Щёлочность

Щёлочность является одной из важнейших характеристик природных вод. По значению щёлочности судят о направленности геохимических и гидрохимических процессов, обусловливающих формирование химического состава вод, эрозию земной поверхности, образование осадочных пород и т.д. Щёлочность используется для расчёта компонентов карбонатного равновесия и баланса угольной кислоты, что необходимо при исследовании состояния водных экосистем. Щёлочность имеет большое значение при оценке пригодности воды для разных целей практического использования. В промышленности и строительстве от значения щёлочности зависит скорость коррозии строительных материалов (бетона), образование карбонатной накипи в котлах, питающих паросиловые установки В сельском хозяйстве щёлочность определяет возможность использования воды для орошения.

ГОСТ 31957\* определяет щёлочность как показатель количественной оценки свойств водной среды реагировать с ионами водорода. Различают три формы щёлочности: свободную, карбонатную и общую.

## **Свободная щёлочность**

Под свободной щёлочностью понимают щёлочность, определяемую титрованием пробы воды до значения pH 8,3. Свободная щёлочность обусловлена присутствием в воде гидроксильных и карбонатных ионов и определяется количеством вещества кислоты, затрачиваемой на титрование пробы воды до pH 8,3.

## **Карбонатная щёлочность**

- это щёлочность, определяемая титрованием пробы воды до значения pH 5,4. Карбонатная щёлочность обусловлена присутствием в воде солей угольной кислоты (карбонатов и гидрокарбонатов) и определяется количеством вещества кислоты, необходимым для перевода карбонатов и гидрокарбонатов в угольную кислоту. Значение pH, соответствующее точке эквивалентности, зависит от равновесной концентрации угольной кислоты. Если титрование проводится без удаления диоксида углерода, то точка эквивалентности находится при pH около 4,5, при удалении - pH около 5,4.

## **Общая Щёлочность**

Общей называют щёлочность, определяемую титрованием пробы воды до значения pH 4,5. Общая щёлочность характеризует общее содержание в воде анионов слабых органических и неорганических кислот и гидроксильных ионов, титруемых сильной кислотой.

Карбонаты, гидрокарбонаты и свободный диоксид углерода представляют собой формы существования угольной кислоты в поверхностных водах суши. В таблице приведены количественные соотношения между ними, которые определяются состоянием карбонатно-кальциевой системы и в значительной степени зависят от значения pH. (таблицу см. в полной версии РД)

## Гидрокарбонаты

Гидрокарбонаты являются производными первой ступени диссоциации угольной кислоты и преобладают в воде в интервале pH от 6,0 до 10,0 (максимальное их содержание при pH от 8,3 до 8,4)

## Карбонаты

Карбонаты как продукты второй ступени диссоциации угольной кислоты появляются при рН>7 и становятся доминирующей формой производных угольной кислоты при рН>10,5.

## Диоксид Углерода

В кислых водах (pH 4-6) преобладает диоксид углерода (в основном в виде растворённых молекул С02) и недиссоциированные молекулы угольной кислоты Н2С03, на долю которой приходится около 1 %.

Основными источниками поступления гидрокарбонатов в поверхностные воды являются природные процессы химического выветривания и растворения карбонатных пород или алюмосиликатов, а также сточные воды предприятий химической, силикатной, содовой промышленности:

СаС03 + СО2 + Н20 - Са(НС03)2;

2NaAISi30 8 + 2С02 +11Н20 = Al2Si20 5(0H)4 + 2Na+ + 2НС03“ + 4H4Si04.

CaCO

3

CO

2

H

2

O

=

Ca

(

HCO

3

)

2

{\displaystyle {\ce {CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2}}}

Концентрация гидрокарбонатов в поверхностных водах суши колеблется в широких пределах - от 10-20 мг/дм3 до 400-500 мг/дм3 Она подвержена заметным сезонным изменениям, причём в маломинерализованных водах эти изменения коррелируют с изменением общей минерализации воды. Содержание карбонатов значительно ниже и редко превышает единицы миллиграммов в кубическом дециметре.

В поверхностных водах суши карбонатная щёлочность является превалирующей, и её обычно принимают равной общей щелочности. В загрязнённых поверхностных водах заметный вклад в общую щёлочность могут вносить и другие основания (фосфаты, силикаты, бораты, сульфиды, цианиды, ацетаты, пропионаты, аммоний и т.д). В окрашенных водах с очень низкой минерализацией на щёлочность может влиять присутствие гуматов и фульватов.

Источник: РД 52.24.493-2020