13. Kształtowanie się składu wód od opadowych do podziemnych.

Wody opadowe- atmosferyczne

Powstają w wyniku skraplania się pary wodnej i opadają na ziemię w postaci deszczu, śniegu, gradu itp. Charakter i skład wód opadowych zależy od czystości atmosfery, tj. od rodzaju i ilości domieszek naturalnych oraz zanieczyszczeń przemysłowych zawartych w powietrzu. Skład chemiczny wód opadowych zależy również od wielkości opadów, kierunku wiatru, wysokości chmur i rodzaju opadów. Wody atmosferyczne zawierają znaczne ilości rozpuszczonych gazów, przede wszystkim tlenu, azotu, dwutlenku węgla. Występują w nich także w małych ilościach gazy szlachetne, amoniak, tlenki azotu (z utlenienia azotu podczas wyładowań elektrycznych w atmosferze), rozpuszczone sole (np. chlorek sodu), nierozpuszczalne sole wapnia, magnezu, związki krzemu oraz domieszki mechaniczne (pył mineralny i organiczny, sadza, cząstki roślinne, mikroorganizmy, a wśród nich bakterie chorobotwóórcze itp.). W rejonach zaludnionych i uprzemysłowionych o zanieczyszczonym powietrzu atmosferycznym wody opadowe mogą zawierać domieszki zanieczyszczeń powietrza np. różne odpady produkcyjne, produkty niezupełnego spalania węgla i innych paliw, gazy przemysłowe: CO₂, NH_3, H₂S, tlenki azotu i siarki, metale ciężkie, różne tlenki: As₂O₃, P₂O₅, Fe₂O₃, PbO, ZnO. W wyniku chemizacji rolnictwa w wodach pojawiły się substancje owadobójcze, chwastobójcze i grzybobójcze. Mogą zawierać także pierwiastki radioaktywne pochodzące z wybuchów nuklearnych i termojądrowych. Najczystsze wody opadowe występują w obszarach lesistych i wysokogórskich, najbardziej zanieczyszczone w rejonach uprzemysłowionych i na obszarach suchych. Skład wody atmosferycznej ulega radykalnej zmianie po zetknięciu się jej z powierzchnią ziemi.

Wody podziemne

Powstają wskutek wsiąkania (infiltracji) części wód opadowych i powierzchniowych. Dodatkowym (znikomym) źródłem jest skraplanie się pary wodnej w glebie i kondensacja pary wodnej z magmy. Wody z powierzchni ziemi - opadowe i powierzchniowe- ługują z górnych warstw gleby (która jest naturalnym odbiornikiem wszelkich opadów i nieczystości) różne substancje nieorganiczne (mineralne) i organiczne oraz mikroorganizmy. Z tego powodu skład fizyczno-chemiczny i bakteriologiczny wód spływających po powierzchni gleby jest bardzo zmienny i zależy od wielu czynników, m. in. od czasu kontaktu z glebą, rodzaju gleby, pory roku, ilości i rodzaju wód opadowych, zagospodarowania zlewni, ukształtowania i pokrycia terenu itp. Wody przenikające do ziemi ulegają samooczyszczaniu. W czasie filtracji do gleby i głębszych warstw gruntu woda uwalnia się od zanieczyszczeń mechanicznych oraz pozbywa się koloidalnych i rozpuszczonych substancji organicznych w wyniku zachodzących procesów biochemicznych i sorpcji. Wody opadowe przenikają przez glebę i wyługowują z niej pewna ilość substancji humusowych. Prędkość filtracji w glebie jest bardzo mała, wobec czego procesy samooczyszczania i sorpcji biologicznej zachodzą niemal całkowicie. Dlatego woda podziemna z większych głębokości jest praktycznie pozbawiona substancji organicznych, tlenu rozpuszczonego i mikroorganizmów. Obok wspomnianych wcześniej procesów zachodzi rozpuszczanie różnych składników gleby, gruntu i skał, czemu sprzyja obecność w wodzie rozpuszczonych gazów, np. CO_2, NH₃.Gleba zawiera wiele soli łatwo rozpuszczalnych, które rozpuszczają się w wodzie w czasie jej filtracji przez glebę. W ten sposób do wód podziemnych dostają się chlorki, siarczany i azotany ( z gleby nawożonej nawozami azotowymi i z procesów biochemicznych), jak również małe ilości fluorków, bromków, jodków, fosforanów i innych związków.

