какие воды относятся к природным водам
Какие виды воды бывают в природе: классификация питьевой жидкости
Уделим внимание одной из самых важных жидкостей в нашей жизни. Рассмотрим, какая бывает вода: что за состав у нее может быть, где она находится в природе, как взаимодействует с различными веществами и компонентами. Ее разновидностей больше, чем кажется, и не все одинаково полезны: некоторые из них категорически нельзя употреблять для питья, приготовления пищи и даже стирки.
Какая бывает
Сразу же срабатывают ассоциации со школьным курсом физики и на ум приходят три состояния: жидкое, газообразное и твердое. Если подключить логику, можно еще вспомнить о тяжелой, насыщенной солями жесткости, дистиллированной, пресной и морской, и даже о коралловой. Это все? Нет, разновидностей гораздо больше и ниже мы пройдемся по ключевым особенностям и свойствам каждой из них.
По каким признакам производится классификация воды
И каждую из этих групп можно разделить (и рассмотреть) еще более подробно. Так и поступим – это позволит сделать акценты на главных отличиях и сформировать максимально полное впечатление о разнообразии существующих вариантов и специфике их применения в быту или в промышленности.
Деление в зависимости от наличия в молекуле водородных изотопов
Есть 5 категорий «веса».
Протиевая (легкая)
Самая обычная, обладающая атомами стандартного строения. Питьевая вода на 99,8% именно такая (во всяком случае, должна ею быть).
Дейтериевая (тяжелая)
В ее составе содержится D, в ядре которого по одному протону и нейтрону, за счет чего его атомная масса равна 2. Соответственно, химическая формула такой жидкости – D2O или 2H2O. При регулярном употреблении подрывает здоровье, но в чистом виде в естественных условиях не содержится, а доля ее в общем потоке ничтожно мала (меньше 0,1-0,2%).
Тяжелая замерзшая
Это лед, но не совсем обычный, а тот, что образовался в результате охлаждения оксида дейтерия. Дело в том, что температура кристаллизации у него 3,8 0С (по сравнению с 0 0С у протиевой). Это свойство успешно используют в быту, очищая жидкость от опасных изотопов и делая ее максимально легкой. Просто наливают ее в емкость, ставят в холодильник и убирают первую же тонкую корочку, образовавшуюся под действием мороза.
Тритиевая
Здесь в роли изотопа-заместителя выступает Т, атомная масса которого уже 3,01, из-за чего эта разновидность воды названа сверхтяжелой, а формула ее приобрела вид T2O или 3H2O.
Это соединение отличается высокими показателями радиотоксичности, поэтому употреблять его для питья или приготовления пищи не рекомендуется. Хорошо, что в неразбавленном состоянии оно в естественных условиях не содержится, а существующей концентрации в источнике (в норме) недостаточно, чтобы вызвать отравление или другие схожие последствия.
Тритиевая замерзшая
Опять же, это лед, полученный из T2O. Выделить его даже легче, чем в прошлом случае, так как температура кристаллизации находится на так называемой тройной точке и составляет уже 4,49 0С. Поэтому момент образования корочки на стенках сосуда наступает раньше и его проще заметить.
Типы воды по количеству солей
Тот случай, когда следует смотреть на концентрацию растворенных примесей (избыток которых вреден, так как он будет откладываться на внутренних поверхностях трубопровода, ухудшать органолептические свойства жидкости, нести опасность для здоровья).
Мягкая
То есть с низким показателем жесткости, с малым процентом магниевых и кальциевых соединений (а также марганцовых и железистых). От доли их содержания напрямую зависят цвет, вкус и запах, а также потенциальный вред для организма человека.
Морская
Любопытно, что в своем составе она может содержать едва ли не все распространенные химические элементы, в том числе и драгметаллы. Например, на 1 ее тонну приходится от 7 до 18 мг золота.
Морской лед
MBFT-75 Мембрана на 75GPD
SF-mix Clack до 0,8 м3/ч
SF-mix Runxin до 0,8 м3/ч
Пресная
Антипод предыдущей, так как концентрация кальциевых и магниевых соединений в ней минимальна (по крайней мере, номинально) – в норме находится на отметке до 0,1%. За счет этого обладает нейтральным вкусом и запахом и поэтому пригодна для питья и приготовления самых разных блюд.
