Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Задача №4.1
Какие вещества могут быть в подземных водах?
Компоненты состава подземных вод
Подземная вода разных территорий, ландшафтов, областей имеет уникальный химический состав. Подземная вода может двойственно влиять на организм человека при ее употреблении. При содержании одних компонентов в определенных концентрациях, вода оказывает терапевтическое действие. С давних времен люди используют минеральные воды для лечения различных заболеваний. При содержании в ней других компонентов в определенных концентрациях, могут развиваться серьезные заболевания.
Что же такое состав подземных вод? Академик Вернадский считал подземные воды сложным водными растворами. В составе растворов помимо молекулы воды выделяются: химические неорганические и органические компоненты, микроорганизмы, газы. Большое значение играют изотопы химических элементов как самой воды (H2O), так и растворенных веществ.
Минерализация
Важным критерием, обобщающим содержание всех компонентов, является минерализация. Минерализация измеряется в граммах растворенного вещества на литр воды (г/л). Подземные воды подразделяются на пресные, (минерализация до 1 г/л) вкус не чувствуется, солоноватые (минерализация от 1 до 25 г/л), соленые (от 25 до 50 г/л) и рассолы (выше 50 г/л). Пресные воды используются для питьевого водоснабжения, именно для добычи этих вод организовываются водозаборные скважины и водозаборы. Солоноватые воды используются как минеральные для лечебных целей. Соленые и рассолы используются в промышленных целях для добычи растворенных компонентов путем осаждения.
Неорганические вещества
Диаграмма состава природных вод различного происхождения
Подземные воды состоят преимущественно из 6 неорганических компонентов, определяющих химический состав подземных вод и называемых макрокомпонентами. Это анионы: гидрокарбонат ион (HCO3), хлорид ион (Cl), сульфат ион (SO4); катионы: ион кальция (Ca), магния (Mg), натрия (Na). Поверхностные воды, грунтовые воды, а так же осадки имеют преимущественно гидрокарбонатно-кальциевый состав. Морские воды имеют состав хлоридно-натриевый. Подземные воды напорных артезианских бассейнов имеют пестрый состав, от хлоридно-натриевых и заканчивая сульфатно-магниевыми водами. Состав природных вод отображен на диаграмме ионного состава вод различного происхождения.
Микрокомпоненты содержатся в незначительных концентрация в воде (определяемых в миллиграммах и долях миллиграммов в литре воды). Это железо (Fe), марганец (Mn), медь (Cu), цинк (Zn), свинец (Pb), алюминий (Al), фтор (F) и другие. От данных компонентов зависят токсилогические (показатель вредности) характеристики подземной воды. Концентрация многих микрокомпонентов благотворно влияет на организм.
Органические вещества
Компонентами органических веществ являются представители всех химических групп (углеводы, белки, липиды) и классы (карбоновые кислоты, углеводороды, спирты, альдегиды, кетоны, амины, эфиры). Особое значение имеют гумусовые кислоты. Органические вещества поступают в подземную воду из почв, нефтяных залежей, горных пород. Часть веществ поступает в в готовом виде. Это в основном химически и биологически стойкие соединения типа гумусовых веществ, фенолов, углеводородов и др. Другая часть является продуктом сложных физико-химических и биохимических превращений. Все содержавшиеся в подземных водах органические вещества участвуют в био- и геохимических процессах.
Химические элементы, в частности тяжелые металлы, вступают в химическое взаимодействие с органическими веществами, образуют миграционно подвижные формы, загрязняющие подземные воды и угрожающее здоровью человека.
Микроорганизмы подземных вод
Жгутиковая бактерия
Все микроорганизмы подразделяются на простейших животных, растений, бактерий (представлена на картинке), водорослей. Из микроорганизмов в подземных водах наибольшее значение имеют бактерии. Бактерии живут при любой минерализации подземных вод. Бактерии разлагают органические соединения белкового и углеводного характера, образуют сероводород и водород. Некоторые виды бактерий участвуют в азотных преобразованиях, а также вырабатывают токсичные вещества. В подземных водах содержатся болезнетворные бактерии. Однако, большинство бактерий являются безвредными для здоровья человека.
Газовый состав
Подземные воды и газы находятся в постоянном взаимодействии. По происхождению газы бывают: воздушные (N2, O2, CO2, Ne, Ar), биохимические (CH4, CO2, H2S, H2) и химические (CO2, H2S, СО , N2, HCl), ядерных реакций. Воздушные газы проникают в литосферу из атмосферного воздуха. Биохимические газы образуются при разложении микроорганизмами веществ. Химические газы образуются в результате взаимодействии воды и породы. Газы ядерных реакции образуются вследствие радиоактивных распадов и образования дочерних газообразных изотопов. Газы растворяются в воде, а при изменении условий выделяются. Газы при определенных концентрациях являются ядовитыми веществами.
Изотопный состав
Изотопы — разновидности одного и того же химического элемента, различающиеся массой атомов. Различают стабильные и радиоактивные изотопы химических элементов как самой воды (H и O), так и содержавшихся в ней макро- и микрокомпонентов. Наиболее часто встречающимися являются стабильные изотопы водорода (1H, 2H), кислорода (16O,1), углерода (12C, 13C), серы (32S), гелия (3He), аргона (36 Ar).
Схема альфа распада урана 238
Примерами радиоактивных изотопов могут служить: тритий(3H), бериллий (7Be, 10Be), углерод (14C), уран (238U, 235U), радон (220Rn, 222Rn) и другие. Радиоактивные изотопы распадаются с выделением альфа-, бета- квантов и гамма излучения. В результате радиоактивного распада образуются другие дочерние элементы. Пример радиоактивного распада представлен на схеме.
При определенных концентрациях радиоактивные изотопы оказывают губительное воздействие на организм человека, воздействуя на организм человека на микроклеточном и атомарном уровне .