Złoża surowców mineralnych w hydrosferze - Inwersje promieniowania: gdy temperatura powietrza n

Biosfera – moje i twoje siedlisko

1. Inwersje promieniowania: gdy temperatura powietrza nad gruntem jest niższa od temperatury samego gruntu. Inwersje promieniowania pojawiają się w

2.4. Złoża surowców mineralnych w hydrosferze

Woda jako czysty chemicznie związek wodoru i tlenu nie występuje w przyro-dzie. Zawsze jest ona mniej lub bardziej rozcieńczonym roztworem soli, kwasów i zasad a także gazów – będącym następstwem krążenia wody w przyrodzie. Skład wód naturalnych kształtowany jest przez zjawiska naturalne zachodzące w wodach i środowisku. Skład ten zależy od budowy środowiska gruntowo-skalnego, stopnia jego zanieczyszczenia i rodzaju innych elementów środowiska, z którymi wody są w kontakcie. W zależności od środowiska, w którym występują wody, ich chemizm kontrolują takie mechanizmy, jak: klimat, rzeźba terenu, wiek i odporność skał na wietrzenie, skład skał i gleb oraz charakter pokrywy roślinnej lądowej i wodnej.

Głównym źródłem substancji rozpuszczonych w wodach są skały i gleby dorzecza.

Schemat 7. Wody naporowe (artezyjskie)

184 Ewa Jadwiga Lipińska

Skład wód morskich i oceanicznych

Składniki mineralne mórz i oceanów występują w formie roztworów i zawiesin dostarczanych przez wody rzek powierzchniowych lądowych i cieków podziemnych.

Chemizm wód morskich i oceanicznych wzbogacony jest również przez różnego ro-dzaju rozpuszczalne składniki, których źródłem są podmorskie erupcje wulkaniczne.

Innym źródłem składników mineralnych są morskie i oceaniczne organizmy, które po obumarciu są elementem morskich i oceanicznych osadów dennych, jak wapienie czy fosforyty.

Podstawowy skład chemiczny związków mineralnych rozpuszczonych w wo-dach mórz i oceanów ilustruje Tabela 3.

Wody morskie i oceaniczne są zasilane opadami atmosferycznymi o różnym składzie chemicznym. Wody opadowe zawierają rozpuszczone gazy: N₂, O₂, CO₂, SO₂, SO₃, O₃, aerozole i zanieczyszczenia gazowe i pyłowe. Część tych wód zostaje zatrzymana na powierzchni Ziemi, skąd ponownie odparowuje i powraca do atmos-fery. Część wody inﬁltruje, inna jej część także powraca na powierzchnię Ziemi, w postaci źródeł i strumieni, wzbogacona w rozpuszczalne związki – skąd częścio-wo odparowuje.

W procesach mieszania wód pod wpływem prądów morskich (i oceanicznych) przypływów, odpływów, falowania następuje uśrednienie ich składu.

Skład wód lądowych powierzchniowych

Do najważniejszych gazów występujących w wodach powierzchniowych w po-staci rozpuszczonej należą tlen, dwutlenek węgla, siarkowodór, azot, amoniak. Ich rozpuszczalność w wodzie spada wraz ze wzrostem jej temperatury, a rośnie ze wzrostem ciśnienia. Obecność gazów w wodzie świadczy często o jej jakości.

Tlen (O₂) występuje w wodzie w postaci rozpuszczonej i w postaci wolnej.

Tlen rozpuszczony pochodzi przede wszystkim z powietrza oraz z procesów fo-tosyntezy prowadzonych przez rośliny zawierające chloroﬁl (wodorosty i plank-ton). Jego rozpuszczalność w wodzie jest odwrotnie proporcjonalna do temperatury.

