Zasadowość to zdolność wody do zobojętniania kwasów. Jeśli chodzi o kwasowość to jest to zdolność przeciwna do zasadowości, jest to zdolność do zobojętniania silnych zasad, czyli inaczej miara reakcji z jonami OH-. Jest związana z obecnością zdysocjowanych kwasów oraz słabych zasad ulegających hydrolizie. W celu wyznaczenia kwasowości miareczkujemy wodę roztworem wodorotlenku sodu wobec wskaźników pH (oranżu metylowego i fenoloftaleiny) – wyrażamy w miliwalach/l. Kwasowość podobnie jak zasadowość powinniśmy oznaczać bezpośrednio w terenie, ponieważ wartości tych parametrów mogą zmieniać się w wyniku naruszenia równowagi gazowej.
Mogą występować różne gazy które są rozpuszczone wodach podziemnych. Najważniejsze to tlen, dwutlenek węgla i siarkowodór. Oprócz tych trzech najważniejszych inne takie jak amoniak, azot i gazy szlachetne (np. radon), również H2.
Tlen występuje generalnie w płytkich wodach podziemnych do głębokości, którą określa tak zwana granica tlenowa – rozdziela strefę płytszych poziomów wodonośnych od głębszych poziomów wodonośnych. Jego źródłem jest atmosfera, składająca się w 21% z tlenu. Rozpuszcza się w wodach opadowych i wraz z nimi przemieszcza się do warstwy wodonośnej. Rozpuszczalność tlenu jest zależna od temperatury. Im niższa temperatura tym więcej gazu może się rozpuścić. Przy temperaturze 10 °C, maksymalna rozpuszczalność tlenu wynosi 11,5 mg/l (przy ciśnieniu 1 bar). Tlen który migruje do warstwy wodonośnej i jest zużywany w hydrogeologicznych procesach utleniania. Na pewnej głębokości zatem tlen wyczerpuje się i zanika. Generalnie głębsze wody podziemne nie zawierają tlenu, choć często kłóci się to z wynikami analiz, ale jest to związane z nieprawidłowym pobraniem próbki.
W środowisku tlenowym zachodzą procesy utleniania: żelaza na trzeci stopień, manganu z drugiego na czwarty, siarki oraz materii organicznej. Procesy te zachodzą w dłuższym okresie czasu, po jakim dochodzi do całkowitego utlenienia. O utlenieniu może świadczyć barwa skał – czerwone, brunatne, żółte charakterystyczne dla facji lądowych (Fe3+).
Oprócz tlenu atmosferycznego mamy tzw. tlen pogrzebany – pochodzi z dawnej strefy aeracji, poddawanej przez dłuższy czas działaniu tlenu, pogrzebana, ale tlen zaabsorbował się na wodorotlenkach żelaza.
Tlen wpływ korozyjnie na metale w szczególności. W związku z tym jeśli mamy w studniach materiały podatne na korozję, jest to niekorzystne. Największa korozja zachodzi na granicy między strefą aeracji i saturacji, w wyniku zmiennej zawartości tlenu.
Rola dwutlenku węgla – ułatwia bardzo rozpuszczanie minerałów, krzemianów, także glinokrzemianów, jest także źródłem jonu wodorowęglanowego. Pochodzi głównie z atmosfery (0,3% w niej). Wzbogacają się w niego wody przechodząc przez strefę gleb, gdzie następuje rozkład materii organicznej przy udziale tlenu, jest to proces biochemiczny odwrotny do asymilacji. Innym źródłem są procesy wulkaniczne i działalność człowieka – spalanie paliw, co uznaje się za przyczynę zmian klimatycznych. Część naukowców uważa jednak że sytuacja jest odwrotna, że zmiany temperatury powodują zmiany zawartości dwutlenku węgla. Oceany ocieplając się, emitują bowiem dwutlenek węgla.
CO2 łączy się z wodą i tworzy się kwas węglowy, który przy niskim pH jest niezdysocjowany, który dysocjuje na jony, a w środowisku bardziej zasadowym mamy dalszy stopień dysocjacji.
CO2 + H2O → H2CO3 → ← H+ + HCO3- → ← 2H+ + CO32-.
Przy pH powyżej 9 przeważają formy zdysocjowane, a przy pH poniżej 4 przeważają formy niezdysocjowane. Jony CO3- przy pH 8,3 zaczynają się pojawiać, a przy pH powyżej 10,3 zaczynają dominować. W wodach podziemnych mamy odczyn rzędu 7 -8, w związku z tym przeważają jony HCO3-.
