background image

 

 

WODY 

POWIERZCHNIOWE 

Konspekt

1.

obiekty 

hydrograficzne

2.

czynniki kształtujące 

skład wody

3.

skład wód 
powierzchniowych 

4.

metody oznaczania 
cech fizycznych wody

5.

metody oznaczania 
własności 
chemicznych wody

Wody powierzchniowe - 
wody występujące na 
powierzchni ziemi, łatwe do 
bezpośredniego ujęcia 
(czerpania). 

background image

 

 

Objętość

w tys. km

3

% całości 

wody 

słodkiej

Strumień

w tys. 

km

3

/rok

czas obiegu

w latach

Woda słona
Oceany

1 350 000

425

 3 000

Woda słodka
Lód

27 800

69     

       2.4

12 000

Wody podziemne

8 000

30

  15

     500

Jeziora

220

     0.5

Wilgoć glebowa

70

     0.2

  90

             0.8

Atmosfera

15          0.038

496

               

0.03

Zbiorniki wodne

5          0.013

Rzeki

2          0.005

  40

               

0.05

Biomasa

2          0.005

RAZEM

40 114

Hydrosfera

background image

 

 

punktowe obiekty hydrograficzne

kryterium podziału - sposób wypływu wody  
(Thieneman 1926)

Źródłem  nazywamy  wypływ  wód  podziemnych,  lub  inaczej 
miejsce  w  którym  wody  podziemne  wydostają  się  na 
powierzchnię.

reokreny - woda wypływa na powierzchnię 
bezpośrednio po stoku, dając najczęściej 
początek potokowi

limnokreny - woda wypływa na powierzchnię 
bezpośrednio do zbiornika, którego misa 
może być niewielka (poj. kilku litrów) lub 
mieć wielkość kilku ha

helokreny - woda wysięka bezpośrednio pod 
warstwą gleby tworząc rozległe tereny 
podmokłe, zwane inaczej młakami

background image

 

 

cieki naturalne : 
strumyk
potok
rzeka

bieg górny

bieg 

środkowy

bieg dolny

delta 

estuarium 

Zlewnia

  - jest to całość obszaru, z którego 

wody spływają do danej rzeki (jeziora, bagna 
itp.) lub jej fragmentu. 
Zlewnia dotyczy zarówno wód 
powierzchniowych, jak i podziemnych. 
Częścią zlewni może być dorzecze danej rzeki.

Dorzecze

 - obszar, z którego wody powierzchniowe 

spływają do jednej rzeki, zwanej rzeką główną. 
Rzeki wpadające do rzeki głównej noszą nazwę 
dopływów 

1 rzędu. 

Granicą dorzecza jest 

dział wodny

.

liniowe obiekty hydrograficzne

background image

 

 

W Polsce wyznaczono obszary dorzeczy: 
Odry obejmujące również dorzecza rzek Przymorza 
na zachód od ujścia Słupi, a także wpadających do 
Zalewu Szczecińskiego, 
Wisły obejmujące również dorzecza rzek Przymorza 
na wschód od ujścia Słupi, a także wpadających do 
Zalewu Wiślanego 
obszary dorzeczy obejmujące znajdujące się na 
terytorium Rzeczypospolitej Polskiej części 
międzynarodowych dorzeczy: Dniestru, Dunaju, 
Jarft, Łaby, Niemna, Pregoły, Świeżej, Ücker.

Osiągnięciu dobrego stanu ekologicznego wód na 
terenie całej Unii Europejskiej do roku 2015 będą 
służyły programy działań zawarte w planach 
gospodarowania wodami na obszarach dorzeczy, które 
zostaną opracowane do roku 2009

obszarowe obiekty hydrograficzne

małe zbiorniki wodne

  

(staw, sadzawka, basen, 

wyrobisko, zapadlisko)

 

jeziora

background image

 

 

czynniki kształtujące skład 
wody

1. budowa geologiczna zlewni

2. zdolność sorpcyjna kompleksu glebowego

3. topografia zlewni i jej zagospodarowanie

4. procesy wietrzenia skał

5. procesy fizyczne

6. procesy chemiczne

7. powierzchnia wody

8. głębokość zbiorników

9. stopień regulacji rzek

10. prędkość przepływu

background image

 

 

wskaźniki:

 

fizyczne 

chemiczne 

biologiczne

domieszki 

  
zawieszone

 koloidalne

 
rozpuszczon
e
   

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 

z dnia 11 lutego 2004 r.

w sprawie klasyfikacji dla prezentowania stanu wód 

powierzchniowych i podziemnych, sposobu 

prowadzenia monitoringu oraz sposobu 

interpretacji wyników i prezentacji stanu tych wód

(Dz. U. Nr 32, poz. 284) 

Na podstawie art. 49 ust. 4 pkt 1 i 2 lit. a-c i lit. e-g 

oraz pkt 3 ustawy z dnia 18 lipca 2001 r. - Prawo 

wodne (Dz. U. Nr 115, poz. 1229, z późn. zm. ) 

zarządza się, co następuje:

background image

 

 

cechy fizyczne 
wody

1.   barwa
2.   zapach
3.   temperatura
4.   odczyn
5.   mętność – zawiesiny 
ogólne

 6.   przezroczystość

7.   smak  
8.  gęstość
9.  rozpuszczalność

background image

 

 

1. Barwa 
 

(pozorna, rzeczywista), 

zielonkawa

1. związki 

humusowe

2. plankton
3. roślinność
4. jony metali (Fe, 

Mn

)

chloroplatynian potasu 
K

2

PtCl

6

chlorek kobaltu CoCl

2

 · 

6H

2

O

K

2

Cr

2

O

7

 + CoSO

4

 · 7H

2

O

skala wzorców

550 mg Pt/dm

3

5250 mg Pt/dm

3

1mg Pt/dm

3

1mg Pt/l

background image

 

