Sedmo predavanje

Hemijske komponente prirodnihvoda.

Sedmo predavanje

1

Sadržaj 12. predavanja

Ciljevi predavanja Ishodi predavanja1. Klasifikacija voda prema

Vernadskom i Alekinu.2. Glavni joni u vodama i

njihovo poreklo.3. Gasovi u vodi.4. Biogene materije.5. Organska materija vode.

Na kraju predavanja studentće biti osposobljen da: klasifikuje prirodne vode, Definiše glavne

komponente voda: gasove,organsku i mineralnumateriju.

2

1. Klasifikacija voda premaVernadskom i Alekinu.

2. Glavni joni u vodama injihovo poreklo.

3. Gasovi u vodi.4. Biogene materije.5. Organska materija vode.

Na kraju predavanja studentće biti osposobljen da: klasifikuje prirodne vode, Definiše glavne

komponente voda: gasove,organsku i mineralnumateriju.

U prirodi voda sadrži: rastvorene gasove, mineralne supstance, organskumateriju, mikroorganizme.

Količina rastvorenih supstanci zavisi od porekla vode:

Atmosferska voda je relativno najčistija (zbog malog sadržaja mineralnih supstancinepodobna je za piće).

Površinska voda je bogatija mineralnim supstancama zbog dužeg kontakta sapovršinama preko kojih teku ili na kojima leže. Ukusnije su za piće, ali su vrlo čestokontaminirane zbog ispiranja terena i ulivanja u njih gradskih i industrijskih otpadnihvoda.

Podzemne vode su često vrlo kvalitetan izvor vode (lišene organskog mirisa,konstantnog sastava i u dovoljnim količinama).

3

U prirodi voda sadrži: rastvorene gasove, mineralne supstance, organskumateriju, mikroorganizme.

Količina rastvorenih supstanci zavisi od porekla vode:

Atmosferska voda je relativno najčistija (zbog malog sadržaja mineralnih supstancinepodobna je za piće).

Površinska voda je bogatija mineralnim supstancama zbog dužeg kontakta sapovršinama preko kojih teku ili na kojima leže. Ukusnije su za piće, ali su vrlo čestokontaminirane zbog ispiranja terena i ulivanja u njih gradskih i industrijskih otpadnihvoda.

Podzemne vode su često vrlo kvalitetan izvor vode (lišene organskog mirisa,konstantnog sastava i u dovoljnim količinama).

Prirodne vode su složeni sistemi koji sadrže rastvorene gasove,minerale, neorganska i organska jedinjenja u obliku jona imolekula, pri čemu grade rastvore, koloide, suspenzije iemulzije. Do formiranja sastava prirodnih voda dolazi usled interakcije

vode sa: atmosferom, zemljištem i mineralima.

Pri interakciji vode sa okolnom sredinom dolazi do: rastvaranja, hemijskih reakcija, biohemijskih reakcija, koloidnih interakcija.

4

Prirodne vode su složeni sistemi koji sadrže rastvorene gasove,minerale, neorganska i organska jedinjenja u obliku jona imolekula, pri čemu grade rastvore, koloide, suspenzije iemulzije. Do formiranja sastava prirodnih voda dolazi usled interakcije

vode sa: atmosferom, zemljištem i mineralima.

Pri interakciji vode sa okolnom sredinom dolazi do: rastvaranja, hemijskih reakcija, biohemijskih reakcija, koloidnih interakcija.

Do 1 nm – pravi rastvori – rastvorne neorganske i organske supstance. Od 1 do 100 nm – koloidni rastvori – visokomolekularna organska

jedinjenja, alumosilikati, hidroksidi teških metala, itd. Od 100 nm – grubodisperzni rastvor (suspenzija ili emulzija) – teško

rastvorna organska i neorganska jedinjenja.

Materije koje su rastvorene u vodi mogu da se nalazeu vidu molekula (gasovi, organski molekuli)ili kompleksnih jona.

5

Do 1 nm – pravi rastvori – rastvorne neorganske i organske supstance. Od 1 do 100 nm – koloidni rastvori – visokomolekularna organska

jedinjenja, alumosilikati, hidroksidi teških metala, itd. Od 100 nm – grubodisperzni rastvor (suspenzija ili emulzija) – teško

rastvorna organska i neorganska jedinjenja.

Materije koje su rastvorene u vodi mogu da se nalazeu vidu molekula (gasovi, organski molekuli)ili kompleksnih jona. Membranski filter 0,45 μmparticulate organic matter (POM)/dissolved organic matter(DOM)

Klasifikacija prirodnih voda premaVernadskom Klasifikacija prirodnih voda na osnovu sadržaja soli,

preovlađujućeg jona, prisustva specifičnih komponenata.