Минеральная
В эту довольно обширную подгруппу входят те виды природных вод, которые естественным образом обогащены различными микроэлементами и другими биологически активными веществами, и обладают лечебными свойствами. Обычно забираются из подземных источников. При правильном подборе регулярное употребление одной из них окажет положительный эффект на здоровье.
По степени содержания полезных примесей подразделяются на 2 категории:
Солоноватая
Своего рода промежуточная, так как по сравнению с пресной она содержит значительно больше магниевых и кальциевых соединений, но эта доля все равно и близко не настолько серьезная, насколько в морской. В англоязычной среде называется Brackish water.
Дистиллированная
Искусственным образом, с помощью процессов нагрева с испарением и последующей конденсацией, очищенная абсолютно от всех примесей: как от нежелательных, так и от вполне полезных. В промышленности используется все шире.
Деионизированная
Из нее удалена подавляющая часть заряженных частиц нежелательных веществ, вследствие чего они не оказывают своего негативного эффекта.
Какие есть виды воды в зависимости от взаимодействия с другими компонентами
Существует целый ряд элементов, растворяющихся в H2O в процессе естественного или принудительного смешивания и обеспечивающих определенные свойства. За их счет жидкость может быть:
Шунгитовая
Очищенная соответствующим минералом – считается, что обладает лечебной силой: тонизирует, нормализует работу ЖКТ, помогает справиться с бронхитом и стоматитом, улучшает состояние волос, снижает аллергические проявления. Но также может быть вредна при гипотонии, патологиях сердца, онкологии.
Кремниевая
Насыщенная Si, и этот элемент укрепляет иммунитет и стенки сосудов, растворяет камни в мочевом пузыре и почках, нормализует метаболизм. Ее также можно использовать для полива – она позаботится об урожайности овощей и фруктов, а также защитит от плесени, грибка, гнили, микробов-вредителей. Но раковые заболевания (или предпосылки к ним), опять же, считаются противопоказанием.
Коралловая
Активно разрекламированная 10-15 лет назад, сегодня она до сих пор окружена тайнами, хвалебными отзывами и слухами. Одни люди приписывают ей чуть ли не чудодейственную силу в вопросах похудения, улучшения кровообращения, избавления от болей. Другие считают, что единственное, чем она отличается от обычной – это стоимостью.
Такое расхождение во мнениях – практическое доказательство того, что вода бывает разная, и эффект коралловой до сих пор не очевиден и не изучен до конца.
Кислородная
Обогащенная O2, благодаря которому активизирует снабжение и работу клеток. Стимулирует головной мозг, нормализует процессы пищеварения, повышает мышечную активность, выносливость, стрессоустойчивость.
Фильтрованная
Прошедшая один или несколько этапов очистки (в результате чего должны быть улучшены ее органолептические свойства). За оборудованием для фильтрации обращайтесь в компанию «Вода Отечества», и мы поможем подобрать необходимые фильтры.
Серебряная
Насыщенная ионами Ag, дающими антибактериальный эффект. Но важно, чтобы она была не чересчур концентрированной (0,05 мг/или менее), иначе появляется риск интоксикации.
SF-mix ручной до 0,8 м3/ч
Аэрационная установка AS-1054 VO-90
Золотая
Это вид пресной воды, в составе которого присутствуют заряженные частицы Au, благодаря этому она оказывает успокаивающее действие на ЦНС и одновременно тонизирует организм, стабилизирует пульс, способствует умственной активности. Применяется при лечении остеохондроза, судорог, истерии, мышечных болей, импотенции, но с ограничениями, наложенными врачами.
Медная
Та же история, что и в двух предыдущих случаях, только теперь в роли добавки ионы Cu. В результате получаем средство для успокоения селезенки и печени, основу компресса для борьбы с артритом, уничтожителя грибков и патогенной флоры в целом. Только помните, что этот элемент токсичен, а поэтому важно не переусердствовать с его употреблением внутрь.
Все 3 вида воды в природе
Классификация также осуществляется и по местонахождению. По этому показателю выделяют тройку вариантов – кратко рассмотрим каждый.
Подземная
Залегает в пластах, расположенных в средних слоях земной коры, а также в горных породах, забирается непосредственно оттуда же.
