Химические показатели качества воды

Состав воды. Под составом воды принято понимать весь сложный комплекс минеральных и органических веществ, растворимых в ней, а также коллоидов, газов и ионов, являющихся составной частью воды. Очень трудно дать какой-то общий критерий определения нормального состава воды, нормального гидрохимического режима водоёма.

Химические составные части природных вод подразделяют на следующие группы: растворённые газы, главные ионы, биогенные вещества, микроэлементы, органические вещества. Наиболее важными составными частями пресных вод являются анионы (HC0₃, С0₃~, СГ, S0₄~) и катионы (Са²⁺, Mg²⁺ Na К⁺); газы (0₂, С0₂, H₂S). В малых количествах в воде встречаются Вг~, Г, F", HPOj~, HjPO^SOj", HS0₃ (гидросульфит-ион), S₂0₃~ (тиосульфат-ион), кремниевая кислота H₂Si0₃ х SiO, y Н₂0, HSi0₃ (гидросиликатный ион), ионы железа Fe²⁺ и Fe³⁺, Мп²⁺, из газов N₂, СН₄. Остальные вещества находятся в рассеянном состоянии.

Растворённые газы. Из растворимых газов в воде наибольшее значение имеют кислород 0₂ и двуокись углерода С0₂.

Кислород. Содержание кислорода в воде зависит от обогащения воды кислородом и расхода его на биологические и химические процессы. Обогащение идёт за счёт адсорбирования газа поверхностными слоями воды из воздуха (процесс инвазии) и за счёт ассимиляционной деятельности водных растений (фотосинтез). Фотосинтез лучше всего протекает днём, поэтому максимальное содержание растворённого кислорода в воде водоёмов приходится на послеполуденное время, а минимальное — на раннее утро. Наиболее сильный кислородный дефицит наблюдается в тех случаях, когда отмирают водоросли.

Расходуется кислород в водоёмах на дыхание водных растений и животных и на биохимические (дыхание бактерий, разрушение органических веществ) и химические окислительные процессы. Усиливаются эти процессы при наличии в воде или грунте легко окисляемых органических или неорганических веществ (Fe² Mn²⁺, N0₂, H₂S и др.). При больших расходах кислорода в водоёме может возникнуть кислородный дефицит, который может сопровождаться гибелью водных организмов (замор).

Величина суточного изменения содержания кислорода в водоёмах, сроки наступления максимума и минимума его в них меняются в течение года. Наибольшее насыщение воды происходит в холодные осенний и зимний периоды года. При 0 °C нормальное содержание кислорода в пресной воде составляет 14,7 мг/л (100%-ное насыщение). Содержание кислорода при температуре от 0 до 10 °C колеблется от 14,7 до 11,3 мг/л, при 10−20°С — от 11,3 до 9,1 мг/л и т. д. С повышением температуры на 1 °C содержание кислорода снижается примерно на 0,3 мг/л. Следовательно, зная температуру воды, можно получить приближенное представление о содержании в ней кислорода, не прибегая к прямому его определению, по следующей формуле:

где О_в — содержание кислорода в водоёме при данной температуре, мг/л;

14,7 — содержание кислорода при 0 °C; t — температура воды, °С.

Точность такого расчёта (при отсутствии загрязнения водоёма) составляет примерно ± 0,5 мг/л (Гусев, 1975).

В природных водоёмах иногда наблюдается естественное пересыщение воды кислородом — иногда на 200% и выше (в летний период при интенсивном фотосинтезе и недостаточном перемешивании воды; при быстром нагревании воды, когда кислород не успевает выделиться в атмосферу; в осенние периоды во время волнений, при низких температурах).

