4 Растворение газов атмосферы в природных водах. Растворение кислорода и СО2 в природной воде. Равновесная вода

В атмосферном воздухе всегда содержится большее или меньшее количество углекислого газа. СО₂ довольно хорошо растворим в воде, при комнатной температуре вода способна поглотить до 0,2% углекислого газа (по массе). При растворении в воде углекислый газ образует слабую угольную кислоту, изменяя таким образом рН среды. Вода, находящаяся в контакте с атмосферным воздухом, содержит 1,310^-5 моль/л растворенного СО₂,образующего слабую угольную кислоту:

; К = 4,10^-7

; ;

= =

При хранении в стеклянной посуде вода не только поглощает СО₂ из воздуха, но и выщелачивает стекло, в результате чего ее рН5,68. Такая вода называется равновесной водой. При разбавлении раствора кислоты (или щелочи) равновесной водой рН раствора стремится к рН равновесной воды 5,68. Природные воды, контактирующие с атмосферными газами, также могут иметь рН5,68.

Растворенный кислород поступает в природные воды в результате абсорбции при контакте природной воды с воздухом, а также в результате фотосинтеза водными растениями. В поверхностных водах содержание растворенного кислорода может колебаться в пределах от 0 - 14 мг/л. Содержание растворенного кислорода в воде характеризует кислородный режим водоема и имеет важнейшее значение для оценки экологического состояния водоема. Растворенный кислород должен обеспечивать дыхание гидробионтов. Кислород также необходим для самоочищения водоемов, так как участвует в процессах биохимического окисления примесей органического происхождения.

Процессы окисления органических примесей проходят при участии микроорганизмов и включают следующие стадии:

1) окисление углеводородов: ;

2) окисление азотсодержащих органических веществ:

Снижение концентрации растворенного кислорода свидетельствует об изменении биологических процессов в водоеме, о загрязнении водоема как легко биохимически окисляющимися веществами (в первую очередь органическими), так и другими веществами, которые в условиях водоема (температура, концентрация кислорода, наличие катализирующих процесс примесей) могут непосредственно с ним (кислородом) химически взаимодействовать. Например, сульфиты интенсивно поглощают растворенный кислород при обычных температурах:

Содержание растворенного кислорода в воде нормируется и должно быть не менее 4 мг/л в водных объектах хозяйственно-бытового назначения и не менее 6 мг/л в водных объектах для рыбохозяйственного водопользования.