Tabela 3. Typowy skład wód morskich i oceanicznych (Kabata-Pendias, Pendias, 1999)

Składniki wody mórz i oceanów Procentowa zawartość wagowa (sucha pozostałość)) Aniony:

tlenO^2- 6,29

chlorCl ^- 55, 50

siarka S^4- +S^6- 1,54

brom Br^- 0,19

węgiel C^4- 0,07

Kationy:

sód Na⁺ 10,60

magnez Mg²⁺ 3,73

wapń Ca²⁺ 1,20

potas K⁺ 1,11

185 Hydrosfera

Szybkość poboru tlenu z powietrza atmosferycznego do wody zależy od deﬁcytu tlenu w wodzie; wielkości powierzchni kontaktującej się z atmosferą, która z ko-lei zależy od prędkości przepływu wody, jej turbulencji i falowania; temperatury;

ciśnienia atmosferycznego. Ze względu na znaczenie tlenu dla życia organicznego zawartość tlenu rozpuszczonego stanowi jeden z najważniejszych wskaźników ja-kości wody. Od jego ilości zależy zdolność wody do samooczyszczania na skutek mineralizacji substancji organicznych. Mineralizacja dokonuje się przy współudzia-le mikroorganizmów, przede wszystkim bakterii twspółudzia-lenowych. Występuje ona prawie zawsze w wodach powierzchniowych, których nasycenie tlenem zwykle odpowiada 100%. W wodach powierzchniowych stojących (jeziorach), zwłaszcza głębokich, zawartość rozpuszczonego tlenu uzależniona jest od stopnia czystości wody i jej naturalnego uwarstwienia.

Zawartość tlenu w wodach ulega dużym zmianom dobowym, szczególnie w przypadku występowania fotosyntezy. Przy silnym nasłonecznieniu i rozwoju ro-ślinnych organizmów wodnych zachodzi fotosynteza z wydzieleniem wolnego tlenu.

Wody stają się przesycone tlenem (> 100%). W nocy procesy fotosyntezy nie zacho-dzą i przy intensywnym oddychaniu organizmów wodnych następuje gwałtowny spadek jego zawartości. Nadmierna ilość wolnego tlenu w wodzie jest niepożądana ze względu na jej silne właściwości korozyjne.

Zawartość tlenu rozpuszczonego w wodzie jest wskaźnikiem stopnia nasyce-nia wody tlenem (lub wskaźnikiem stopnasyce-nia zanieczyszczenasyce-nia wód powierzchnio-wych), który jest stosunkiem zawartości tlenu rozpuszczonego w badanej wodzie do maksymalnej jego zawartości w wodzie destylowanej w danej temperaturze, przy ciśnieniu normalnym. Dla wód czystych procent nasycenia wody tlenem wynosi prawie 100%, nieznacznie zanieczyszczonych: 80 ÷ 95%, wyraźnie zanieczyszczo-nych: 40 ÷ 50%, a w wodach bardzo zanieczyszczonych pojawia się deﬁcyt tlenowy.

Deﬁcyt tlenowy występuje w wyniku zużywania tlenu w procesach chemoautotro-ﬁcznych – chemosyntezie, podczas której tlen zużywany jest przez organizmy wy-twarzające substancję organiczną z substratów nieorganicznych oraz w procesach biochemicznego rozkładu substancji organicznej. Przy spadku zawartości rozpusz-czonego tlenu poniżej 30 ÷ 40% obserwuje się zaburzenia w biocenozie wodnej.

W wyniku braku tlenu wody stają się cuchnące.

Dwutlenek węgla (CO₂) – jego źródłem w wodzie jest głównie atmosfera oraz zachodzące w glebie procesy wzrostu i rozkładu roślin. Zwiększenie zawartości dwu-tlenku węgla w atmosferze wskutek spalania paliw powoduje jego wzrost w wodach.

W wodach podziemnych CO₂ jest związany ze zjawiskami wulkanicznymi i postwulkanicznymi. W zależności od pH wody występuje on głównie w postaci:

rozpuszczonej w wodzie (pH < 4,5); półzwiązanej (HCO^-₃) (pH = 4,5 ÷ 12,0); zwią-zanej (CO^2-₃) (pH > 8,3). W wodzie dwutlenek węgla jest dobrze rozpuszczalny, podlega hydrolizie tworząc kwas węglowy (H₂CO₃), który dysocjuje najpierw do jonów wodorowęglanowych (HCO^-₃), a następnie węglanowych (CO^2-₃):

CO₂ + H₂O → H₂CO₃

186 Ewa Jadwiga Lipińska

H₂CO₃ → H⁺ + HCO^-₃ HCO^-₃ → 2H⁺ + CO^2-₃

W takich warunkach woda posiada znaczną zdolność do buforowania kwasów, co wpływa na jej odporność na zmiany wywołane kwaśnymi deszczami.