Двуокись углерода'. Этот газ почти всегда имеется в воде пресноводных водоёмов в растворённом состоянии и частично (около 1%) в виде угольной кислоты Н₂СО., образующейся от взаимодействия углекислого газа с водой. Определяют их обычно совместно, поэтому под понятием свободная угольная кислота или углекислота имеют в виду их сумму (С0₂ + Н₂С0₃). Содержание двуокиси углерода летом колеблется в поверхностных природных пресных водах от десятых долей миллиграмма до 3-^4 мг/л, иногда и до 10−12 мг/л, зимой оно значительно возрастает, достигая 20−40 мг/л и выше. При высокой минерализации и щелочной реакции (pH выше 8,5) свободная углекислота в воде отсутствует.

Образование и накопление углекислоты и воде происходит за счёт дыхания водных организмов, протекания биохимических процессов, различных видов брожения, процессов, происходящих в глубинах Земли, и в меньшей степени от поступления её из воздуха. Помимо фотосинтеза двуокись углерода расходуется в процессе перехода нерастворимых средних солей угольной кислоты (карбонатов) в растворимые гидрокарбонаты:

Наличие в воде углекислоты имеет большое значение для водных растений, для которых она является источником углерода. От присутствия в воде С0₂ зависит активная реакция воды. Избыток углекислоты оказывает отрицательное влияние на водные организмы. Вследствие лёгкого взаимодействия двуокиси углерода с другими веществами и перехода её в атмосферу она играет большую роль в круговороте углерода в природе.

Другие газы. В природных водах иногда встречается сероводород, но это очень редкое явление. В придонных слоях воды сероводород иногда может образовываться при биохимических процессах и затрудненной аэрации воды. Кислород при этом в воде отсутствует. Наличие сероводорода в поверхностных горизонтах воды указывает на её загрязнение органическими веществами или сульфатами. При распаде органических веществ, содержащих белок, происходит поглощение кислорода и выделение H₂S. Поступающие в водоём со сточными водами сульфаты восстанавливаются тиобактериями до сероводорода.

В некоторых озёрах в придонных слоях может встречаться в небольших количествах метан СН₄, образующийся при разложении в иле растительных остатков.

Активная реакция воды. Природные воды всегда содержат в своём составе различные растворенные вещества, поэтому редко имеют нейтральную реакцию. Обычно она или слабощелочная или слабокислая. В пресных водоёмах она чаще всего бывает слабощелочной, так как в этих водах в растворённом состоянии находятся гидрокарбонаты кальция и магния Са (НС0₃)₂ и Mg (HC0₃)₂.

Воды, стекающие с болот, и воды дистрофных водоёмов обычно имеют кислую реакцию, ввиду наличия в их составе гуминовых кислот. В дистрофных водоемах активная реакция воды в течение года колеблется очень мало (pH 4−6). Наиболее сильно она меняется в эвтрофных водоёмах, где pH колеблется от 6 до 10. В природных пресных водоёмах pH колеблется в пределах 6,5−8,2. Увеличение pH выше 8 наблюдается при интенсивном фотосинтезе.

Водные организмы могут обитать в воде только при определённом пределе колебания pH. Отклонение от оптимальной величины может вызвать гибель их даже при достаточном содержании кислорода. Например, большинство микроорганизмов развивается только в слабощелочной среде (pH 7,2−7,6). Лишь гнилостные бактерии развиваются в щелочной среде, а микробы спиртового брожения — в кислой (pH 4). От pH среды зависит протекание многих химических и биохимических процессов в водоёме.

Кислотность. Определение pH не даёт представления об общей кислотности, так как при этом устанавливают лишь концентрацию свободных активных ионов водорода. В природных пресных водах кислотность создают свободная угольная кислота, а также гуминовые и другие слабые кислоты. В болотных гумусовых водах кислотность иногда обусловливается наличием свободной серной и соляной кислот. Во всех таких водах pH всё же не снижается ниже 4.

Щёлочность. Характерной особенностью пресноводных водоёмов является то, что большинство имеющихся в них щелочноземельных (Са, Mg) и щелочных (К, Na) металлов связано со слабыми кислотами (угольной, фосфорной, борной, кремниевой) и присутствуют в воде в виде их солей. Избыточная часть этих металлов (Са, Mg, Na, К), так называемый щелочной резерв, и обусловливает щёлочность воды.

