Забарвлення води

Прозорість води є одним з основних критеріїв, що дозволяють судити про стан водоймища. Вона залежить від кількості зважених частинок, змісту розчинених речовин і концентрації фіто- і зоопланктону. Впливає на прозорість і колір води. Чим ближчий колір води до голубого, тим вона прозоріша, а чим жовтіше, тим прозорість її менше.

Важливим чинником, що визначає прозорість води в непроточних водоймищах, є біологічні процеси. Прозорість води тісно пов'язана з біомасою і продукцією планктону. Чим краще розвинений планктон, тим менше прозорість води. Таким чином, прозорість води може характеризувати рівень розвитку життя у водоймищі. Прозорість має велике значення як показник розподілу світла (променистої енергії) в товщі води, від якого залежить в першу чергу фотосинтез і кисневий режим водного середовища.

Колір природних вод залежить від забарвлення розчинених у ній речовин, завислих частинок та мікроорганізмів, що населяють водну товщу. Він зумовлений поєднанням властивостей водного середовища, берегів водойми та метеорологічними факторами. На колір води впливають завислі речовини автохтонного (внутрішньоводоймного) та алохтонного (які надходять ззовні) походження. Його виражають в градусах платиново-кобальтової шкали, а визначають шляхом порівняння забарвленої випробуваної води з еталонами.

Власний колір води (світло-блакитнуватий) виявляється лише у воді деяких чистих гірських озер. Цей колір залежить від вибіркового поглинання променів сонячного спектру: найперше у воді затухають найдовші світлові хвилі (червоної частини спектру), а останніми – короткі хвилі його синьої частини. Сонячне світло, проходячи воду, втрачає червоні промені, поступово перетворюючись з білого в синє.

Природні поверхневі води можуть мати зелене, жовте, буре і навіть чорне забарвлення, що зумовлено переважно наявністю гумінових речовин.

Крім того, колір води часто змінюється внаслідок масового розвитку певних планктонних організмів(«цвітіння води»). Це так зване вегетаційне забарвлення. Зокрема, при значній кількості синьо-зелених водоростей вода набуває відповідного кольору, а при їх розкладі – навіть темно-синього внаслідок виділення пігментів фікоціану і фікобілінів. Зелені водорості зумовлюють зелений колір води, діатомові надають їй жовтуватого відтінку, червона евглена (Euglena rubra) і приземній маленький (Primnesium parvum) – червоного кольору.

Гранично допустимий розмір забарвлення у водах, що використовуються для питних цілей, складає 35 градусів по платиново- кобальтовій шкалі. Відповідно до вимог води в зонах рекреації забарвлення води не повинно виявлятися візуально в стовпчику висотою 10 см. Розрізняють " натуральний колір", обумовлений тільки розчиненими речовинами, і " вдаваний колір", викликаний присутністю у воді колоїдних і зважених часток, співвідношення між який значною мірою визначаються розміром pН.

Високе забарвлення води погіршує її органолептичні властивості і має негативний вплив на розвиток водяних рослинних і тваринних організмів у результаті різкого зниження концентрації розчиненого кисню у воді, що витрачається на окислювання сполук заліза і гумусових речовин.

Прозорість

Прозорість залежить від кількості зважених частинок, змісту розчинених речовин і концентрації фіто- і зоопланктону. Впливає на прозорість і колір води. Важливим чинником, що визначає прозорість води в непроточних водоймищах, є біологічні процеси. Прозорість води тісно пов'язана з біомасою і продукцією планктону. Чим краще розвинений планктон, тим менше прозорість води. Таким чином, прозорість води може характеризувати рівень розвитку життя у водоймищі. Прозорість має велике значення як показник розподілу світла (променистої енергії) в товщі води, від якого залежить в першу чергу фотосинтез і кисневий режим водного середовища.

Прозорість (природних вод обумовлене їхнім кольором і каламутністю, тобто вмістом у них різноманітних пофарбованих і зважених органічних і мінеральних речовин. Чим ближчий колір води до голубого, тим вона прозоріша, а чим жовтіше, тим прозорість її менше.

Воду в залежності від ступеня прозорості умовно підрозділяють на прозору, злегка каламутну, каламутну, сильно каламутну. Мірою прозорості слугує висота стовпа води, при якій можна спостерігати білу пластину визначених розмірів, що опускається у водойму або розрізняти на білому папері шрифт визначеного розміру і типу. Результати виражаються в сантиметрах із вказанням засобу виміру.

Ослаблення в каламутній воді інтенсивності світла з глибиною, призводить до більшого поглинання сонячної енергії поблизу поверхні. Поява більш теплої води в поверхні зменшує перенос кисню з повітря у воду, знижує щільність води, стабілізує стратифікацію. Зменшення потоку світла також знижує ефективність фотосинтезу і біологічної продуктивності водойми Збільшення кількості грубодисперсних домішок і каламутності характерно для забруднених і евтрофних водойм..

