ABC o wodzie

Mętność

Mętność jest to właściwość optyczna, polegająca na rozproszeniu i absorbowaniu części widma promieniowania widzialnego przez cząstki stałe obecne w wodzie lub ściekach. Mętność wody uwarunkowana jest obecnością nierozpuszczonych w niej cząstek pochodzenia nieorganicznego i organicznego, które rozpraszają i absorbują promienie świetlne. Mętność mogą powodować wytrącające się:

związki żelaza, manganu i glinu,
kwasy humusowe,
plankton,
cząstki skał i gleb,
osady denne,
zawiesiny odprowadzane do wód ze ściekami.

Pomiar mętności daje ogólne pojęcie o stopniu zanieczyszczenia wody. Oznaczanie mętności jest jednak niezbędne przy ocenie wody do picia oraz wody do celów gospodarczych i przemysłowych. Mętność wody wpływa przede wszystkim na jej wygląd i smak. Wody mętne nie nadają się do picia i celów gospodarczych.
Dopuszczalny zakres wartości (dot. wody do spożycia) wg PN wynosi: 1 (NTU).

Barwa

Barwa jest właściwością optyczną polegającą na pochłanianiu części widma promieniowania widzialnego przez substancje rozpuszczone, koloidalne oraz cząstki zawiesin obecne w wodzie lub ściekach. Barwa wody może być spowodowana przez wiele czynników takich jak:

rodzaj roślinności i produkty jej rozkładu,
związki humusowe,
plankton,
jony metali.

Przyczyną barwy wody może być również dopływ ścieków z zakładów przemysłowych. Wody naturalne mają barwę żółtozieloną potocznie nazywaną barwą naturalną. Barwa wód wypływających z terenów bagnistych, leśnych czy torfowisk, bogatych w związki humusowe, jest żółtobrązowa.
Barwa wody nie ma większego znaczenia higienicznego, jeżeli jest pochodzenia naturalnego. Jednak inne odcienie barwy wody niż żółtozielony, może świadczyć o jej zanieczyszczeniu.
Dopuszczalny zakres wartości w wodzie do spożycia wg PN wynosi: 15.

Zapach

Zapach wody jest powodowany obecnością w niej:

gazów,
produktów rozkładu ciał organicznych, mikroorganizmów i organizmów wodnych,
produktów rozkładu substancji nieorganicznych i organicznych wprowadzanych ze ściekami.

Zapach wody może świadczyć o jej zanieczyszczeniu, dlatego np. przemysł spożywczy lub farmaceutyczny wymagają wody wolnej od zapachów.

Amoniak, azotyny i azotany

w wodzie pitnej i powierzchniowej - ich znaczenie i pochodzenia

Sole amonowe, azotyny i azotany zwykle wskazują na zanieczyszczenie wody. Co więcej, nawet przy niskich stężeniach amoniak i azotyny mają działanie toksyczne. Amoniak tworzy się podczas rozkładu białek zwierzęcych i roślinnych, powstaje głównie z resztek pokarmu i odchodów.
Zależnie od warunków amoniak może gromadzić się, lub ulegać przemianie przez azotyny do azotanów (nitryfikacji) powodowanej przez bakterie przy pomocy tlenu.

Trujący amoniak jest trwały tylko w wodzie zasadowej. W wodzie kwaśnej tworzy się nietoksyczny jon amonowy.
Jak już stwierdzono, azotyny powstają głównie podczas nitryfikacji, to jest jako produkt pośredni w przemianie amoniaku w azotany. Przeciwny proces (rozkładu azotanów na amoniak) jak też denitryfikacja (rozkład azotanów do azotu) również spotyka się w przyrodzie, zaś azotyny również tu stanowią produkt pośredni. Wszystkie te procesy są wywoływane przez bakterie. Kierunek zachodzącego procesu zależy od warunków.

Ogólnie uważa się, że małe stężenia azotynów (do 0,1 mg/l) powstające w tych procesach nie stanowią problemu. Wyższe stężenia azotynów (0,1÷1 mg/l) mogą być szkodliwe, zależnie od czasu narażenia i rozmaitych czynników zewnętrznych.