В природных поверхностных водах щёлочность обусловлена в основном гидрокарбонатами и карбонатами кальция, частично магния и редко наличием оснований, фосфатов, боратов и силикатов. В рыбоводных и гидробиологических целях величину щёлочности часто переводят в карбонатную жёсткость, выраженную в немецких градусах жёсткости, для этого её нужно умножить на 2,8. Величину щёлочности, выраженную в миллилитрах, умножив на 61,02, можно перевести на содержание HCOJ, в мг/л. Щёлочность природных вод обычно колеблется от десятых долей миллилитра до 10 мл/л. При наличии в воде гидрокарбонатов и карбонатов щелочных металлов щёлочность может быть и выше 10 мл/л. То же может наблюдаться при поступлении в воду загрязнений.

Ионно-солевой режим. Минерализация воды пресноводных водоёмов обусловливается в основном растворёнными в ней углекислыми солями, в меньшей степени — хлоридами и сульфатами. В различных водоёмах она неодинакова, колеблется по сезонам года, по глубинам, по преобладанию в воде основных ионов. Соли поступают в водоёмы с грунтовыми и поверхностными водами. Их содержание в воде уменьшается в результате жизнедеятельности живых организмов и протекания физико-химических процессов, сопровождающихся осаждением некоторых веществ. По содержанию в воде растворимых солей, то есть по общему содержанию в ней ионов, водоёмы подразделяются на 5 групп:

с водой малой минерализации (до 200 мг/л);

• • с водой средней минерализации (200−500 мг/л);
• • с водой повышенной минерализации (500−1000 мг/л);
• • с водой, содержащей выше 1000 мг/л минеральных веществ;
• • с весьма высокой минерализацией, в них сумма ионов превышает 10 г/л.

В большинстве рек земного шара воды относятся к первой и второй группам. В некоторых пресных водоёмах (р. Нева, Ладожское озеро, оз. Байкал, р. Печора, крупные реки Сибири — Обь, Лена, Енисей и др.) минерализация воды меньше 100 мг/л и в солоноватых и солёных водоёмах — выше 1000 мг/л.

В воде пресных водоёмов преобладают ионы: Са²⁺, Mg² HCOj, СО*', значительно реже К⁺, Na⁺, СГ, SO^'. Воды большинства рек, озёр и водохранилищ относятся к карбонатным и гидрокарбонатным и лишь некоторые — к сульфатным и хлоридным. Последние чаще всего встречаются на отдельных участках водоёмов.

Хлориды. В природных водах ион хлора встречается в основном в виде хлористого натрия, несмотря на лучшую растворимость солей калия по сравнению с солями натрия. Объясняется это лучшей сорбцией К* поглощающим комплексом пород и почв, а также усвоением его растениями, для которых он необходим как питательное вещество. Ионы хлора в небольших количествах (не более 40 мг/л) присутствуют во всех водах, но преобладают в морских и минеральных. Повышенное содержание хлоридов (в случае исключения минерального происхождения хлора) указывает на загрязнение воды продуктами жизнедеятельности человека и животных сточными водами или другими выбросами. В воде пресноводных рыбохозяйственных водоёмов нормативное содержание хлоридов по иону хлора не должно превышать 200−230 мг/л.

Сульфаты. Сульфатные ионы (SO²), так же как и хлоридные, являются главной составной частью морских и некоторых минеральных вод. Количество их в природных водах находится в зависимости от количественного содержания в них ионов кальция, которые связывают ионы SO^2- в малорастворимую соль CaS0₄, выпадающую из раствора. Количество Са²⁺ в природных водах обычно не превышает 1 г/л. В пресных водах содержание его значительно ниже. Содержание иона S0₄" в пресных водах преобладает над содержанием иона СГ, а в морских, наоборот, преобладают ионы СГ. В водах озёр S0₄ больше, чем в водах рек. Большинство рек и озёр содержит в своих водах не более 20−30 мг/л SO^2-. В количестве до 1 г/л сульфаты не оказывают отрицательного влияния на водные организмы. Небольшие их концентрации стимулируют жизненные процессы гидробионтов.