Лужність

Під лужністю природних або очищених вод розуміють спроможність деяких їхніх компонентів зв'язувати еквівалентну кількість сильних кислот. Лужність обумовлена наявністю у воді аніонів слабких кислот (карбонатів, гідрокарбонатів, силікатів, боратів, сульфітів, гідросульфітів, сульфідів, гідросульфідів, аніонів гумінових кислот, фосфатів) - їхня сума називається загальною лужністю. Через незначну концентрацію трьох останніх іонів загальна лужність води звичайно визначається тільки аніонами вугільної кислоти (карбонатна лужність). Аніони, гідролізуючись, утворять гідроксильні іони:

CO₃^2- + H₂O < ---> HCO^3- + OH^-;
HCO₃- + H₂O < ---> H₂CO₃ + OH^-.

Лужність визначається кількістю сильної кислоти, необхідної для нейтралізації 1 дм³ води. Лужність більшості природних вод визначається тільки гідрокарбонатами кальцію і магнію, pН цих вод не перевищує 8, 3.

Визначення лужності корисно при дозуванні хімічних речовин, необхідних при обробці вод для водопостачання, а також при реагентному очищенні деяких стічних вод. Визначення лужності при надлишкових концентраціях лужноземельних металів важливо при встановленні придатності води для іригації. Разом із значеннями рН лужність води служить для розрахунку вмісту карбонатів і балансу вугільної кислоти у воді.

Евтрофікація водойм – причина погіршення якості поверхневих вод

Для водойм, особливо озерних екосистем, надмірне надходження біогенних речовин не менш небезпечне, ніж токсичне забруднення води. Коли вміст у воді фосфору, азоту, калію перевищує критичний рівень, прискорюються життєві процеси водних організмів. Як наслідок, починається масовий розвиток cиньо-зелених водоростей (" цвітіння" води), вода набуває неприємного запаху і присмаку, її прозорість знижується, збільшується кольоровість, підвищується вміст розчинених і завислих органічних речовин. Перенасичення води органічними сполуками стимулює розвиток сапрофітних бактерій (у тому числі особливо небезпечних хвороботворних), водних грибів, різко загострюючи епідеміологічну обстановку на водних об'єктах.

Евтрофікація полягяє в збагаченні води біогенними елементами, особливо азотом і фосфором, внаслідок чого зростає первинна продукція органічної речовини завдяки фотосинтезу синьо-зелених водоростей і вищих водяних рослин, особливо цей процес відбувається з кінця травня до початку вересня. Підвищення вмісту біогенних речовин у водоймах крім природніх процесів (розкладу органічних речовин, азотфіксації та перехід у воду біогенних елементів) здійснюється також за рахунок антропогенних джерел (вимивання з полів, надходження стічних вод тваринницьких комплексів, комунально-побутових та промислових стічних вод, які несуть з собою значну кількість азоту та фосфору. У ставкових рибних господарствах при великій щільності посадки рибної культури евтрофікація може бути наслідком накопичення фосфорних та азотних сполук, ескретованими рибами. Крім того у ставкових господарствах евтрофікацію створюють цілеспрямовано шляхом внесення мінеральних добрив для підвищення кількості планктону – основної кормової бази риб. Основними ознаками евтрофікації водойм є збільшення біомаси фітопланктону або інших автотрофних організмів (фітомікробентос, нитчасті водорості), масовий розвиток водоростей до рівня «цвітіння води», зменшення концентрації розчиненого кисню на заключному етапі вегетації – при масовому відмиранню водоростей та інших організмів [ Осн.Гідроекології.].

В евтрофованих водоймах суттєво змінюються фізико-хімічні властивості водного середовища: підвищується вміст біогенних і органічних речовин, знижується рівень насичуваності води киснем, у придонних шарах з’являються анаеробні зони, зростає каламутність і знижується прозорість води. Накопичення надмірної кількості органічних речовин у донних мулових відкладеннях супроводжується утворенням метану, водню, сірководню, аміаку, які можуть виділятися у вигляді бульбашок, а при розчиненні у воді надають їй неприємного запаху і виявляють токсичну дію на риб і безхребетних, особливо взимку в підлідний період, що призводить до придух і масової загибелі риб.

Серед абіотичних компонентів, що визначають воду як життєве середовище гідробіонтів, дуже велике значення мають мінералізація та іонний склад. Вони залежать від багатьох факторів, з них можна виділити інтенсивність водообміну, надходження солей під час хвильового змучування донних відкладень, випадання атмосферних опадів, антропогенне забруднення, фільтрацію мінералізованих вод та молекулярну дифузію солей, які знаходяться у підземних водах.

