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Study and Interpretation of the Chemical Characteristics of Natural Water
Die chemische Zusammensetzung des natürlichen Wassers stammt aus vielen verschiedenen Quellen von gelösten Stoffen, darunter Gase und Aerosole aus der Atmosphäre, Verwitterung und Erosion von Gestein und Boden, Lösungs- oder Ausfällungsreaktionen unter der Landoberfläche und kulturelle Einflüsse, die sich aus Aktivitäten des Menschen ergeben. Einige der Lösungs- oder Ausfällungsprozesse von Mineralien können anhand der Grundsätze des chemischen Gleichgewichts, einschließlich des Massenwirkungsgesetzes und der Nernst-Gleichung, genau bewertet werden. Andere Prozesse sind irreversibel und erfordern die Betrachtung von Reaktionsmechanismen und -geschwindigkeiten. Die chemische Zusammensetzung der Gesteine der Erdkruste sowie die Zusammensetzung des Ozeans und der Atmosphäre sind für die Bewertung der Quellen gelöster Stoffe im natürlichen Süßwasser von Bedeutung. Die Art und Weise, wie gelöste Stoffe aufgenommen oder ausgefällt werden, und die in Lösung befindlichen Mengen werden von vielen Umweltfaktoren beeinflusst, insbesondere vom Klima, von der Struktur und Lage der Gesteinsschichten und von biochemischen Effekten im Zusammenhang mit den Lebenszyklen von Pflanzen und Tieren, sowohl im mikroskopischen als auch im makroskopischen Bereich. Zusammengenommen und in Anwendung mit dem weiteren Einfluss des allgemeinen Wasserkreislaufs im hydrologischen Zyklus bilden die chemischen Prinzipien und Umweltfaktoren eine Grundlage für die sich entwickelnde Wissenschaft der natürlichen Wasserchemie.
Grundlegende Daten für die Bestimmung der Wasserqualität werden durch die chemische Analyse von Wasserproben im Labor oder durch die Messung chemischer Eigenschaften vor Ort im Feld gewonnen. Die Probenahme wird durch Veränderungen in der Zusammensetzung des fließenden Wassers und durch die Auswirkungen von Schwebstoffen erschwert. Die meisten der ermittelten Bestandteile werden in gravimetrischen Einheiten angegeben, in der Regel Milligramm pro Liter oder Milliäquivalent pro Liter. Mehr als 60 Bestandteile und Eigenschaften werden häufig genug in Wasseranalysen einbezogen, um eine Grundlage für die Betrachtung der Quellen, aus denen jedes Element im Allgemeinen stammt, der wahrscheinlichsten Formen der Elemente und Ionen in Lösung, der Löslichkeitskontrollen, der erwarteten Konzentrationsbereiche und anderer chemischer Faktoren zu schaffen. Die Konzentrationen von Elementen, die üblicherweise in Mengen von weniger als einigen zehn Mikrogramm pro Liter vorhanden sind, lassen sich nicht immer leicht erklären, aber die vorliegenden Informationen deuten darauf hin, dass viele von ihnen durch die Löslichkeit von Hydroxid oder Karbonat oder durch Sorption an festen Partikeln kontrolliert werden. Chemische Analysen können gruppiert und anhand von Durchschnittswerten, Häufigkeitsverteilungen oder Ionenkorrelationen statistisch ausgewertet werden, um große Mengen an Daten zusammenzufassen. Die grafische Darstellung von Analysen oder Gruppen von Analysen hilft bei der Darstellung chemischer Beziehungen zwischen Wässern, wahrscheinlichen Quellen von gelösten Stoffen, flächenhaften Wasserqualitätsregimen und der Bewertung von Wasserressourcen.
Diagramme können den Wassertyp anhand der chemischen Zusammensetzung, der Beziehungen zwischen Ionen oder Ionengruppen in einzelnen Gewässern oder in vielen Gewässern gleichzeitig darstellen. Die Beziehungen zwischen der Wasserqualität und hydrologischen Parametern, wie z. B. der Abflussrate von Bächen oder der Grundwasserströmung, können durch mathematische Gleichungen, Grafiken und Karten dargestellt werden. Zur Veranschaulichung der beschriebenen Zusammenhänge werden etwa 75 aus der Literatur ausgewählte Wasseranalysen tabellarisch aufgeführt, und einige von ihnen sowie viele andere, die nicht tabellarisch aufgeführt sind, werden auch zur Veranschaulichung von Diagramm- und Kartierungstechniken verwendet. Die Beziehungen zwischen der Wasserzusammensetzung und der Art des Ausgangsgesteins werden anhand von Diagrammen einiger der tabellierten Analysen veranschaulicht. Die Aktivitäten des Menschen können die Wasserzusammensetzung durch direkte Auswirkungen der Verschmutzung und indirekte Folgen der Wassererschließung, wie das Eindringen von Meerwasser in Grundwasserleiter, erheblich verändern. Verschiedene Behörden haben Wasserqualitätsnormen für den häuslichen, landwirtschaftlichen und industriellen Gebrauch veröffentlicht. Die Anforderungen an die Wasserqualität von Bewässerungsprojekten sind besonders kompliziert. Für eine rationelle Bewirtschaftung der Wasserqualität ist ein grundlegendes Wissen über die Prozesse erforderlich, die die natürliche Wasserzusammensetzung steuern.
| ISBN: | 9781410223081 |
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| Sprache: | Englisch |
| Einband: | Taschenbuch |
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