 

2. Zapach

H

2

S,  

Cl

1. związki pochodzenia organicznego - zakwit 

glonów

2. produkty mineralizacji osadów dennych 
3. gazy

 

3. Temperatura

głębokość     temperatura 

   lato    zima 

krotność rozcieńczenia

1 - 20

wody naturalne nie zanieczyszczone charakteryzują się 
zapachem  roślinnym. 

o

 C

22 –28 

o

C

zmienna w ciągu roku  

0-25

o

C

4. Odczyn          

pH 6,59,0

kwaśne deszcze

związki humusowe

ścieki, FeSO

4

siła 
elektromotoryczna 

pehametr

papierek wskaźnikowy

background image

 

 

5. 
Mętność

 

(załamanie światła)

związki organiczne

glina, iły

związki Mn, Fe, Al

wizualne i 
instrumentalne

kilka  kilkadziesiąt  

1000g/m

3

stan           mętność 

wizualna turbidymetryczna    05 mg/dm

3

wizualna turbidymetryczna    550 mg/dm

3

 (rozcieńczanie)

nefelometryczna, mętnościometr, wykreślenie krzywej
turbidymetryczna świecowa Jacksona

1mg SiO

2

/dm

3

 

wody   (ziemia 
okrzemkowa)

background image

 

 

5a. Zawiesiny ogólne 

mg/dm

3

 

mg/l

15 – 100 mg/l

wagowo po filtracji  przez sączek z włókna szklannego

  

6. 

Przezroczystość

 

(zamiast mętności)

określenie wysokości słupa wody w cm 
przez, który obserwowany druk wzorcowy 
daje się odczytać 

 7. 
Smak

funkcja rodzaju i ilości występujących substancji 
oraz temperatury

procesów biochemiczne

zanieczyszczenia pochodzenia antropogenicznego 

background image

 

 

zamarzając woda 

zmniejsza

 a nie 

zwiększa 

swoją gęstość  

zabezpieczenie zbiorników wodnych (jeziora, 
stawy) przed zamarzaniem do dna podczas 
surowych zim, umożliwiając tym samym 
przetrwanie życia w tych zbiornikach 

8. Gęstość

[g/cm

3

]

0

o

C -   0,99987 g/cm

3

areometr     
piknometr

największa gęstość wody występuje nie w 
punkcie zamarzania - 0

o

C, lecz w 

temperaturze 3,98

o

C         4

o

C

background image

 

 

9. Rozpuszczalność 

zasada rozpuszczania:  

polarne w polarnych

          niepolarne w 

niepolarnych

bardzo dobry rozpuszczalnik w porównaniu z innymi 
cieczami 

wynik  polarności  

woda idealnie czysta jako zbiór cząsteczek H

2

O praktycznie 

nie istnieje

 

SKŁAD CHEMICZNY WODY

substancje rozpuszczone

gm

-3

 = mg 

dm

-3

składniki podstawowe  

kilkaset g

m

-3

 

makroskładniki           

kilkaset mg

m

-3

-

  

kilkanaście g

m

-3

mikroskładniki             

 kilkaset mg

m

-3

 przewodzenie      kationy: 

Ca

2+

, Mg

2+

, Na

+

, K

+

 

twardość

   elektryczne        aniony: 

HCO

3

-

, SO

4

2-

, Cl

-

                                 krzemionka: 

SiO

2

background image

 

 

substancje 
organiczne

natura
lne: 

substancje humusowe   60-
80%

białka

węglowodany

oleje, woski

produkty syntezy organizmów 
wodnych

obce:

WWA

pochodne fenoli i in. związków 
organicznych

pestycydy

pochodne ropy naftowej

substancje powierzchniowo czynne

background image

 

 

wskaźniki tlenowe

tlen rozpuszczony  

(+) – z atmosfery, fotosynteza 
(-) – biochemiczne i chemiczne utlenianie 
substancji               

organicznej i 

nieorganicznej, 

desorpcja tlenu do atmosfery

(+)                
(-)

zawartość 
normalna
0
14 mg O

2

/dm

3

stan nasycenia – procent 
nasycenia (%)

74 mg O

2

/l

background image

 

 

oznaczen
ie

metoda miareczkowa 
Winklera

[Mn(OH)

2

]           Mn

2+

 + O

2

  Mn

4+

                              Mn

4+ 

+ 2I

-

  Mn

2+

 +I

2

     

miareczkowanie tiosiarczanem sodu   
(Na

2

S

2

O

3

)

MnSO

4

 + (KI + KOH)  Mn(OH)

2

           

(pH  7)

Mn(OH)

 

[O]

  MnO(OH)

2

 

[H]   

Mn

4+ 

 + 

3H

2

O

Mn

4+

 + 2I

-

  Mn

2+

 + I

2

I

2

 + 2S

2

O

3

2-

  2I

-

 + S

4

O

6

2-

background image

 

 

Synteza  Rozkład

fotosyntez
a
biosynteza

anaerobo
wy
aerobowy

oznaczenia

BZT

5

 

ChZT

Utlenialność - indeks 
tlenowy

OWO, 

RWO, 

EWCh

EWA 

background image

 

 

wpływ:

   

  temp. 20-30

o

C,  10

o

C,   40

o

C,  4

o

C

     pożywki

     pH    7-8

     substancje toksyczne

związki org. + O

2

   

bak., enzymy   

CO

2

 + H

2

 + bakterie

        [O]          [O] 
NH

3

       NO

2

-

        NO

3

-

BZT

5

         

[mgO

2

/dm

3

]

warunki aerobowe, 20

o

C, bez światła

2-12 mg O

2

/l

metody oznaczenia:

rozcienczeń     ponad 10mg 
O

2

/dm

3

      1:10

manometryczna Sierpa 
(Wartburga)

background image

 

 

b

a

 10                                            Dni

BZT

5

I faza 0 – 20 dni   (węglowodany)
II faza po 10 dniach    (związki azotowe)

background image

 

 

Pomiary OxiTop® 
polegają na pomiarach 
ciśnienia w zamkniętym 
systemie: 
mikroorganizmy 
znajdujące się w próbie 
zużywają tlen i 
produkują przy tym 
CO

2

,absorbowany przez 

NaOH. Powstaje 
podciśnienie, które jako 
wartość pomiarowa 
może być bezpośrednio 
odczytana w mg/l. 