Для життєдіяльності, зокрема метаболічних реакцій гідро біонтів, найбільш важливим є якісний і кількісний склад головних іонів, що створюють мінеральний і іонний склад вод зокрема: Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Мg²⁺, Cl^-, SO₄^2-, HCO^3-. Антропоненні фактори вносять певні зміни у загальну мінералізацію та концентраційні співвідношення окремих іонів, довготривалий вплив може істотно змінювати якість води.

На сьогодні, великий вплив на сольовий склад має скидання стічних промислових, комунально-побутових, та сільськогосподарських стоків, які значною мірою здатні спричиняти глобальний характер антропогенного пресу на динаміку водно-сольового режиму водних екосистем [ Осн.Гідроекології.].

Наявність та розведення у ставкових водах НДП «Софіївка» таких цінних промислових риб як судак, осетр, севрюга, білуга обмежується недостатньою кількістю розчиненого кисню у воді, та наявністю застійних зон з несприятливим кисневим режимом і температурою води вище 18-20°С.

Багато виробництв, сільське господарство, підприємства питного водопостачання пред'являють визначені вимоги до якості вод, зокрема, до мінералізації, тому що води, що містять велику кількість солей, негативно впливають на рослинні і тваринні організми, технологію виробництва і якість продукції, викликають утворення накипів на стінках котлів, корозію, засолення грунтів.

Вимоги до якості води для рибогосподарського виду водокористування.

Встановлені (“Правилами охорони поверхневих вод від забруднення зворотними водами №465-99”) різні види нормативів якості води у водоймищах в залежності від їх категорії за характером використання.

Нормування якості води водного об'єкта здійснюється шляхом встановлення сукупності допустимих значень показників її складу та властивостей, у межах яких забезпечуються безпечні умови водокористування і які встановлюються для води:

- що використовується для задоволення питних, господарсько-побутових і рекреаційних потреб

- потреб рибного господарства.

Відповідно відрізняють санітарно-гігієнічні нормативи якості води (науково обгрунтовані величини концентрації забруднюючих речовин та показники якості води (загальнофізичні, біологічні, хімічні, радіаційні), які не впливають прямо або опосередковано на життя та здоров'я населення) та рибогосподарські нормативи якості води (науково обгрунтовані величини концентрації забруднюючих речовин та показники якості води (загальнофізичні, біологічні, хімічні, радіаційні), які не впливають на збереження і відтворення промислово цінних видів риб).

На ділянках водних об'єктів, які знаходяться в межах населених пунктів, незалежно від цілей водокористування нормативи встановлюються як для води, що використовується для задоволення господарсько-побутових потреб.

Для вод, що використовується для задоволення питних, господарсько-побутових і рекреаційних потреб, при нормуванні якості встановлюються ГДК шкідливих речовин з врахуванням трьох показників шкідливості:

- органолептичного (характеризує здатність речовин змінювати органолептичні властивості: смак, запах, колір тощо);

- санітарного (загальносанітарного) (характеризує вплив речовин на процеси природного самоочищення вод);

- санітарно-токсикологічного (характеризує шкідливу дію речовин на організм людини).

Для вод, що використовується для потреб рибного господарства, при нормуванні якості встановлюються ГДК шкідливих речовин з врахуванням п’яти показників шкідливості:

- органолептичного;

- загальносанітарного;

- санітарно-токсикологічного;

- токсикологічного (характеризує токсичність речовин для живих організмів, що живуть у водоймищі);

- рибогосподарського (характеризує вплив речовин на погіршення якості промислових риб).

Основними заходами охорони води від забруднення вважаються такі, котрі частково виключають утворення стічних вод, а також необхідність скиду їх у водоймища.

Біохімічне споживання кисню (БСК) – це показник забруднення вод органічними речовинами; показує яку кількість кисню потрібно мікроорганізмам для переробки усієї схильної до розкладання органічної речовини у неорганічні сполуки протягом декількох діб (наприклад, ГДК для питної води за БСК 5 означає, що протягом 5 діб біохімічне споживання кисню не повинно перевищувати 3 мг O2 на 1 дм3 води). Вміст розчиненого

кисню (РК) – величина, обернена БСК (за вимогами Держстандарту питна вода повинна містити не менше 4 мг розчиненого O 2 на 1 дм3). На практиці поширення отримали два види цього показника: «БСК 5» та «БСК 20».

Вважається, що показник «БСК» характеризує концентрацію у воді легкоокислюваних органічних речовин.

Хімічне споживання кисню (ХСК) – кількість кисню O₂ в мг/ дм³, котра необхідна для повторного окислювання органічних речовин у пробі води, у результаті чого С, Н, S, P та ін. окислюються до CO2, H2 O, SO4, P2 O5, а азот N перетворюється до рівня амонійної солі. Ці реакції ще називають біхроматним окислюванням. ХСК для питної води не повинне перевищувати 15 мгO₂/ дм³. Вважається, що показник «ХСК» характеризує концентрацію у воді важкоокислюваних органічних речовин.