Пространственные и временные различия в
кислотности вод лишний раз показывают нам с полной наглядностью всю
недостаточность их строгой типизации. Однако если мы расположим их, как
это было сделано выше, по убывающему содержанию кальция, то в этом ряду
выявляются следующие тенденции: смещение равновесий в системе
углекислота-карбонат в сторону образования гидрокарбоната и углекислого
газа (углекислоты), убывающая буферная способность по отношению к ОН–
-ионам и затухающая – к Н+
-ионам.
Содержание
кальция.
Воды, богатые кальцием, заселены кальцефильными или выносливыми по
отношению к кальцию животными. В ручьях с высоким содержанием кальция
личинки комара-дергуна (Lithotanytarsus emarginatus) строят из извести
свои жилые трубки; при массовом их появлении они образуют так
называемые хирономидные туфы (по прежнему наименованию семейства
комаров-дергунов, или звонцов, – Сhiгопоmidае; теперь для них
принято название Tendipedidae). Моллюски, имеющие раковину, также
обитают преимущественно в водах, богатых кальцием. Примечательное
исключение составляет лишь пресноводная жемчужница, встречающаяся в
бедной кальцием воде ручьев. Вследствие того что склонность к
диссоциации (распаду) у углекислоты выражена слабо, ее чистые водные
растворы не могут иметь рН ниже 4. Это предельное значение почти
достигается в воде некоторых родников, выходящих на поверхность в
областях развития бедных известью пестроцветных песчаников. При рН ниже
4 карбонаты и гидрокарбонаты полностью диссоциируют, образуя вновь
углекислоту и углекислый газ:
В природе эти избыточные водородные ионы могут поставляться кислотами
из отмерших тканей (гуминовых кислот) и другими катионами (катионы, то
есть ионы, движущиеся при электролизе к катоду), а также свободной
серной кислотой, возникающей при бактериальном окислении сероводорода и
других сернистых соединений (прежде всего пирита).
Воды,
богатые гумусом.
В богатых гумусом водах, отличительным признаком которых служит
желтоватая до темно-бурой окраска, – в мочажинах
верховых болот и гуминовых озерах влажных прохладных климатических зон,
а также в черных водах областей, занятых тропическим дождевым лесом,
– гуминовые кислоты и родственные им органические вещества,
являющиеся катионообменниками, поставляют избыточные активные
водородные ионы (Н+ -ионы). рН таких вод может
опускаться до значений,
близких к 3. Ионный обмен протекает на высокомолекулярных,
преимущественно нерастворенных органических кислотах. Такие соединения
поглощают из раствора катионы, в частности ионы кальция, и выделяют в
воду соответствующие эквивалентные количества ионов водорода.
Наибольшей известностью в этом отношении пользуются клеточные оболочки
торфяных мхов, сохраняющие свои ионообменные свойства и после отмирания
растений.
Сернокислые
воды.
Низкая величина рН кислых минерализованных вод обусловлена присутствием
свободной серной кислоты в некоторых затопленных карьерах –
выработках бурого угля и в глиняных карьерах: рН их воды опускается по
этой причине тоже до значений, близких к трем. В весьма редких случаях
в чрезвычайно кислых водах кратерных озер рН может падать даже до
нулевого значения.