CO2 mamy związany w wodorowęglanach i swobodny, który dzieli się na bierny – zrównoważony z wodorowęglanami i nie jest aktywny chemicznie i agresywny – może on powodować rozpuszczanie metali.
Dobra rozpuszczalność, nawet 800 mg/l. Jest trujący, nie występuje w atmosferze. Może występować w wodach podziemnych, ale uwalnia się zgodnie z prawem Henry’ego zaraz po wydobyciu. Może być pochodzenia mineralnego i organicznego.
Podstawowym źródłem jest rozkład materii organicznej w warunkach redukcyjnych.
Ponadto źródłem jest proces redukcji siarczanów, który zachodzi w warunkach redukcyjnych.
SO42- + 2C + 2H2O → H2S + 2HCO3-
Drugi proces to wietrzenie złóż siarczkowych:
FeS2 + 2CO2 + 2H2O → H2S (do atmosfery) + Fe(HCO3)2
Inny źródłem są gazy wulkaniczne,
a także działalność człowieka.
Siarkowodór dysocjuje dwustopniowo:
H2S H+ + HS- 2H+ + S2-.
Jest silnie trujący. Zdarzały się przypadki zatrucia po wejściu do studni. Łatwo go jednak wyczuć (zapach zgniłych jaj). Dość powszechnie występuje, ale bardzo trudno go oznaczyć, dlatego że szybko uwalnia się z wody. Trzeba próbkę utrwalić.
Tlen i siarkowodór są wskaźnikiem warunków oksydacyjno – redukcyjnych. Siarkowodór pochodzi najczęściej z rozkładu materii organicznej. W wodzie najczęściej występuje i siarkowodór i tlen, więc środowisko nie jest jednoznaczne. W studni też są różne strefy – płytsza jest utleniająca, a głębsza redukcyjna.
Decydują o mineralizacji wód podziemnych. Dotyczy to trzech anionów: siarczanowy SO42-, chlorowy Cl- i wodorowęglanowy HCO3- i czterech kationów : sodowy, potasowy, wapniowy i magnezowy.
Jon wodorowęglanowy:
Powszechnie w strefach płytkich wód podziemnych – w strefie o intensywnej wymianie wód. W wodach tych towarzyszy on kationowi wapniowemu, tworząc wody wodorowęglanowo – wapniowe, dominujące w strefie płytkich wód podziemnych.
Podstawowy źródłem jonu jest ługowanie skał węglanowych – przede wszystkim węglanu wapnia oraz rozpuszczanie dwutlenku węgla z atmosfery i biosfery – procesy rozkładu materii organicznej. Ponadto jego źródłem jest również wietrzenie krzemianów i glinokrzemianów. Przy czym te procesy zachodzą stosunkowo wolno. Ponadto także proces desulfatyzacji – czyli redukcji siarczanów. Oczywiście źródłem są również zanieczyszczenia pochodzenia antropogenicznego – ścieki, odpady. Około 50% powstaje w wyniku rozpuszczania węglanów a reszta głównie z atmosfery i biosfery.
Jon siarczanowy (SO42-)
Źródła:
Rozpuszczanie minerałów zawierających siarkę, takich jak: gips (CaSO4 * nH2O), anhydryt (CaSO4), baryt (BaSO4), celestyni (SrSO4)
Rozpuszczanie soli potasowo magnezowych – są łatwo rozpuszczalne.
Następnie procesy utleniania siarczków (FeS2 + 7O2 + 2H2O FeSO4 + 2H2SO4).
Także w procesach spalania1 paliw zasiarczonych z atmosfery i reakcji:
SO3 + H2O H2SO4 – przyczyna kwaśnych deszczy.
Ponadto emisje wulkaniczne
oraz zanieczyszczeń antropogeniczny - ścieków, odpadów, nawozów mineralnych (np. siarczan amonu, gdzie jon amonowy jest składnikiem biogennym, a jon siarczanowy migruje w środowisku).
Powstają również w strefach utleniania naturalnej materii organicznej. Zawiera około 5% siarki.
Łatwo migrują w wodach podziemnych. Jeden z charakterystycznych wskaźników zanieczyszczeń pochodzenia antropogenicznego. Przy czym najważniejsze są jednak strefy rozpuszczania gipsów.
