1. Rodzaje wietrzenia i czynniki na nie wpływające:

• Fizyczne (niska temperatura) – rozdrabnianie i ścieranie ziaren:
  - mrozowe (zamróz, kongelacja)
  - insolacyjne (termiczne, słoneczne)
  - eksudacja (solne)
  - deflokulacja (ilaste)

• Chemiczne (najintensywniej w strefach gorących i wilgotnych) –szereg skomplikowanych procesów, współdziałających ze sobą, zachodzących głównie na skutek działania wody, powietrza i mikroorganizmów :
  - solucja (rozpuszczanie)
  - hydroliza
  - hydracja (uwodnienie)
  - karbonatyzacja (uwęglanowienie)
  - oksydacja (utlenienie)

• Oprócz fizycznego i chemicznego wyróżnia się często wietrzenie biologiczne (działalność roślin, zwierząt, bakterii).
  
  Na charakter wietrzenia wyraźnie wpływają czynniki klimatyczne: średnia temperatura, wielkość opadów. Typ klimatu wpływa też na skład mineralny zwietrzeliny.

2. Przykłady minerałów odpornych i podatnych na wietrzenie chemiczne, jakie czynniki wpływają na tą podatność:

• Najłatwiej wietrzeją ciemne krzemiany (oliwiny, pirokseny, amfibole, biotyt), plagioklazy bogate w wapń oraz substancje łatwo rozpuszczalne w wodzie

• Bardziej odporne: skalenie alkaliczne, muskowit, kwarc

• *Jakie czynniki? Właśnie chyba rozpuszczalność w wodzie jest jednym z nich

  Edit

 rzebieg wietrzenia jest w znacznym stopniu determinowany przez cechy fizyczne skał, głównie zaś przez ich teksturę, rodzaj lepiszcza, oraz twardość i wielkość cząstek.

• Tekstura. Z teksturą skał związana jest ich przepuszczalność. Cech ta określa łatwość, z jaką woda może przenikać do wnętrza skały. Przepuszczalność skał zależy od dwóch czynników: przestrzeni pomiędzy poszczególnymi minerałami oraz rodzaju minerałów budujących skałę. Istniejące pomiędzy ziarnami mineralnymi pory umożliwiają wnikanie wody i rozpuszczonych w niej kwasów, co inicjuje szereg reakcji chemicznego rozpadu minerałów. Skład mineralny skały ma również duże znaczenie. Niektóre minerały wietrzeją łatwo, inne znacznie trudniej. Rozpad skały może być powodowany właśnie obecnością minerału wietrzejącego znacznie szybciej od swoich "sąsiadów". Taka sytuacja ma miejsce podczas wietrzenia granitu. Jednym z budujących go minerałów jest mało odporny na wietrzenie biotyt. Rozpad biotytu powoduje miejscowe "rzeszotowienie" skały, a w rezultacie jej dezintegrację do poszczególnych ziarn mineralnych.

• Lepiszcze skał okruchowych. Rodzaj lepiszcza może istotnie wpływać na odporność skał na wietrzenie. Na przykład piaskowiec o łatwo rozpuszczalnym lepiszczu węglanowym szybko ulega rozpadowi do piasku. Obecność lepiszcza krzemionkowego znacznie zwiększa odporność skał na wietrzenie.

• Twardość. Twardość i spójność skał wpływają przede wszystkim na początkowy okres wietrzenia. Cechy te decydują o łatwości rozdrabniania materiału do takich rozmiarów, które umożliwiają rozpad chemiczny. Takie skały jak zbite kwarcyty czy piaskowce o wolno wietrzejącym spoiwie, są odporne na wietrzenie fizyczne i posiadają małą powierzchnię ogólną, poddaną działaniu chemicznemu. W przeciwieństwie do nich, skały porowate, takie jak popioły wulkaniczne (tufy) czy wapienie, łatwo ulęgają rozpadowi na drobne cząstki. Ich powierzchnia ogólna ulega szybkiemu przyrostowi, co sprzyja przebiegowi reakcji chemicznych i przyspiesza proces wietrzenia.

• Wielkość cząstek. Obecność w skale dużych kryształów różnych minerałów osłabia jej odporność na wietrzenie fizyczne. Dzieje się tak dlatego, że różne minerały wykazują różną zdolność do rozszerzania się i kurczenia pod wpływem zmian temperatury. Powstające wewnątrz skały naprężenia powodują tworzenie się pęknięć i szczelin, a następnie rozpad skał na minerały składowe. Wielkość cząstek wpływa również na chemiczne procesy rozkładu. Zazwyczaj rozdrobnienie fazy stałej przyspiesza wietrzenie chemiczne. Wynika to z faktu, iż materiał o wysokim stopniu dyspersji odznacza się dużą powierzchnią właściwą, a tym samym dużą powierzchnią chemicznej wymiany.

