Studio e interpretazione delle caratteristiche chimiche dell'acqua naturale

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Titolo originale:

Study and Interpretation of the Chemical Characteristics of Natural Water

Contenuto del libro:

La composizione chimica dell'acqua naturale deriva da molte fonti diverse di soluti, tra cui i gas e gli aerosol dell'atmosfera, gli agenti atmosferici e l'erosione delle rocce e del suolo, le reazioni di soluzione o precipitazione che si verificano sotto la superficie del terreno e gli effetti culturali derivanti dalle attività dell'uomo. Alcuni dei processi di soluzione o precipitazione dei minerali possono essere valutati attentamente attraverso i principi dell'equilibrio chimico, tra cui la legge dell'azione di massa e l'equazione di Nernst. Altri processi sono irreversibili e richiedono la considerazione dei meccanismi e dei tassi di reazione. La composizione chimica delle rocce crostali della Terra e la composizione dell'oceano e dell'atmosfera sono importanti per valutare le fonti di soluti nell'acqua dolce naturale. I modi in cui i soluti vengono assunti o precipitati e le quantità presenti in soluzione sono influenzati da molti fattori ambientali, in particolare dal clima, dalla struttura e dalla posizione degli strati rocciosi e dagli effetti biochimici associati ai cicli vitali di piante e animali, sia microscopici che macroscopici. Presi tutti insieme e applicati con l'ulteriore influenza della circolazione generale di tutta l'acqua nel ciclo idrologico, i principi chimici e i fattori ambientali costituiscono una base per lo sviluppo della scienza della chimica delle acque naturali.

I dati fondamentali per la determinazione della qualità dell'acqua si ottengono attraverso l'analisi chimica di campioni d'acqua in laboratorio o il rilevamento delle proprietà chimiche sul campo. Il campionamento è complicato dalle variazioni di composizione dell'acqua in movimento e dagli effetti del materiale particolato in sospensione. La maggior parte dei costituenti determinati è riportata in unità gravimetriche, di solito milligrammi per litro o milliequivalenti per litro. Più di 60 costituenti e proprietà sono inclusi nelle analisi delle acque con una frequenza tale da fornire una base per considerare le fonti da cui ciascuno di essi è generalmente derivato, le forme più probabili di elementi e ioni in soluzione, i controlli di solubilità, gli intervalli di concentrazione previsti e altri fattori chimici. Le concentrazioni di elementi che sono comunemente presenti in quantità inferiori a qualche decina di microgrammi per litro non possono essere sempre facilmente spiegate, ma le informazioni attuali suggeriscono che molti sono controllati dalla solubilità di idrossido o carbonato o dall'assorbimento su particelle solide. Le analisi chimiche possono essere raggruppate e valutate statisticamente mediante medie, distribuzioni di frequenza o correlazioni ioniche per riassumere grandi volumi di dati. La rappresentazione grafica delle analisi o di gruppi di analisi aiuta a mostrare le relazioni chimiche tra le acque, le probabili fonti di soluti, il regime di qualità dell'acqua nell'area e la valutazione delle risorse idriche.

I grafici possono mostrare il tipo di acqua in base alla composizione chimica, alle relazioni tra ioni o gruppi di ioni in singole acque o in molte acque considerate contemporaneamente. Le relazioni tra la qualità dell'acqua e i parametri idrologici, come la portata dei corsi d'acqua o i modelli di flusso delle acque sotterranee, possono essere mostrate da equazioni matematiche, grafici e mappe. Per illustrare le relazioni descritte, sono riportate circa 75 analisi dell'acqua selezionate dalla letteratura e alcune di queste, insieme a molte altre non riportate, sono utilizzate anche per dimostrare le tecniche di rappresentazione grafica e cartografica. Le relazioni tra la composizione dell'acqua e il tipo di roccia di origine sono illustrate dai grafici di alcune delle analisi tabulate. Le attività dell'uomo possono modificare ampiamente la composizione dell'acqua attraverso gli effetti diretti dell'inquinamento e i risultati indiretti dello sviluppo idrico, come l'intrusione di acqua marina negli acquiferi sotterranei. Gli standard di qualità dell'acqua per uso domestico, agricolo e industriale sono stati pubblicati da varie agenzie. I requisiti dei progetti di irrigazione per la qualità dell'acqua sono particolarmente complessi. La conoscenza dei processi che controllano la composizione naturale dell'acqua è necessaria per una gestione razionale della qualità dell'acqua.