| Компоненты | Содержание, % от суммы растворенных солей | |
| В крови | В водах Мирового океана | |
| Хлор | 49,3 | 55,0 |
| Натрий | 30,0 | 30,6 |
| Кислород | 9,9 | 5,7 |
| Калий | 1,8 | 1,1 |
| Кальций | 0,8 | 1,2 |
♦ Все без исключения живые существа содержат в своем организме приблизительно 80% воды (по весу). Масса воды, входящей в живые организмы (биологической воды), составляет 1120 км3, подавляющая часть которой проходит через живые организмы в результате обмена веществ – метаболизма. Без воды жизни нет: при обезвоживании организма на 10% человек теряет сознание, а на 12% - погибает (без воды человек может жить не более 5 суток).
♦ Вода является обязательным компонентом практически всех технологических процессов как сельскохозяйственных, так и промышленных производств. Она выступает то как сырье, то как теплоноситель, то как транспортная система, то как растворитель и как среда, удаляющая отходы производства.
♦ Вода как «жизненный» растворитель, т.е. растворитель, в котором осуществляются все жизненно важные процессы, отвечает трем необходимым требованиям – амфотерности, химической активности без изменения природы растворяемого вещества и высокой диэлектрической проницаемости. Другого такого растворителя в природе не существует.
♦ Мировой океан является легкими планеты, поскольку продуцирует своим фитопланктоном половину всего кислорода атмосферы.
♦ Мировой океан является регулятором климата на нашей планете: холодные воды на полюсах поглощают СО2 из воздуха и отдают его в нагретых тропических и экваториальных водах.
♦ Мировой океан является самым сильным поглотителем солнечной энергии (поглощает в 2-3 раза больше, чем суша); от поверхности океана отражается всего 8% падающей энергии. Как следствие, средняя температура поверхности океана на 3,6° больше температуры поверхности земли.
♦ Мировой океан является богатейшим источником минеральных ресурсов: он содержит 5∙1016 т минерального сырья, в том числе: урана - 2∙1011, серебра - 5∙1010, меди – 1,5∙1010, золота – 5,1∙108 т.
Основные экологические проблемы, связанные с водой, следующие.
Во-первых, уменьшается запасы пресной воды, которые растущее человечество бездумно растрачивает, а также загрязняется это бесценное богатство.
Во-вторых, происходит загрязнение Мирового океана нефтепродуктами и другими отходами различных производств. Так, 1 т нефти способна покрыть тонким слоем площадь моря в 12 км2, пленка не пропускает солнечные лучи, что замедляет образование кислорода в воде и приводит к гибели водных экосистем и соответственно к уменьшению кислорода в атмосфере. Способность океана к самоочищению от нефти не превышает 10 млн.т в год. Следовательно, верхняя оценка антропогенного воздействия на Мировой океан – 8 млн.т в год – уже близка к критической (10 млн.т в год), а мертвый океан – это мертвая планета.
Химический состав воды
Поскольку вода является хорошим растворителем полярных и ионных соединений, природная вода представляет собой сложную многокомпонентную систему, в состав которой входят минеральные вещества, коллоидные и крупнодисперсные частицы, в том числе и микроорганизмы. В соответствии с классификацией Л.А.Кульского присутствующие в воде примеси делятся на четыре группы (табл. 3).
По степени минерализации природная вода подразделяется на восемь типов (табл. 4)
Макрокомпонентами природных вод в порядке их убывания являются:
катионы – Са2+ >Mg2+ > Na+ > K+ > NH4 >Fe2+ (катионогенные вещества);
анионы - HCOˉ3 > CIˉ> SO42- > NO3- >F- >PO43- (анионогенные вещества).
Учитывая, что ионы PO43-, NH4+, NO3- присутствует в природной воде редко, их наличие в воде может служить показателем ее загрязнения.
Микрокомпонентами природных вод являются редкие и рудные соединения бора, лития, рубидия, меди, цинка, висмута, бериллия, вольфрама, урана, брома, йода, и др.
Основные газы, содержащиеся в природной воде – O2, CO2, N2 – характерны как для поверхностных, так и для глубинных условий; СН4, СО, Н2 более типичных для подземных вод и вод вулканически активных областей.
Растворенные в воде компоненты находятся в равновесии, образуя комплексы различного состава.
Питьевая вода – вода, которая используется для хозяйственно – питьевого снабжения населения, – должна отвечать определенным требованиям, которые отражены в ГОСТ № 2874-82. В соответствии с этим ГОСТом общее число макроорганизмом в 1 см3 воды должно быть не больше 100, а число бактерий группы кишечной палочки («коли–индекс») – не более 3. Наряду с этим общая минерализация воды не должна превышать 1,0 г/л; рН=6 
10. Содержание примесей, которые влияют на органолептические свойства воды и встречаются в природной воде или добавляются к воде при ее обработке, не должно превышать (в мг/л) F2+,3+ – 0,3; Mn2+ – 1,0; PO43- – 3,5; SO42- – 500; Сl- – 350; Zn2+ – 5,0.
Таблица 10
Классификация присутствующих в воде примесей по фазо-дисперсному состоянию
| Группы | Размер частиц, мм (10-6 м) | Характеристика примесей | Влияние на свойства воды |
| Гетерогенные системы | |||
| I. Взвеси | ≥10-1 | Суспензии, эмульсии, микроорганизмы | Обусловливают мутность воды |
| II. Коллоидные растворы | 10-1–10-2 | Коллоиды, высоко-молекулярные соединения, вирусы | Обусловливают цветность и окисляемость воды |
| Гомогенные системы | |||
| III.Молекулярные растворы | 10-2–10-3 | Газы, растворимые органические соединения | Придают воде запах и привкус |
| IV. Ионные растворы | <10-3 | Соли, основания, кислоты | Обусловливают минерализованность, жесткость, щелочность или кислотность воды |
Таблица 11
Классификация воды по степени минерализации
| № п ∕п | Названия природной воды | Содержания минеральных веществ, г/л |
| Ультрапресные Пресные Слабоминерализованные Солоноватые Соленые Повышенной солености Переходные к рассолам Рассол | <0,2 0,2–0,5 0,5–1,0 1–3,0 3–10,0 10–35,0 35–50 >50 |
Одним из показателей качества питьевой воды является ее жесткость – совокупность свойств воды, обусловленная наличием а ней ионов кальция (кальциевая жесткость) и магния (магниевая жесткость). Один из возможных источников солей жесткости в природной воде – горные породы (известняки, доломиты), которые растворяются в результате контакта с природной водой.
Различают временную, постоянную и общую жесткость воды. Временная (карбонатная) жесткость обусловливается присутствием в воде бикарбонатов кальция и магния, и она устраняется при кипячении:
;
Постоянная жесткость воды обусловливается присутствием в природной воде хлоридов, сульфатов, силикатов и других растворимых солей кальция и магния; постоянная жесткость не устраняется кипячением. Общая жесткость воды (ОЖ) складывается из временной и постоянной.
В России и странах СНГ жесткость выражается числом молей солей жесткости в 1 л воды. Различают мягкую воду (ОЖ<2 моль/л); среднюю (ОЖ=2-7 моль/л), жесткую (ОЖ>7 моль/л). Органами санитарно – эпидемиологической службы (СЭС) временно для хозяйственно – питьевого обеспечения допускается вода со следующими показателями: сухой остаток – до 1,5 г/л, ОЖ – до 10 моль/л, содержание железа и марганца – соответственно до 1 и 0,5 мг/л.
Повышенная жесткость воды приводит к образованию накипи, уменьшает теплопроводность воды, ухудшает качество тканей, которые отделываются в жесткой воде, увеличивается расход мыла при стирке, плохо развариваются мясо и овощи. Качество продукции, в производстве в производстве которой используется жесткая вода (безалкогольные напитки, пиво и др.), ухудшается пропорционально жесткости воды.
Большая часть пресной воды, используемой для хозяйственно-питьевых нужд, берется из поверхностных водоемов и перед распределением потребителям подается в очистные сооружения, где качество повышается, если это необходимо, а также производится ее хлорирование или другая дезинфекция (озонирование, обработка УФ-лучами).
В табл.5 перечислены основные процессы, используемые для очистки воды в зависимости от фазово-дисперсного состояния примесей.
Муниципальная очистка воды включает следующие этапы: 1) вода хлорируется (озонируется) для удаления микроорганизмов; 2) вода обрабатывается алюминиевыми квасцами, при коагуляции которых захватываются внешние частицы; 3) после коагуляции вода в течение нескольких часов отстаивается для осаждения взвесей; 4) взвеси отфильтровываются через песчаный фильтр; 5) вода стабилизирует известью (при этом достигается рН=6-9); 6) перекачивается в накопитель, откуда и поступает к потребителю.
Большая часть используемой воды берется «взаймы», она возвращается, но уже загрязненной. Устранив загрязнители, воду можно использовать неограниченное число раз.
Для технологических целей указанной водоподготовки недостаточно, поскольку к воде предъявляются более строгие требования по жесткости. Умягчение воды проводится реагентным, ионообменным или электродиализным методом. На предприятиях потребительской кооперации чаще используется ионообменный метод умягчения.
Вода, расходуемая промышленными предприятиями, называется технической. Ее применяют главным образом в качестве охлаждающего агента, транспортирующей среды для сыпучих материалов, растворителя и др. В целом по всем отраслям промышленности 70-75% от общего расхода воды применяют как хладагент по водооборотной (циркуляционной) схеме. В этом случае вода лишь нагревается, а не загрязняется ионами, которые могут приводить к образованию накипи – соли жесткости. Для предотвращения образования накипи техническая вода подкисляется соляной или серной кислотой, обрабатывается полифосфатами и др. Для уменьшения коррозии труб к воде добавляют ингибиторы коррозии (полифосфаты и др.); для предупреждения обрастания оборудования бактериями воду обычно хлорирует.