Источником поступления сульфатов в пресные водоёмы помимо подземных вод являются также дождевые воды, прошедшие через загрязнённую атмосферу, и сточные воды некоторых производств. Могут они образовываться в водоёмах и из серосодержащих органических веществ и отбросов животного происхождения в результате их распада до сероводорода и дальнейшего окисления его серобактериями. При отсутствии кислорода может происходить обратный процесс восстановления сульфатов до сероводорода. В застойных водоёмах это может привести к замору, особенно при наличии в водоёме разлагающихся органических остатков.

Гидрокарбонаты и карбонаты. В природных водоёмах эти вещества присутствуют в основном в виде солей кальция и магния, иногда закисного железа и марганца. Преобладание тех или иных форм углекислоты обусловливает определённую активную реакцию среды, так как изменяется концентрация водородных ионов. Чем меньше в воде С0₂ и Н₂С0₃, тем выше pH, и наоборот.

В кислой среде при pH ниже 4,4 в воде присутствует только свободная углекислота (С0₂ + Н₂С0₃), а ионы НСО‘₃ практически отсутствуют, то есть гидрокарбонатов в воде нет. В интервале pH от 6 до 10 в воде в разных соотношениях присутствуют С0₂, H₂C0₃, HCOj и в очень незначительных количествах ионы СО*^-, которыми практически можно пренебрегать. Ионы HCOj являются здесь главной формой нахождения в воде углекислоты, а при pH 8,37 они составляют 98% от всех её форм, и в этом случае преобладающей формой солей угольной кислоты являются гидрокарбонаты. При более высоком pH, то есть при повышенной щёлочности, возрастает содержание в воде ионов СО3″, особенно при pH выше 10,5, когда они являются уже преобладающей формой находящейся в виде углекислоты. При таких показателях pH в воде будут находиться в основном карбонаты.

В пресных водах рек, озёр, водохранилищ содержатся в основном гидрокарбонаты. В большинстве водоёмов их количество не превышает 250 мг/л HCOj, в некоторых северных и горных водоёмах бывает меньше 50 мг/л и в очень незначительном количестве водоёмов превышает 250 мг/л.

Жёсткость воды: Наличие в воде катионов кальция, магния, а в некоторых случаях натрия, калия, марганца, закисного железа, алюминия, связанных с различными анионами, обусловливает жёсткость воды. По жёсткости природные воды разделяют на несколько групп (табл. 2).

Определяют жёсткость разными методами и выражают в немецких градусах жесткости (1° Нем) или в миллиграмм-эквивалентах (мг/экв/л) кальция и магния.

Жёсткость зависит от содержания в воде свободной углекислоты (С0₂ + Н₂0), от химического состава тех пород и почв, по которым протекает вода, поэтому в природных водоёмах разных географических зон она сильно колеблется — от десятых долей мг-экв/л до нескольких мг-экв/л. В морских и подземных водах жёсткость достигает 80−100 мг-экв/л. Жёсткость воды колеблется по сезонам года и даже в течение суток. Днём во время интенсивного фотосинтеза, когда вся свободная углекислота используется зелёными водорослями, происходит распад гидрокарбонатов до карбонатов и жесткость воды снижается. Ночью в результате накопления С0₂ идёт обратный процесс образования гидрокарбонатов.

Таблица 2

Характеристика жёсткости природных вод.