Maksymalne stężenie siarczanów nie większe niż 250 mg/l. Przy wyższych stężeniach problemy z przewodem pokarmowym. Jeśli występują z magnezem, mamy do czynienia z wodą gorzką.
Anion chlorkowy
Chlor pomimo niskiego klarku (zawartości w skorupie ziemskiej), występuje powszechnie w wodach i prawie wszystkie jego sole są bardzo dobrze rozpuszczalne. Słabo rozpuszczalny jest tylko chlorek srebra i ta własność jest wykorzystywana do oznaczenia chlorków.
Niewielkie ilości powstają przy wietrzeniu minerałów skał magmowych – sodalit (Na8(AlSiO4)6Cl2) i czasami apatyt. Głównym źródłem jest jednak rozpuszczanie soli – przede wszystkim halitu oraz soli magnezowo potasowych. Również w procesach wulkanicznych dochodzi do wzbogacenia w chlorki. Pojawiają się również w wyniku zanieczyszczeń – ścieki i odpady. Człowiek bowiem soli.
W płytkich wodach podziemnych stężenia są bardzo niskie. Piana z wody morskiej dostaje się do atmosfery i potem do płytkich wód – 20/30 mg/l. Tam gdzie pojawia się człowiek od razu widać jego oddziaływanie. Chlorki są dobrym wskaźnikiem zanieczyszczenia antropogenicznego. Na przykład solenie dróg, żywność.
Dopuszczalne stężenie to 250 mg/l. Zawartość powyżej 100 mg/l powoduje jednak, że woda ma własności korozyjne, agresywne.
W głębszych wodach podziemnych chlorki dominują jako anion i ich pochodzenie jest związane z rozpuszczaniem soli, w szczególności znaczenie mają wysady solne. Badania wykazują że mogą być również związane z wodami morskimi dawnych basenów sedymentacyjnych (synsedymentacyjne). Wraz ze wzrostem głębokości zwiększa się ich stężenie. Chlorki bardzo dobrze migrują niezależnie od poziomu Eh, nie podlegając procesom sorpcji. Są uznawane ze idealny wskaźnik przy rozpatrywaniu procesów migracji zanieczyszczeń. Ich migracja jest zbliżona do migracji cząsteczki wody. Mówimy że jest to tak zwane zanieczyszczenie konserwatywne nie podlegające zmianom chemicznym.
Sód:
Występuje powszechnie razem z chlorem, tworząc wody chlorkowo – sodowe. Pierwotnym źródłem sodu jest wietrzenie skał magmowych, np. kaolinizacja albitu, a także rozpuszczanie złóż soli (halitu). Sód występuje również w wodach synsedymentacyjnych. Powszechnie występuje także w ściekach i odpadach. Jest charakterystycznym wskaźnikiem pochodzenia antropogenicznego.
Ważnym źródłem jest również wymiana wapnia na sód. Sód bardzo często wymienia się z jonem wapniowym. I wtedy sód który występuje w kompleksie sorpcyjnym może przechodzić do roztworu a w jego miejsce wchodzi jon wapniowy. Kationy generalnie podlegają procesom sorpcji i wymiany jonowej w przeciwieństwie do anionów. Wynika to z tego, że cząstki mineralne są najczęściej naładowane ujemnie więc wiążą kationy.
Dobre wody nie powinny zawierać więcej niż 100 mg Na/l. Norma wynosi do 200 mg/l. Sód wywołuje procesy starzenia się układu krwionośnego. Dlatego nie poleca się solenia potraw w dużej ilości i wody zasobnej w sód. Wody z zawartością sodu poniżej 20 mg/l są oznaczane jako niskosodowe, co powinno być podane na butelce.
Kation potasowy:
Potas ma podobny klark jak sód, ale występuje w znacznie mniejszych ilościach – na ogół 20 razy mniej niż sodu. Źródłem jest wietrzenie minerałów, a przede wszystkim rozpuszczanie soli potasowych, takich jak sylwin KCl i kainit KCl * MgSO4* 3H2O. Pewne ilości dostają się do wód w wyniku migracji materii organicznej, a także przenikania do wód podziemnych ścieków i odpadów, w szczególności z przerobu ziemniaków.
Tak jak powiedziano na początku klark sodu i potasu jest podobny ale potasu jest mniej, jako że jest intensywniej wiązany w wyniku procesów sorpcji oraz wychwytywania przez rośliny, jako bardzo ważny składnik biogenny. Ponadto jest bardzo intensywnie wiązany przez minerały ilaste. Migracja potasu jest zatem silnie ograniczona. Sód migruje znacznie lepiej niż potas, choć oba są kationami.