Slatke vode do 1 g/kg, Prilično slane 1-25 g/kg, Vode sa morskim salinitetom 25-50 g/kg, Slane vode > 50 g/kg.

6

Klasifikacija prirodnih voda na osnovu sadržaja soli,preovlađujućeg jona, prisustva specifičnih komponenata.

Slatke vode do 1 g/kg, Prilično slane 1-25 g/kg, Vode sa morskim salinitetom 25-50 g/kg, Slane vode > 50 g/kg.

Klasifikacija prirodnih voda premaAlekinu Klase: na osnovu dominantnog anjona C, S, Cl klasa

Grupe: na osnovu dominantnog katjona Ca, Mg, Na grupa

Tipovi: na osnovu relativne koncentracije jona I tip HCO3- > Ca2+ + Mg2+ meke vode sa malim sadržajem

soli i sa dominacijom jona Na i K II tip HCO3- > Ca2+ + Mg2+< HCO3-+ SO42- vode većine

reka III tip HCO3-+ SO42- < Ca2+ + Mg2+ ili Cl- >Na+ vode mora i

okeana IV tip HCO3-= 0 kisele vode

CaIIC

7

Klase: na osnovu dominantnog anjona C, S, Cl klasa

Grupe: na osnovu dominantnog katjona Ca, Mg, Na grupa

Tipovi: na osnovu relativne koncentracije jona I tip HCO3- > Ca2+ + Mg2+ meke vode sa malim sadržajem

soli i sa dominacijom jona Na i K II tip HCO3- > Ca2+ + Mg2+< HCO3-+ SO42- vode većine

reka III tip HCO3-+ SO42- < Ca2+ + Mg2+ ili Cl- >Na+ vode mora i

okeana IV tip HCO3-= 0 kisele vode

Glavni joni u vodamai njihovo poreklo Kalcijum i magnezijum, Narijum i kalijum, Hidrogenkarbonati, Sulfati, Hloridi.

Ovo su glavni joni voda ili makrokomponente.

8

Kalcijum i magnezijum, Narijum i kalijum, Hidrogenkarbonati, Sulfati, Hloridi.

Ovo su glavni joni voda ili makrokomponente.

Joni Ca2+ i Mg2+

Stalno su prisutni u svim prirodnim vodama. Poreklo: rastvaranjem minerala poput krečnjaka, dolomita, gipsa. Uslovljavaju opštu tvrdoću vode. Sanitarno-higijenski aspekt: nisu štetni za zdravlje, ali povećana

tvrdoća čini vodu nepodesnom za komunalne potrebe i industriju.

9

Stalno su prisutni u svim prirodnim vodama. Poreklo: rastvaranjem minerala poput krečnjaka, dolomita, gipsa. Uslovljavaju opštu tvrdoću vode. Sanitarno-higijenski aspekt: nisu štetni za zdravlje, ali povećana

tvrdoća čini vodu nepodesnom za komunalne potrebe i industriju.

mg/dm3 kao CaCO3 Vrsta vode0-75 Meka voda75-150 Umereno tvrda voda150-300 Tvrda vodaIznad 300 Vrlo tvrda voda

Ravnoteža ugljen – dioksida i kalcijum-karbonata

Od katjona koji se nalaze u većini slatkovodnihsistema, Ca ima najveću koncentraciju i imanajveći uticaj na primenu i prečišćavanje voda.

Ca je prisutan u vodi kao rezultat ravnoteže izmeđukalcijum i magnezijum-karbonatnih minerala iCO2 rastvorenog u vodi, koji dospeva izatmosfere i usled razlaganja organske materije usedimentima. Vode koje sadrže visokukoncentraciju CO2, brzo razlažu Ca iz njegovihkarbonatnih minerala.

10

Od katjona koji se nalaze u većini slatkovodnihsistema, Ca ima najveću koncentraciju i imanajveći uticaj na primenu i prečišćavanje voda.

Ca je prisutan u vodi kao rezultat ravnoteže izmeđukalcijum i magnezijum-karbonatnih minerala iCO2 rastvorenog u vodi, koji dospeva izatmosfere i usled razlaganja organske materije usedimentima. Vode koje sadrže visokukoncentraciju CO2, brzo razlažu Ca iz njegovihkarbonatnih minerala.

U slučaju reverzne reakcije i kada se CO2 oslobađa iz vode, nastaje CaCO3 talog. Prema tome,CO2 u vodi određuje stepen rastvaranja CaCO3. CO2 koji voda usvaja iz atmosfere nijedovoljan da opravda koncentraciju rastvorenog Ca u prirodnim vodama, posebno podzemnimvodama. Respiracija mikroorganizama prilikom razlaganja OM u vodi, sedimentima i zemljištu,obezbeđuje visok nivo CO2 koji je potreban da dovede do rastvaranja CaCO3 u vodi.

