3-mavzu: tabiiy suvlarning umumiy kimyoviy tarkibi

3-MAVZU: TABIIY SUVLARNING UMUMIY KIMYOVIY TARKIBI


Reja:

1. 
   Tabiiy siv turlari.
   
2. 
   Tabiiy suvlar tarkibidagi asosiy komponentlari.
   
3. 
   Suvda erigan gazlar.
   

1. Tabiiy suv turlari. Suv - buyuk tabiat inomi ekanligini hamma ham chuqur anglab etganmi? Barcha kishilar uchun mazkur savolga ijobiy javob olish, afsuslar bo'lsinkim, mumkin emas, aks holda, hozirgi kunda suvga bo'lgan munosabatimiz daxshatli sur'atda yomon bo'lmas edi. Har qanday inson suv to'g'risida to'liq bilim egasi bo'lganda, hayotimizning ekologik ko'rsatkichlari shunchalik buzilib ketmas edi, ehtimol. Har bir bo'lg'usi texnolog uchun quyidagi, suv to'g'risidagi, ilmiy ma'lumotlarni bilishi shart.
Tabiiy suvlar o'z tarkibiy, sifat-miqdoriy ko'rsatkichlariga ko'ra turli-tumandir: sho'r ta'mli dengiz-okean suvi, chuchuk (ichimlik) soy va buloq (daryo, yer osti quduq va hakozo) suvlari, qor-yomg'ir suvi, minerallangan, ayrim hollarda xatto issiq, yer osti suvlarini misol qilib ko'rsatish mumkin. Lekin, shu bilan bir qatorda, hatto, bir soy yoki daryo suvi turli joyida (o'zani bo'ylab, albatta) bir xil tarkib va xususiyatga ega bo'lmasligini ham bilish zarur. Shuning uchun ham, qadimgi Yunonistonlik olim va faylasuf Geraklit (eramizdan oldingi V asrda) daryoning muayyan bir xil tarkibdagi suviga 2 marta tushib bo'lmasligini ta'kidlagan, ya'ni cho'milayotgan kishi har gal yangi tarkibda va sifatda bo'lgan suvga tushadi(cho'milayotgan joyi o'zgarmagan holda).
Tabiatga antropogen omil kuchayganligi, ya'ni ko'plab sanoat korxonalari, qishloq xo'jaligi ekinzorlari, kommunal xo'jaliklari faoliyati natijasida har xil chiqitlar bilan atrof-muhitlar bulg'anadi, shu jumladan, iflos oqavalar bilan suv havzalarining ifloslanishi sabab toza suv muammosi hozirga paytda eng dolzarb masala hisoblanadi.
2. Tabiiy suvlar tarkibidagi asosiy komponentlari. Hech qachon tabiiy suv - Н₂О, ya'ni toza - suv holida uchramaydi. Tabiiy suv tarkibi xususida gap borar ekan, albatta, unda gaz, suyuq va qattiq moddalar erigan bo'lishi, turgan gap. Shu paytgacha, tabiiy suvlarda D.I.Mendeleev davriy sistemasi jadvalining qariyib yarmini tashkil qiluvchi element birikmalari uchrashligi aniqlangan. Tabiiy tarkib usullaridan tashqari, xozir suv havzalariga turli chiqit-oqavalar tushishi sabab, murakkab (kompleks) o'ta zarur moddalar bo'lishi kerak.
Iste'mol uchun odatda “Toza” hisoblanadigan tabiiy suvlar ham ma'lum, tayyorlash-qayta ishlash jarayonlaridan so'nggina yarashi mumkin. Oqava iflos chiqitlar aralashganidan keyin esa, so'zsiz yarim tozalash jarayonlari bajarilgach, foydalanishi mumkin. Demak, amalda suvdan foydalanish uchun, albatta, uning tarkibini aniq bilish kerak.
Suvga aralashgan barcha tur komponentlar ikki xil: erimagan va erigan holda bo'ladi.
Suvdagi erigan aralashmalarni mavjud ilmiy ma'lumotlar (Alyokin, 1970 y)ga ko'ra, asosan, turli ionlar, mineral tuz, organik va biogen moddalar qoldiqlari hamda gazlar bo'ladi, deb qarash mumkin. Erimagan birikmalar ham juda ko'p bo'ladi.
Erimagan moddalar xususida qisqa ma'lumot beramiz. Faqat birligida soy va daryolardagi suvlar olib o'tadigan erimagan moddalar miqdori - Rm, odatda rus tilida yuritilib, kg/sek deb balgilanadi. Suvdagi ularni konsentrasiyasi Cm (g/m³ yoki mg/l) bilan belgilanib, suvning aralashmali ko'rsatkichini ko'rsatadi. Agar suvni umumiy sarf hajmi Q bilan ifodalansa