Отрицательное воздействие высокой жёсткости воды на водные организмы не установлено. Например, на карпах отрицательное влияние жёсткости проявляется только при содержании в воде 8 г/л хлористого кальция, то есть при 400° Нем жёсткости, какой нет в природных водах. Нормальной для разведения карпа является жёсткость 1,8−2,9 мгэкв/л (5−8° Нем), а форелей — не ниже 2,9−4,28 мг-экв/л (8−12° Нем), так как половые продукты лососевых рыб нормально развиваются только в жёсткой воде, уменьшается растворимость соединений железа, избыток которого отрицательно сказывается на водных организмах. Снижается в жёсткой воде токсичность солей тяжёлых металлов, сернистого натрия, аммиака, серной и соляной кислот и некоторых других веществ. В очень мягких водах иногда могут создаваться менее благоприятные условия для обитания водных организмов, чем в жёстких. В слишком мягкой воде (жёсткость ниже 1,08 мг-экв/л, то есть 3° Нем), в которой активная реакция неустойчива, накопление свободной углекислоты может сдвинуть pH воды в кислую сторону до границ, отрицательно действующих на рыб. Достаточно устойчивая активная реакция бывает при жёсткости 1,8−2 мг-экв/л (около 5° Нем).

Биогенные вещества и микроэлементы. Биогенными веществами или биогенами называются вещества, входящие в состав организмов и имеющие определённое биологическое значение. Образуются они в воде в результате жизнедеятельности организмов, и наличие их обусловливает возможность существования последних. Помимо кислорода, углерода, водорода, которые составляют 98% массы организмов, к этой группе веществ относится азот, фосфор, железо, кремний и ряд других элементов (калий, натрий, магний, кальцин, марганец, йод и т. д.). Для существования и развития водных организмов наиболее важное значение имеют азот, фосфор, железо, кремний, калий. Недостаток их в воде, равно как и избыточное количество может значительно снижать биологическую продуктивность водоёмов. Находятся биогены в воде в виде ионов и коллоидов.

Азот. В природных водах азот находится в виде растворённого газа и в виде органических и неорганических соединений. Может он поступать в водоём и со сточными водами. По количественному его содержанию можно судить о степени загрязнения водоёмов. Из неорганических соединений азота в воде присутствуют: солевой аммиак или азот аммонийный (ионы NH*), соли азотистой кислоты — нитриты (NOp, соли азотной кислоты — нитраты (NOj). Между этими формами существует определённое соотношение. Наличие тех или иных форм указывает на ход протекающих в водоёме биологических и химических процессов. При разрушении белковых веществ апьбуминоидные соединения азота под действием бактерий переходят последовательно в аммиак, азотистую кислоту и азотную кислоту. Аммиак (NH.) в свободном состоянии в чистых водах или отсутствует или находится в количестве сотых или десятых долей мг/л, так как он очень легко с ней реагирует, превращаясь в ионы аммония NHJ. Соотношение концентраций ионов NH< и свободного аммиака зависит от pH среды (табл. 3).

Таблица 3

Содержание в воде NH₃ при разных температурах и pH, %.

Из данных таблицы 3 видно, что в нейтральных, слабокислых и слабощелочных природных водах преобладают ионы NH". Значительное содержание аммиака в воде указывает на свежее органическое загрязнение при условии подтверждения этого другими показателями. Может это быть и результатом сброса в водоём азотсодержащих сточных вод.

Нитриты (NOp образуются в водоёмах в результате окисления аммиака и восстановления нитратов. Поступают они в водоём и с дождевыми водами, в которых их может содержаться до 2 мг/л. В чистых природных водах нитриты отсутствуют или их насчитываются сотые или тысячные доли мг/л. Наличие их в больших количествах говорит о недавнем органическом загрязнении водоёмов. Присутствие в воде нитритов указывает также на не закончившийся процесс минерализации органического вещества.