Reakcijom kalcijuma (prisutnog u većim konc. u tvrdim vodama) isapuna (rastvorne natrijumove soli masne kiseline), nastajetalog:2C17H33COO-Na+ + Ca2+ → Ca(C17H33CO2)2(s) + 2Na+

Prolazna tvrdoća potiče od prisustva kalcijuma i bikarbonatnihjona u vodi i može biti uklonjena kuvanjem vode:Ca2+ + 2HCO3-→ CaCO3(s) + CO2(g) + H2O

Porast temperature dovodi do pomeranja reakcije u desno, usledizdvajanja CO2, tako da se stvara beli talog CaCO3.

11

Reakcijom kalcijuma (prisutnog u većim konc. u tvrdim vodama) isapuna (rastvorne natrijumove soli masne kiseline), nastajetalog:2C17H33COO-Na+ + Ca2+ → Ca(C17H33CO2)2(s) + 2Na+

Prolazna tvrdoća potiče od prisustva kalcijuma i bikarbonatnihjona u vodi i može biti uklonjena kuvanjem vode:Ca2+ + 2HCO3-→ CaCO3(s) + CO2(g) + H2O

Porast temperature dovodi do pomeranja reakcije u desno, usledizdvajanja CO2, tako da se stvara beli talog CaCO3.

Joni Na+ i K+

Stalno su prisutni u svim prirodnim vodama. Sadržaj kalijuma u prirodnim vodama obično nije veliki, s obzirom

na to da ga kao biološki aktivnog iz vode izvlače akvatičniorganizmi.

Prosečna koncentracija natrijuma i kalijuma u rekama je nekoliko(1-10) ppm .

12

Stalno su prisutni u svim prirodnim vodama. Sadržaj kalijuma u prirodnim vodama obično nije veliki, s obzirom

na to da ga kao biološki aktivnog iz vode izvlače akvatičniorganizmi.

Prosečna koncentracija natrijuma i kalijuma u rekama je nekoliko(1-10) ppm .

Држава Назив водеCa2+ Mg2+ K+ Na+ HCO3

- SO42- Cl- Суви

остатакmg/lit mg/lit mg/lit mg/lit mg/lit mg/lit mg/lit mg/lit

Србија

Књаз Милош 107,3 44,96 17,5 282,1 1256 39,4 13,01 1207Aqua Viva 88,09 12,88 2,01 9,17 305 17,77 13,51 329Minaqua 25,54 22,12 4,41 430 640 - 308 1140Врњачко врело 7,2 43,28 1 26,1 287 5,61 4,82 261Јазак 76,1 41 3,3 8,5 427 29 4,4 369Вујић 105,3 21,6 0,8 2,7 421 6,6 6 550Роса 5,9 0,43 0,38 2,5 20,9 2,9 0,46 40,7Пролом 2,2 0,03 0,3 49,7 92,79 1,6 7,5 175La Fantana 36,95 28,74 0,51 1,17 256,8 21,88 4,80 278

БелгијаBru 23 22,6 1,8 10,0 209 5 4,0 160

Преглед физичко-хемијских карактеристика појединих европских флашираних вода

13

БелгијаBru 23 22,6 1,8 10,0 209 5 4,0 160Spa Reine 3 1,3 0,5 2,5 11 5,0 2,7 33

Француска

Evian 78 24,0 1,0 5,0 357 10,0 4,5 309Perrier 140 3,5 1,0 14,0 348 51,0 30,9 500Vichy 90 9,0 71 1265 3245 139 227 3378Vittel 505 110 4,0 14,0 403 1479,0 11,0 2580Volvic 10 6,0 5,4 8,0 64 7,0 7,5 110

ИрскаBallygowan 117 18,0 3,0 17,0 400 15,0 28,0 450Carlow Castle 117 15,4 5,3 13,1 335 61,0 10,2 560

ИталијаVigezzo 5,7 3,4 1,2 3,5 33,7 4,7 1,1 55,4San Pellegrino 208 56,4 3,0 41,1 226 539 71,0 1120

Шведска Remiosa 2 0,5 1,8 220 535 14 24,0 515Енглеска Ashbourn 90 15 3,0 11 - 35 25 360

Чешка Aqua Maria 25,5 15,6 2,8 22,2 99,4 47,2 36,8 290

HCO3- joni Hidrogenkarbonatni joni

preovlađuju u slatkimvodama.

Poreklo: rastvaranjemkarbonatnih minerala poddejstvom ugljen-dioksida.

Prisutan je u prirodnimvodama u intervalu pH od 4,2do 12.

14

Hidrogenkarbonatni jonipreovlađuju u slatkimvodama.

Poreklo: rastvaranjemkarbonatnih minerala poddejstvom ugljen-dioksida.

Prisutan je u prirodnimvodama u intervalu pH od 4,2do 12.