  3. Podstawowe procesy wietrzeniowe:

• Rozpuszczanie – przejście pierwiastków do roztworu bez zmiany składu chemicznego substancji rozpuszczanej. Procesy rozpuszczania zależą przede wszystkim od natury substancji rozpuszczanej, temperatury, ciśnienia oraz właściwości rozpuszczalnika.

• Hydroliza – reakcja rozkładu minerału pod wpływem zdysocjowanych cząsteczek wody, które w postaci jonów H₃O⁺ i OH^- są włączane do produktów reakcji

• Hydratacja – przyłączanie cząstek wody przez powierzchnię minerału. W jego wyniku utworzone zostaną wiązania chemiczne pomiędzy H₂O a minerałem. Wówczas dochodzi do tworzenia hydratów.

• Karbonatyzacja (uwęglanowienie) – na minerał działa dwutlenek węgla lub kwas węglowy.

• Procesy redox – utleniania i redukcji , ponieważ procesy te są związane z transferem elektronów, zawsze zachodzą razem. Występują, gdy minerał zawiera pierwiastki, które mogą występować na rożnych stopniach utlenienia.

  utlenianie – proces oddawania przez atom elektronów, w wyniku czego atom podwyższa swój stopień utlenienia

  redukcja – przyłączanie elektronów, a więc obniżanie stopnia utlenienia

  (Tu trza umieć obliczać stopnie utlenienia i uzgadniać reakcje redox)

  procesy redoks, (mechanizmy, przykłady
  procesów, od czego zależą, w przypadku procesów redoks umiejętność
  obliczania stopni utlenienia pierwiastków w minerałach i innych związkach
  oraz uzgadniania reakcji redoks)

4. Produkty wietrzenia
W wyniku działania wietrzenia powstają trzy główne rodzaje produktów wietrzenia:

• Odporne minerały pierwotne, ulegające praktycznie tylko ścieraniu i kruszeniu. Ze strefy wietrzenia są wynoszone (głownie przez wodę, w mniejszym stopniu wskutek działania wiatru i grawitacji) w formie okruchow. Do minerałow takich należą najodporniejsze pierwotne krzemiany skałotworcze (kwarc i muskowit) oraz wiele tzw. minerałow ciężkich – np. złoto rodzime, platynowce, kasyteryt SnO2, cyrkon ZrSiO4, chromit FeCr2O4, magnetyt Fe3O4, rutyl TiO2, diament, wolframit (Fe, Mn)WO4, granaty, ilmenit FeTiO3, turmaliny etc.

• Nierozpuszczalne w wodzie minerały wtorne, będące wynikiem procesow rozpuszczania niekongruentnego (takiego, w ktorym powstają fazy nierozpuszczalne), przede wszystkim produkty hydrolizy krzemianow – minerały ilaste, amorficzna krzemionka, tlenki i wodorotlenki Fe, Mn i Al.Wszystkie te substancje są bardzo drobnoziarniste, co powoduje, że w wodzie tworzą trudno sedymentującą zawiesinę

• Rozpuszczalne i lotne produkty wietrzenia. Należą tu jony proste (głownie litowce, berylowce i chlorowce) i złożone (np. SO4 HCO3 PO4 HPO4 NO3), kompleksy organiczne i nieorganiczne oraz gazy (np. CO2, SO2, H2S). Praktycznie wszystkie jony występujące w wodzie ulegają solwatacji (hydratacji), czyli przyłączają dipole wody . O przypuszczalnej formie otoczki hydratacyjnej wiele może powiedzieć wielkość potencjału jonowego (stosunek ładunku jonu do jego promienia). Kationy o niskich potencjałach (duże kationy o małych ładunkach – np. K+, Na+, Li+, Rb+, Ag+, Ba2+) występują w formie prostych jonow z niewielką zwykle otoczką hydratacyjną. Kationy zostają więc otoczone grupami hydroksylowymi, tworząc wodorotlenki, ktore mogą polimeryzować i ulegać wytrącaniu. Jeszcze wyższe wartości potencjału jonowego powodują całkowite rozbicie dipoli wody, czego efektem jest otoczenie kationu tlenami – powstają złożone aniony.