Нитраты присутствуют в небольших количествах во всех водах. Наличие их в воде водоёмов при отсутствии аммиака и нитритов (одновременно) указывает на закончившийся процесс минерализации органического вещества. Источниками поступления нитратов в водоёмы являются воды, стекающие с почв, дождевые воды, образуются они и при окислении нитритов и аммиака под влиянием жизнедеятельности нитрифицирующих бактерий. Этот процесс называется нитрификацией. В чистых природных водах содержание нитратов колеблется в пределах нескольких миллиграммов (2−5) и десятых долей мг/л. В некоторых водах содержание нитратов может достигать 20−30 мг/л, особенно если вода стекает с удобряемых пашен или соприкасается с залежами солей азотной кислоты. Большие количества нитратов в воде водоёмов могут быть и при спуске в них сточных вод некоторых производств. В пределах до 10 мг/л нитраты не оказывают отрицательного влияния на водные организмы.

Фосфор. В природных водах фосфор встречается в виде растворимых и нерастворимых (взвеси) неорганических и органических соединений. В пресных водоемах при pH ниже 7 преобладают ионы HjPO^, а при 7 и выше ионы НРО^- Фосфаты являются питательной средой для водных организмов и особенно необходимы для развития фитопланктона и высших растений. Препятствует усвоению фосфора растениями гумус и другие коллоиды, некоторые вещества сточных вод.

Фосфор способствует связыванию бактериями свободного азота и интенсификации процессов нитрификации и аммонизации. Содержание фосфатов в воде водоёмов колеблется: летом их больше, в другие сезоны меньше; в верхних горизонтах воды их больше, чем в придонных. Соединения фосфора поступают в водоёмы не только в результате биологических процессов, но и с поверхностными и грунтовыми водами. Поверхностные пресные воды содержат сотые, иногда десятые доли мг Р/л. Присутствие его в большом количестве указывает на загрязнение водоёма.

Железо. Присутствует железо почти во всех природных водах в виде растворимых соединений закиси (двухвалентного Fe²*) и окиси железа (трёхвалентного Fe^3<), а также в комплексных соединениях с органическими веществами. В воде южных рек содержание железа обычно не превышает 1 мг/л, а в северных может достигать нескольких миллиграммов. Более высокие концентрации указывают на загрязнение водоёмов железосодержащими стоками. Зимой вследствие перехода рек на грунтовое питание железа в воде больше, чем летом. Количественное его содержание зависит не только от сезона года, но и от погоды, от места взятия проб, от наличия в воде органических веществ и т. п. В воде повышенной окисляемости содержание железа снижается, так как оно связывается с органическими комплексами.

Железо — важный биогенный элемент. Недостаток его в воде может тормозить цветение некоторых водорослей, а избыток оказывать ядовитое действие на водные организмы. Оптимальные концентрации неорганического железа для ряда водорослей лежат в пределах 0,14−1,4 мг/л. Концентрации, превышающие оптимальные в 2−3 раза, ядовиты. Поэтому содержание железа в воде оказывает влияние на распределение водорослей в водоёмах. При средней окисляемости воды содержание в ней железа выше 2 мг/л оказывает вредное влияние на водные организмы, причём иногда косвенное. Например, у рыб происходит отложение гидроокиси железа на жаберных лепестках, что приводит к удушью, а затем гибели. Разные рыбы имеют разную чувствительность к железу: форель погибает при содержании 1 мг/л железа, другие рыбы — при более высоких концентрациях.

Присутствие в воде большого количества закисного железа может приводить к сильному зимнему кислородному дефициту, так как на окисление 1 мг его расходуется около 0,4 мг кислорода. При этом происходит выпадение из воды бурого хлопьевидного осадка, который оседает на подводных предметах, на нижней кромке льда, на орудиях лова, а вода приобретает неприятный запах. Воды, содержащие значительное количество железа, имеют кислую реакцию, неприятный привкус и запах, непригодны или мало пригодны для рыбоводных и других целей. Запахи, привкус исчезают при концентрации железа 0,3−0,5 мг/л. Предельно допустимая концентрация железа (ПДК) для воды рыбохозяйственных водоёмов не установлена.