Zajedno sa jonima Ca(II) i Mg(II) uslovljava privremenu(karbonatnu) tvrdoću vode.

SO42- joni Poreklo u vodi: rastvaranjem gipsanih minerala, oksidacijom sulfida, sumpora i organskih jedinjenja sumpora, atmosferskim padavinama (antropogenim zagađenjem vazduha).

Tvrdoća na koju utiče i koja se ne može odstraniti pri ključanjuzove se stalna tvrdoća.

Prosečna koncentracija sulfata u rekama je oko 10 ppm. MDK za pijaću vodu do 250 mg/l.

15

Poreklo u vodi: rastvaranjem gipsanih minerala, oksidacijom sulfida, sumpora i organskih jedinjenja sumpora, atmosferskim padavinama (antropogenim zagađenjem vazduha).

Tvrdoća na koju utiče i koja se ne može odstraniti pri ključanjuzove se stalna tvrdoća.

Prosečna koncentracija sulfata u rekama je oko 10 ppm. MDK za pijaću vodu do 250 mg/l.

Cl- joni u vodi Sadržaj u prirodnim vodama varira od 0,1 do 1000 i više ppm. U prirodnim vodama se pojavljuju prilikom rastvaranja minerala

koji sadrže hloride i izbacuju se u velikoj količini prilikom radavulkana.

Hloridi su stalne komponente otpadnih komunalnih i industrijskihvoda.

Pri koncentraciji hlorida većoj od 300 ppm voda poprima slankastukus.

16

Sadržaj u prirodnim vodama varira od 0,1 do 1000 i više ppm. U prirodnim vodama se pojavljuju prilikom rastvaranja minerala

koji sadrže hloride i izbacuju se u velikoj količini prilikom radavulkana.

Hloridi su stalne komponente otpadnih komunalnih i industrijskihvoda.

Pri koncentraciji hlorida većoj od 300 ppm voda poprima slankastukus.

Gasovi u vodi

Rastvoreni gasovi u vodi suod velike važnosti zaopstanak akvatičnogbiljnog i životinjskog sveta.

Njihovo povećano prisustvomože dovesti dokatastrofalnih posledica.

Na primer, CO2 koji serazvio iz vode jezera Niosu Kamerunu (Afrika)ugušio je 1700 ljudi (1986.g.).

17

Rastvoreni gasovi u vodi suod velike važnosti zaopstanak akvatičnogbiljnog i životinjskog sveta.

Njihovo povećano prisustvomože dovesti dokatastrofalnih posledica.

Na primer, CO2 koji serazvio iz vode jezera Niosu Kamerunu (Afrika)ugušio je 1700 ljudi (1986.g.).

Jezero Nios

Katastrofa na jezeru Nios21. 8. 1986. god u 7:30, naselje u blizini jezera čulo je čudne, jake zvuke, poput

grmljavine. U isto vreme pojavio se beli oblak iznad površine jezera. Iznenada, jakmlaz vode iskočio je sa površine vode naviše. U roku od nekoliko sekundi celapopulacija naselja izgubila je svest. Nešto kasnije, mnogima se svest povratila, ali 1700ljudi i veći broj stoke je umrlo.

Ova misteriozna tragedija, bez presedana, postala je predmet intenzivnog naučnogispitivanja. Mnogi detalji ovog događaja su još uvek nejasni, ali ono što se sigurno znaje da je smrt povezana sa masovnim oslobađanjem, preko 240 000 t CO2 iz jezera.

Jezero Nios je vulkanskog porekla. Ima površinu od oko 1,5 km2, sa oblikom kojipodseća na presečenu kupu, i dostiže dubinu od 210m.

Pukotine na dnu omogućuju kontinualni priliv CO2. Jezero može da zadrži oko 1,5km3

gasa u rastvoru, tako da se zasićenje može postići za 20 godina. Postoji više teorija orazlozima oslobađanja CO2. Najprihvaćenija teorija predlaže da je hladna kiša, koja jepadala nekoliko dana pre katastrofe, ohladila površinu vode povećavajući njenugustinu, što je dovelo do toga da se taj sloj vode spusti i izdigne vodu iz dubine naviše,tako da se tada oslobodio CO2.

18

21. 8. 1986. god u 7:30, naselje u blizini jezera čulo je čudne, jake zvuke, poputgrmljavine. U isto vreme pojavio se beli oblak iznad površine jezera. Iznenada, jakmlaz vode iskočio je sa površine vode naviše. U roku od nekoliko sekundi celapopulacija naselja izgubila je svest. Nešto kasnije, mnogima se svest povratila, ali 1700ljudi i veći broj stoke je umrlo.

