Zhrnutie na Hydrochémia a znečistenie vody

## Úvod Krátke predstavenie: Voda je základnou zložkou všetkých ekosystémov a jej chemické zloženie ovplyvňuje kvalitu pitnej vody, zdravie organizmov a funkciu priemyselných procesov. Tento materiál vysvetľuje, z akých látok sa voda skladá, ako sa ich obsah udáva, aké sú hlavné ukazovatele kvality a aké typy znečistenia vody existujú. > Definícia: **Chemické zloženie vody** je súbor všetkých rozpustených a suspendovaných chemických látok vo vode, zvyčajne vyjadrený koncentráciami v mg·L^{-1} alebo mmol·L^{-1}. ## Ako sa udáva zloženie vodného roztoku - **Hmotnostná koncentrácia**: $C$ v jednotkách mg·L^{-1} - **Látková koncentrácia**: $C_A$ v jednotkách mmol·L^{-1} - Prepočet medzi hmotnostnou a látkovou koncentráciou používa molárnu hmotnosť $M_A$ pomocou vzťahu $$C_A = \frac{C}{M_A}$$ > Definícia: **Molárna hmotnosť** $M_A$ je suma relatívnych atómových hmotností prvkov tvoriacich molekulu a má jednotku g·mol^{-1}. ## Hlavné fyzikálne a chemické ukazovatele vody - **Teplota** - **Elektrická vodivosť** (indikátor iontovej sily) - **pH** – vodíkový exponent, meria kyslosť alebo zásaditosť - **Eh** – redox potenciál - **Rádioaktivita** - **Merná hmotnosť (mineralizácia)** – celkový obsah rozpustených solí > Definícia: **pH** je záporný dekadický logaritmus aktivity vodíkových iónov: $\mathrm{pH} = -\log_{10} a_{H^+}$. ### Vzťahy a poznámky - pH a koncentrácie hydroxidov sú navzájom prepojené cez rovnováhu vody. ## Hlavné ióny vo vode Tabuľka zhrňuje bežné katióny a anióny | Katióny | Anióny | |---|---| | Li^{+}, Na^{+}, K^{+}, Ca^{2+}, Mg^{2+}, Fe^{2+/3+}, NH_4^{+} | F^{-}, Cl^{-}, SO_4^{2-}, NO_2^{-}, NO_3^{-}, PO_4^{3-}, HCO_3^{-}, CO_3^{2-}, OH^{-} | - Ďalšie sledované parametre: SiO_2, ťažké kovy (Zn, Cd, Cu, As, Pb, Hg), obsah plynov, organické znečistenie, ChSK (chemická spotreba kyslíka), BSK (biochemická spotreba kyslíka), celková mineralizácia. Fun fact: Priemerná morská voda má mineralizáciu približne $35~\mathrm{g\cdot L^{-1}}$ a pH medzi $8{,}0$ a $8{,}3$. ## Typy prírodných vôd a ich charakteristiky | Typ vody | Mineralizácia $M$ | Typické pH | Poznámky | |---|---:|---:|---| | Zrážková | $10$–$100~\mathrm{mg\cdot L^{-1}}$ | $5$–$6$ | Pri pH < $4$ ide o kyslé dažde | | Povrchová (kontinentálna) | rôzné | rôzne | Závisí od povodia a ľudskej činnosti | | Morská | $35~\mathrm{g\cdot L^{-1}}$ | $8{,}0$–$8{,}3$ | Stála chemická rovnováha | | Podzemná (obyčajné) | $<1000~\mathrm{mg\cdot L^{-1}}$ | rôzne | Častejšie nízka mineralizácia | | Podzemná (minerálne) | $\ge 1000~\mathrm{mg\cdot L^{-1}}$ | rôzne | Vhodná ako minerálna voda pri liečebných zdrojoch | ## Znečistenie vody – prehľad typov - **Biologické znečistenie**: prvoky, baktérie, vírusy - **Chemické znečistenie**: anorganické (ťažké kovy, oxidy dusíka), organické (ropné látky, pesticídy, chlórované uhľovodíky) - **Rádioaktívne** > Definícia: **Biologické znečistenie** sú organizmy alebo ich produkty prítomné vo vode, ktoré môžu spôsobiť ochorenia pri kontakte alebo požití. ### Príklady biologických patogénov a ochorení - Prvoky: *Acanthamoeba* (amebická meningoencefalitída), *Giardia intestinalis* (chronický črevný katar) - Baktérie: *Salmonella typhimurium* (tífus), *Vibrio cholerae* (cholera), *Escherichia coli* (gastroenteritída), *Mycobacterium tuberculosis* (TBC), *Legionella pneumophila* (legionárska choroba) - Vírusy: enterovírusy (deti, detská obrna), adenovírusy (zápaly dýchacích ciest, čriev), picornavírusy (žltačka) Fun fact: Niektoré baktérie, napr. *Escherichia coli*, sa používajú ako indikátory fekálnej kontaminácie pri monitorovaní kvality vody. ## Miera toxicity (LD_{50}) – príklady - Kadmium: $72~\mathrm{mg\cdot kg^{-1}}$ - Ortuť: $1~\mathrm{mg\cdot kg^{-1}}$ - Strychnín: $16~\mathrm{mg\cdot kg^{-1}}$ - Arzén: $13~\mathrm{mg\cdot kg^{-1}}$ - Berylium: $0{,}5~\mathrm{mg\cdot kg^{-1}}$ - DDT: $250~\mathrm{mg\cdot kg^{-1}}$ - Organofosfáty: $2~\mathrm{mg\cdot kg^{-1}}$ > Definícia: **LD_{50}** je dávka látky, pri ktorej zomiera 50