5. „pH” – wykładnik stężenia jonów wodorowych, pH=-log[H⁺]. Skala pH od 0 do 14, lecz może też przyjmować wartości spoza skali. Czysta chemicznie woda (pH=7), kwaśne środowisko (pH<7), zasadowe środowisko (pH>7). *zmiana na przykład odczynu pH o +1 to wzrost dziesięciokrotny liczby jonów wodorowych. Trza umieć obliczać.
Znaczenie: Bardzo istotnym czynnikiem wietrzenia jest pH roztworów będących na kontakcie z wietrzejącymi minerałami. Zarówno rozpuszczalność minerałów pierwotnych (ulegających wietrzeniu) jak i minerałów wtórnych (produktów wietrzenia) zależy od pH. Determinuje to zarówno minimalne jak i maksymalne stężenia składników (jonów) napotykane zazwyczaj w wodach naturalnych. Trwałość minerałów w środowisku, wynikająca z ich rozpuszczalności w różnych warunkach pH może być przedstawiona w postaci diagramów trwałości minerałów

6. „Eh” – potencjał redoks (potencjał oksydacyjno-redukcyjny) , jest ilościową miarą warunków reakcji redoksowych. Pozwala on na stwierdzenie, czy dana reakcja będzie przebiegała w kierunku utleniania, czy redukcji. Podaje się go

w woltach lub miliwoltach w stosunku do wzorcowego potencjału reakcji:

2H+ + 2e– ⇔ H2

*Zakres wartości?

7. Najważniejsze parametry fizykochemiczne wody, jednostki, o czym
informują (przewodność elektrolityczna właściwa, mętność, zapach, barwa,
temperatura, pH, Eh)

Do najważniejszych parametrów fizykochemicznych wody należą:

• Temperatura – *gęstość zależy od temperatury? W określonych temperaturach woda zmienia swój stan skupienia. Jednostką temperatury są stopnie Celsjusza.

• pH - rożne metale wytrącają się z wody (w postaci wodorotlenków) przy rożnych wartościach pH. Wysokie wartości pH (a więc przewaga OH–) sprzyjają procesom wytrącania, niskie wartości pH (a więc przewaga H+) sprzyjają utrzymywaniu się większości pierwiastków w roztworze. Kwaśne wody są zwykle bardziej agresywne i rozpuszczają więcej minerałów.

• Eh - * Bardzo silnie redukcyjne środowisko sprawia, że woda ulega rozkładowi

• Przewodność elektrolityczna - Za przewodzenie prądu elektrycznego w roztworach wodnych odpowiada przepływ jonów. Jak pamiętamy, czysta chemicznie woda prawie nie dysocjuje na jony, a więc słabo przewodzi prąd elektryczny. Zatem zdolność do jego przewodzenia będzie proporcjonalna do obecności jonów powstałych z rozpuszczonych w wodzie substancji. Im większe są stężenia kationów i anionów, tym więcej nośników ładunku i większa przewodność (mniejsza oporność elektryczna). Tak więc pomiar przewodności od razu informuje nas o tym czy woda jest słabo czy silnie zmineralizowana. Jednostką przewodnictwa jest odwrotność ohma – siemens (1 S = 1/Ω), a przewodności właściwej S/m. Przewodność właściwą wody podaje się zwykle w mS/cm lub w μS/cm. Nie ma niestety jednoznacznego przełożenia przewodności na mineralizację, gdyż wpływa na to zbyt wiele rożnych czynników. Często przyjmuje się jednak, że przewodność mierzona w μS/cm jest mniej więcej równa sumie rozpuszczonych w wodzie kationów i anionów (w mg/dm3), co z kolei można w wielu przypadkach sprowadzić do mineralizacji wody.

• Obecność zawiesin - Obecność w wodzie zawiesin związana jest z unoszonymi przez nią cząstkami mułu, iłu oraz rożnych organicznych i nieorganicznych substancji koloidalnych. Najdrobniejsze zawieszone w wodzie cząstki wpływają na jej mętność. Parametr ten wyznacza się porównując badaną wodę z odpowiednio przygotowanymi roztworami zawierającymi zawiesinę koloidalnej krzemionki i stąd jego wartość podaje się w mg SiO2/dm3

• Barwa - naturalnej wody może być lekko żółtawa, co wiąże się z obecnością rozpuszczonych kwasów organicznych. Intensywność zabarwienia mierzy się kolorymetrycznie, poprzez porównanie próbki ze skalą wzorców otrzymanych przez rozpuszczenie związków platyny i kobaltu. Dlatego wynik podawany jest w mg Pt/dm3.