Ova misteriozna tragedija, bez presedana, postala je predmet intenzivnog naučnogispitivanja. Mnogi detalji ovog događaja su još uvek nejasni, ali ono što se sigurno znaje da je smrt povezana sa masovnim oslobađanjem, preko 240 000 t CO2 iz jezera.

Jezero Nios je vulkanskog porekla. Ima površinu od oko 1,5 km2, sa oblikom kojipodseća na presečenu kupu, i dostiže dubinu od 210m.

Pukotine na dnu omogućuju kontinualni priliv CO2. Jezero može da zadrži oko 1,5km3

gasa u rastvoru, tako da se zasićenje može postići za 20 godina. Postoji više teorija orazlozima oslobađanja CO2. Najprihvaćenija teorija predlaže da je hladna kiša, koja jepadala nekoliko dana pre katastrofe, ohladila površinu vode povećavajući njenugustinu, što je dovelo do toga da se taj sloj vode spusti i izdigne vodu iz dubine naviše,tako da se tada oslobodio CO2.

Rastvorljivost gasova u vodi

aqg XX

Henrijev zakon:rastvorljivost gasa u tečnosti proporcionalna je parcijalnompritisku gasa u kontaktu sa tečnošću

xaq pkX parcijalni pritisakgasa (atm)

Henrijeva konstanta(mol/l/atm)

19

aqg XX

NH3 + H2O NH4+ + OH-

Zakon ne važi za gasove koji reaguju sa vodom ili nekom supstancomprisutnom u vodi:

SO2 + HCO3-(iz alkaliteta vode) CO2+ HSO3-

xaq pkX parcijalni pritisakgasa (atm)

koncentracija gasau tečnosti (mol/l)

Kiseonik u vodi

ppm32,8l

mg32,8l

mol1060,2

lmol1060,2atm0,2029

atmlmol1028,1O

atm0,20292095,0atm0.0313atm1

4

43O)2(

O

2

2

pk

p

aq

20

ppm32,8l

mg32,8l

mol1060,2

lmol1060,2atm0,2029

atmlmol1028,1O

atm0,20292095,0atm0.0313atm1

4

43O)2(

O

2

2

pk

p

aq

211

2

T1

T1

2,303RΔH

cclog

Rastvorljivost gasova se smanjuje sa povećanjem temperature. Ovaj uticajse vidi iz Klauzijus-Klapejronove jednačine:

Kiseonik u vodi Važan za opstanak akvatičnih organizama. Troši se u procesu degradacije organske materije u vodi. Turbulentni protok vode, povećava brzinu rastvaranja kiseonika. Ako organsku materiju u vodi prikažemo formulom {CH2O}, proces

degradacije organske materije možemo prikazati sledećom reakcijom:

21

Važan za opstanak akvatičnih organizama. Troši se u procesu degradacije organske materije u vodi. Turbulentni protok vode, povećava brzinu rastvaranja kiseonika. Ako organsku materiju u vodi prikažemo formulom {CH2O}, proces

degradacije organske materije možemo prikazati sledećom reakcijom:

{CH2O} + O2 = CO2 + H2O30 g 32 g

30:32 = x:0,0083X=0,0075 = 7,5 mg

Prisustvo samo 7,5 mg OM u vodi može potpuno da utroši O2 iz 1 l vode zasićenevazduhom na 25°. Na višim temperaturama i kod voda koje nisu potpuno zasićenesa O2, ova količina OM je još manja. Gubitak O2 se nadoknađuje fotosintezom i ukontaktu vode sa atmosferom.

Rastvorljivost kiseonika u vodi uzavisnosti od temperature

Rastvorljivost kiseonika sesmanjuje sa porastomtemperature:

0°C oko 14 mg/l 35°C oko 4 mg/l Na višim temperaturama

dolazi do smanjenjarastvoljivosti kiseonika , alii do povećanja brzinerespiracije akvatičnihorganizama što dovodi doozbiljnog deficita kiseonikau vodi.

22

Rastvorljivost kiseonika sesmanjuje sa porastomtemperature:

0°C oko 14 mg/l 35°C oko 4 mg/l Na višim temperaturama

dolazi do smanjenjarastvoljivosti kiseonika , alii do povećanja brzinerespiracije akvatičnihorganizama što dovodi doozbiljnog deficita kiseonikau vodi.

Rastvorenog kiseonika u vodi ima najviše u toku leta, kada jefotosintetička aktivnost akvatičnog bilja najveća.

Zimi se koncentracija rastvorenog kiseonika smanjuje zbogsmanjene aeracije i dospevanja samo podzemnih voda koje imajuveoma mali sadržaj rastvorenog kiseonika.

23

24

Rastvorljivost kiseonika u vodi uzavisnosti od pritiska

Sa porastom nadmorske visineopada saturaciona vrednostkiseonika!

9 mg/l – nivo mora,7 mg/l na 2000 m nadmorske visine(priT vode od 20°C).

