В водных системах растворенный кислород распределен в зависимости от различных факторов (температуры, солености и биологической активности). Когда поглощение кислорода превышает его пополнение, создаются условия, при которых водная система становится истощенной, и в ней возникают особые «бескислородные» условия. Помимо возникающей проблемы дыхания, эти условия ведут к заметным химическим изменениям в среде.

При нормальных условиях ряд веществ окисляется кислородом, растворенным в воде. При этом протекает реакция:

Однако в бескислородных условиях в реакцию окисления вступают другие соединения, в частности азотсодержащие:

и

При этом одновременно с исчезновением кислорода происходит денитрификация, сопровождающаяся удалением из воды питательных нитратных соединений.

После того, как весь кислород и нитраты израсходованы, в нормальный кислородный цикл фотосинтеза включается сера

или

_{В этих условиях потребность в кислороде удовлетворяется за счет восстановления сульфат-ионов. Суммарно реакция имеет вид:}

В качестве конечного продукта образуется сероводород.

Появление новых химических примесей вызывает изменение в системе, в частности, понижение окислительно-восстановительного потенциала. Это приводит к общему снижению степени окисления металлов, переводу их в низшее устойчивое состояние. Так, железо переходит в состояние двухвалентного иона вместо обычного трехвалентного. В совокупности с гидролизом сульфид-иона это сильно влияет на растворимость различных металлов.

Наиболее серьезными являются изменения, которые претерпевают металлы, склонные в нормальных условиях к образованию гидроксидов и выпадению в осадок. Особенно сильно меняется их растворимость. Так, растворимость гидроксида железа (III) составляет приблизительно 1,6 · 10^-10 моль/л, тогда как растворимость гидроксида железа (II) равна 5,8 · 10^-6 моль/л; аналогично растворимость гидроксида кобальта (III) 5 · 10^-12 моль/л, а кобальта (II) 8 · 10^-6 моль/л.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое пороговый уровень загрязнения вод?

2. Охарактеризуйте роль кислорода и питательных веществ в жизнедеятельности водных организмов.

3. Перечислите физические параметры оценки загрязнения воды.

4. Перечислите места повышенной реакционной способности водных масс.

5. Приведите примеры образования в воде аммиака.

6. Какие соединения относятся к трудноразрушаемым в воде веществам?

7. Как протекает гидролиз химических соединений в гидросфере? Приведите соответствующие примеры.

8. Как влияют восстановительные условия на превращения некоторых веществ в водных условиях?

9. Опишите роль ПАВ на процессы, протекающие в водной среде.

10. Как влияют неорганические соединения на гидросферные процессы?

11. Опишите превращения тяжелых металлов в воде.

12. Как протекает распад загрязнений в бескислородных условиях в водной среде?