• Zapach - określa się organoleptycznie, oceniając jego charakter (np. roślinny, gnilny, specyficzny) i moc (np. słabo wyczuwalny, bardzo wyraźny etc.) lub krotność. Krotność oznacza stopień rozcieńczenia próbki, przy którym zapach przestaje być wyczuwalny. Niektóre rodzaje zapachów – np. gnilne, specyficzne – wykluczają możliwość wykorzystania wody do celów pitnych.

8. Mineralizacja wód; jakie składniki ją kształtują
Składniki mineralne rozpuszczone w wodzie tworzą jej mineralizację. W sposób przybliżony ogólną mineralizację wód wyznacza się na podstawie masy suchej pozostałości, czyli masy substancji pozostałych po odparowaniu wody (TDS – total dissolved solids).

Wody podziemne na podstawie mineralizacji ogólnej dzielimy na następujące grupy:

– wody zwykłe (słodkie) – mineralizacja < 500 mg/dm3;

– akratopegi (wody o podwyższonej mineralizacji) – mineralizacja 500–1000 mg/dm3;

– wody mineralne (słone) – mineralizacja > 1000 mg/dm3.

Przy badaniu składu chemicznego wody ważne są dwie grupy składników. Główne kationy i aniony występują

w największych ilościach, decydując o mineralizacji wody oraz o jej typie hydrogeochemicznym.

Z kolei składniki występujące w podrzędnych lub nawet śladowych ilościach często warunkują możliwość wykorzystania wody do określonego celu – np. jako wody pitnej. Głównymi kationami występującymi w wodach śródlądowych są Ca²⁺ , Mg²⁺ , Na⁺ i K⁺ , natomiast podstawowe aniony to HCO ₃^– , SO₄ ^2– i Cl^–.
* W podrzędnych ilościach pojawiają się w wodach związki azotu i fosforu.


9. Sposoby szacowania zawartości substancji organicznej w wodach, chemiczne
i biochemiczne zapotrzebowanie na tlen, OWO,

Badając jakość wód powierzchniowych czy podziemnych, nie można zapomnieć o substancji organicznej, gdyż bardzo często to właśnie ona jest głównym czynnikiem zanieczyszczającym. Pod tym pojęciem rozumiemy zarówno mikroorganizmy obecne w wodach, jak również produkty ich metabolizmu oraz rozkładu, a także różnorakie substancje pochodzenia antropogenicznego. Do tych ostatnich należą np. fenole, węglowodory aromatyczne, pestycydy i inne.

Ze względu na trudności analityczne oraz tak szeroki wachlarz możliwych substancji, bardzo często na etapie badań wstępnych szacuje się stopień zanieczyszczenia wód substancjami organicznymi w sposób uproszczony, wprowadzając pewne umowne wskaźniki. Należą do nich:

• Ogólny węgiel organiczny (OWO , albo TOC – total organic carbon) - stężenie węgla organicznego (czyli zawartego we wszystkich związkach organicznych w wodzie, a nie związanego w jonach węglanowych CO3 ^2- czy wodorowęglanowych HCO3–). Podczas jego oznaczania, w celu wyeliminowania węgla nieorganicznego (TIC – total inorganic carbon) próbkę wody zakwasza się, ponieważ powoduje się tym samym usunięcie węglanów, w głównej mierze będących nośnikami węgla nieorganicznego. Wartości OWO wahają się w bardzo szerokich granicach, dochodząc w szczególnych przypadkach do kilkuset mg/dm3.

• Chemiczne zapotrzebowanie na tlen (ChZT , albo COD – chemical oxygen demand) oznacza ilość mocnego utleniacza (dwuchromianu potasu K2Cr2O7 lub manganianu(VII) potasu KMnO4) niezbędną do rozkładu substancji organicznych występujących w wodzie. Parametr ten wyznacza się miareczkując próbkę wody dwuchromianem lub nadmanganianem w obecności kwasu siarkowego i katalizatora, a wynik podaje w przeliczeniu na tlen cząsteczkowy, czyli w mg O2/dm3.

• Biochemiczne zapotrzebowanie na tlen (BZT albo BOD – biochemical oxygen demand). Używany, Aby oszacować ilość mikroorganizmow w wodzie. Idea jego oznaczania opiera się na spostrzeżeniu, że organizmy wodne zużywają rozpuszczony w wodzie tlen. Zatem jego ilość w zamkniętej porcji wody powinna z czasem maleć. Analiza jest dwuetapowa. Mierzy się stężenie tlenu rozpuszczonego w wodzie przed (tuż po pobraniu probki) i po pięciodniowej (stąd zwykle BZT5) inkubacji w laboratorium, w ciemności i stałej temperaturze. W takich warunkach ubytek tlenu jest wynikiem zużywania go przez mikroorganizmy wodne.