Pod wpływem CO₂ woda rozpuszcza minerały proste z których powstają wodorowęglany. W wyniku tych reakcji do wód podziemnych dostają się jony HCO₃^-, Ca₂⁺, Mg₂⁺ itp. Rozpuszczony w wodzie CO₂ ma również zdolność do rozpuszczania siarczków. Wody podziemne zawierające siarkowodór mogą rozpuszczać tlenki żelaza, z których powstają siarczki. Utlenianie siarczków prowadzi do powstania siarczanów. Natomiast siarczany pod działaniem organicznych substancji redukujących w warunkach beztlenowych przechodzą w węglany i wodorowęglany i powstaje siarkowodór. Przenikając przez grunt woda rozkłada hydrolitycznie również krzemiany, glinokrzemiany i żelazokrzemiany, a związki krzemu, glinu i żelaza przechodzą do wody w postaci rozpuszczonej lub koloidalnej. Skład i jakość wód podziemnych zależą od takich czynników, jak: ilość i rodzaj składników wód opadowych i powierzchniowych, które przenikają w głąb ziemi, zanieczyszczenia powierzchni ziemi i górnych warstw gleby oraz właściwości fizyczne, chemiczne i biologiczne samej warstwy gruntu, przez która przesiąka woda. Skład chemiczny wód podziemnych nie jest zatem stały, lecz ulega ciągłym zmianom. Zawierają one znaczne ilości CO_{2 ,} związków żelaza i manganu. Im głębiej przenika woda, tym jej skład jest bardziej ustalony. Wody podziemne w głębszych warstwach wodonośnych są pozbawione tlenu rozpuszczonego, zawierają niewielkie ilości substancji organicznych, a stopień zasolenia zwiększa się na ogół wraz ze zwiększeniem głębokości zalegania warstwy wodonośnej.

Wody mineralne

Wody lecznicze, które zawierają składniki mineralne i gazowe w niemal stałych stężeniach. Właściwości balneologiczne nadają wodom zawarte w nich składniki jonowe, gazowe, radoczynne i podwyższona temperatura. Należą do nich: dwutlenek węgla, siarkowodór, lit stront, żelazo, fluorki, brom, jod, arsen, bor, bar. Wody mineralne zawierają gazy, np. CO₂, H₂S, CH₄, N₂, nie tylko rozpuszczone, lecz również w postaci bardzo drobnych zawiesin oraz wydzielające się w postaci baniek. Obecność wolnego gazu wskazuje na nasycenie wody danym gazem. Największe znaczenie w wodach leczniczych mają dwutlenek węgla i siarkowodór. Dwutlenek węgla jest bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie, a związki węgla występują w dużych ilościach w skorupie ziemskiej, stąd jego zawartość w wodach może być duża. Siarkowodór pochodzi zazwyczaj z redukcji siarczanów, bądź też działalności wulkanicznej. Wody mineralne dzieli się na:

- szczawy alkaliczne, ziemne, żelazisto-ziemne, zawierają bezwodnik kwasu węglowego, sód, wapń, magnez i żelazo.

-solanki- zawierają przede wszystkim jony sodu i chloru

-siarczanowe- zawierają chlorek sodu, siarczany wapnia, magnezu, sodu i siarkowodór.

-siarczkowe- związki siarczków

-ciepliczne

-radonowe

Wody powierzchniowe

Powstają wskutek spływania wód opadowych, podziemnych (źródłowych) i gruntowych do naturalnych i sztucznych zagłębień terenowych. Dzielą się na wody płynące (cieki), do których zaliczamy potoki strumyki i rzeki, oraz wody stojące, jak stawy, jeziora, sztuczne zbiorniki wodne (zaporowe).

Wody rzeczne (cieki)

Skład wód rzecznych jest bardzo zmienny i zależy od wielu czynników: ilości i jakości wód zasilających, klimatu, pory roku, ilości opadów, rodzaju gleby, procesów życiowych organizmów wodnych, ścieków bytowo-gospodarczych odprowadzanych bez wystarczającego oczyszczenia... Nie nadają się do bezpośredniego spożycia w stanie surowym. Skład fizyczno-chemiczny i bakteriologiczny jest różny na całej ich długości, a niekiedy i szerokości. Zmianę składu wody powoduje różny sposób zasilania rzek na poszczególnych odcinkach, składu wód dopływów i procesy jakie przebiegają w korycie rzeki.