tenglamani yozish mumkin.
Bundan tashqari suv oqava bilan oqib o'tadigan modda zarrachalari massasi (m)ning oqish tezligi (U) ga bog'liqligi, Eri qonuniga binoan

ifodasi bilan xarakterlanadi. Bunda, A - proporsionallik koeffisenti. Ko'rinib turibdiki, daryo suvida jami erimagan modda suvining oqish tezligi va suv sarfi miqdoriga bevosita bog'liq ekan. Erimagan moddalar asosan daryo (soy) va unga qo'yiladigan katta-kichik irmoqlar suvi turli huddi yer yuzi qatlamlarini yuvishi oqibatidir. Tuproq (yer yuza) qatlamlari qancha ko'p nuragan (erroziyaga uchragan) bo'lsa, shuncha ko'p erimagan komponentlar bo'lishi aniqlangan.
Yer erroziyasi o'z navbatida yer yuzasining yuvilishiga nisbatan barqarorligi va to'g'ri burchakda tushayotgan suv okimi energiyasi Yo bilan bog'langandir.

vositasida Yo qiymati topiladi. Bunda Q - suv miqdori (m³/sek yoki t/sek); Н – oqayotgan suv manbai o'zanining baland past ko'rsatkichidir. Hulosa qilib aytish mumkinki, tog' yoki qir-adirli xududlarda yer yuzi qatlamlari erroziyasi kuchli, tekislikda esa past darajada bo'ladi. Shu narsa ham ma'lumki, tog'li joylarda suv oqimi tosh-shag'al, shuningdek, yer qatlamlarini yemirib (yuvib) o'zi bilan oqizib ketadi. Suv tarkibida erimagan holdagi moddalar miqdori yil fasllari, iqlim, sharoit va boshqa omillarga bog'liq, ya'ni doim o'zgarib turadi.
Ayrim tabiiy suvlarda turli xil mikroorganizm va suv o'tlari, planitonlar erimaydigan organik birikmalar manbai hisoblanadilar. Yoz oylarida planktonlarning rivoj topishi uchun qulay sharoitlarida suvlar tarkibida erimagan organik birikmalar ham ko'p bo'lishligi aniqlangan.
Erimagan, ya'ni “osilgan holda”gi organik moddalarning suv tarkibida paydo bo'lishi ikki xil yo'l bilan amalga oshadi:
1. Kuchli yomg'ir (sel) yog'ilishi yoki harorat ko'tarilib muz qorlar ko'p erib, katta miqdorda suv oqimlari natijasida er yuzasidagi jonzodlar, har xil biosenozlar yuvishi bilan;
2. Suvning o'zida ma'lum qulay sharoit vujudga kelib planktonlar rivojlanishi bilandir.
Suv muhitidagi organik birikmalarning parchalanishi natijasida, xuddi tuproq qatlamlarida ko'payadigan gumusdek, ancha barqaror moddalar hosil bo'ladi. Ular rangli va rangsiz, xidli va xidsiz bo'lishi mumkin. Suvdagi barcha tur moddalarning sifat miqdoriy ko'satkichlariga qarab, tabiiy suvlar ham har xil rangga bo'yalishi turgan gap, albatta.
Gumus tipidagi organik moddalarga xos bo'lgan va suv sifatini belgilaydigan ko'rsatkich ham ma'lum bo'lib, u shundan iboratki, ulardan Н₂ ga nisbatan С miqdori ancha kam, ya'ni C:Н1:10 ko'rinishdadir. Bunday moddalar permanganat, bixromat. aktiv xlor kabilar vositasida tez oksidlanishi mumkin. Tabiiy sharoitda, biologik omillar ta'sirida, ularning oksidlanishi ancha qiyin hisoblanadi.
Tabiiy suv - tarkibidagi erigan tuzlarga bog'liqdir. Har xil tuzlarni o'zida tutishi (minerallanganlik darajasi)ga qarab, suvlar quyidagicha klassifikasiyalanadi, ya'ni turlarga bo'linadi:
— chuchuk suv, ularda tuzlar miqdori 1 g(l gacha bo'ladi;
— sho'rroq suv, ularda tuzlar miqdori 1 -25 g(l gacha bo'ladi;
— sho'r suv, ularda tuzlar miqdori 25 g(l dan ancha ortiq.
Shu narsa ham aniqlanganki, YEr satxidagi chuchuk suvlarda erigan tuzlar miqdori 200 mg(g, “O'rtacha suv” 200-500 mg(l va yuqori darajada minerallangan chuchuk suvda (lekin ichimlik hisoblanadigan suvda) 500 - 1000 mg(l, ya'ni 1 kg(l ligi ma'lum.
Suvda uchraydigan kationlarga
H^, Nа^, К^, NH₄^, Cа^2, Мg^2, Fе^2, Мn^2, Аl^3
va ionlarga
ОH^-, HCО₃^-, CО₃^-2, Cl^-, SО₄^2-, HS^-, NО₃^-, NО₂^-, F-, PО^3-₄, Br^- J^-, HSiО₃^-
larni ko'rsatish mumkin. Eng ko'p miqdorda esa 7 xil ion: Nа^, К^, Cа^2, Мg^2, HCО₃^-, SО₄^2-, Cl^- mavjuddir.
Yuqorida ko'rasitilgan ionlarning ayrimlarining ko'p-kamligi (miqdorlari) ga qarab, tabiiy suvlar yana 3 turga: gidrokarbonatli (karbonatli), sulfatli va xloridli (Alekin, 1970 y)ga bo'linadi. Ularning har biri, o'z navbatida, tag'in 3 xilga ajratiladi, masalan, gidrokarbonatli (karbonatli) suv - tarkibida kalsiy tutgan, magniy va natriyli suvlarga bo'linadilar.
U yoki bu turdagi suv o'z tarkibidagi mavjud ionlarning o'zaro bir-biriga nisbatan kam-ko'pligi bilan (mg-ekv/l) yana 3 qismga bo'linadi:
1. HCО₃^- > Cа^2 Мg^2
2. HCО₃^- < Cа^2 Мg^2 < HCО₃^-  SО₄^2-
3. HCО₃^-  SО₄^2- < Cа^2 Мg^2
Yuqorida ko'p marta ta'kidlanganidek, yer osti suvlari odatda ko'proq minerallangan bo'lib, ular tarkibida natriy, sulfat va xlor ionlari nisbatan ko'p uchraydi. Bunday ionlar oson eruvchi tegishli tuzlarning tabiiy suvda eriganligi natijasidir. Ayniqsa issiq va quruq iqlimli Markaziy Osiyo mintaqasi uchun bunday tabiiy suvlar ko'proq xarakterli hisoblanadi.