Dopuszczalny poziom parametrów w wodzie do spożycia wg PN wynosi:

amoniak 0,5 mg/l
azotany 50 mg/l
azotyny 0,5 mg/l

Chlor

Bakteriologiczne i chemiczne badania nad mechanizmem działania chloru jako substancji dezynfekującej wykazały, że istotna jest zawartość chloru w wodzie, a nie faktycznie dodana ilość. Wprowadzono więc następującą terminologię:

Wolny chlor
Jest to chlor zawarty w roztworze w postaci rozpuszczonego chloru elementarnego (Cl2), jako kwas podchlorawy (HClO) oraz w postaci jonu podchloranowego (ClO¯).

Związany chlor
Jest to chlor w postaci chloroaminy i organicznych chloramin.

Chlor całkowity
Jest sumą wolnego chloru i chloru związanego. Ilość związanego chloru oblicza się jako różnicę zmierzonej zawartości chloru całkowitego i wolnego chloru.
Dopuszczalny poziom wolnego chloru w wodzie do spożycia wg PN wynosi: 0,1 ÷ 0,3 mg/l.

Chlorki

Jony chlorkowe są obecne we wszystkich wodach naturalnych w stężeniach zależnych od pochodzenia geologicznego i geograficznego. Normalne stężenie chlorków w wodach gruntowych wynosi ok. 10÷30 mg/l. Wysokie stężenie chlorków może wywoływać niekorzystne skutki dla betonu, stali itp. Szkodliwe efekty oddziaływania chlorków zależny jest od twardości wody.
Dopuszczalny poziom chlorków w wodzie do spożycia wg PN wynosi: 250 mg/l.

Cynk

Cynk (średnia zawartość w skorupie ziemskiej około 70 ppm) występuje jako blenda cynkowa (ZnS) i kalamin (ZnCO3) razem z takimi pierwiastkami jak Pb, Cd, Cu, Sn, As i Sb w magmopochodnych żyłach rud typu pneumatolityczno-hydrotermalnego, z których rozpuszczany jest przez wodę gruntową. Z tego źródła pochodzą znaczne zawartości cynku w kwaśnych wodach mineralnych z rejonów aktywnych bądź wygasłych wulkanów. Wtórnym źródłem cynku są skały osadowe lub węglanowe. Wody z takich rejonów zawierają duże ilości cynku, głównie w postaci węglanów lub wodorowęglanów. Normalne wody gruntowe i powierzchniowe spoza tych rejonów zawierają od 0,001 do 0,1 ppm Zn, przeciętnie około 0,02 ppm. Wyższe stężenia wskazują na zanieczyszczenia przemysłowe, do których należą ścieki z instalacji przetwarzających cynk i galwanizerni, wytrawialni metali, zakładów wytwarzających włókna wulkanizowane i pigmenty barwne, jak też osady powstałe z dymu przy spalaniu węgla i ropy.

Fosforany

Oznaczanie fosforanów ma pierwszorzędne znaczenie w instalacjach przygotowujących wodę w elektrociepłowniach. Dodatek fosforanów i polifosforanów zapobiega korozji materiałów, z których wykonane są rurociągi poprzez wytworzenie cienkiej warstwy ochronnej z fosforanu wapniowo-żelazowego na ściankach rur. Ponadto ograniczają one powstawanie kamienia kotłowego w obiegu pary, ponieważ tworzą stabilne związki kompleksowe z jonami wywołującymi twardość wody. W dodatku fosforany nie tylko zapobiegają uwalnianiu żelaza z rurociągów, ale również zapobiegają ponownej awarii naprawionych uszkodzeń.
Również w analizie ścieków i analizie wód powierzchniowych oznaczanie fosforanów staje się coraz ważniejszym zagadnieniem ponieważ zbyt duża zawartość tych substancji prowadzi do postępującej eutrofizacji szczególnie w wodach stojących.

Miedź

Miedź jako środek niszczący bakterie i glony
Dawka 50÷500 ml/m3 1% roztworu CuSO4 może być używana do niszczenia glonów w basenach. Dawka 80÷160 ml/m3 jest zalecana jako środek bakteriobójczy w basenach morskich. Zawartość efektywnej nieorganicznej miedzi, którą należy monitorować poprzez analizę, wynosi w ppm 1/400 dawki podanej w ml/m3.
Dopuszczalny poziom miedzi w wodzie do spożycia wg PN wynosi : 2 mg/l.