Główki OxiTop® (zielone i 
żółte) posiadają funkcję 
AutoTemp: kiedy 
temperatura próby jest za 
zimna, automatycznie 
następuje opóźnienie 
pomiaru, dopóki 
temperatura nie 
ustabilizuje się, 
najczęściej trwa to 1 
godzinę. 

OxiTop®IS6/IS12

Opracowany przez 
niemiecką firmę 
Wissenschaftlich-
Technische Werkstaetten 
GmbH (WTW) system. 

background image

 

 

ChZT

utlenianie związków       

K

2

Cr

2

O

7

ChZT  BZT

5

metoda 
oznaczenia:

miareczkowanie po ogrzewaniu z 
K

2

Cr

2

O

7

10-60 mg O

2

/l

(CHO)

n

 + Cr

2

O

7

2-

 + H

+

  2Cr

3+

 + CO

2

 

+H

2

O

utlenianie  związków  organicznych  (np. 
glukozy): 

odmiareczkowanie nadmiaru K

2

Cr

2

O

7

Cr

2

O

7

2-

 + 6Fe

2+

 + 14H

+

  2Cr

3+

 + 

6Fe

3+

 + 7H

2

O

background image

 

 

utlenialnoś
ć

ChZT+ związki nieorganiczne z Fe

2+

C

6

H

12

O

6

 + Mn

7+

(KMnO

4

) + H

+

  Mn

2+

 

+CO

2

 + H

2

O

Mn

7+

 + H

2

C

2

O

4

 + H

 Mn

2+

 +CO

2

 + H

2

O

3-24 mg O

2

/l

metoda 
oznaczenia:

miareczkowanie po ogrzewaniu z 
KMnO

4

 

pH<7

nadmiar 

KMnO

4

  redukuje  się  dodanym  w 

równoważnej  ilości  kwasem  szczawiowym,  którego 
nadmiar miareczkuje się 

KMnO

4

background image

 

 

EWCh - 

ekstrakt węglowo-

chloroformowy 

w wodach czystych wynosi dziesiętne części 
g/m

3

 

a w bardzo zanieczyszczonych kilka g/m

3

 

odzwierciedla poziom zanieczyszczenia wody 
związkami refrakcyjnymi

EWA - 

ekstrakt węglowo-

alkoholowy

OWO - 

ogólny węgiel 

organiczny 

5-20 mg C/l

spektometria IR

dziesiąte części mg/dm3

background image

 

 

związki azotu 

78,08% powietrza 

N

2

   (gaz)

NO

2

-

NO

3

-

NH

4

+

N organiczny 50% 

(proteiny, aminokwasy, aminy, 

mocznik)

[N

2

]   -   temp.

[N

2

]   -   

głębokość 

N

2

 + bakterie (glony)  białko (aminokwasy)

CO(NH

2

)

2

 + 2H

2

ureaza   

  2NH

3

 + 

H

2

CO

2

 

0,00x mg NO

2

-

/dm

3        

0,1 mg NO

2

-

/dm

3

wskaźniki biogenne

2NH

4

  + 3O

2

 

Nitrosomonas 

 HNO

2

 

+ H

2

O

2NO

2

 + O

2

 

     Nitrobacter

    2NO

3

-

background image

 

 

Lp Forma azotu

Jednostk
a

Zakres

1

amoniak NH

3

mg NH

4

/l

0,5-4

2

azot Kjeldahla

mg N/l

0,5-4

3

azotany NO

3

-

mg NO

3

/l

5-50

4

azotyny NO

2

-

mg NO

2

/l

0,03-
1,0

5

azot ogólny

mg N/l

2,5-20

w/g rozporządzenia Ministra Środowiska 
z dnia 11 lutego 2004 r. (poz. 284) 

background image

 

 

NO

3

-

[NO

3

-

]          okres wegetacyjny      zima

[NO

3

-

 10 mg N/dm

3              

NO

2

-      

      N-

nitrozy

NO

2

-

 + kwas sulfanilowy  diazozwiązek  + 

naftyloamina   zabarwienie 

czerwonofioletowe 

  (spektrometria UV-VIS, chromatografia 

jonowa)

NO

3

-

 redukcja do

   

NO

2

-      

  

oznaczenie

azotany(V)

NH

4

+

do xx mg NH

4

+

/dm

3

biochemiczny rozkład związków organicznych
ścieki

oznaczenie

NH

4

+ fenol + KClO       barwa 

(błękit indofenolowy)

odczynnik Nesslera K

2

HgI

4             

barwa 

żółta

destylacja

N org.      mineralizacja z H

2

SO

4

 stężonym

background image

 

 

Fosfor     PO

4

3-

                     (P

5+

)

wietrzenie skał
ścieki
nawożenie
wody opadowe

kilka g PO

4

3- 

/ dm

3

[PO

4

3-

]   okres wegetacji      zima

HPO

4

2-

,   H

2

PO

4

-

    i   związki organiczne

jeziora  rzeki

Lp

Forma fosforu

Jednostka

Zakres

1

fosforany

mg PO

4

/l

0,2-1,0

2

fosfor ogólny

mg P/l

0,2-1,0

w/g rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 
11 lutego 2004 r. (poz. 284) 

background image

 