Wody, w których CO₂ występuje w zespole związków kwasu węglowego, cha-rakteryzują się stanem równowagi węglanowo-wapniowej.

Azot gazowy i jego jony. Azot ogólny stanowi sumę azotu organicznego i azo-tu nieorganicznego: amonowego, azotynowego i azotanowego:

N_og = N_NH

4 + N_NO

2 + NNO₃ + N_org

W warunkach naturalnych zawartość azotu w postaci gazowej wynika z równo-wagi ciśnienia cząsteczkowego tego gazu między wodą a atmosferą. Przy ciśnieniu atmosferycznym równym 1 atm. i temperaturze 20°C stężenie gazowej postaci azotu w wodzie wynosi około 15 mg/dm³.

Azotyny (NO^-₂) i azotany (NO^-₃) powstają na skutek utleniania azotu atmosfe-rycznego związanego wcześniej przez rośliny i organizmy żywe zwierzęce. W wy-niku rozkładu białek, szczątków roślinnych i zwierzęcych powstaje amoniak (NH₃) i jony amonowe (NH⁺₄), które utleniają się przy współudziale bakterii nitryﬁkacyj-nych, do azotynów, a te szybko utleniają się do azotanów.

Bezpośrednią i pośrednią dostawą azotu amonowego są zanieczyszczenia rol-nicze i komunalne. W wodach podziemnych amoniak może występować na skutek redukcji azotynów i azotanów przez siarkowodór, piryty i inne związki redukujące.

Jego podwyższone zawartości są związane w tych wodach ze znaczną zawartością związków żelaza lub związków humusowych.

W procesach uzdatniania wody amoniak stwarza trudności przy jej chlorowa-niu, a także zwiększa korozję rur wodociągowych.

Azot azotynowy (azotyny – NO^-₂) jest produktem przejściowym w cyklu azo-towym, zachodzącym w wodach naturalnych. Organiczne związki azotowe, ulega-jąc biochemicznemu rozkładowi, przechodzą początkowo w amoniak, a następnie w środowisku zawierającym tlen w azotyny, które łatwo ulegają utlenieniu do azota-nów. W warunkach beztlenowych azotyny mogą powstać również wskutek redukcji azotanów. Powstają także w czasie uzdatniania wody w procesie napowietrzania przy odżelazianiu lub w przewodach wodociągowych wskutek działania bakterii i innych organizmów nitryﬁkujących (w podwyższonych temperaturach proces zachodzi in-tensywniej). Ich obecność spowodowana jest również używaniem soli azotynowych jako inhibitorów korozji w niektórych procesach przemysłowych. Obecność azoty-nów w wodach świadczy o zachodzących w nich procesach utleniania lub redukcji.

Azot azotanowy (azotany – NO^-₃) występuje w wodach powierzchniowych w niewielkich ilościach. W znacznym stężeniu występuje w ściekach po biologicz-nym oczyszczaniu. Jest on najwyższym stopniem utlenienia azotowych związków organicznych i nieorganicznych. Maksymalna zawartość azotanów w wodach pit-nych nie może przekraczać 10 mg/dm³ N_NO3, bowiem wywołuje chorobę, groźną dla niemowląt – methemoglobinemię, zwaną sinicą (tzw. „choroba błękitnych dzieci”).

187 Hydrosfera

Spowodowana jest zmniejszeniem zdolności hemoglobiny do przenoszenia tlenu.

Cząsteczki hemoglobiny noworodków wykazują odmienną budowę cząsteczki w po-równaniu z hemoglobiną osobników dorosłych. Hemoglobina płodowa jest bardziej podatna na utlenianie. Hemoglobina zawiera atomy żelaza wiążące odwracalnie tlen. Jony azotanu (III) utleniają żelazo (II) do żelaza (III), co uniemożliwia wiązanie tlenu i przenoszenie go przez czerwone ciałka krwi zawierające te utlenione atomy żelaza. Organizm reaguje na zawarte w wodzie azotyny ogólnym niedotlenieniem, czego efektem jest sinica (osłabienie, biegunka).

W dużym stężeniu azotyny występują w powierzchniowych wodach stojących, przyczyniając się do eutroﬁzacji tych wód.

