с материка и объема самого моря;
- глубиной;
- составом впадающих водных объектов.
Химия подземных вод очень разнообразна и в основном определяется условиями формирования стока и глубиной залегания этих вод.
В современных условиях состав природных вод формируется преимущественно за счет антропогенных источников загрязнения: городского, производственного и с/х стоков.