 

oznaczenie

PO

4

3-

 + molibdenian amonu       

zabarwienie  reakcja 

(NH

4

)

4

Mo

7

O

24

 + SnCl

2

 

Sn

+2

  Sn

+4

 

Mo

+6

  Mo

+4

                  w środowisku kwaśnym 

jony PO

4

3- 

+ jony Mo

+4

   związek kompleksowy o 

niebieskim

 zabarwieniu 

któremu przypisuje się wzór: 

(NH

4

)

3

[P(Mo

3

O

10

)

4

]

 

metoda błękitu 
molibdenowego

intensywność zabarwienia  

spektrofotometrycznie 

metoda ICP > tradycyjna metoda kolorymetryczna

background image

 

 

zasadowość wody

Zdolność przyjmowania protonów (zobojętnianie kwasów)

Zasadowość wody jest to zdolność wody do 
zobojętniania mocnych kwasów

zasadowość wody określa odporność wód

zasadowość                      odporne na zakwaszenie

kamień i pienienie wody 
w kotłach

wskaźniki zasolenia

Zasadowość zdefiniowana jest przewagą stężenia 
jonów wodorotlenkowych (OH

-

) nad stężeniem jonów 

wodorowych (H

+

). 

nadają: HCO

3

1-

, CO

3

2-

,  Ca(OH)

2

, Mg(OH)

2

stanowią o 

zdolności buforowej wody

[mmol/dm

3

] lub 

[mval/dm

3

background image

 

 

oznaczenie 

zasadowości 

miareczkowanie mocnym kwasem 

wobec oranżu metylowego      

z

    

pH = 4

fenoloftaleiny                            

z

   

 pH = 8

podczas dodawania kwasu 
zachodzą reakcje:
H

+ OH

-                

H

2

O              

(do pH 

= 10~11)

H

+

 + CO

3

-2            

HCO

3

-                

(do pH = 

8,3)

2H

+ CO

3

-2         

H

2

CO

3

 

H

+ HCO

3

-          

H

2

CO

3

               

(do pH = 

4,3)

background image

 

 

Kwasowość

 jest to zdolność wody 

do zobojętniania (wiązania) silnych 
zasad. 
Właściwość tę nadają wodzie 
obecne w niej kwasy, a głównie H

+

H

2

CO

3

*

,

 

HCO

3

-

.

Podczas dodawania zasady zachodzą 
reakcje:
OH

 +  H

+               

H

2

O              

(do pH = 

4,3)

OH

+ HCO

3

-         

H

2

O  + CO

3

-2 

OH

+ H

2

CO

3

      

HCO

3

-

 +  H

2

O

      

(do pH 

= 8,3)

         

mval/dm

3

Oznaczenie wykonuje się wg normy: 
Oznaczanie kwasowości i zasadowości mineralnej i 
ogólnej metodą miareczkową wobec wskaźników. 

PN-74/C-04540

background image

 

 

fenoloftaleina

oranż metylowy

zmiany zabarwienia dwóch wskaźników 
pozwalają oś odczynu podzielić na 3 obszary:
Odczyn poniżej      

4,3

Odczyn pomiędzy  4,3 a  8,3
Odczyn powyżej     

8,3

4,3

8,3

background image

 

 

Z

og

Z

min

4,3                    8,3            
   pH

Kw

min

Kw

og

pH < 4,3          Z

og

 = 0,  Z

min 

= 0, 

Kw

min 

,  Kw

og

4,3 < pH < 8,3   Z

og

 , Z

min

 = 0,

 

Kw

min

 = 

0, Kw

og

pH > 8,3          Z

og

 , Z

min

, Kw

min

 = 0, 

Kw

og

 = 0

background image

 

 

obliczanie stężeń na podstawie oznaczonej 

zasadowości 

 

 

[HCO

3

-

[CO

3

-2

[OH

-

Z

min

= 0 

Z

og

 

2Z

min

 <  Z

og

  Z

og

 -2Z

min

 

2Z

min

 

2Z

min

 = Z

og

 

2Z

min

 

2Z

min

 > Z

og

 

2(Z

og

 - Z

min

2Z

min

- Z

og

 

Z

min 

= Z

og

 

Z

og

 

 

 

background image

 

 

CO

2

                    X  1X g CO

2

/m

3

Źródło:

utlenianie związków organicznych     
wietrzenie i wymywanie skał 
węglanowych
z powietrza

Zużycie:

fotosynteza
chemosynteza
rozpuszczanie skał

[CO

2

] = (pH)                 przewaga HCO

3

-

doba i rok 

background image

 

 

SO

4

2-

  

[H]

   SO

3

2-

  

[H]

   S

2-

 

bakterie redukujące 
siarczany

skały osadowe
substancja organiczna
wody opadowe
utlenianie siarki   2S + 3O

2

 + 2H

2

= 2H

2

SO

4

metoda turbidymetryczna

oznacze
nie

SO

4

2-

 + BaCl

2

  BaSO

4

 +2Cl

-

                              koloid

zmętnienie       nefelometr        krzywa wzorcowa

fotometr

Siarczany

100-300 mg 
SO

4

/l

background image

 

 

0,4  170g Cl

-

/dm

3

   b. łatworozpuszczalne

wskaźnik 
zanieczyszczenia

mineralizacja      

[Cl

-

]  

z oceanów

wymywanie skał 
i gleb

ścieki 

Cl

-

  SO

4

2-

  HCO

3

-

 

(CO

3

2-

)

Na

+

  K

+

  Mg

+2

  

Ca

+2

Zasolenie Sorensena     1kg 
wody

Ag

+

 + Cl

-

   AgCl (biały)    

K

2

Cr

2

O

7

oznaczenie

Związki krzemu 

 70g Si/m

3

 