Артезианская
В течение долгих лет отстаивается в естественном бассейне, как правило, под давлением, расположенном достаточно глубоко – 20 метров и более. Отличается чистотой, в том числе и сравнительно малым процентом микроорганизмов. Может быть насыщена минералами, за счет этого так популярна сегодня.
Грунтовая
Содержащаяся на так называемом первом горизонте, то есть в самых верхних слоях. Ее достаточно много везде, в том числе и в пустыне, но и примесями она тоже богата, причем не всегда полезными – свою роль в формировании ее состава играет даже почва, количество осадков или сезонность.
Какая вода бывает в природе
Среда, в которой жидкость находится длительное время, также в значительной степени определяет ее конечные свойства.
Речная
По сути, она протиевая, но с небольшой частью дейтериевой и богата илом и вообще биологическим материалом. Различных химических элементов в ее толще тоже хватает – можно сказать, что она даже грязная. И поэтому в сыром виде она совершенно точно непригодна для употребления – ее следует кипятить или подвергать другой обработке.
Озерная
Отстаивается в сравнительно замкнутых источниках и поэтому тоже перенасыщена микрофлорой. Она опасна еще и тем, что не движется, а значит почти не содержит кислорода и накапливает вредные газы с токсинами. Хотя есть и исключения – например, Байкал и другие исторически незамутненные бассейны.
Дождевая
Раньше занимала почетное место в классификации питьевой воды: считалось, что она не просто чистая, а даже целебная. Из нее делали настои и припарки, ею мыли волосы и тело для питания витаминами, оздоровления, тонизации.
Сегодня же времена изменились. В процессе конденсации в облаках и выпадения на землю капли насыщаются атмосферными загрязнениями и вбирают в себя всю ту отраву, которая витает вокруг нас в воздухе. Поэтому в наши дни пользоваться ею без предварительной обработки не рекомендуется, даже на даче или за городом (а особенно если она собрана из осадков, прошедших неподалеку от крупного промышленного предприятия).
Ключевая
Забирается из родников, местоположение которых крайне важно. Если в лесу или степи вдали от заводов и населенных пунктов это действительно вид питьевой воды, то в городских парках — это место размножения микробов. Потому что в последнем случае она впитывает часть попавших в почву ядовитых отходов и несет их потребителям. По сути, она даже опаснее той, что течет дома из крана и проходит многократную очистку.
Современное исключение – источники, расположенные вне индустриальной черты и бегущие сквозь скалы или другие твердые породы (ведь тогда поток насыщается еще и полезными микроэлементами и приобретает заряд минералов).
Газообразная
Пар – получаемый путем кипячения или других тепловых воздействий, используемый в промышленности и в быту, в медицине и в косметологии. Благодаря многочисленным передовым методам конденсации его можно вернуть в текучее состояние, при этом он должен очиститься от вредных летучих примесей.
Какие бывают жидкости в зависимости от видов деятельности человека
Диспенсер магистральный настольный AquaPro 919H/RO (горячая и холодная вода)
Диспенсер магистральный настольный AquaPro 929CH/RO (охлаждение/нагрев)
Диспенсер напольный AquaPro 311 (пустой, без охлаждения)
Любой забор мы можем подвергнуть обработке, изменив органолептические и другие свойства потока. «На выходе» можем получить следующие вариации:
Водопроводная
Фильтруется, аэрируется, стерилизуется и направляется в централизованную систему, чтобы жители квартир и домов в городах и коттеджных поселках могли ею пользоваться. Брать ее для приготовления пищи рекомендуется после тепловой обработки.
Кипяченая
Подогретая до 100 0С, а после охлажденная; при таком температурном воздействии погибают многие микробы, поэтому она считается более чистой по сравнению с сырой. Но растворенные примеси при этом не исчезают, так что яды, токсины и прочая «химия» все равно нанесет свой вред.
Канализационная
Занимают особенное место в классификации пресных вод, так как являются одними из самых грязных. Непригодны для питья или приготовления пищи, так как призванные отводить уже использованную жидкость от домов (которая впоследствии пройдет комплексную фильтрацию и станет вновь пригодной к эксплуатации в быту).