Azot organiczny obejmuje grupę związków białkowych (białka, peptyny, amino-kwasy i związki organiczne pozabiałkowe – mocznik, pirydyna, aminy i inne). Azot organiczny może być pochodzenia naturalnego, roślinnego i zwierzęcego. Powstaje z obumarłych cząstek roślin i zwierząt, żyjących w wodach lub doprowadzanych ze ściekami, jako zrzuty przemysłowe i miejskie (pochodzenie sztuczne azotu organicz-nego). Związki organiczne ulegają stosunkowo powolnemu rozkładowi biochemiczne-mu, stanowią więc długotrwałe zanieczyszczenie wód. W wodach powierzchniowych niezanieczyszczonych stężenie azotu organicznego nie przekracza 1 mg/dm³ N.

Z punktu widzenia sanitarnego zawartość związków azotu oraz ich rodzaj jest wskaźnikiem zanieczyszczenia wód podziemnych. Obecność w wodzie jonów NH⁺₄, przy braku obecności jonów NO^-₂ i NO^-₃, wskazuje na bliskie i nieodległe w czasie zanieczyszczenie ściekami. Łączne występowanie w wodzie amoniaku, azotynów i azotanów świadczy o trwałym zanieczyszczeniu organicznym wody, natomiast obecność samych azotanów wskazuje na odległe w czasie i przestrzeni zanieczysz-czenie organiczne.

Siarkowodór (H₂S) i siarczki –w wodach mogą być pochodzenia mineralnego lub organicznego. Ponadto związki siarczkowe mogą być odprowadzane do wód ze ścieka-mi przemysłu hutniczego, gazowniczego, garbarskiego, celulozowego, petrocheścieka-miczne- petrochemiczne-go i innych. Mogą występować w postaci rozpuszczonepetrochemiczne-go gazu (H₂S) albo jako siarczki rozpuszczalne lub nierozpuszczalne. Ich występowanie w wodach jest związane z bez-tlenowym rozkładem substancji organicznych zawierających białko. W wodzie zawiera-jącej tlen siarczki ulegają szybkiemu utlenieniu do siarczanów (SO₄). W wyniku reduk-cji jonów siarczanowych powstaje siarkowodór, który łatwo rozpuszcza się w wodzie.

Woda zawierająca siarkowodór odznacza się nieprzyjemnym zapachem i smakiem zgni-łych jaj, który jest wyczuwalny nawet przy bardzo mazgni-łych stężeniach (od 0,05 mg/dm³).

Siarkowodór jest składnikiem toksycznym i jego okresowe występowanie w przyden-nych strefach cieków wodprzyden-nych jest przyczyną zaniku organizmów wyższych. Ponadto woda zawierająca H₂S ma silne właściwości korozyjne.

Siarczki mogą powstawać z siarczanów na skutek ich redukcji przez bakterie siarkowe. Mogą również być produktem rozkładu pirytów pod wpływem kwasu wę-glowego (w wodach podziemnych):

FeS + 2CO₂ + 2H₂O → Fe(HCO₃)₂ + H₂S

188 Ewa Jadwiga Lipińska

Najważniejsze jony i makropierwiastki

Do powszechnie spotykanych w wodach substancji mineralnych należą przede wszystkim te, które występują w dużych ilościach w skorupie ziemskiej, w zwie-trzelinach i glebach, z przewagą łatwo rozpuszczalnych. Przemieszczanie się wód w skałach i w glebie oraz ich kontakt z powietrzem powoduje, iż wody podziemne i powierzchniowe nabywają stopniowo cech chemicznych środowiska, w którym występują. Substancje rozpuszczone w wodach występują zwykle w postaci jono-wej. Jony spotykane w największych stężeniach są określane mianem makrojonów.

Należą do nich aniony: wodorowęglanowy (HCO²₃), chlorkowy (Cl^-) i siarczanowy (SO^2-₄) oraz kationy: wapniowy (Ca²⁺), magnezowy (Mg²⁺), sodowy (Na⁺), potaso-wy (K⁺). Poza nimi powszechnie występują jony żelazowe, żelazawe, manganowe, azotanowe, azotynowe oraz krzemionka (SiO₂).

Chlorki (Cl^-) są najpowszechniejszą formą występowania chloru. W dużych ilościach występują w wodach morskich i oceanicznych, nadając im słony smak.