[Si] =const 

wymywanie podłoża 
i gleb

Chlorki

100-400 mg 
Cl/l

background image

 

 

Wapń i magnez    Ca, Mg

               CaCO

3

                                     

  węglanowa
               Ca(HCO

2

)

3  

  przemijająca

ogólna    CaSO

4

               CaCl

2

               Ca(NO

3

)

2

jony Mg w tych samych związkach

1n

o

 = 10mg CaO/dm

3

Ca

2+

 + 2C

17

H

35

COOH = 

(C

17

H

35

COO)

2

Ca + 2H

+

50-400 mg Ca/l
25-200 mg Mg/l

background image

 

 

Ca

2+

 miareczkowanie wersenianem disodu   

  

EDTA

 

Mg

2+

  miareczkowanie wersenianem 

disodu   

EDTA

disodowa sól kwasu 
etylenodiaminotetra octowego

C

10

H

12

O

8

N

2

Na

2

H

2

· 2H

2

O

CaCO

3

 + CO

2

 + H

2

 Ca

+2 

 + 2HCO

3

-

gips
MgCO

3

 + CO

2

 + H

2

 Mg

+2 

 + 2HCO

3

-

skały magmowe

wzrost zużycia 
mydła

podrażnienie, wysuszenie 
skóry

osad na materiale

pogorszenie własności odżywczych mięsa

korozja w wymiennikach Mg

+2

+2H

2

O=Mg(OH)

2

+H

2

kamień kotłowy

background image

 

 

żelazo   Fe

3+

 

do kilku g/m

3

Fe(OH)

3

FePO

4

związki humusowe 

c

Fe 

= ƒ (pH i potencjał redoks)

powierzchniowe.  podziemne

metale, w tym metale ciężkie  Z > 20

0,1-2,0 mg Fe/l

  

Fe

3+

 

– w małych stężeniach pierwiastek niezbędny do 

życia 
       duże stężenia zmieniają smak wody

dopuszczalne stężenie w wodzie do picia wynosi 0,5 mg/l 

oznaczenie

redukcja do Fe

+2

 i reakcja z 

fenantroliną 

różowe zabarwienie

, krzywa wzorcowa

background image

 

 

Mangan           Mn

2+

, (Mn

3+

), Mn

4+

 

Mn

7+

 0,05-1,0 mg 
Mn/l

wymywanie skał i gleb
ścieki

bakterie manganowe C

 Mn 

= ƒ (pH i potencjał redoks)

 

mangan

 – pierwiastek niezbędny do życia zwierzętom.  

Braki mogą powodować chorobę zwaną chlorosis. 
Duże stężenia są toksyczne . 

Dopuszczalne stężenie w 
wodzie do picia wynosi 0,1 
mg/l

oznaczenie

Mn

2+    [O]

   

Mn

+7

Sód      
Na

+

wody śródlądowe
 0,x g/m

3

 -  kilkadziesiąt 

g/m

3

    

c

K

  

c

Na

oznaczenie  K i Na

  

metoda fotometrii 
płomieniowej

Potas     
K

+

kilka 
g/m

3

    

nawoz

ścieki

background image

 

 

Zn

2+

 i  związki kompleksowe 1-10 g/dm

3

Cd

2+

 do 10ppb

Cu

2+

, Cu

+

 i związki kompleksowe       2 g/dm

3

Pb

2+    

1-10 g/dm

3

 

Ołów – działa toksycznie na organizm człowieka 

zastępuje wapń w układzie kostnym 
max. stężenie ołowiu w wodzie do picia wynosi 0,05 mg/l 

Hg

2+

, związki kompleksowe i  HgS

metale ciężkie 

Z > 20

oznaczenie metali ciężkich 

elektrody 
wyskalowane

As

+3

 -

 

związki As

3+

 są bardziej toksyczne niż związki As

5

+

 

 najbardziej toksyczny jest arsenowodór AsH

3

 

max. zawartość arsenu w wodzie pitnej wynosi 0,05 
mg/l

        dopuszczalne stężenie rtęci w wodzie do picia wynosi 0,001 mg/l 

background image

 

 

mikrozanieczyszczenia  - wskaźniki 
zanieczyszczeń przemysłowych

benzen

 + OH

-

 = 

fenol

C

6

H

 + OH

 = C

6

H

5

OH  C

6

H

5

O

-

 + H

+

 

ekstrakt z chloroformem  4-

aminoantypiryna (C

11

H

13

N

2

O)     

kolorymetrycznie

oznaczenie

dioksyny   

   

2,3,7,8 tetrachlorodibenzeno-p-
dioksyna (TCDD)

najwyższy stopień toksyczności 

Cl

Cl

O

O

Cl

Cl

background image

 

 

WWA 

ścieki przemysłowe (benzopiren) smoła z 

papierosów
max dop. 200ng/dm

3

[WWA]          głębokość 

pestycydy

 – środki chemiczne do zwalczania 

szkodników w hodowli do roślin i zwierząt
zlewnie rolnicze     [pestycydy]          głębokość

herbicydy, fungicydy, insektycydy (HCN, HCOH, SO

2

CS

2

)

DDT – heksachlorocykloheksan – 30 lat

Pochodne ropy naftowej   zawiesina, emulsja, rozpuszczone

węglowodory alifatyczne, karbocykliczne, 
heterocykliczne; 
0,01mg/dm

3

metody oznaczenia:

ekstrakcja rozpuszczalnikami organicznymi

eter naftowy, heksan (C

6

H

12

), Cl

3

C-CF

3

, mieszaniny

ekstrakcja  rozdział  odparowanie

background image

 

 

SPC

fosforany i eutrofizacja wód; wzrost 
rozpuszczalności
cząsteczki o budowie polarnej i 
asymetrycznej
jonowe i niejonowe

polimery tlenku etylenu 
CH=CH

O

Związki 
anionoaktywne dysocjują:  RCOONa 
 

RCOO

-

 + Na

+

ROSO

3

Na  ROSO

3

-

 