Сточные
Они опаснее всех рассмотренных, так как несут промышленные отходы, образовавшиеся в ходе производственных циклов. С их помощью предприятия сливают токсичные и ядовитые вещества (причем делать это заводы и фабрики должны вдали от населенных пунктов и экологически чистых зон), а значит их категорически нельзя употреблять в быту, даже для стирки одежды.
Мы рассмотрели 4 вида воды по характеру деятельности человека, но и это еще не все.
Другие варианты
В данную категорию входит все то, что нельзя однозначно отнести в какую-то из уже названных групп.
Обычная
Протиевая, с примесями, появившимися естественным путем. Содержит и микроэлементы, и бактерии, и D2O (концентрация оксида дейтерия ничтожная). После грамотной очистки становится максимально пригодной.
Жесткая
С избытком магниевых, кальциевых, железистых соединений. Вступая в реакцию с моющими средствами, провоцирует появление малорастворимых солей на белье, внутренних поверхностях трубопроводов и ТЭНов. Нуждается в умягчении.
Отстоявшаяся
В течение какого-то времени побывавшая в резервуаре, на стенках которого осели нежелательные вещества. Мы уже рассмотрели три вида воды, и из них она самая чистая, но тоже содержит какой-то процент бактерий, пусть и меньший.
Нанотрубочная
Суперионная
Созданная искусственным путем и обладающая очень оригинальным состоянием: атомы кислорода у нее кристаллизовались, а водорода стали газообразными. В результате получили твердый сверхпроводник.
Магнитная
Обработанная соответствующим полем, используемая в промышленности и сельском хозяйстве. Не склонна к образованию накипи и парафинов, улучшает проницаемость тканей, что делает ее предметом многих медицинских исследований (специалисты уже думают, как применить ее в лечебных целях).
Щелочная
Ее pH-уровень выше показателя в 7,1. Принимается внутрь, как альтернатива минеральной – теми людьми, у которых кислотность сверх нормы.
Вот сколько видов воды существует, и мы знаем, как очистить те из них, которые в этом нуждаются.
Примеси природных и
технологических вод
Глава первая
Природные воды
Содержание
1.1. Поступление примесей в воду
1.2. Классификация природных вод и их примесей
1.3. Характеристики ионизированных примесей
1.4. Углекислотное равновесие
1.5. Кремнесодержащие соединения и органические примеси
Фильтрация воды через почву частично сопровождается и ионообменной адсорбцией ионогенных примесей; так, почвенные комплексы хорошо задерживают фосфаты, происходит обмен адсорбированного почвой Na + на К + и т. п. Поэтому, несмотря на примерно одинаковую распространенность натрия и калия в природе, в поверхностной воде среднее соотношение концентраций [Na + ]:[К + ] составляет большей частью 10:1.
Подземные водотоки, выходя на поверхность земли, играют значительную роль в питании рек, поэтому солевой состав рек зависит от характера почв и грунтов, с которых они собираются. Вследствие этого воды некоторых северных рек (Печора, Вятка, Нева), стекающих в районах сильновымытых или скальных грунтов, характеризуются малой минерализованностью (около 50 мг/кг). Воды рек южных районов (Эмба, Миус, Амударья), протекающих по сильно засоленным почвам, содержат до 1000 мг/кг растворенных примесей. Если река протекает через районы с различными географическими условиями и геологическим строением (например, Волга), минерализованность ее воды может меняться на протяжении от истока до устья в 2-3 ра-за. Изменением характеристик грунтов и почв) в направлении с севера на юг европейской части СССР определяется эмпирическое правило повышения солесодержания рек в указанном направлении.
Количественный и качественный составы примесей рек и водоемов зависят от метеорологических условий и подвержены сезонным колебаниям. Так, в весенний паводковый период, после вскрытия льда, воды содержат минимальное количество растворенных солей, однако характеризуются максимальным количеством взвешенных веществ, увлекаемых с поверхности почвы быстрыми потоками талых вод. В зимний период в результате питания поверхностного водотока подземными водами его солесодержание достигает максимума (рис. 1.1.). В летнее время состав речной воды определяется соотношением в питании долей поверхностного и подземного стоков.
Рис 1.1. Изменение солесодержания по временам года
Отмечая географические и сезонные изменения состава природных вод, необходимо учитывать при использовании показателей качества природной воды, с тем чтобы не определять пригодность водотока по результатам единичного наблюдения, выполненного на значительном расстоянии от планируемого места водозабора.