10. Biologiczne wskaźniki zanieczyszczenia wód

Bardzo istotne z punktu widzenia użytkowania wody, szczegolnie do celow pitnych, są wskaźniki biologiczne, a szczególnie stan bakteriologiczny. Biologiczna ocena jakości wody opiera się na fakcie, że skład i właściwości wody wpływają na rodzaj i liczebność zamieszkujących ją organizmow. Zwykle wykorzystuje się do tego celu tzw. gatunki wskaźnikowe, ktore dzieli się na trzy głowne grupy:

– saprokseniczne – występują tylko w wodach czystych, a unikają zanieczyszczonych;

– saprofilne – występują w wodach czystych, ale w zanieczyszczonych masowo;

– saprobiontyczne – występują tylko w wodach zanieczyszczonych.

Zatem badając populacje biologiczne w wodach poprzez szacowanie liczebności i proporcji gatunkowych, można wnioskować o stanie czystości wod. Spośrod wskaźnikow mikrobiologicznych, wskazujących na stan bakteriologiczny wody, najczęściej stosuje się ilość pałeczek okrężnicy (Escherichia coli) w określonej objętości

probki. Można ją też podawać jako miano coli, czyli najmniejszą objętość wody (w cm3), na jaką przypada jedna bakteria okrężnicy.




11. Twardość, od czego zależy, twardość przemijająca, trwała, sposoby
obliczania, jednostki
Często wspominaną cechą wody jest jej twardość. Jest to pojęcie umowne określające zużycie mydła w wodzie bez wytwarzania piany przy skłócaniu. Wiąże się to z obecnością w wodzie rozpuszczonych jonów dwuwartościowych, głownie Ca2+, Mg2+, Sr2+ i Ba2+ (a także Fe2+, Zn2+) i trójwartościowych (Al3+, Fe3+).

• Jeśli metale te występują w postaci wodorowęglanów, węglanów lub wodorotlenków, wówczas mówimy o tzw. twardości węglanowej (przemijającej). Zwykle zanika ona w trakcie gotowania wody przez wytrącenie minerałów węglanowych (głównego składnika „kamienia kotłowego”)

• Gdy w wodzie obecne są siarczany i chlorki tych metali, wówczas mamy do czynienia z twardością niewęglanową (trwałą). Taka twardość nie zanika w trakcie gotowania, lecz wymaga stosowania specjalnych metod chemicznych.

Suma twardości węglanowej i niewęglanowej daje twardość ogólną. Jednostkami twardości wody są mval/dm3 (milirównoważnik), lub stopnie twardości wg skali niemieckiej

(N, 1 stopień odpowiada 10 mg CaO w dm3), francuskiej (Fr, 1 stopień odpowiada 1 g CaCO3

w 100 dm3), angielskiej (Ang, 1 stopień odpowiada 1 g CaCO3 w 70 dm3) oraz amerykańskiej (USA) i WHO (1= 500 mg CaCO3/dm3.

Twardość wody ma wpływ na możliwości jest wykorzystania. Z wód twardych łatwo wytrąca się kamień, więc nie powinno się ich wykorzystywać np. w sieciach centralnego ogrzewania. Nie powinno się jej również stosować w gospodarstwie domowym, gdyż zwiększa użycie mydła i środków piorących, a niekiedy nawet zmienia smak mięsa, kawy i herbaty. Może też powodować podrażnienia skory. Z kolei wody zbyt miękkie sprzyjają np. zachodzeniu procesów korozyjnych w rurach wodociągowych oraz zwiększają ryzyko chorób serca.

Twardość wody można wyznaczyć eksperymentalnie lub obliczyć z wyników analizy chemicznej wody.

12. Sposoby przedstawiania wyników analiz wód; jednostki, umiejętność obliczania błędu analizy na podstawie bilansu ładunków, diagram Pipera i Stiffa

*pewnie w formie tabeli i graficznie

Analizy chemiczne wód przedstawia się w rożnych jednostkach. Najczęściej stosuje się mg/dm3 (mg/L) i μg/dm3 (μg/L), rzadziej mg/kg czy μg/kg. Dla wod mineralnych, zawierających duże ilości rozpuszczonych substancji, często ich ilość wyraża się w g/dm3 (g/L). W przypadku substancji o szczególnie niskich stężeniach (np. WWA) wykorzystuje się bardzo małe jednostki, jak ng/dm3 (ng/L).

Reszta poniżej skopiowana ze skryptu, Adobe mi się zepsuł :/