+ Na

-

kationoaktywne dysocjują: RNH

2

· HCl  RNH

2

H

+

 + 

Cl

-

metody 
oznaczenia

:

składnik anionowy + błękit metylenowy  

niebieskie zabarwienie  spektrofotometr

RSO

3

-

 + BM

+

  RSO

3

BM         barwny kompleks

hydrofobowa i 
hydrofilowa część

background image

 

 

Wody 
geotermalne 
występują na 
różnych 
głębokościac
h, prawie na 
całym 
obszarze 
Polski. 

energetyka 

geotermalna

 

złoża wód 
geotermalnych 
wykorzystywane 
są 

elektrowniach

 i 

ciepłowniach 
geotermalnych

 

W Polsce -  

Pyrzyce 

WODY PODZIEMNE

background image

 

 

a) Sieć stanów wód gruntowych – zarządzana przez 
Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej 

IMGW

 (

http://www.otkz.pol.pl/

),

b) Sieć stacjonarnych obserwacji wód podziemnych – 
zarządzana przez Państwowy Instytut Geologiczny 

PIG

 (

http://www.pgi.gov.pl/

),

c) Monitoring Wód Podziemnych – realizowany przez 
Państwowy Instytut Geologiczny funkcjonujący w 
bloku monitoringu jakości środowiska systemu 
Państwowego Monitoringu Środowiska (Dz.U. 1991, 
Nr 70, Poz. 335; 

PIOŚ,

 1992; 

http://www.pios.gov.pl/

).

krajowy monitoring wód podziemnych 

w Polsce działają trzy sieci monitoringu 
wód podziemnych o zasięgu 
ogólnokrajowym

background image

 

 

Woda opadowa

 przesącza się przez pory i szczeliny 

w glebie, a nawet litej skale i dociera do 

warstwy 

nieprzepuszczalnej. 

Zaczyna wówczas wypełniać wolne przestrzenie w 
porowatym materiale, stopniowo go nasycając. 

Warstwa przepuszczalna

, magazynująca wodę, 

zwana jest 

warstwą wodonośną

.

 

Może ona być zbudowana z piasku, żwiru albo z 
litej skały. Większość skał ma 

zdolność 

magazynowania

 

wody

, ale największą pojemność 

mają skały porowate, np. wapień czy piaskowiec.

Cykl hydrologiczny

 (obieg wody w przyrodzie) opisuje 

istnienie i ruch wody na, w i ponad powierzchnią Ziemi. 

background image

 

 

background image

 

 

strefy: aeracji i 
saturacji 

strefa aeracji

strefa saturacji

warstwa 
nieprzepuszczalna

zwierciadło wody
podziemnej

background image

 

 

wody wolne

1. wody wsiąkowe 

2. wody 
zawieszone 

wody zawieszone

wody 
wsiąkowe

wody kapilarne

zwierciadło wody gruntowej

strefa aeracji

background image

 

 

Strefa aeracji

Strefa wzniosu
kapilarnego

Strefa saturacji

Woda wsiąkowa

Zwierciadłp wody
 podziemnej

Ziarno otoczone
wodą higroskopijną

Powietrze gruntowe

Woda błonkowata

Woda kapilarna

Woda wolna

wody związane

1. wody 
higroskopijne 

2. wody 
błonkowate 

3. wody kapilarne 

background image

 

 

strefa saturacji

wody 
przypowierzchniowe 

wody 
gruntowe 

wody 
wgłębne 

wody 
głębinowe 

strefa aeracji

strefa saturacji

wody przypowierzchniowe

wody gruntowe

wody 
wgłębne

wody 
głębinowe

background image

 

 

kryteria 
klasyfikacji

 

pochodze
nie 

wody metamorficzne

 

powstające w czasie przeobrażenia termicznego niektórych 
minerałów np.: hydrokrzemianów

 

wody kondensacyjne

 

pod powierzchnią ziemi w wyniku kondensacji pary wodnej 
zawartej w atmosferze

 

wody juwenilne

 

powstające z ostygającej magmy, które po raz pierwszy włączają 
się w obieg wody

 

wody reliktowe

 

leżące pod dużymi seriami warstw nieprzepuszczalnych, które 
uniemożliwiają lub  utrudniają włączenie się w obieg

temperatura

 

chłodne

 

- t < 

20

o

C

 

termalne:

 

hipotermalne = 

20-

35

o

homeotermalne = 

35-40

o

hipertermalne 

40

o

C

 

background image

 

 

głębokość i forma występowania

1. wody przypowierzchniowe

 

(zaskórne)

najczęściej na terenach podmokłych, zwykle nie nadające się 

do spożycia 

2. wody gruntowe -

występujące głębiej, wykorzystywane głównie w rolnictwie, i 
do celów komunalnych

3. wody wgłębne

   

znajdujące się w warstwie wodonośnej

4. wody głębinowe

znajdujące się głęboko pod powierzchnią ziemi i izolowane od 

-niej, nie odnawiane, nie zasilane, silnie zmineralizowane, bez 
znaczenia gospodarczego

5.