25

Sa porastom nadmorske visineopada saturaciona vrednostkiseonika!

9 mg/l – nivo mora,7 mg/l na 2000 m nadmorske visine(priT vode od 20°C).

Ugljen-dioksid u vodi

Najvažnija slaba kiselina prisutna u vodi je CO2. CO2 je prisutan u svim prirodnim i otpadnim vodama, jer nastaje

mikrobiološkim razlaganjem organske materije u kontaktu sa vazduhom. Kišnica čak u apsolutno čistoj atmosferi je neznatno kisela, upravo

zahvaljujući uvek prisutnom CO2. U suvom vazduhu CO2 je prisutan sa 0,037%

100:0,037=1 000 000:xx = 370 ppm

Nastajanje HCO3- i CO32- (alkalitet) znatno povećava rastvorljivost CO2. Koncentracija CO2 u vodi se ne sme povećati iznad 25 mg/l, jer može da

ima letalan ishod.

26

Najvažnija slaba kiselina prisutna u vodi je CO2. CO2 je prisutan u svim prirodnim i otpadnim vodama, jer nastaje

mikrobiološkim razlaganjem organske materije u kontaktu sa vazduhom. Kišnica čak u apsolutno čistoj atmosferi je neznatno kisela, upravo

zahvaljujući uvek prisutnom CO2. U suvom vazduhu CO2 je prisutan sa 0,037%

100:0,037=1 000 000:xx = 370 ppm

Nastajanje HCO3- i CO32- (alkalitet) znatno povećava rastvorljivost CO2. Koncentracija CO2 u vodi se ne sme povećati iznad 25 mg/l, jer može da

ima letalan ishod.

Najveći deo CO2 u vodi potiče od mikrobiološkog razlaganjaorganske materije. Alge (koje troše CO2 u fotosintezi) stvaraju CO2 kroz

metaboličke procese. Voda prilikom infiltracije kroz zemljište prolazi kroz slojeve

raspadnute organske materije, i rastvara CO2 koji je nastaorespiracijom organizama u zemljištu. Dalje, voda obogaćenasa CO2 prolazi kroz sloj krečnjaka, i rastvara CaCO3:CaCO3 + CO2 + H2O = Ca2+ + 2HCO3- Ovim procesom nastaju krečnjačke pećine.

27

Najveći deo CO2 u vodi potiče od mikrobiološkog razlaganjaorganske materije. Alge (koje troše CO2 u fotosintezi) stvaraju CO2 kroz

metaboličke procese. Voda prilikom infiltracije kroz zemljište prolazi kroz slojeve

raspadnute organske materije, i rastvara CO2 koji je nastaorespiracijom organizama u zemljištu. Dalje, voda obogaćenasa CO2 prolazi kroz sloj krečnjaka, i rastvara CaCO3:CaCO3 + CO2 + H2O = Ca2+ + 2HCO3- Ovim procesom nastaju krečnjačke pećine.

Ovaj proračun pokazujezašto čista voda koja je uravnoteži sa nezagađenimvazduhom pokazuje slabokiseli karakter, tj. 5,7vrednost.

28

Ovaj proračun pokazujezašto čista voda koja je uravnoteži sa nezagađenimvazduhom pokazuje slabokiseli karakter, tj. 5,7vrednost.

Pri nedostatku CO2 javlja se tendencija taloženja CaCO3 usled vezivanjaviška karbonatne kiseline jonima Ca(II) iz vode, saglasno Lešatelijeovomprincipu.

Pri višku CO2 zapaža se agresivnost vode, koja se manifestujerastvaranjem CaCO3 i njegovim prevođenjem u hidrokarbonat.

Biogene materije vode U ovu grupu spadaju jedinjenja neophodna za život vodenih

biljaka, kao i proizvodi njihovog metabolizma. Organska i neorganska jedinjenja azota:

Belančevine i proizvodi njihovog razlaganja Amonijum, nitrit i nitrat

Količina pojedinih vrsta azota zavisi od uslova: u vreme poplava: povećana je koncentracija organskog azota; preko leta: smanjuje se konc. rastvornog azota jer ga koriste vodeni

organizmi.

Amonijačna jedinjenja ~ 0,1 ppm Nitrati ~ 0,1 ppm

29

U ovu grupu spadaju jedinjenja neophodna za život vodenihbiljaka, kao i proizvodi njihovog metabolizma.

Organska i neorganska jedinjenja azota: Belančevine i proizvodi njihovog razlaganja Amonijum, nitrit i nitrat

Količina pojedinih vrsta azota zavisi od uslova: u vreme poplava: povećana je koncentracija organskog azota; preko leta: smanjuje se konc. rastvornog azota jer ga koriste vodeni

organizmi.