W wodach rzecznych występują azotany pochodzące z opadów atmosferycznych, spływów z pastwisk i pól nawożonych związkami azotowymi, czy zanieczyszczeń ściekami z miast. Zawartość azotanów, a także fosforanów w wodzie rzecznej jest mniejsza w okresie letnim, gdyż są one zużywane przez rośliny wodne. Zawartość związków żelaza zmienia się w zależności od sposobu zasilania wody rzecznej. Stężenie żelaza zwiększa się w okresie zimowym, gdy rzeka jest pokryta lodem i zasilana wodami gruntowymi, jak również na wiosnę, gdy rzeki są zasilane wodami pochodzenia błotnego. W lecie zawartość żelaza jest mniejsza, gdyż wyższa temperatura wody, dobre wymieszanie i napowietrzenie sprzyjają utlenianiu żelaza dwuwartościowego do trójwartościowego i wytrącaniu się z roztworu trudno rozpuszczalnego wodorotlenku. Zawartość gazów rozpuszczonych zależy od zmian warunków fizycznych zachodzących w ciągu roku, a zatem od temperatury, intensywności fotosyntezy, sposobu zasilania wody rzecznej oraz ciśnienia cząstkowego danego gazu podczas występowania pokrywy lodowej. Zawartość CO₂ w wodzie zmienia się w przeciwieństwie do zmian zawartości tlenu: w zimie największe stężenie CO₂ i zmniejsza się ono w miarę wzrostu temperatury i rozwojem roślinności. W walce z zanieczyszczeniem wód rzecznych pomocna jest naturalna zdolność do samooczyszczania. Procesy te polegają na utlenianiu tlenem rozpuszczonym w wodzie substancji organicznych na produkty nieorganiczne.

Wody jeziorne

Jeziora są przeważnie zasilane wodami rzecznymi, a skład wody w jeziorze różni się znacznie od składu zasilającej je rzeki. Przyczyną tych różnic jest wolniejszy przepływ wody w jeziorze niż w rzece. Powoduje to znacznie intensywny proces odparowania i wzrost mineralizacji wody jeziornej, wytrącanie osadów i dłuższy kontakt wody z osadami dennymi, co sprzyja wymianie jonowej. Z tego powodu skład wody jest zmienny na różnych głębokościach. Dotyczy to zarówno stężenia jonów jak i gazów rozpuszczonych (tlen, azot, dwutlenek węgla, a także pH). Jeziora dzieli się na słodkowodne (przeważają jony wapnia i wodorowęglanowe) oraz słone (jony siarczanowe, chlorkowe oraz sodu). Mniejsze zmiany składu wody zachodzą w jeziorach dużych i mniejszy jest także wpływ, jaki na skład wody wywierają dopływające rzeki. W przypadku nadmiaru odżywczych substancji nieorganicznych, azotu i fosforu może nastąpić eutrofizacja.

Woda morska

Stanowi 95% wszystkich wód na globie ziemskim. Cechą charakterystyczną jest zawartość chlorków, sodu, magnezu. W wodach rzecznych przeważają natomiast jony wapnia, wodorowęglanowe i siarczanowe. Wody morskiej ubywa stale w skutek parowania, a przybywa z rzek. Na skutek tych procesów następuje zagęszczanie wody gęstość wody morskiej wynosi 1,024 kg*m^-3, a temperatura na głębokości 3000m jest stała (273-276K). Odczyn wody morskiej jest lekko alkaliczny, pH wynosi 8-8,3. Woda morska odznacza się charakterystycznymi stosunkami stężeń poszczególnych składników. Wyraża się je za pomocą współczynników, np. chlorobromowy wynosi ok. 300. Zawartość związków azotowych jest zmienna i zależy od procesów nitryfikacji i denitryfikacji. Ze wzrostem głębokości ubywa azotu azotanowego, co wiąże się z obumieraniem planktonu.

Woda do picia

Musi spełniać podstawowe warunki sanitarno-epidemiologiczne:

-powinna być klarowna, bezwonna, bezbarwna i o orzeźwiającym smaku;

-nie powinna zawierać składników trujących, ani tez nadmiernych ilości związków żelaza, magnezu, wapnia i manganu;

-nie powinna zawierać bakterii chorobotwórczych, pasożytów zwierzęcych ani ich larw i jaj.

Pożądane jest aby woda miała niską temperaturę (280-285K) i zawierała odpowiednie składniki potrzebne organizmowi ludzkiemu, takie jak jod i fluor.

---