 

wody szczelinowe –

tworzące sieć żył wodnych w szczelinach 

6. wody krasowe

występujące w próżniach i kanałach powstałych wskutek 

procesów krasowych

 

background image

 

 

  źródłami: 

wysypiska i zwałowiska odpadów stałych; 

stawy ściekowe i osadowe; 

nieszczelności w urządzeniach 
kanalizacyjnych; 

tereny niewłaściwego magazynowania 
surowców, półproduktów i wyrobów 
gotowych; 

emisje pyłów i gazów; 

wody powierzchniowe będące odbiornikami 
dużej ilości ścieków i słonych wód 
kopalnianych; 

zanieczyszczenia pochodzące z przemysłu

 

background image

 

 

zanieczyszczenia pochodzące z 

rolnictwa

 

obszary intensywnego stosowania nawozów i 
środków ochrony roślin; 

miejsca niewłaściwego magazynowania 
nawozów mineralnych; 

miejsca usuwania przeterminowanych 
pestycydów; 

miejsca wykonywania kiszonek paszowych; 

tereny rolniczego wykorzystywania gnojowicy; 

obejścia gospodarskie. 

nawadnianie terenów 
rolniczych 

produkcja zwierzęca 

największy problem utrzymania czystości 
tych wód stwarza: 

chemizacja rolnictwa

 

-wielkoobszarowe wprowadzanie do gleby 
substancji chemicznych będących 
składnikami nawozów sztucznych i 
środków ochrony roślin.

zanieczyszczenia związane z gospodarką 
komunalną

 

background image

 

 

zanieczyszczenia związane z transportem

 

dystrybucja i magazynowanie substancji 
ropopochodnych i innych substancji 
niebezpiecznych dla wód podziemnych 

związki nieorganiczne

 stosowane do 

zimowego utrzymania dróg, a więc sole 
rozmrażające 

(NH

4

Cl, CaCl

2

, MgCl

2

),

 

środki przeciwkorozyjne, metale ciężkie; 

substancje organiczne

, a więc różnego 

rodzaju pozostałości po spalaniu 
materiałów pędnych (w tym rakotwórcze 
wielopierścieniowe węglowodory 
aromatyczne), oleje, smary, środki 
oczyszczające, konserwujące, silikony, 
detergenty, smoły i wiele innych 

background image

 

 

1. Utlenianie i redukcja

-1

0

1             

                                          
                                 

REDUKCJA  UTLENIANIE

                                                             -e
                                                      Fe

2+

  Fe

3+

                                                            +e

 SO

4

2-

  S

2-

Fe  Fe

2+

 Fe

3+

Mn  Mn

2+

  Mn

4+

 

Mn

7+

 N

3+

FeS

2

  SO

4

2-

     

(utlenianie)        
SO

4

2-

  S

2-           

(redukcja)

2. Rozpuszczanie i strącanie

Halit - 

Na

  i   Cl

-

kalcyt – (CaCO

3

) - 

Ca

2+

 i HCO

3

2-

dolomit - CaMg (CO

3

)

2

 - 

Ca

2+

, Mg

2+

 i HCO

3

2-

glinokrzemiany, skalenie i minerały ilaste–(Ca,Na)(Al,Si) 
AlSi

2

O

8

Na

+

, K

+

, Ca

2+

, Mg

2+

 i Al

3+

skały osadowe  skały krystaliczne

procesy chemiczne i fizyczne zachodzące w 

wodach

background image

 

 

 

hydroliza                         zmiana odczynu wody

FeSO

4

 + 2H

2

 Fe(OH)

2

 + H

2

SO

4

Fe

+2

 +  SO

4

2-

 + 2H

2

 Fe(OH)

2

 + 2H

+

 +  SO

4

2-

odczyn kwaśny  

pH<7

3. Hydratacja i hydroliza

 

hydratacja czyli uwodnienie 

Al

3+

 i Fe

3+

 

jony hydroniowe         

H

3

O

+

 · 3H

2

O = H

9

O

4

4. Sorpcja i desorpcja

pochłanianie gazów, cieczy, substancji 
rozpuszczonych przez ciało porowate    

(c, T)

 

Adsorpcja - 

powierzchnia 

Absorpcja - objętość

proces desorpcji

background image

 

 

 H

2

CO

3

  H

+

 + HCO

3

  H

+

 + CO

3

2-

           H

2

CO

1%

      pół związany      związany

1.     -     z pirytu

.

2     redukcja SO

4

2-

.

3     redukcja zanieczyszczeń 

antropogenicznych

CO

2

Infiltracja

Przemiany biochemiczne
Wietrzenie minerałów  FeCO

3

redukcja siarczanów  FeSO

+ 4C  FeS + 

2CO

2

H

2

S

siarkowodór

środowisko redukujące

 (pH) =   

H

2

S,  HS

-

, S,  SO

4

2-

6. Migracja - wędrówka

5. Wietrzenie

izomorficzna wymiana z kationem K

+

7. Procesy biochemiczne

background image

 

 

    związki humusowe

    prod. przemiany materii organizmów żywych

    produkty rozkładu organizmów obumarłych

    związki org. pochodzenia antropogenicznego 

(WWA) 

zanieczyszczenia organiczne

ilości śladowe do 
kilkuset g C/m

3

substancje organiczne nadają wodom 
charakter redukcyjny i obniżają pH

fenole - 

0,001-0,05mg/l

SPC - 

0,1-1mg/l

oleje mineralne - 

0,01-0,05mg/l

WWA - 

0,01-0,05/l

pestycydy

 - 0,01-0,05/l

SUBSTANCJE ROZPUSZCZONE W WODACH 

PODZIEMNYCH

wody podziemne  wody 

powierzchniowe

aniony:

HCO

3

-

, SO

4

2-

, Cl

-

         

kationy:

Ca

2+

, Mg

2+

, Na

+

, K

+

, Fe

2+

, Mn

2+

 

background image

 

 

HCO

3

-

H

2

CO

3

  H

+  

+ HCO

3

-

HCO

3

-

  H

+  

+ CO

3

2-

K

1

  =[H

+

] · [HCO

3

-

] = 4· 10

-7 

mol/dm

3

            [H

2

CO

3

]

K

2

  =[H

+

] · [CO

3

2-

] = 4· 10

-11 

mol/dm

3

            [HCO

3

-

]

pH  4

brak HCO

3

-

pH 6  4           głównie HCO

3

-

pH = 8

jedynie HCO

3

-

pH  10

głównie CO

3

2-

 