Wapń
Występuje powszechnie w wodach płytkich i bardzo głębokich. Głównym źródłem jest wietrzenie chemiczne skał osadowych - kalcytu, dolomitu, gipsu, anhydrytu i fluorytu, a także skał magmowych, takich jak pirokseny, plagioklazy i anortyty. W skałach węglanowych zależy w dużej mierze od zawartości CO2. Większa liczba CO2 ułatwia rozpuszczanie.
Ważnym źródłem jest wymiana jonowa z sodem. To zjawisko zachodzi w głębszych wodach podziemnych. W głębokich wodach mamy tak zwane wody podziemne chlorkowo – wapniowe. CaCl2. W najpłytszych wodorowęglanowo wapniowe. głębszej chlorkowo sodowe, a w najgłębszej chlorkowo wapniowe, w wyniku procesów wymiany jonowej
Decydują o twardości wody. Wody do picia powinny zawierać wapń. Decyduje to o smaku wody. Ma korzystniejszy smak gdy zawiera rozpuszczone związki wapnia.
Kation magnezowy.
Współwystępuje z wapniem – źródłem jest wietrzenie minerałów skał krystalicznych, takich jak oliwiny, pirokseny i miki oraz rozpuszczanie skał osadowych – zwłaszcza dolomitu, a także rozpuszczanie soli siarczanowych i chlorkowo magnezowych. Magnez jednakże występuje podrzędnie w wodach podziemnych w stosunku do wapnia. Jest go przeciętnie od dwóch do sześciu razy mniej, jako że głównym źródłem obu kationów w wodach płytkich są węglany, a dolomity występują mniej powszechnie niż wapienie.
Zawartość magnezu jest pożądana ze względu na jego oddziaływanie zdrowotne na organizm człowieka. Są nawet tabletki zawierające magnez. Ważnym źródłem są też wody. Przy bardzo dużej zawartości mogą stawać się gorzkie.
Składniki podrzędne:
Zaliczamy do nich związki azotu, żelaza i substancje organiczne. Występują w naturalnych wodach podziemnych zwykle w ilościach mniejszych. Odgrywają często bardzo istotną rolę jeśli chodzi o skład chemiczny i wykorzystanie. Zaczniemy od azotu.
Azot występuje w znacznych ilościach atmosferze (75% ?), a także substancji organicznej 3%, przedostaje się do gleby i wód podziemnych z atmosfery w wyniku wyładowań. Przy wyładowaniach w łuku elektrycznym następuje wiązanie azotu i tlenu i tworzą się tlenki azotu. W wyniku tego procesu powstaje 4 – 10 kg NNO3-/ha/rok. Jest to naturalny nawóz. Ponadto azot i związki azotu pochodzą z gazów wulkanicznych. Wiązany jest również z powietrza przez niektóre bakterie – azotobakter. Związki mineralne azotu są dobrze rozpuszczalne. Występują trzy podstawowe formy, zachowujące się w zróżnicowany sposób. Mianowicie:
Kation amonowy NH4+,
Anion azotynowy NO2-
Anion azotanowy
Podrzędnie także jon cyjankowy CN-
Jon cyjankowy występuje, tworząc związki kompleksowe o silnych wiązaniach z metalami. Inaczej zachowują się w środowisku o różnych warunkach oksydacyjno – redukcyjnych.
Jon amonowy występuje głównie w warunkach redukcyjnych. Źródłem jest rozkład materii organicznej, przy czym migracja azotu w formie azotu amonowego jest ograniczona, ponieważ jest to kation sorbowany intensywnie, a także podobnie jak potas, intensywnie wychwytywany przez roślinny (składnik biogenny).
Powstaje w wyniku reakcji amoniaku z wodą. Amoniak, który powstaje w strefie rozkładu materii organicznej dysocjuje na :
NH3 + H2O → ← NH4+ + OH- → ← NH4OH
Jon amonowy może tworzyć się również w wyniku redukcji azotynów i azotanów. Źródłem jest także rozkład materii organicznej pochodzenia antropogenicznego. Jest to dominująca forma azotu w ściekach. Uwalnia się również ze składowisk odpadów.