Кремний. В естественных поверхностных водах кремний (Si) встречается в основном в виде кремниевой кислоты (H₂Si0₃) и её щелочных солей (силикаты). Кремнекислота и её растворимые соли существуют в воде частично в виде коллоидов, частично в виде ионов и молекул, причём коллоидная часть соединений кремния в речных водах значительно уступает ионной. Содержание кремния в разных водах неодинаково — в реках его больше, чем в озёрах; в придонных горизонтах больше, чем в поверхностных. В пресных водах оно колеблется от десятых долей до 2−6, иногда 10 мг/л. Кремний, как и другие биогены, имеет важное значение для развития водных растений, особенно диатомовых водорослей, которые используют его для построения своего скелета. Во время массового их развития содержание кремния в воде может резко падать. После их гибели часть кремния минерализуется и вновь используется, другая часть (более грубые панцири) оседает на дне водоёмов. ПДК его не установлена.

Микроэлементы. В природных водах они находятся в очень низких концентрациях — в сотых и тысячных долях мг/л (мкг) и даже в более малых количествах, что связано с малой их растворимостью и поглощением водными организмами. К этой группе относятся многие металлы, в основном тяжёлые, и анионогенные элементы — фтор, бром, йод, бор. Многие микроэлементы являются биогенами и входят в состав тканей водных организмов, в состав крови, ферментов, витаминов и т. д. Концентрация их в живых организмах не превышает 10'³-10'¹² %.

Наибольший интерес из микроэлементов представляют кобальт, никель, медь, поступающие в водоёмы с поверхностными и грунтовыми водами, иногда со сточными водами предприятий. Воды рек и озёр в среднем содержат кобальта 0,0043 мг/л, никеля 0,011 мг/л, меди 0,02 мг/л. Соотношение между Со: Ni: Си в пресных водах обычно 1: 2,5: 4.

Никель, кобальт и медь входят в состав водных организмов и оказывают большое влияние на процессы обмена веществ. В водных растениях на 100 г сухой массы приходится никеля 0,3 мг, кобальта до 0,07 мг, меди до 1 мг, в животных соответственно 0,04−2,5; 0,05−0,5; 0,4−5,0 мг. Их недостаток или избыток в организмах и окружающей водной среде сказываются отрицательно. Предельно допустимые концентрации этих металлов в воде рыбохозяйственных водоёмов: 0,01 мг/л Ni²⁺; 0,015 мг/л Со²⁺; 0,01 мг/л Си²⁺.

Марганец — частый спутник железа. В водоёмы поступает в виде растворимых солей, в основном гидрокарбонатов Мп (НС0₃)₂ и труднорастворимых соединений — карбонатов, гидроокисей, оседающих на дно и накапливающихся в иловых отложениях. Придонные слои воды более богаты марганцем, чем поверхностные. Находится он у дна, главным образом, в более активной ионной форме, а в поверхностных слоях — в коллоидной. Обычно в природных водах содержание марганца колеблется от тысячных долей миллиграмма до сотых. В озёрах и прудах его несколько больше, чем в реках, весной и зимой больше, чем летом. В малых концентрациях (0,001−0,002 мг/л) он стимулирует рост водорослей, а в концентрации до десятых долей миллиграмма ядовит. ПДК марганца для воды рыбохозяйственных водоёмов не установлена.

Органические вещества. Органические вещества поступают в водоёмы с водосборной площади в результате вымывания из почв. В основном это продукты распада отмерших животных и растений, превратившиеся в своеобразный комплекс, называемый перегноем или гумусом. Органические вещества образуются и в самом водоёме в результате жизнедеятельности водных организмов, в основном растений, и при их распаде после гибели.

Органические вещества (помимо тех, которые входят в живые организмы) находятся в воде во взвешенном состоянии (частицы отмерших растений и животных и адсорбированные на взвесях), в растворённом (ионно-молекулярном) и коллоидном виде. Одни из них легко усваиваются бактериями, другие трудно (водный гумус). Среднее содержание неживого органического вещества в речных водах составляет примерно 20 мг/л, что в несколько раз выше содержания живого органического вещества. Много органических веществ в болотных водах, в водах торфяных карьеров, нефтяных месторождений и в загрязнённых водах.