Łatwo rozpuszczalne skały osadowe pochodzenia morskiego, ewaporaty (NaCl, KCl i inne), stanowią ważne źródło pochodzenia jonów chlorkowych w wodzie.

Wietrzejące skały krystaliczne dostarczają wodom podziemnym niewielkich ilości jonów chlorkowych. W wodach opadowych chlorki pochodzą z kropelek aerozolu morskiego, porywanego z wiatrem w kierunku lądu. Zależność między zawartością jonów chlorkowych w wodzie opadowej a odległością od morza jest bardzo wyraź-na. Typowy słony smak może nie występować w wodach zawierających nawet 1000 mg/dm³ chlorków, gdy przeważają w nich jony wapnia i magnezu. Podwyższona zawartość jonów chlorkowych w wodach rzecznych pochodzi ze zrzutów ścieków.

Ścieki komunalne, zwłaszcza fekalne, odznaczają się dużą zawartością chlorków.

W glebie chlorki nie są sorbowane. Mogą się zatem przemieszczać w podłożu skal-nym wraz z wodami podziemskal-nymi. Wysoki udział chlorków w sumie podstawo-wych jonów tworzących skład chemiczny wody jest wskaźnikiem zanieczyszczeń gospodarczo-bytowych. W wodach powierzchniowych stężenie chlorków wynosi 3–50 mg/dm³, a w wodach podziemnych 5–60 mg/dm³. Zawartość chloru w wodach podziemnych rośnie wraz z głębokością.

Wysokie stężenie chlorków zwiększa korozyjność wody i wpływa ujemnie na rośliny.

Wody poddawane chlorowaniu za pomocą chloru, podchlorynów lub innych związków chloru mogą zawierać często różne ilości chloru pozostałego. Chlor po-zostały w wodzie może występować w postaci użytecznego chloru wolnego, tj. jako kwas podchlorawy (HClO), anionu kwasu podchlorawego (ClO^-) i molekularnego Cl₂ lub ich mieszaniny, czy też jako użyteczny chlor związany, tj. chloroaminy lub inne związki chlorowe (np. NH₂Cl).

Chlor wolny i związany stanowią chlor użyteczny – ogólny. Oba mogą wystę-pować równocześnie. Ustalenie postaci chloru pozostałego jest ważne ze względu na przebieg i efekt dezynfekcji wody, jak również ze względu na jej właściwości organoleptyczne.

189 Hydrosfera

Chlor dodany do wody ulega hydrolizie, może również ulegać przyłączeniu lub działać utleniająco:

H₂O + Cl₂ ↔ HOCl + HCl Kwas podchlorawy działa jak wolny chlor użyteczny.

HOCl ↔ H⁺ + OCl

-Występowanie poszczególnych form zależy od pH. HOCl wykazuje około 100 razy silniejsze działanie bakteriobójcze niż OCl^-. Przy pH = 7 stężenia obu form są prawie równe, przy pH > 7 przeważa OCl^-.

Chlor może się łączyć z niektórymi związkami azotowymi, przede wszystkim amonowymi, tworząc chloroaminy, które ulegają stopniowo hydrolizie i działają bakteriobójczo:

NH₃ + Cl₂ → NH₂Cl (jednochloroamina) NH₃ + 2Cl₂ → NHCl₂ + 2HCl(dwuchloroamina)

Działanie wolnego chloru użytecznego jest znacznie intensywniejsze i odpo-wiedni skutek dezynfekcji, przy takich samych stężeniach, uzyskuje się w krótszym czasie niż w obecności chloru związanego.

Siarczany (SO^2-₄) pochodzą najczęściej z rozpuszczania gipsu (CaSO₄ · 2H₂O) lub anhydrytu (CaSO₄) oraz z oksydacji pirytu (FeS₂). Mogą także pochodzić z rozpuszczania innych ewaporatów. Siarczany tworzą się w trakcie rozkładu or-ganizmów. Stanowią wtedy świadectwo zanieczyszczenia wody. W wodach pod-ziemnych źródłem siarczanów jest utlenianie siarki wprowadzonej do obiegu przez człowieka (spalanie paliw kopalnych, wytop metali z rud siarczkowych, utlenianie siarki organicznej w glebie, ściekach i na składowiskach). Jon siarczanowy, tak jak jon chlorkowy, nie podlega sorpcji w środowisku podziemnym i dlatego obok jonu chlorkowego, jest głównym wskaźnikiem przenikania zanieczyszczeń do wód pod-ziemnych.

