O wodzie

Woda jest jednym z podstawowych elementów środowiska naturalnego - środowiska, w którym żyje człowiek. Zapewnia ona funkcjonowanie życia na Ziemi. Jest dominującym składnikiem tkanki roślinnej i zwierzęcej; środowiskiem, w którym zachodzą procesy biochemiczne w żywych organizmach; nośnikiem ciepła w przyrodzie, czynnikiem powodującym wrzenie i korozję skał. Woda rozpuszcza olbrzymie ilości różnych związków chemicznych, zwłaszcza soli występujących w górnych warstwach skorupy ziemskiej oraz przenosi je z jednego miejsca na drugie, ułatwia przebieg różnych reakcji chemicznych i procesów fizycznych. Z tego względu woda jest jednym z bardzo istotnych czynników decydujących o licznych przemianach na powierzchni Ziemi. Woda ożywia powierzchnię kuli ziemskiej zarówno pod względem fizycznym, chemicznym, jak i biologicznym.

Zasadniczym czynnikiem stanowiącym o przydatności wody naturalnej do określonego celu jest jej jakość (skład fizyczno-chemiczny i bakteriologiczny). Spośród wszystkich składników naturalnego środowiska woda jest najbardziej zanieczyszczona i najsilniej narażona na zanieczyszczenia, dlatego też zasoby wody nadającej się do celów spożywczych i gospodarczych na kuli ziemskiej gwałtownie maleją. Zachodzi więc pilna potrzeba ciągłego monitoringu stanu wód i otoczenie jej szczególną ochroną przed zanieczyszczeniem.

Woda jako bardzo dobry rozpuszczalnik zawiera prawie wszystkie substancje naturalne występujące w skorupie ziemskiej oraz substancje wytwarzane przez człowieka. W odróżnieniu od wód podziemnych, w kształtowaniu składu chemicznego wód powierzchniowych znacznie większą rolę odgrywają zanieczyszczenia antropogeniczne.

Kontrola jakości wód powierzchniowych i podziemnych ma na celu wykrycie ewentualnych źródeł jej zanieczyszczenia, a także określenie jej przydatności do celów konsumpcyjnych, potrzeb gospodarczych i przemysłowych. Zakres badania wody określany jest w zależności od jej przeznaczenia. Ze względu na wielką rozmaitość występujących w wodach zanieczyszczeń tylko w wyjątkowych przypadkach przeprowadza się pełną analizę wody, mającą na celu oznaczenie występujących w niej składników. Z zasady analizuje się wodę pod kątem oceny jej przydatności do określonych celów, oznaczając jedynie te składniki, które mogą być w danym przypadku niepożądane lub szkodliwe. Realizowane w ramach monitoringu badanie fizyczno-chemiczne wody polega na oznaczaniu szeregu cech fizycznych i podstawowego składu chemicznego.

Badanie jakości składu wód przeprowadza się zazwyczaj w kilku grupach wskaźnikowych. Do pierwszej grupy zalicza się: barwę, temperaturę, pH, mętność, zawiesinę, zapach, twardość oraz przewodność. W drugiej grupie znajdują się parametry związane z gospodarką tlenową w wodzie (tlen rozpuszczony, BZT5, ChZT). Trzecia grupa wskaźników dotyczy najczęściej analizy zawartości azotu organicznego, amoniaku, azotanów, fosforanów, detergentów, substancji ropopochodnych, metali ciężkich, chlorków, siarczanów i OWO. Osobną grupę stanowią parametry sanitarno-epidemiologiczne.

W odróżnieniu od wód powierzchniowych, wody podziemne charakteryzują się raczej stałym składem fizyczno-chemicznym, który zależy od rodzaju i budowy skał, z którymi się kontaktują; stopnia ich zwietrzenia i uziarnienia, prędkości ruchu wody podziemnej oraz stopnia kontaktu z wodami powierzchniowymi i opadowymi. Czynnikami decydującymi o rodzaju i ilości substancji znajdujących się w wodach podziemnych są: gazy występujące w wodzie, wartość pH i Eh wody, temperatura, ciśnienie, warunki krążenia wód w skałach oraz inne elementy środowiska hydrogeochemicznego. W ostatecznej ocenie wynoszenia pierwiastków należy uwzględnić formę ich występowania oraz podatność do sorpcji a także ilości wykorzystywane przez rośliny. Dla przykładu, azot występujący jako NH4+ łatwo ulega sorpcji i zatrzymywany jest przez minerały ilaste, a występujący jako NO3- jest intensywnie wymywany i wynoszony z wodami podziemnymi. Do tej grupy poza azotanami, należą: chlorki, bromki i siarczany. Średnią podatność na wymywanie i wynoszenie wykazują np. wapń, sód, magnez, stront, fluor, trudno wynoszone zaś są krzemionka, potas i fosfor (bardzo intensywnie pobierane przez roślinność) oraz jony metali ciężkich.

Oprócz wymienionych wyżej procesów hydrogeochemicznych wpływających na skład wód podziemnych istotne znaczenie mają również procesy fizyczne i biochemiczne tj.: utlenianie i redukcja, ługowanie strącanie, hydratacja i hydroliza, wietrzenie, sorpcja, desorpcja, wymiana jonowa, procesy membranowe, migracja oraz wspomniane procesy biochemiczne. Procesy biochemiczne zachodzą w całym przekroju pionowym, od powierzchniowych warstw gleby do najgłębszych poziomów środowiska skalnego. Mikroorganizmy uczestniczą w większości procesów utleniająco-redukujących głównie związków siarki, azotu, żelaza i manganu, w rozkładzie substancji organicznych oraz biotransformacji niektórych elementów śladowych, np. metylacji rtęci. Procesy te, współdecydując o migracji wodnej wielu pierwiastków oraz ich związków, wpływają na ostateczny skład chemiczny wód. W zależności od warunków tlenowych zachodzą procesy utleniania lub redukcji. W glebie oraz w strefie aeracji dominują procesy tlenowe, a rola ich maleje na rzecz procesów redukcji wraz z głębokością.

W wyniku przebiegających procesów jednostkowych wody podziemne są roztworem wodnym rozpuszczonych gazów i substancji stałych (występujących w postaci roztworów rzeczywistych, koloidalnych) a czasem także zawiesin. Ponadto mogą być obecne w nich mikroorganizmy oraz substancje organiczne.

Występujące w wodach substancje wg Samariny dzieli się na:

• makroskładniki: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, SO42- i HCO3-;
• składniki podrzędne: związki azotu, żelaza, glinu i substancje organiczne;
• mikroskładniki - pierwiastki rzadkie, śladowe i promieniotwórcze.

Większość składników pochodzi z rozpuszczenia minerałów i ługowania środowiska skalnego oraz z biochemicznego rozkładu substancji organicznej.