Бытовые сточные воды и стоки лесозащитных и растениеводческих работ с применением реагентов имеют более или менее однообразный состав: белковые вещества и продукты их распада, жиры, мочевина, мыла, синтетические моющие средства, различные инсектициды, удобрения и т. п. Эти примеси в основном относятся к классу органических веществ и в водной среде окисляются под действием кислорода и микроорганизмов.
1.2. Классификация природных вод и их примесей
Грубодисперсные примеси (так называемые взвешенные вещества) имеют столь большую массу, что практически не способны к диффузии. С течением времени устанавливается определенное седиментационное равновесие, и примеси либо выпадают в осадок, либо всплывают на поверхность (при плотности частиц меньше плотности воды).
Длительно оставаясь во взвешенном состоянии, грубодисперсные примеси обусловливают мутность воды. Чем больше размер частиц грубодисперсных примесей, тем быстрее устанавливается седиментационное равновесие и тем легче выделяются они из воды при отстаивании или фильтровании. Так, скорость отстаивания частиц песка и ила размерами 100 и 20 мкм составляет в неподвижной воде при 10 °С соответственно около 7 и 0,4 мм/с.
По химическому составу примеси природных вод можно разделить на два типа: минеральные и органические.
К минеральным примесям воды относятся растворенные в ней содержащиеся в атмосфере газы Na2, О2, С02, образующиеся в результате окислительных и биохимических процессов МН3, СН4, H2S, а также газы, вносимые сточными водами, различные соли, кислоты, основания, в значительной степени находящиеся в диссоциированной форме, т. е. в виде образующих их катионов и анионов.
К органическим примесям природных вод относят гумусовые вещества, вымываемые из почв и торфяников, а также органические вещества различных типов, поступающие в воду совместно с сельскохозяйственными стоками и другими типами недостаточно очищенных стоков.
Механизм поступления примесей в природную воду формирует определенное постоянство типа важнейших ионов, содержащихся в различных водотоках и водоемах. Сведения о наиболее распространенных в природных водах ионах и их концентрациях приведены в табл. 1.1.
Характеризуя ионизированные примеси, можно отметить следующее.
Ионы натрия и калия с анионами природных вод не образуют труднорастворимых простых солей, практически не подвергаются гидролизу, поэтому их относят к группе устойчивых примесей. Концентрация Na+ и К+ изменяется только в результате испарения или разбавления природной воды, при анализе воды ее часто выражают суммарно.
Ионы кальция и магния относятся к числу важнейших примесей воды и во многом определяют возможность ее использования для различных народнохозяйственных целей, так как эти ионы образуют труднорастворимые соединения с некоторыми находящимися в воде анионами. При использовании природной воды и связанном с этим изменении исходных концентраций катионов и анионов, например при упаривании или снижении растворимости с ростом температуры, происходит выделение труднорастворимых солей кальция и магния на теплопередающих поверхностях в виде твердой фазы. Произведения растворимости некоторых труднорастворимых соединений Са и Mg приведены в табл. 1.2 и 1.3.
В технологических процессах подготовки воды для снижения концентрации кальция и магния часто используется образование их труднорастворимых соединений, выводимых из воды до поступления ее в водопаровой тракт.
В водах поверхностных источников железо может входить также в состав органических соединений; присутствие в воде соединений железа в повышенных концентрациях создает условия для развития железобактерий, образующих бугристые колонии на стенках трубопроводов.
Концентрация железа в исходной воде может увеличиваться в процессе транспортирования ее по стальным и чугунным трубам вследствие загрязнения продуктами коррозии.
Соотношения между взаимосвязанными формами существования угольной кислоты подчиняются закономерностям диссоциации Н2СО3 по I и II ступеням:
 | (1.5) |
 | (1.6) |
Коэффициент активности зависит от концентрации и валентности всех находящихся в воде ионов, т. е. от так называемой ионной силы раствора, количественно представляющей полусумму произведений молярных концентраций всех находящихся в растворе ионов Сi на квадрат заряда каждого из них Zi:
Приближенно коэффициент активности данного иона связан с ионной силой раствора уравнением:
