Водородный показатель (рН)

Содержание ионов водорода (гидроксония = H 3 O + ) в природных водах определяется в основном количественным соотношением концентраций угольной кислоты и ее ионов:

CO 2 + H 2 0 <=> H + + HCO 3 - <=> 2 H + + CO 3 2-
Для удобства выражения содержания водородных ионов была введена величина, представляющая собой логарифм их концентрации, взятый с обратным знаком:

pH = -lg[H+]
Для поверхностных вод, содержащих небольшие количества диоксида углерода, характерна щелочная реакция. Изменения pH тесно связаны с процессами фотосинтеза (при потреблении CO 2 водной растительностью высвобождаются ионы ОН - ). Источником ионов водорода являются также гумусовые кислоты, присутствующие в почвах. Гидролиз солей тяжелых металлов играет роль в тех случаях, когда в воду попадают значительные количества сульфатов железа, алюминия, меди и других металлов:

Fe 2 + + 2H 2 O => Fe(OH) 2 + 2H +
Значение pH в речных водах обычно варьирует в пределах 6,5=8,5, в атмосферных осадках 4,6=6,1, в болотах 5,5=6,0, в морских водах 7,9=8,3. Концентрация ионов водорода подвержена сезонным колебаниям. Зимой величина pH для большинства речных вод составляет 6,8=7,4, летом 7,4=8,2. Величина pH природных вод определяется в некоторой степени геологией водосборного бассейна.

В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого водопользования, воды водных объектов в зонах рекреации, а также воды водоемов рыбохозяйственного назначения, величина pH не должна выходить за пределы интервала значений 6,5=8,5.

Величина pH воды = один из важнейших показателей качества вод. Величина концентрации ионов водорода имеет большое значение для химических и биологических процессов, происходящих в природных водах. От величины pH зависит развитие и жизнедеятельность водных растений, устойчивость различных форм миграции элементов, агрессивное действие воды на металлы и бетон. Величина pH воды также влияет на процессы превращения различных форм биогенных элементов, изменяет токсичность загрязняющих веществ.

В водоеме можно выделить несколько этапов процесса его закисления. На первом этапе рН практически не меняется (ионы бикарбоната успевают полностью нейтрализовать ионы Н + ). Так продолжается до тех пор, пока общая щелочность в водоеме не упадет примерно в 10 раз до величины менее 0,1 моль/дм 3 .

На втором этапе закисления водоема рН воды обычно не поднимается выше 5,5 в течение всего года. О таких водоемах говорят как об умеренно кислых. На этом этапе закисления происходят значительные изменения в видовом составе живых организмов.

На третьем этапе закисления водоема рН стабилизируется на значениях рН<5 (обычно рН 4,5), даже если атмосферные осадки имеют более высокие значения рН. Это связано с присутствием гумусовых веществ и соединений алюминия в водоеме и почвенном слое.

Природные воды в зависимости от рН рационально делить на семь групп.

Группы природных вод в зависимости от рН
Группа	рН	Примечание
Сильнокислые воды	<3	результат гидролиза солей тяжелых металлов (шахтные и рудничные воды
Кислые воды	3=5	поступление в воду угольной кислоты, фульвокислот и других органических кислот в результате разложения органических веществ
Слабокислые воды	5=6,5	присутствие гумусовых кислот в почве и болотных водах (воды лесной зоны)
Нейтральные воды	6,5=7,5	наличие в водах Ca(HCO 3 ) 2 , Mg(HCO 3 ) 2
Слабощелочные воды	7,5=8,5	наличие в водах Ca(HCO 3 ) 2 , Mg(HCO 3 ) 2
Щелочные воды	8,5=9,5	присутствие Na 2 CO 3 или NaHCO 3
Сильнощелочные воды	>9,5	присутствие Na 2 CO 3 или NaHCO 3