Amonijačna jedinjenja ~ 0,1 ppm Nitrati ~ 0,1 ppm

Organska i neorganska jedinjenja fosfora:H2PO4- i HPO42- i organska jedinjenja

Koncentracija u vodi je vrlo niska ~ 0,001 ppm

Jedinjenja gvožđa: dvovalentno gvožđe samo u podzemnimvodama; organski oblik gvožđa je sa huminskom kiselinom.

Kada je koncentracija veća od 0,3 ppm voda ima ukus gvožđa. Organska i neorganska jedinjenja silicijuma: silicijumova

kiselina, njene soli (hidrosilikati i silikati), čestice alumosilikata ukoloidnom ili suspendovanom stanju, organska jedinjenja.

Koncentracija u vodama: ~ 5 ppm

30

Organska i neorganska jedinjenja fosfora:H2PO4- i HPO42- i organska jedinjenja

Koncentracija u vodi je vrlo niska ~ 0,001 ppm

Jedinjenja gvožđa: dvovalentno gvožđe samo u podzemnimvodama; organski oblik gvožđa je sa huminskom kiselinom.

Kada je koncentracija veća od 0,3 ppm voda ima ukus gvožđa. Organska i neorganska jedinjenja silicijuma: silicijumova

kiselina, njene soli (hidrosilikati i silikati), čestice alumosilikata ukoloidnom ili suspendovanom stanju, organska jedinjenja.

Koncentracija u vodama: ~ 5 ppm

Organska materija vode Karakteristična žuto-braon boja vode. Čak i “čista” voda sadrži OM oko 1 ppm. Određivanje OM – određivanje sadržaja ugljenika. Uočiti razliku između organskog i neorganskog ugljenika. Natural organic matter – NOM POM i DOM Osnovni deo organske materije u prirodnim vodama su huminske materije.

31

Karakteristična žuto-braon boja vode. Čak i “čista” voda sadrži OM oko 1 ppm. Određivanje OM – određivanje sadržaja ugljenika. Uočiti razliku između organskog i neorganskog ugljenika. Natural organic matter – NOM POM i DOM Osnovni deo organske materije u prirodnim vodama su huminske materije.

Poreklo huminskih supstanci uprirodnim vodama Velika sličnost koja postoji između akvatičnih i terestričnih

huminskih supstanci ukazuje na zemljišno, terestričnoporeklo barem jednog dela akvatične huminske materije. Uopšte uzevši, izvori DOC-a, a samim tim i huminskih

supstanci, mogu biti grupisani u: alohtone, koji ulaze u akvatični sistem iz zemljišta i autohtone, koji potiču iz samog vodenog tela i to algi,

bakterija itd. koje rastu u vodi. Veći deo DOC-a potiče od degradacionih proizvoda

organskih ostataka koji se izlužuju iz zemljišta i transportujupodzemnim vodama i potocima.

32

Velika sličnost koja postoji između akvatičnih i terestričnihhuminskih supstanci ukazuje na zemljišno, terestričnoporeklo barem jednog dela akvatične huminske materije. Uopšte uzevši, izvori DOC-a, a samim tim i huminskih

supstanci, mogu biti grupisani u: alohtone, koji ulaze u akvatični sistem iz zemljišta i autohtone, koji potiču iz samog vodenog tela i to algi,

bakterija itd. koje rastu u vodi. Veći deo DOC-a potiče od degradacionih proizvoda

organskih ostataka koji se izlužuju iz zemljišta i transportujupodzemnim vodama i potocima.

Na osnovu rastvorljivosti HS se mogu podeliti na: huminsku kiselinu (HA), fulvo kiselinu (FA) i humin.

Huminske kiseline predstavljaju frakciju huminskih supstanci koja jenerastvorna u vodi pod kiselim uslovima (pH manje od 2), ali rastvornupri višim pH vrednostima.

Fulvo kiseline predstavljaju frakciju huminskih supstanci koja jerastvorna u vodi pod svim pH uslovima. Fulvo kiseline su žute do braon-žute boje.

Humin predstavlja frakciju huminskih supstanci koja nije rastvorna uvodi pri bilo kojim pH vrednostima, kao i u jako alkalnim uslovima.Humini su crne boje.

Razlike koje postoje između huminskih i fulvo kiselina, potiču usledrazlike u njihovim molekulskim težinama, broju funkcionalnih grupa(karboksline, fenolne hidroksilne) i stepenu polimerizacije.

33

Na osnovu rastvorljivosti HS se mogu podeliti na: huminsku kiselinu (HA), fulvo kiselinu (FA) i humin.

Huminske kiseline predstavljaju frakciju huminskih supstanci koja jenerastvorna u vodi pod kiselim uslovima (pH manje od 2), ali rastvornupri višim pH vrednostima.