Jeżeli chodzi o azot amonowy stężenie dopuszczalne wynosi do 0,5 mg/l. Dopuszcza się stężenie do 1,5 mg/l gdy nie prowadzi się dezynfekcji wody chlorem. Przy tej dezynfekcji powoduje to powstawanie wtórnych związków niepożądanych w wodzie do picia – trójhalometany.
Utlenianie azotu amonowego prowadzi do powstawania azotynów i azotanów Azotyny to forma pośrednia i występują na ogół w niewielkich ilościach podrzędnie w stosunku do azotanów, które są końcowym efektem utleniania azotu amonowego. Występuje najczęściej w ilościach śladowych. Czasami w płytkich wodach drenarskich stężenia mogą być wyższe. Dopuszczalne stężenie azotynów wynosi 0,5 mg/l.
Końcowym efektem utleniania związków azotu są azotany, które są trwałą formą. Bardzo łatwo migrują w wodach podziemnych. Praktycznie są sorbowane tylko przez tlenki i wodorotlenki żelaza i glinu. Generalnie, powszechnie sorbowane są tylko kationy, natomiast aniony właśnie tylko przez te związki.
Źródłem azotanów są nawozy azotowe. Stanowią podstawową formę azotu. Poza tym są również ścieki i odpady, z których uwalnia się początkowo azot amonowy, natomiast w wyniku procesów nitryfikacji powstają azotany.
Wszystkie sole azotanowe są dobrze rozpuszczalne. Azotany w związku z tym nie tworzą minerałów. Istnieje tylko jeden wyjątek, mianowicie azotan sodu nagromadzony w złożach chilijskiego guano (odchody ptasie) – saletra chilijska, zachowany w specyficznych warunkach pustynnych. Od lat były stosowane jako nawóz.
Azotany są uciążliwym zanieczyszczeniem wód podziemnych. W naturalnych występują w niewielkich ilościach. W normalnym klimacie nie przekraczają 3 mg/l Nastąpiła zmiana w podawaniu stężeń. Kiedyś podawano jako azot azotanowy. Teraz podajemy mg NO3-/l. Przelicznik to 4,43. W naturalnym środowisku stężenia azotanów są niskie. Nie przekraczają na ogół 3 mg/l. Przy zanieczyszczeniach antropogenicznych wzrastają znaczącą. W klimatach suchych, pustynnych, podwyższone stężenia są pochodzenia naturalnego. Pochodzą one z atmosfery. Jak pada deszcz infiltrują z nim z atmosfery. Deszcze na ogół nie docierają do zwierciadła, wysychają. Tworzą się azotany w strefie aeracji. Potem w czasie intensywnego deszczu spływają do wód podziemnych i stężenia rosną.
Są efektem nitryfikacji azotu ze ścieków, odpadów itp. Są niepożądanym składnikiem bo brak skutecznej metody usuwania. Mają negatywny wpływ na zdrowie, w szczególności dotyczy to niemowląt. Azotyny powodują zjawisko sinicy, upośledzają układ oddechowy, wiążąc się z hemoglobiną. Ponadto azotany mogą powodować nowotwory przewodu pokarmowego człowieka, w związku z tym są niedopuszczalne w wodzie do picia. Stężenia dopuszczalne to 50 mg/l, kiedyś to było 10 mg NNO3/l. Norma wynika z tego że wiele jest zanieczyszczonych, ale zalecenie WHO jest do 5 mg/l, przy stałym użyciu, czyli połowa normy.
Jest to rzeczywiście poważny problem. Bardzo często zanieczyszczone azotanami są wody płytkich studni kopanych, ale także głębinowych, wierconych. Ogranicza go proces denitryfikacji, czyli redukcji azotanów, który zachodzi dopiero w głębszych poziomach wodonośnych. Musza być warunki redukcyjne, związane z zawartością materii organicznej. Wtedy zachodzi redukcja azotanów do azotu gazowego.
Azotany stanowią główny problem jeżeli chodzi o zanieczyszczenia antropogeniczne wód podziemnych. Jest to zjawisko powszechnie obserwowane. Jest to związane z nitryfikacją azotu z zanieczyszczeń oraz nawozów azotowych. Źródłem azotanów są również emisje gazowe przy spalaniu paliw, co w konsekwencji powoduje powstawanie azotanów.
Procesy przemian zachodzą w warunkach zmian potencjału Eh. Są to procesy biochemiczne. One na ogół zachodzą stosunkowo wolno. W płytszych wodach występuje zarówno azot amonowy oraz azotyny i azotany. Wydawałoby się że powinna być tylko jedna forma, ale ponieważ procesy zachodzą wolno mamy różne formy azotu.