Tabiiy suvlarda, yuqoridagilardan tashqari, biogen moddalar va turli mikroelementlar ham uchraydi. O'simlik va jonzodlar olami, ayniqsa, suv o'tlari uchun o'ta zarur bo'lgan (oz miqdorda bo'lsa ham) mikroelementlar katta ahamiyatga ega. Ular jumlasiга Cu, Zn, Мn, B elementlarini kiritish mumkin.
Odamlar sog'ligi uchun suv tarkibida ftor va yod elementlarining bo'lishligi katta ahamiyatga ega. Agar ftor miqdori suvda kamayib ketsa, tish emirilishi(tish kariesi), ko'payib ketganda esa flyuorozom (tishni o'tkir bo'lakchalarga ajrashi) kasalliklarini keltirib chiqaradi. Ftorning suvdagi me'yoriy (chegaralangan) darajasi 1 mg(l bo'lishini mutaxassislar tomonidan qayd qilingan.
Ichimlik chuchuk suv tarkibida yod miqdori 0.001 mg(l dan kamayib ketgani xollarida epidemiologik buqoq kasalligi zo'rayadi. Agar suvda ammoniy va nitrit ionlari bo'lsa, shuningdek, yuqori darajada oksidlanish jarayoni sodir etilganda ham, tabiiy suv havzasi yaqin vaqt oralig'i(unchalik uzoq bo'lmagan joyda) iflos chiqitlar bilan bulg'anishidan darak beradi; nitrat ionining borligi - suvning ancha uzoq vaqtdan boshlab ifloslanishidan dalolat beradi. Suv tarkibida azot, fosfor va oltingugurtlarni tutgan organik birikmalar bo'lgan taqdirda mikroorganizm (jonzod)lar rivoji uchun, shu jumladan turli kasalliklarni keltirib chiqaradigan bakteriyalar uchun ham qulay sharoit paydo bo'ladi va hakozo.
3. Suvda erigan gazlar. Umuman olganda ko'p fizik-kimyoviy omillarga bog'liq. Avvalambor, gaz moddasining tabiati, parsial bug' bosimi, harorati va boshqa omillarga juda bog'liqdir. Muayyan bir haroratda gazning suvda eruvchanligini fanda keng ma'lum bo'lgan Genri qonunini ifodalaydigan quyidagi tenglama: S ( K*R orqali baholash mumkin. Bunda S - gazning suvda eruvchanligi (ml(l); R - gazning parsial bosimi (atm); K - proporsionallik doimiyligi (xar bir gaz uchun ma'lum qiymatda bo'ladi). Mazkur tenglama vositasida muayyan haroratda 1 atm bosimda biror gaz (kislorod, azot va boshqa) ning eruvchanligini aniqlash mumkin.
Bir qator gazlarning suvda, haroratga bog'liq holda, eruvchanligini xarakterlaydigan (tajribada aniqlangan) ma'lumot quyidagi jadvalda keltirilgan.
5-jadval