Окисляемость. По её величине можно судить о содержании в воде веществ, окисляющихся атомарным кислородом. К ним относятся взвешенные и растворимые органические вещества и недоокисленные или легко окисляемые минеральные вещества — Fe²*, NOj, H₂S и др. В природных чистых водоёмах окисляемость воды обычно не превышает 10−15 мг О/л. Более высокие показатели окислясмости (15−30 мг О/л) наблюдаются во время паводков и половодий, так как в это время в воде находится наибольшее количество растворимых и взвешенных органических веществ. Самая низкая окисляемость наблюдается зимой. Высокую окисляемость имеют болотные и торфяные воды, несущие в своём составе много углерода и сравнительно мало азота. Низкая окисляемость (2−3 мг О/л) характерна для чистых водоёмов, бедных питательными веществами, необходимыми для развития растений. Ещё более низкую окисляемость имеют родниковые воды. Высокая окисляемость воды является показателем её загрязнения.

Биохимическое потребление кислорода. О наличии в воде легкоокисляемых органических веществ, доступных для бактериального окисления, судят по величине биохимического потребления кислорода (БПК). Убыль кислорода в этом случае обусловливается протекающими в воде биохимическими процессами, приводящими к распаду (минерализации) в первую очередь нестойкого органического вещества. В практике биологическое потребление кислорода чаще всего определяют в течение пяти суток — БПК_$, но могут определяться и БПК₂, БПК₃, БПК_|0 и т. д.

В водах, загрязнённых хозяйственно-бытовыми стоками, минерализация нестойких органических веществ заканчивается примерно за 10 дней и их стабилизация наступает на 20-е сутки, причём этот процесс вначале идёт быстро, а затем замедляется. За первые пять суток (БПК₅) расход кислорода составляет около 60−80% от полного его биохимического потребления, за 10 суток — около 90%, за 20 суток — 99%. Поэтому БПК₂₀ считается полным (БПК_полн), хотя минерализация части стойких органических веществ не закапчивается и через 20 суток. Чем больше содержится в воде органических веществ (так сказать выше окисляемость), тем выше показатель биохимического потребления кислорода. Наличие в воде веществ, вступающих в реакцию с растворённым в воде кислородом, завышает показатели БПК, а веществ, тормозящих биохимические процессы, занижает.

Природные воды имеют невысокие величины БПК. Обычно БПК₅ их не превышает 0,5−2,0 мг О/л. Более высокие показатели БПК указывают на загрязнение природных вод. Так же как и окисляемость, БПК в разных водоёмах и в разные сезоны года неодинаково.

Общее количество растворённых и взвешенных веществ в природных водах. Взвешенные вещества, так же как и растворённые, определяют условия существования в водоёмах гидробионтов, особенно организмов, живущих за счёт сестона. От количества и состава взвешенных веществ зависят условия их питания. Взвешенные вещества могут быть минеральными и органическими, а также органо-минеральными (минеральные частицы, заселённые бактериями). Большое количество взвешенных веществ отрицательно сказывается на распределении и питании водных организмов. Например, в нижнем течении Енисея и Енисейской губе, из-за мутности воды отсутствует зоопланктон. Низовья многих рек по этой причине делаются безжизненными.

В большинстве природных вод органическая часть сухого остатка не превышает 20−30% от общего количества растворённых в воде веществ и лишь в мягких, гуминовых водах может достигать 50%. Большие величины указывают на органическое загрязнение воды. Минерализация в природных водоёмах колеблется от 30−50 мг/л до сотен миллиграммов в 1 л воды. В качестве ПДК принята 1000 мг/л. Величина минерализации является важным показателем качества природных вод, ею определяется пригодность их для разных целей водопользования.