Химический состав объектов окружающей среды

ВОДА

1. Поверхностные природные воды.

Природные воды классифицируют в соответствии с общей минерализацией:

пресная вода – менее 1 г/кг;

солоноватая – 1-25 г/кг;

морская – 25-50 г/кг;

рассолы (рапа) – более 50 г/кг.

рН поверхностных вод изменяется в широком диапазоне от 4, 5 до 8, 5.

Качественный состав матрицы природных вод характеризуется соотношением 6 главных ионов:

В зависимости от преобладания того или иного аниона воду принято называть:

а) гидрокарбонатная и карбонатная;

б) сульфатная;

в) хлоридная.

В свою очередь каждый класс делят на:

– кальциевая;

– магниевая;

– натриевая.

Кроме вышеуказанных основных макро-ионов в природных водах могут присутствовать:

1) растворенные газы О₂, СО₂, H₂S, CH₄ и др.

2) биогенные компоненты и элементы NH⁴⁺, NO₂^–, NO₃–, N_орг, PO₄^3– (рН> 9), HPO₄^2–, H₂PO₄^– (рН< 7), P_орг, SiO₃^2–, Fе(II, III) и др.

3) микроэлементы. Сюда относят биометаллы Mn, Cu, Zn, Co и др.; неорганические природные загрязнители Ni, Cr, Cd, Pb, Hg, F– и др. В поверхностных природных водах микроэлементы входят в состав взвесей и коллоидов. В состав взвесей преимущественно входят катионы металлов, которые способны образовывать малорастворимые оксиды (MnO₂), гидроксиды (Pb²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺). Амфотерные элементы, которые в природных водах содержатся в виде анионов (MoO₄^2–), и анионы неметаллов сорбируются на взвесях хуже. При повышении рН сорбция микроэлементов возрастает. Формы существования различных элементов в природных водах зависит от рН, концентрации органических и

неорганических лигандов в водах.

4) органические вещества: органический углерод, белки, амины, аминокислоты, карбоновые и оксикарбоновые кислоты, сложные эфиры, гумусовые и фульвокислоты, углеводороды, жиры, спирты, нефтепродукты, пестициды, СПАВ и др.

2. Подземные воды. На подземных горизонтах происходит насыщение воды минеральными компонентами и микроэлементами. Значительно увеличивается растворимость газов CO₂, H₂S, CH₄. Растворенный кислород в подземных водах отсутствует Органические соединения могут присутствовать.

3. Морские и океанские воды. Химический состав воды морей и океанов имеет свои отличительные особенности. К таким особенностям можно отнести следующие:

· огромное разнообразие качественного состава воды. Вода океанов аккумулирует разные по химическому составу воды со всей земной поверхности.

· высокое солесодержание (в основном, NaCl). Общая минерализация морских и океанских вод достигает 35 г/кг.

· постоянство во времени и однородность в разных частях океана основного химического состава воды. Это свойство обусловлено огромной массой Мирового океана, что создает стабильность солевой массы. Однородность обеспечивается постоянным водообменном между отдельными частями океана вследствие горизонтальных и вертикальных перемещений водных масс.

 

ВОЗДУХ И АТМОСФЕРНЫЕ ОСАДКИ

Состав чистого сухого воздуха в объемных процентах следующий: N₂ (78, 11), O2 (20, 95), Ar (0, 93), CO2 (0, 039), другие инертные газы (Ne, He, Kr, Xe) – 10^–3-10^–6, N2O (5·10^–5), H2 (5·10^–5), O3 ( 3·10^–5), SO2, CH4, NO2 – 10^–4-10^–6.

В воздухе присутствуют примеси газообразных веществ:

– природного происхождения (SO2, NH3, HCl, H2S, CO, HF, CO2, CH4, молекулы органических веществ)

– антропогенного происхождения (NO2, SO2, NH3, CO2, H2S, Cl2, Br2, HF, HBr, AsH3, PH3, галогенорганика, ароматические углеводороды, серусодержащая органика, пестициды и др.).

В атмосфере содержатся не только газообразные вещества, но и большое количество твердых и жидких аэрозолей, пыль, дым, высокодисперсные агрегаты растворимых солей.

При значительном загрязнении атмосферного воздуха рН осадков

может снижаться до 4, 5-5 (кислотные дожди).