Suv harorati	Eruvchanlik, mg(l
^0С	СО2	О2	Н2
0 10 25 50 100	3350 2310 1450 700 0	69.5 53.7 39.3 26.6 0	7070 5110 3380 1680 0

Suvda erigan gaz konsentrasiyasi, ya'ni erigan miqdori, shu gazning suv ustidagi gaz potensial bosimi bilan o'zaro bog'liqlikda (muvozanatda bo'lishlikka intilishi sabab) gaz - suv sistemasida uzluksiz sorbsiya-desorbsiya jarayonlari amalga oshadi. Ular asosan suvning yuza qismida bo'lib, so'ngra diffuziya jarayoni natijasida pastki qatlamlarda erigan gaz molekulasini uchratish mumkin. Albatta, havza chuqur tubida gaz miqdori nisbatan kam (Р,Т faktorlari sabab). Hayot uchun kislorod va karbonat angidridining suvda erishi muhim ahamiyatga ega. Bunda suv muhitida mavjud o'simlik va jonzodlar rivoji masalalari nazarda tutilgan, albatta.
Kislorod gazining suvda erishidan, jonzodlar manfaatdor bo'lishidan tashqari muhitda oksidlanish jarayonlarining amalga oshishi va undagi har xil organik moddalarning oksidlanib, parchalanashi uchun jarayonlar ham ketishi uchun zarur.
Gazlar eruvchanligi harorat, bosim va boshqa fizik-kimyoviy ko'rsatkichlarga bog'liqligi uchun ham yilning turli fasllari, sutkaning turli vaqtlarida ularning suvdagi miqdori o'zgarib turadi. Shu bilan birga, gaz eruvchanligiga suvning toza va toza emas (ifloslangan)ligi ham ta'sir ko'rsatadi.
Suvning ishqoriyligi. Suv tarkibidagi anionlar ОH^-, HCО₃^-, CО₃^2-, PО₄^3-, SiО₃^2- ва kuchsiz organik kislotalarning ayrim tuzlarining umumiy konsentrasiyasi suvning umumiy ishqoriyligi (I_u) deyiladi va bir litrdagi millimol (mmol(l) larda ifodalanadi.
Chunki barcha ko'rsatilgan moddalar kislotalar bilan ta'sirlashadi, demak, suvning umumiy ishqoriyligi metil sarig'i indikatori bilan titrlashga sarflanadigan kislota miqdori bilan aniqlanadi. Ishqoriylikni ifodalaydigan anionlar turiga bog'liq holda gidrokarbonatli I_gk (HCО₃^-), karbonatli I_k (CО₃^2-), silikatli I_s (SiО₃^2-), gidratli I_g (ОH^-), fosfatli I_f (Н₂РО₄^-, НРО₄^2-, РО₄^3-) ишқорийликка бўлинади. Умумий ишқорийлик I_u  I_gk  I_k  I_s  I_g  I_f bo'ladi.
Tabiiy suvlarda, odatda, gidrokarbonat ionlari nisbatan ko'p miqdorda bo'ladi, shuning uchun bunday suvlar uchun I_u = I_gk ifoda xarakterlidir.
Suvning qattiqligi. Suvning qattiqligi – uning sifatini belgilaydigan ko'rsatkichlardan biri hisoblanadi. Tabiiy suvlarning qattiqligi ulardagi kalsiy va magniy tuzlarining bo'lishi bilan bog'liqdir. U Са^2Q va Mg^2Q ionlarining bir litr suvdagi umumiy millimol miqdori bilan ifodalanadi. Qattiqlik uch turga bo'linadi: muvaqqat, doimiy va umumiy.
Muvaqqat (karbonatli) qattiqlik Q_м, asosan, suvda kalsiy va magniy gidrokarbonatlari Са(НСО₃)₂ va Mg(HCО₃)₂ larning bo'lishligi bilan ifodalanadi, ular suv qaynatilganda erimaydigan tuzlarga aylanadi va qattiq cho'kma (quyqum) tarzida cho'kadi:
Са(НСО₃)₂  СаСО₃  СО₂  Н₂О
Мg(НСО₃)₂  МgСО₃  СО₂  Н₂О
Doimiy (karbonatsiz) qattiqlik Q_d suvdagi kalsiy va magniy xloridlari, sulfatlari, nitratlari miqdori bilan aniqlanadi, ular suv qaynatilganda ham eritmada erigan holatda qoladi.
Suvning muvaqqat va doimiy qattiqliklarining yig'indisi umumiy qattiqlik deyiladi.
Tabiiy suvlar umumiy qattiqligi bo'yicha: yumshoq (Q_u  2); o'rtacha qattiq (Q_u 210) va qattiq (Q_u  10) suvlarga bo'linadi.
Suvning oksidlanuvchanligi. Suvning oksidlanuvchanligi – suvdagi moddalar, asosan, organik maddalar va oz miqdordagi temir birikmalari, vodorod sulfid, nitritlarni oksidlash uchun talab etiladigan kislorod massasi (mg(l hisobida) bilan aniqlanadi. Uning kattaligi suvdagi organik qo'shimchalar konsentrasiyasini qiyosiy tavsiflash uchun ishlatiladi. Artezan suvlarining oksidlanuvchanligi odatda 1-3 mg(l O₂ ni, toza ko'l suvlariniki – 5-8, botqoqlik suvlariniki esa – 400 mg(l O₂ ni tashkil etadi. Daryo suvlarining oksidlanuvchanligi katta chegarada o'zgaradi, 60 mg(l va undan katta miqdorni tashkil qiladi.