 

połączenie z Ca

2+

 i Mg

2+

 (Fe

2+

, Mn

2+

)

  Na

+

  NaHCO

3

  duża rozpuszczalność  

duże stężenie

głębokość 

background image

 

 

SO

4

2-

pH     SO

4

2-

kilkanaście  kilkaset  kilka tysięcy g SO

4

2-

/m

3

1. minerały     

gips CaSO

4

·2H

2

O, anhydryt CaSO

4

 2. rozkład substancji organicznej

3. utlenianie siarczków

4. wietrzenie złóż siarki  

2S + 3O

2

 + H

2

 2H

2

SO

4

5. kwaśnie deszcze i ścieki

25-500mg SO

4

/l

Cl

-

25-500mg Cl/l

głębokość i mineralizacja     chlorki 

    z opadów

    z wód 

morskich
    ze ścieków

    z minerałów

 50g Cl

-

 /m

3

agresywny charakter w 
stosunku do betonu i żelaza

background image

 

 

Ca

2+

 40 – 

calcium

    

wapienie – 

CaCO

3

 + CO

2

 +H

2

 Ca

2+

 = 

2HCO

3

-

    gips

Mg

2+

 24 – magnesium

    

dolomit 

CaMgCO

3

    skały magmowe

rozpuszczalność 

MgCO

3

  CaCO

3

mineralizacja w st. ogólnym - 

Ca

2+

: Mg

2+

 4:1  2:1

wzrost mineralizacji -                                  

2:1  1:1

dalszy wzrost mineralizacji -               

przewaga Mg

2+

50-300mg Ca/l

30-150mg Mg/l

background image

 

 

Na

+

  23  

sodium

.

1     

wietrzenie skał

.

2     intruzja wód słonych do warstw 

wodonośnych

.

3     opady atmosferyczne

.

4     zanieczyszczenia antropogeniczne

NaCl,  
NaNO

3

K

+

    39    kalium

np. KCl

    

wietrzenie skał

    ługowanie soli potasowych

    rozkład substancji organicznej

    źródła antropogeniczne np. nawożenie pól

stężenie K  stężenie Na

60-300mg Na/l

10-20mg K/l

background image

 

 

Fe

2+  

  i  Fe

3+  

 56   ferrum

hematyt  Fe

2

O

3

magnetyt  Fe

3

O

4

limonit  

Fe(OH)

3

syderyt 

FeCO

3

piryt 

FeS

c

Fe

 =  (pH, t, CO

2

)

    wymywanie skał 

    wietrzenie skał magmowych

    

Fe(HCO

3

)

2

    FeSO

4

    kwasy huminowe

warunki:  redukujące 
Fe

2+

       utleniające 

Fe

3+

FeCO

3

  + CO

2

 + H

2

 Fe(HCO

3

)

2

   

   (CO

2

)

c

Fe

 = ślady  kilkadziesiąt g 

Fe/m

3

  

CO

2

, pH     Fe

0,1-5mg Fe/l

background image

 

 

Mn

2+

  55 manganum

c

Mn

 =  (pH

    

wymywanie skał i gleb

   pochodzenie antropogeniczne

pH <

 

Mn

7+

pH =

  

Mn

4+

 (Mn

3+

)

pH 

Mn

2+

 

c

Mn

 = ślady  kilka g Mn / m

3

  

mineralizacja       [Mn]

0,05-1mg Mn/l

background image

 

 

związki azotu - wskaźnik 
zanieczyszczenia wód 

    N

2

, (gazowy)

    azot organicznych

    azot mineralny 

(NO

2

-

, NO

3

-

, NH

4

+

CN

-

)

amonifikacja, dezaminacja

R-NH

2

-OH          R-OH + NH

3

  + energia

CO(NH

2

)

2

 + 2H

2

O        2NH

3

 + CO

2

 +2H

2

O

Nitryfikacja        NH

4

+

  NO

2

-

  

NO

3

-

      [O]

Denitryfikacja    HNO

3

  HNO

2

  

NO     [H]

trwałość związków azotu =  (pH, aktywność biologiczna)

background image

 

 

Azotany     
NO

3

-

forma dominująca i bardzo dobrze rozpuszczalna 

  opady atmosferyczne 

  pochodzenie antropologiczne (gnojowica i 

nawozy         mineralne,  ścieki, odcieki z 
wysypisk odpadów)

NO

3

-

 w wodach opadowych 1-10 

g NO

3

-

/m

3

10-100mg NO

3

/l

Azotyny     
NO

2

-

0,01-0,25mg NO

2

/l

Amoniak     
NH

3

0,1-3mg NH

4

/l

obecność NH

4

+

 i brak NO

2

-

, NO

3

-

 

świeże 

zanieczyszczenie ściekami

Mikroskładniki: Si, F, Al, 
P
Metale ciężkie Pb, As, 
Ni, Cr  

dopuszczalne stężenia setne i tysięczne części

background image

 

 

Charakterystyka wód 
naturalnych 

Lp Parametr

Jednostka  Wody 

powierzchniow

e

Wody 
podziemne

1

temperatura

o

C

zmienna/rok  
0-25

stała/rok    4-
6

2

barwa

mg Pt/l 

od 20 do 200 

od 5 do 10 

3

mętność

mg SiO

2

/l

do 50 

poniżej 1

4

pH

-

6,5-8,5

6-8

5

tlen 
rozpuszczony

mg O

2

/l 

poniżej 5 

nie występuje 

6

żelazo 

mg Fe/l 

śladowy 

do 50 

7

mangan 

mg Mn/l 

do 0,3

do 2 

8

CO

2

mg CO

2

/l 

śladowy 

powyżej 100 


Document Outline