Методика гидрохимических исследований

Значение воды на нашей планете огромно. Воды рек, ручьев пропитывают всю поверхность суши, размывают и переносят громадные объемы горных пород, изменяют облик Земли. Вода — непременное условие для жизни, в ней развились первые живые организмы, она входит в состав всех живых существ на Земле, поэтому без воды не может существовать ни одна из форм жизни. Велико значение воды и в повседневной практической деятельности человека.

Важнейшая роль воды всецело связана с ее способностью растворять различные вещества, встречающиеся в природе, и образовывать сложные растворы солей, газов и органических Веществ с разными свойствами. Перенос растворенных водой веществ ведет к образованию отложений в морях и бессточных бассейнах, способствует перераспределению солей на поверхности Земли. Все многообразие почв, их плодородие обязано процессам взаимодействия почв с водными растворами. От состава воды зависят и многие ее физические свойства: температура замерзания, величина испарения, цвет, прозрачность и характер протекающих в ней химических процессов. К воде, к этому уникальному продукту природного происхождения, необходимо относиться крайне бережно, сохранять ее количественный потенциал и ее качество.

Гидрохимические определения — на начальном этапе (1950;1960;е гг.) основу методов составляли методы объемного анализа и визуальной колориметрии. Большая часть методов была сосредоточена в «Руководстве по морским гидрохимическим исследованиям» под ред. Л. К. Блинова (1959).

В 1970;х гг. были разработаны и применены на практике современные физико-химические методы анализа, которые были представлены в серии руководств:

Руководство по методам химического анализа морских вод (Руководство по методам…, 1977).

Руководство по химическому анализу морских вод (Руководство по химическому…, 1993).

Разработанные методы определений использовались для научных исследований, обобщенных в: «Гидрохимии Аральского моря» (Блинов, 1956);

«Гидрохимии Азовского моря» (Цурикова, Шульгина, 1956);

«Гидрохимии Каспийского моря» (Пахомова, Затучная, 1956).

Гидрохимия — это наука о химическом составе природных Вод и закономерностях его изменения в зависимости от физических, химических и биологических процессов, протекающих 6 окружающей среде. Гидрохимия как наука о химии гидросферы является частью геохимии и одновременно частью гидрологии. Гидрохимия имеет большое значение для разбития ряда смежных наук: петрографии, минералогии, почвоведения, гидрогеологии, гидробиологии и др.

В рамках данного предмета необходимо знать современные методы анализа, уметь их выполнять в соответствии с существующими нормативными документами (ГОСТами, РД и др.), уметь рассчитывать погрешности определений компонентов состава воды.

Для разных типов Вод (Вода питьевая, минеральная, природная, сточная) существуют индивидуальные нормативные документы.

Анализ воды по возможности следует проводить сразу после отбора проб воды, так как при стоянии Воды изменяется содержание ряда компонентов (двуокись углерода, кислорода, значения рН и т. д.), что приводит к значительным изменениям в содержании других компонентов.

Знание химического состава воды (определяющего ее качество) необходимо для таких областей практической деятельности, как водоснабжение, орошение, рыбное хозяйство, гидрохимические сведения важны для оценки коррозии строительных материалов (бетон, металлы), для характеристики минеральных вод, при поисках полезных ископаемых (нефть, рудные месторождения, радиоактивные вещества) и т. д. Изучение химического состава воды приобретает громадное значение при борьбе с загрязнением водоемов сточными водами.

В России начало изучения гидрохимии связано с работами М. В. Ломоносова и так называемыми академическими экспедициями XVIII В. Теперь изучение химического состава ведется в различных научных и высших учебных заведениях, в лабораториях предприятий промышленности и транспорта, в санитарных и гигиенических учреждениях и инспекциях, в лабораториях системы водоснабжения. Особенно Важны стационарные гидрохимические работы, проводимые на станциях (морских, речных, озерных) гидрометеорологической сети Росгидромета. В СССР издано большое число работ по гидрохимии, существует постоянный печатный орган «Гидрохимические материалы» (с 1915 г.); В 1921 г. создан единственный в мире научно-исследовательский Гидрохимический институт, В соответствующих Вузах читается курс «Гидрохимия».

На современном этапе выделяются следующие разделы «Гидрохимии»:

1. Формирование химического состава природных вод. Раздел включает изучение воды как растворителя сложного комплекса минералов земной коры и исследование химических процессов, происходящих в воде при взаимодействии с породами, почвами, организмами и атмосферой.

В этом разделе рассматриваются растворимость веществ, встречающихся в природе, их состояние в растворе и стабильность, а также сорбционные, обменные, окислительно-восстановительные процессы и мн. др.

К этому разделу, весьма близкому к геохимии, следует отнести общие вопросы круговорота веществ и вопросы миграции элементов в гидросфере.

2. Химический состав и гидрохимический режим определенных типов природных вод, зависимость их изменений от физико-географических условий окружающей среды.

Этот обширный раздел связан с гидрологией, и его частями являются химия рек и озер, химия моря, химия подземных и атмосферных вод, в который входят:

• — химия поверхностных вод — изучает химический состав воды в реках, озерах, искусственных водоемах, его изменения по территории и/или акватории и по глубинам, сезонные суточные колебания, а также условия формирования состава в зависимости от окружающей среды. Большое значение приобретает прогнозирование химического состава вод водохранилищ, создаваемых в засушливых областях, и борьба с загрязнениями, вносимыми в водоемы. Для химической промышленности важны исследования соленых озер, богатых минеральным сырьем;
• — химия моря — тесно примыкает к океанологии, наряду с изучением солености, биогенных веществ и растворенных газов в зависимости от гидродинамических, гидрометеорологических и гидробиологических факторов изучает формы и содержание микроэлементов, генезис и процессы метаморфизации органических веществ, процессы взаимодействия морской воды с морскими донными осадками и др.;
• — химия подземных вод — включает изучение химического состава грунтовых, пластовых, артезианских, минеральных вод и вод нефтяных месторождений. Здесь важнейшее направление — формирование состава вод, процессы взаимодействия воды с окружающими породами, происходящие под высокими давлениями и часто повышенными температурами при замедленном водообмене и своеобразных микробиологических условиях. Издавна большое значение имеет изучение минеральных вод, весьма разнообразных по составу и происхождению.
• 3. Методика гидрохимических исследований. Этот раздел является специальной ветвью аналитической химии применительно к специфике анализа природных вод. В настоящее время в «Гидрохимии» широко применяются методы спектроскопии, хроматографии, радиоизотопные методы (с использованием меченых атомов) и др. физико-химические методы. Большой раздел анализа — определение компонентов загрязнений природных вод.