Siarczany przechodzą do wód powierzchniowych i podziemnych z gleby, po-kładów geologicznych oraz ścieków przemysłowych (fabryk kwasu siarkowego, sztucznego włókna wiskozowego, farbiarni). Duże ich ilości występują w wodach kopalnianych wskutek zachodzących tam procesów rozkładu pirytów. Powstały kwas siarkowy działa rozpuszczająco na złoża naturalne, dając odpowiednie siar-czany.

Szkodliwość siarczanów wynika z ich właściwości: wytwarzają kamień kotło-wy, powodują korozję betonu i zaprawy cementowej, niszcząc murowane kanały.

Występują w wodach w szerokim zakresie stężeń: od kilku do kilku tysięcy mg/dm³. Wodorowęglany (HCO^-₃) występują pospolicie w wodach kontaktujących się z powietrzem. Dostają się do wód w wyniku ługowania skał podłoża, zwłaszcza wapieni i dolomitów oraz minerałów z grupy krzemianów i glinokrzemianów. Kwas węglowy (H₂CO₃), pochodzący z reakcji między wodą a dwutlenkiem węgla, daje w wyniku dysocjacji jony HCO^-₃. Nie mają one większego znaczenia higieniczno--epidemiologicznego.

190 Ewa Jadwiga Lipińska

Wapń (Ca²⁺) występuje w wodach powszechnie, a jego głównym dostarczy-cielem są skały osadowe zawierające wapń (wapienie, dolomity, margle, wapniste piaskowce, gips itp.). Jon wapnia dominuje w wodach o niewielkiej mineralizacji ogólnej. Podwyższona zawartość jonów wapnia w wodach powoduje, że odznacza-ją się znaczną twardością. Dobowe zapotrzebowanie wapnia przez organizm ludz-ki wynosi około 0,7 ÷ 1,2 g Ca. Ilości tej nie dostarczają nawet najbardziej twarde wody pitne, dlatego musi być ona uzupełniana przez pokarmy stałe. Występujący w wodzie wapń jest łatwo sorbowalny przez substancje ilaste zawarte w skałach.

Uczestniczy też w procesie wymiany jonowej. Antropogenicznym źródłem wapnia są składowiska odpadów przemysłowych.

Magnez (Mg²⁺), jako dość trudno rozpuszczalny, występuje w wodach w mniej-szych ilościach niż wapń (przeciętnie stężenie wynosi 1 : 4), jednak prawie zawsze we wszystkich wodach powierzchniowych i podziemnych. Poza dolomitami naj-częstszym źródłem magnezu w wodach jest magnezyt i kizeryt. Źródła antropoge-niczne magnezu są podobne jak wapnia. Podobnie jak związki wapnia, związki ma-gnezu powodują twardość wody co utrudnia ich przemysłowe i gospodarcze wyko-rzystanie. W wodach naturalnych ilość magnezu na ogół nie przekracza 100 mg/dm³ Mg. Stężenia powyżej 120 mg/dm³ Mg działają przeczyszczająco.

Sód (Na⁺) występuje w wodach powszechnie. Wody podziemne mogą zawierać ilości sodu powyżej 100 mg/dm³ Na. Szczególnie duże ilości chlorku sodu zawierają solanki. Wody twarde używane do celów przemysłowych, po zmiękczeniu zawierają duże ilości sodu w postaci wodorowęglanu. Organizm ludzki pobiera około 12 g NaCl w ciągu doby, dlatego przeciętne ilości sodu występujące w wodach nie są szkodliwe. Pierwotnym jego źródłem są minerały sodowe. Sód towarzyszy często jonowi chlorkowemu, gdyż podobnie jak on może pochodzić z rozpuszczania ewa-poratów, a także z przenoszenia morskich aerozoli na ląd. Jony sodowe pochodzą z wielu antropogenicznych źródeł zanieczyszczeń. Podlegają sorpcji przez minerały ilaste.

Potas (K⁺) występuje w wodach w niewielkich ilościach, gdyż znajduje się w podłożu w formach słabo rozpuszczalnych (np. jako składnik ortoklazu i biotytu).

W wodach nie zanieczyszczonych stężenie potasu w stosunku do sodu wynosi prze-ciętnie około 1 : 4.