ПОЧВЫ И ДОННЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ

Эти объекты могут содержать практически все элементы периодической системы Д.И. Менделеева. Особенности почв как объекта

химического анализа:

– большой набор элементов;

– высокое содержание углерода и кремния;

– большой диапазон концентраций, охватывающий 4-5 или даже 9-10

порядков;

– профилированная дифференциация химического состава почв.

Почва состоит из минеральной и органической частей. К органической части относят лигнин, флавоноиды и дубильные вещества, гумусовые кислоты, пигменты, липиды, углеводы, азотсодержащие соединения. Между двумя частями осуществляется постоянное органоминеральное взаимодействие. Химический состав почв зависит от их типа: тундровые, торфяные, подзолистые, серые лесные, пергнойно- карбонатные, черноземы, каштановые, бурые пустынно-степные песчаные, коричневые, бурые лесные, красноземы, сероземы. Средний элементный состав метрового слоя почвы по данным учебника Орлова Д.С., Садовниковой Л.К., Сухановой Н.И. (Химия почв. – М.: Высш. шк., 2005. – С. 45) составляет в %: O (49), H (0, 1), C гумуса (1, 4), С карбонатов (0, 24), N ~ (0, 1), P (0, 06), S (0, 09), Si (33), Al (6, 6), Fe (3, 2), Ti (0, 38), Mn (0, 16), Ca (1, 8), Mg (0, 9), K (1, 7), Na (1).

Традиционный способ выражения химического состава почв – в виде массовой доли высших оксидов элементов, входящих в состав почвы. Например, минеральный макросостав дерново-подзолистой почвы в пересчете на абсолютно сухую навеску может быть представлен следующим образом (в %): SiO2 (73), Al2O3 (8, 7), Fe2O3 (2, 6), CaO (1), MgO (0, 7), K2O (2, 2), Na2O (1, 1). Недостающее до 100% количество приходится на MnO, P2O5, SO3 и на органические вещества.

Органическая часть почвы состоит из живой органики (эдафон) и отмершей органики (гумус). К эдафону относят отмершие части живых организмов, не утративших своего анатомического строения. Гумификация эдафона ведет к образованию гумуса.

Гумус – совокупность всех органических соединений, находящихся в почве, но не входящих в живые организмы или образования. Гумус состоит из специфических гуминовых веществ (темноокрашенные азотсодержащие высокомолекулярные соединения кислотной природы) и неспецифических соединений и промежуточных продуктов распада и гумификации. К последним относятся лигнин, целлюлоза, протеины, аминокислоты, аминосахариды, воска, жирные кислоты. Они присутствуют в почве в свободном состоянии или связаны с минеральными компонентами почвы.

Гумусовые кислоты – главный и специфический продукты гумификации органических остатков в почвах. Это азотсодержащие высокомолекулярные оксикарбоновые кислоты с интенсивной темно- бурой или красновато-бурой окраской. Гумусовые кислоты (смесь) экстрагируют из почвы растворами щелочей, а затем по растворимости разделяют на гуминовые кислоты, гиматомелановые кислоты и фульвокислоты. Гуминовые кислоты – это группа веществ, извлекаемых из почвы щелочами в виде темно-окрашенного раствора (гуматов натрия, аммония, калия) и осаждаемых минеральными кислотами в виде аморфного осадка – геля при рН=1-2. В кислой среде гуминовые и гематомелановые кислоты выпадают в осадок. Состав гуминовых кислот (в %): С (46-62), N (3-6), H (3-5), O (32-38).

Светлоокрашенные гумусовые вещества, остающиеся в растворе после подкисления щелочной вытяжки и отделения гуминовых кислот, называют фульвокислоты. Их состав (в %): С (36-44), N (3-4, 5), H (3-5), O (45-50). Фульвокислоты по сравнению с гуминовыми имеют более высокую растворимость и меньшую молекулярную массу.

В составе молекул гуминовых и фульвокислот присутствуют различные функциональные группы: пептидные, амидные, альдегидные, карбоксильные, карбонильные, метоксигруппы, фенольные, хинонные.

Минеральная основа д онных отложений речек, озер, водоемов аналогична почвам – это силикаты и алюмосиликаты. Более 90% донных отложений составляют материалы разрушения и эрозии горных пород на склонах водоемов и в руслах. Донные отложения вследствие их высокой сорбционной способности служат показателями антропогенного загрязнения водных экосистем и подлежат обязательному экологическому

контролю.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: