Kształtowanie się składu wód od opadowych do podziemnych

Wody opadowe - powstają w atmosferze w wyniki skraplania pary; ich charakter i skład zależy od czystości atmosfery; zależy też od wielkości opadów, kierunku wiatru, wysokości chmur, rodzaju opadów; zawierają znaczne ilości: tlenu, azotu, dwutlenku węgla, w małych ilościach: gazy szlachetne, amoniak, tlenki azotu, wodorowęglan amonu, azotan (V) amonu, azotan (III) amonu, siarczan sodu, chlorek sodu, nierozpuszczalne sole wapnia, magnezu, związki krzemu oraz domieszki mechaniczne; w rejonach uprzemysłowionych: dwutlenek węgla, amoniak, siarkowodór, tlenki azotu i siarki, metale ciężkie, tlenki fosforu, żelaza, ołowiu, cynku; w obszarach rolniczych: środki owadobójcze, chwastobójcze, grzybobójcze; najczystsze wody opadowe występują w obszarach leśnych i wysokogórskich; źródło związków azotu;

Wody podziemne - powstają w skutek wsiąkania części wód opadowych i powierzchniowych, a także skraplania się pary wodnej w glebie i kondensacji pary wodnej z magmy; są one zanieczyszczone w większym lub mniejszym stopniu substancjami nieorganicznymi i organicznymi pochodzenia naturalnego oraz synetycznego ze ścieków i odpadów przemysłowych; wody przenikające do ziemi ulegają samooczyszczeniu, w wyniku zachodzących procesów biochemicznych i sorpcji; wody podczas przenikania ulegają wyługowaniu, które zachodzi najłatwiej w glebach kwaśnych; ; prędkość filtracji w glebie jest bardzo mała dzięki temu procesy samooczyszczenia i sorpcji biologicznej zachodzą niemal całkowicie; woda poziemna z większych głębokości jest praktycznie pozbawiona substancji organicznych, rozpuszczonego tlenu oraz mikroorganizmów; podczas przenikania wody zachodzą także procesy rozpuszczania różnych składników gleby, gruntu i skał, dzięki rozpuszczonym w wodzie gazom: dwutlenek węgla, amoniak, siarkowodór, metan, wodór; w ten sposób do wody dostają się chlorki, siarczany, azotany, małe ilości fluorków, bromków, jodków, fosforanów i innych; pod wpływem dwutlenku węgla woda rozpuszcza minerały proste, m. in. Węglan wapnia, magnezu, żelaza (III), manganu (II), sodu, rozpuszczony w wodzie CO₂ ma zdolność także do rozpuszczania siarczanów

FeS ₂+ 2CO₂ + 2H₂O = Fe²⁺ + 2HCO₃ ^- + H₂S + S

PbS + 2CO₂ + 2H₂O = Pb²⁺+ 2HCO₃ ^- + H₂S

wody podziemne zawierające siarkowodór mogą rozpuszczać tlenki żelaza, z których powstają siarczki;

Fe₂O₃ + 3H₂S = 2FeS + S + 3H₂O

wody poziemne zawierające dwutlenek węgla lub siarkowodór mogą zawierać znaczne ilości związków żelaza z rozkładu siarczków lub tlenków żelaza; utlenianie siarczków prowadzi do powstania siarczanów:

FeS₂ + 3,5O₂ + H₂O = FeSO₄ + H₂SO₄

CuFeS₂ + 4 O₂ = CuSO₄ + FeSO₄

MnS + 2 O₂ = Mn SO₄

Wolny kwas siarkowy jest neutralizowany za pomocą węglanu wapnia znajdującego się w glebie i uwalnia się CO_2:

H₂SO₄ + CaCO₃ = CaSO₄ + H₂O + CO₂

Siarczany pod działaniem organicznych substancji redukujących w warunkach beztlenowych przechodzą w węglany lub wodorowęglany i powstaje siarkowodór:

FeSO₄ + CH₄ = FeCO₃ + H₂S + H₂O

FeSO₄ + CH₄ + CO₂ = Fe(HCO₃)₂ + H₂S

Przenikając przez grunt woda rozkłada także krzemiany, glinokrzemiany, a związki krzemu, glinu i żelaza przechodzą do wody w postaci rozpuszczonej lub koloidalnej; hydroliza krzemianów:

CaAl₂Si₂O_{8 (s)} (anortyt) + 3H₂O = Ca²⁺ + 2 OH^- + Al₂Si₂O₅(OH)_{4 (s)} (kaolinit)

2NaAlSi₂O_{8 (s)} (albit) + 2CO₂ + 11H₂O = 2Na⁺ + 2HCO₃^- + 4H₄SiO₄ + Al₂Si₂O₅(OH)₄ (kaolinit)

Hydrolityczny rozkład glinokrzemianów podczas wietrzenia skał ma istotny wpływ na jakościowy i ilościowy skład chemiczny wód podziemnych oraz stopień ich zasolenia, gdyż w wyniku złożonego procesu wietrzenia skał do wody przedostają się jony sody, potasu, wapnia, magnezu, żelaza, manganu, jony chlorowe, wodorowęglanowe, siarczanowe i inne, a także wiele pierwiastków śladowych; skład i jakość wód podziemnych zależą od ilości i rodzaju wód opadowych i powierzchniowych, zanieczyszczenia powierzchni ziemi i górnych warstw gleby oraz właściwości fizycznych, chemicznych i biologicznych samej warstwy gruntów, przez które przesiąka woda; im głębiej przenika woda podziemna, tym mniejszą ma styczność z wodami powierzchniowymi, w związku z tym jej skład jest bardziej ustalony i zależny przede wszystkim od składu gruntu i skał tworzących złoże wodonośne; zawierają one znaczne ilości dwutlenku węgla, związków żelaza i manganu; wraz ze wzrostem głębokości zmniejsza się stężenie rozpuszczonego tlenu oraz ilość substancji organicznych;

Wody powierzchniowe: to wody powstające wskutek spływania wód opadowych, podziemnych i gruntowych do naturalnych lub sztucznych zagłębień terenowych; zalicza się do nich wody płynące oraz stojące; wody rzeczne:

Skład tych wód zależy od: ilości i jakości wód opadowych i podziemnych, od klimatu, pory roku, ilości opadów, przyborów wód powodziowych, czasu kontaktu z glebą, rodzaju gleby oraz charakteru, zagospodarowania i topografii zlewni; na skład wód powierzchniowych wpływają także procesy życiowe organizmów wodnych świata roślinnego i zwierzęcego; w bardzo długich rzekach można stwierdzić duże zróżnicowanie składu, gdyż przepływa ona przez tereny różniące się warunkami geograficznymi; skład wód rzecznych ulega ciągłym zmianom dlatego też analizy wód rzecznych dotyczą tylko składu podczas pobrania próby wody; rzeki zasilane wodą pochodzenia śniegowego, deszczowego lub lodowcowego odznaczają się małą zawartością substancji rozpuszczonych; skład wód rzecznych wyraźnie zależy od rodzaju gruntu, na którym gromadzą się wody opadowe; największe zmineralizowanie wykazują wody rzeczne, które zasilane są wodami podziemnymi pochodzącymi z głębokich warstw wodonośnych; na ogół rzeki są zasilane równocześnie wodami powierzchniowymi i podziemnymi, lecz udział tych wód zmienia się w ciągu roku, przez to następuje zmiana składu chemicznego wody w zależności od pory roku i stałe jego zmiany w zależności od warunków klimatycznych; jeśli woda rzeczna zasilana jest wodami podziemnymi zawiera dużą ilość chlorków i siarczanów; wzbogacenie wód rzecznych w wodorowęglan sodu świadczy o spłukiwaniu przez wodę produktów wietrzenia skał podczas topnienia lodów; w wodach średnio zmineralizowanych zawartość jonów magnezu zwiększa się ze wzrostem stopnia zasolenia i nie przekracza na ogół stężenia jonów wapnia; azotany do rzek przedostają się wraz z opadami atmosferycznymi; zawartość związków azotowych w wodzie jest mniejsza w okresie letnim a osiąga maksimum w zimie kiedy okres wegetacji roślin zanika; stężenie związków fosforu w wodach rzecznych zmniejsza się znacznie w okresie letnim a wzrasta w okresie zimowym; zawartość związków żelaza zmienia się w zależności od sposobu zasilania wody rzecznej, jego stężenie wzrasta w okresie zimowym i wiosennym; zawartość gazów w wodach rzecznych jest również zmienna; zawartość dwutlenku węgla zmienia się przeciwnie do zmian zawartości tlenu.

Wody jeziorne - jej skład zależy od warunków fizycznych i geologicznych, od składu wody dopływającej, od wielkości jeziora, jego kształtu i kierunku wiatrów; są one przede wszystkim zasilane wodami rzecznymi, a skład wody jeziornej znacznie różnie się od składu zasilającej je rzeki (przyczyna: wolniejszy przepływ i dłuższy czas przebywania wody); na skutek intensywnych procesów odparowania następuje wzrost mineralizacji, wytrącenie osadów i dłuższy kontakt wody z osadami dennymi (wymiana jonowa); skład wody w jeziorach jest zmienny i niejednakowy na różnych głębokościach; w zależności od stopnia mineralizacji rozróżnia się: jeziora słodkowodne (przewaga jonów wapnia i wodorowęglanów) i słone (przewaga jonów siarczanowych, chlorkowych i sodowych); mniejsze zmiany składu chemicznego wody zachodzą w jeziorach dużych i mniejszy jest też wpływ, jaki na skład wody wywierają dopływające rzeki; temperatura w poszczególnych warstwach wody decyduje o procesach biologicznych, które też wpływają na skład wody; skład fizyko-chemiczny wód jeziornych jest różny i zależy od środowiska i morfologicznych właściwości zbiornika wodnego;

Woda morska - zawiera chlorki, sód i magnez; wody morskiej stale ubywa na skutek parowania, a przybywa z rzek, dzięki tym procesom następuje zagęszczanie wody; najczęściej występujące pierwiastki to: chlor, sód, magnez, siarka, wapń, potas, brom, węgiel, stront, bor, krzem i fluor; najbardziej stężona jest woda w obszarach tropikalnych; dla wód morskich określa się charakterystyczne współczynniki (np. chlorobromowy), które są stosunkami stężeń poszczególnych składników; stężenia substancji organicznych są bardzo małe; zawartość związków azotowych w wodach morskich jest zmienna i zależy od procesów nitryfikacji i denitryfikacji;