Odczyn pH

Wartość pH wskazuje czy woda ma odczyn kwaśny, zasadowy czy obojętny. Odczyn pH określa stężenie jonów wodorowych w roztworze. Wszystkie procesy biologiczne zachodzące w wodzie wymagają odpowiedniego odczynu. Wartość pH wody ma duże znaczenie dla jej uzdatniania, dla korozyjności wody w instalacjach wodociągowych i dla procesów technologicznych.
Dopuszczalna wartość pH wody do spożycia wg PN wynosi: 6,5 ÷ 9,5.

Siarczyny

Alkaliczne siarczyny dodawane są do wody kotłowej, wody w systemach grzewczych oraz wody zasilającej w celu wiązania pozostałych śladowych ilości tlenu. Nadmiar siarczynu sodowego w wodzie cyrkulacyjnej powinien wynosić ok. 10÷40 mg/l Na2SO3. Poziom w wodzie zasilającej i wodzie kotłowej jest najczęściej na poziomie poniżej 6 mg/l.
Dopuszczalny poziom siarczynów w wodzie do spożycia wg PN wynosi : 250 mg/l.

Tlen

Bez tlenu normalne życie biologiczne nie może rozwijać się w wodzie. Woda z jezior eutroficznych, woda gruntowa i woda rzeczna obciążona ściekami mają mniej lub bardziej wyraźny niedobór tlenu. Różnica między rzeczywiście określoną zawartością tlenu, a teoretyczną wartością nasycenia tlenem, która odpowiada temperaturze wody podczas pobierania próbki określana jest jako deficyt tlenu.
Woda pitna i woda do zastosowań przemysłowych powinna zawierać co najmniej 2 mg/l tlenu, aby zapewnić powstanie odpowiedniej warstwy ochronnej na ściankach rur wodociągowych. Woda do zasilania kotłów nie może zawierać tlenu niemal wcale.

Twardość

Twardość wody pochodzi głównie od rozpuszczonych w niej soli wapnia i magnezu. Twardość wody w przyrodzie w znacznym stopniu zależy od rodzaju gruntu, z którego ta woda wypływa. Woda bijąca z pstrego piaskowca, granitu lub gnejsu jest często bardzo miękka, zaś woda z kredy, gipsu lub dolomitu jest bardzo twarda. Deszczówka jest miękka.
W wielu dziedzinach zastosowań wymagana jest woda miękka. Należy systematycznie badać twardość nieprzemijającą wody do kotłów i instalacji wytwarzających parę.
Dopuszczalny poziom twardości wody do spożycia wg PN wynosi (w przeliczeniu na CaCO3): 60-500 mg/l.

Zasadowość

Przy analizie wody mówi się o zasadowości lub o zdolności do wiązania kwasów do pH > 8,2 i pH > 4,3 - kiedy oznacza się zawartość mocnych lub słabych zasad w wodzie przez miareczkowanie mocnym kwasem. Wyznaczone wartości wyraża się jako dodatnie wartości p i m (KS 8,2 i KS 4,3).

Żelazo

Występujące w wodzie żelazo wpływa na walory smakowe i estetyczne wody. Najczęściej żelazo występuje w wodociągu jako wtórne zanieczyszczenie pochodzące z rur.
We własnych ujęciach z wód głębinowych i gruntowych stężenie żelaza w zależności od warstw geologicznych zawierających np. rudę żelaza może wynosić do 30 mg/l. Najczęściej spotyka się zawartość żelaza do 5 mg/l. Obok żelaza występuje zawsze mangan w ilości około 10% zawartości żelaza.
Żelazo występuje w wodzie w postaci dwuwartościowych kationów będących w równowadze z anionami wodorowęglanowymi i/lub anionami siarczanowymi w zależności od ilościowego występowania wapnia i magnezu. Forma przezroczysta żelaza w wodzie po odstaniu tj. natlenieniu wody w krótszym lub dłuższym czasie przechodzi w żółty fluidalny osad opadający na dno.
Dopuszczalny poziom żelaza w wodzie do spożycia wg PN wynosi: 0,2 mg/l.