Fulvo kiseline predstavljaju frakciju huminskih supstanci koja jerastvorna u vodi pod svim pH uslovima. Fulvo kiseline su žute do braon-žute boje.

Humin predstavlja frakciju huminskih supstanci koja nije rastvorna uvodi pri bilo kojim pH vrednostima, kao i u jako alkalnim uslovima.Humini su crne boje.

Razlike koje postoje između huminskih i fulvo kiselina, potiču usledrazlike u njihovim molekulskim težinama, broju funkcionalnih grupa(karboksline, fenolne hidroksilne) i stepenu polimerizacije.

Osobine huminskih supstanciHuminske supstance

(obojeni polimeri)

Fulvo kiseline Huminskekiseline Humin

Svetložuta

Žutobraon

Tamnobraon

Sivocrna

Sa porastom molekulske težine odFA ka Hum, dolazi do povećanjaintenziteta boje, stepenapolimerizacije, kao i sadržajaugljenika.Međutim, sadržaj kiseonika sedrugačije menja.Niskomolekularna FA ima većisadržaj kiseonika, u odnosu navisokomolekularnu HA, pored togataj kiseonik je kod FA višezastupljen u funk.grupama,posebno COOH grupama, dok jekod HA on više zastupljen kaostrukturna komponenta nukleusa.

34

Svetložuta

Žutobraon

Tamnobraon

Sivocrna Crna

povećanje intenziteta bojepovećanje stepena polimerizacije

povećanje molekulske težinepovećanje sadržaja ugljenika

povećanje sadržaja kiseonikapovećanje rastvorljivosti

Sa porastom molekulske težine odFA ka Hum, dolazi do povećanjaintenziteta boje, stepenapolimerizacije, kao i sadržajaugljenika.Međutim, sadržaj kiseonika sedrugačije menja.Niskomolekularna FA ima većisadržaj kiseonika, u odnosu navisokomolekularnu HA, pored togataj kiseonik je kod FA višezastupljen u funk.grupama,posebno COOH grupama, dok jekod HA on više zastupljen kaostrukturna komponenta nukleusa.

Huminske supstance kao prirodniorganski ligandi

Širok spektar funkcionalnihgrupa od kojih su zakompleksiranjenajznačajnije: karboksilne, fenolne, tiolne i amino .

35

Širok spektar funkcionalnihgrupa od kojih su zakompleksiranjenajznačajnije: karboksilne, fenolne, tiolne i amino .

Šematski prikaz helatiranja jonabakra saprirodnim huminskim kiselinama(zeleno polje).

Pitanja za utvrđivanjePitanja za utvrđivanje sedmogsedmogpredavanjapredavanja

36

Pitanja za utvrđivanjePitanja za utvrđivanje sedmogsedmogpredavanjapredavanja

Prvo pitanjePovršinska voda je bogatija mineralnim supstancama od

atmosferske vode.

Tačno Netačno

37

Površinska voda je bogatija mineralnim supstancama odatmosferske vode.

Tačno Netačno

Drugo pitanjeMembranski filter sa porama veličine 45 μm vrši razdvajanje

particulate organic matter (POM) od dissolved organicmatter (DOM).

Tačno Netačno

38

Membranski filter sa porama veličine 45 μm vrši razdvajanjeparticulate organic matter (POM) od dissolved organicmatter (DOM).

Tačno Netačno

Treće pitanjeSlatke vode su vode čija mineralizacija ne prelazi 1000 ppm.

Tačno Netačno

39

Slatke vode su vode čija mineralizacija ne prelazi 1000 ppm.

Tačno Netačno

Četvrto pitanjeKarbonatnu tvrdoću čine bikarbonati kalcijuma imagnezijuma: Ca(HCO3)2 i Mg(HCO3)2, a nekarbonatnuuglavnom njihovi hloridi CaCl2, MgCl2 i sulfati CaSO4,MgSO4

Tačno Netačno

40

Karbonatnu tvrdoću čine bikarbonati kalcijuma imagnezijuma: Ca(HCO3)2 i Mg(HCO3)2, a nekarbonatnuuglavnom njihovi hloridi CaCl2, MgCl2 i sulfati CaSO4,MgSO4

Tačno Netačno

Peto pitanjeHidrogenkarbonat je prisutan u prirodnim vodama u

intervalu pH od 4,5 do 12.

Tačno Netačno

41

Hidrogenkarbonat je prisutan u prirodnim vodama uintervalu pH od 4,5 do 12.

Tačno Netačno

Šesto pitanjeUkoliko gas reaguju sa vodom ili nekom supstancomprisutnom u vodi njegova rastvorljivost je veća od one koja semože pretpostaviti na osnovu Henrijevog zakona.

Tačno Netačno

42

Sedmo pitanjeRastvorenog kiseonika u vodi ima najviše u toku leta.

Tačno Netačno

43