Jego obecność w wodach może świadczyć o zanieczyszczeniu fekalnym.

W obszarach rolniczych potas pochodzi z wymywania nawozów. Jego migracja w środowisku podziemnym jest słaba z uwagi na sorpcje przez minerały ilaste.

Należy on do biogenów, czyli minerałów niezbędnych do życia. Znajomość zawar-tości potasu w wodach potrzebna jest przy badaniu radioaktywności wody, w celu obliczenia naturalnej radioaktywności wywołanej przez izotop K-40.

Fosfor (P) występuje w wodach w czterech formach: nierozpuszczalnych związ-ków mineralnych, związzwiąz-ków organicznych wbudowanych w biomasę, związzwiąz-ków or-ganicznych uwalnianych z biomasy oraz fosforanów – rozpuszczalnych w wodzie.

Rośliny przyswajają tylko ortofosforany (PO^3-₄) pochodzące z utleniania fosforu or-ganicznego, stanowiącego jeden z ważnych budulców organizmów. Związki fosforu

191 Hydrosfera

ulegają w przyrodzie podobnym przemianom jak związki azotowe, przy czym fos-forany są ostatnim stadium mineralizacji. Związki fosforu i azotu występują na ogół równolegle i ich znaczenie przy ocenie wody do picia jest podobne. Pochodzenie fosforu w wodach naturalnych jest wynikiem rozkładu związków organicznych roślinnych i zwierzęcych, spływu z pól nawożonych nawozami fosforowymi oraz z zanieczyszczeń ściekami przemysłowymi. Fosforany są jednym z podstawowych czynników biogennych, powodujących masowy rozwój glonów. Niewielkie stęże-nie fosforu, od 0,005–0,01 mg/dm³, jest wystarczające do ich przyspieszonego roz-woju, co stanowi wysoce niekorzystne zjawisko, prowadzące do eutroﬁzacji wód powierzchniowych. Obecność fosforanów w wodzie wodociągowej lub w wodzie przechowywanej sprzyja rozwojowi mikroorganizmów. Fosforany w ilościach nor-malnie występujących w wodach pitnych nie są szkodliwe dla zdrowia.

Żelazo (Fe) w postaci jonów żelazowych (Fe³⁺) i żelazawych (Fe²⁺) występuje w wodach w niewielkich ilościach, w formie rozpuszczonej, koloidalnej lub jako zawiesina. Jego znaczenie dla jakości wody jest duże. Związki żelaza (II) łatwo utle-niają się do żelaza (III), które wytrącają się w postaci wodorotlenku żelazowego lub tlenków żelaza. Pochodzenie żelaza w wodzie jest różnorodne: mineralne i orga-niczne. Pierwotnymi minerałami, które podlegają rozpuszczeniu w wodzie, są np.

biotyt i magnetyt. W obszarach podmokłych żelazo występuje w związkach humu-sowych, w postaci nieorganicznych lub organicznych kompleksowych związków żelaza, tworząc koloidy. Tendencja żelaza do łatwego wytrącania powoduje, że jego stężenie może się zmieniać w wodach podziemnych w zależności od miejsca. Wody dobrze natlenione praktycznie są pozbawione żelaza. Znaczny udział w wiązaniu żelaza mają bakterie żelazowe.

Żelazo pogarsza właściwości smakowe wody i powoduje jej mętność. Wytrącone związki żelaza powodują nagromadzenie osadu w przewodach i na ﬁltrach, powsta-wanie plam przy praniu bielizny. Osady utrudniają swobodny przepływ wody przez sieć wodociągową.

Mangan (Mn²⁺) występuje w wodzie obok większych ilości żelaza, jest go jednak około 6 ÷ 10 razy mniej. Pochodzi z resztek roślinnych, z gleby oraz z za-nieczyszczeń, głównie przemysłowych. Mangan stanowi poważny problem, gdy ulegnie wytrąceniu. Wytrącenia manganu mają ciemną, wręcz czarną barwę, powo-dującą brunatne plamy na urządzeniach sanitarnych i bieliźnie. Zawartość manga-nu wynosząca ponad 0,1 mg/dm³ Mn może być przyczyną gorzkiego smaku wody.

W dokumencie Ochronasrod.indd 1 2004-10-12 11:10:25 (Stron 183-198)