Żelazo.
Otóż żelazo występuje powszechnie w środowisku geologicznym jak i w wodach podziemnych. Jeśli chodzi o wody podziemne to na ogół 70 – 80 % ujęć wód pobiera wody zawierające podwyższone stężenia żelaza w wodzie. Występuje zjawisko współwystępowania żelaza i manganu. Źródłem są pirokseny, amfibole, biotyty, magnetyty, oliwiny i piryt. W skałach osadowych piryty, markasyty, syderyty, tlenki i wodorotlenki żelaza (hematyt, limonity, goethyt). Żelazo występuje także w substancji organicznej, gdzie stanowi 0,1% masy.
Żelazo uwalnia się z magmowych najczęściej jako żelazo dwuwartościowe. W środowiskach sedymentacji zachodzi najczęściej proces utleniania do żelaza trójwartościowego. Przejawem tego jest charakterystyczna barwa. Może występować w skomplikowanych związkach organicznych.
Migracja zależy od pH i Eh. Nie migruje w warunkach w skrajnie utleniających – wtedy trójwartościowe nierozpuszczalne w wodzie, przy pH poniżej 4,5. W środowisk skrajnie redukcyjnym traci zdolności migracyjne, gdyż pojawiają się jony siarczkowe. Wtedy Fe2+ łączy się z jonami S2- i powstają nierozpuszczalne siarczki żelaza. W przeciętnych warunkach Eh żelazo migruje, a o migracji decyduje głównie odczyn i jest to związane z występowaniem kwasu węglowego, kwasów organicznych, siarkowodorów, przy czym w przemianach związku żelaza duży udział mają bakterie żelaziste, które katalizują procesy przemian związków żelaza.
W wodach podziemnych żelazo występuje jako rozpuszczone żelazo dwuwartościowe, najczęściej w postaci takiej samej jak rozpuszczone wodorowęglany wapniowe czyli Fe2+ + 2HCO3-.
W skrajnych warunkach występuje z siarczanami, w strefach utleniania złóż siarczkowych. pH może tam spadać poniżej 2. W tych strefach uwalnia się dużo żelaza do wody, a kwas siarkowy dodatkowo rozpuszcza znaczne ilości Fe ze środowiska geologicznego.
W wodach podziemnych może występować również żelazo 3-wartościowe, ale wówczas jako forma koloidalna. Nie jest to roztwór rzeczywisty. Może się pojawiać w wodzie wyniku porywania przez wodę drobnych cząstek koloidalnych. Może pochodzić również ze studni gdzie mają miejsce procesy kolmatacji czyli osadzania związków żelaza w wyniku utleniania żelaza dwuwartościowego do trójwartościowego. Największe ilości żelaza jeśli chodzi o wody z utworów porowych, występują tam gdzie mamy wzbogacenie osadów w materię organiczną. Dotyczy to przede wszystkim zbiorników wodonośnych w dolinach i pradolinach polodowcowych, w wyniku procesów utleniania substancji organicznej.
Zawartość żelaza w wodach podziemnych określa się następująco:
poniżej 0,3 bardzo mała
0,3 -1 mg/l mała
1-3 mg/l średnia
3-10 mg/l duża
>10 mg/l bardzo duża
Norma do picia wynosi tylko 0,2 mg/l, spadając kolejno z 0,5 mg/l i 0,3 mg/l. Zdecydowana większość wód zawiera żelazo i trzeba ją uzdatniać. Wydziela się bowiem brunatny koloidalny osad przy jego utlenieniu. Trzeba go usuwać. Uzdatnianie polega na napowietrzaniu wody i następnie filtracji przez złoża piaskowe.
Można też zatłaczać napowietrzaną wodę do warstwy wodonośnej. Procesy utlenienia i odfiltrowywania wody zachodzą bezpośrednio w warstwie wodonośnej. W Finlandii metodę Vyredox opracowano w 1969, w Polsce hydroks. W Polsce we Wroniu koło Wolsztyna, a także w niektórych ujęciach miejskich Torunia i Włocławka.
Uzdatnianie zachodzi również w tradycyjnej studni kopanej – osady opadają na dno. Środowisko jest utleniające. Wizualnie jest czysta, ale chemicznie nie. Długie gotowanie powoduje odparowanie wody i względny wzrost zawartości azotanów.
Pojawia się w wodach podziemnych w procesach rozkładu organizmów. Oprócz tego występują różne formy zanieczyszczeń antropogenicznych: detergenty, fenole, pestycydy, produkty naftowe itd. Substancja organiczna zbudowana jest z wielu różnych związków, w skład których wchodzą O, C, H, ale oprócz tego Ca, N, K, SI, S, P, Fe, Mg, Cl. Ilość substancji organicznej wyrażona jako tak zwany węgiel organiczny może zmieniać się od wartości śladowej do kilkuset mg C/l. Związki węgla dzielimy na trzy grup:
alifatyczne o prostym łańcuchu,
karbocykliczne, związki w postaci pierścieni i
heterocykliczne – związki gdzie pierścień oprócz atomów węgla zawiera związki innych atomów: S, N.
Związki organiczne w wodach naturalnych dzielimy na węglowodory, związki halogenowe, kwasy karboksylowe i estry oraz związki tlenowe takie jak ketony, aldehydy, alkohole.
W procesach glebowych kwasy fulwowe i huminowe nadają brunatne zabarwienie. Najbardziej rozpuszczalne są fulwowe. Pozostałe występują natomiast w postaci koloidalnej. Szczególną różnorodność wykazuje substancja organiczna z zanieczyszczeń. Najczęściej są to fenole, detergenty, WWA, pestycydy, substancje ropopochodne i rozpuszczalniki organiczne. Fenole to C6H5OH. Rozprzestrzenione w przemyśle, środek dezynfekcyjny Lizol, pestycydy są do zwalczania owadów, chwastów i grzybów, WWA powstają w procesach spalania.
Substancja organiczna wpływa na Eh, obniżając go. Ma też wpływ na odczyn – kwasy humusowe. Duży problem jest jeśli chodzi o oznaczanie. Mamy bardzo różne metody oznaczania. Musimy rozróżnić ogólne i poszczególnych typów.
Ogólne to strata prażenia. Najpowszechniejsza jednak to oznaczanie utlenialności. Utlenia się substancję organiczną poprzez stosowanie silnego utleniacza, w tym przypadku nadmanganiem potasu, przy czym należy zdawać sobie sprawę że nie jest to metoda w pełni selektywna, bo mogą utleniać się także inne składniki. W roku 2004 nastąpiła zmiana metody wyznaczania tej utlenialności. Mianowicie tam jest gotowanie (poprzednio było 30 min, teraz jest 10 min), nie mamy zatem porównywalności wyników.
Stosuje się również drugą metodę – utlenialność metodą dwuchromianową, który jest również silnym utleniaczem.
Czasami stosuje się skrót ChZT. Chemiczne zapotrzebowanie tlenu (dodaje się indeks Mn lub Cr). Najpierw oznaczało się tylko metodą nadmanganową i nazywało się to utlenialność i stosowało się ChZTMn.
Oprócz tego oznacza się tak zwany węgiel organiczny (TOC).
Poza tym BZ5. Jest to biologiczne zapotrzebowanie tlenu. Umieszcza się wodę w warunkach biologicznych i mierzy zużycie tlenu przez 5 dni.
Metoda absorpcji UV – zdolność absorpcji jest uzależniona od koloidów. Stosowana głównie do powierzchniowych. Ma tę zaletę że można zawartość substancję organiczną monitorować w sposób ciągły.
Są stosowane metody wykrywania poszczególnych substancji, co w tej chwili jest rozpowszechnione, np. chromatografią.
Poniżej 1 mg/l. Tutaj mamy do czynienia z różnego typu pierwiastkami, w tym z metalami ciężkimi. Mogą występować w bardzo różnych formach chemicznych. Generalnie rzecz biorąc jeśli chodzi o toksyczność w stosunku do organizmów żywych dzielimy je na 4 grupy – bardzo wysoki - Cd, Cu, Hg Pb, Sn, Ag, Au, Sb, wysoki - Bi, U, Mb, Ba, Mn, Ti, Se, Te, średni F, V, Rb, Ni, Co, As, Li, Ge, Zn, B, I, Cs, W, Al., najmniejszy Zr, Tl, Nb, Ln,
Spośród mikroskładników problem tworzy mangan.
Reakcja chemiczna przebiegająca między materiałem palnym lub paliwem a utleniaczem (np. tlen), najczęściej towarzyszą jej wydzielenie ciepła i światła.↩