الخصائص البيولوجية للمياه وكذلك الخصائص الكيميائية للمياه. وسنذكر أيضًا خواص الماء، وسنتحدث أيضًا عن الخواص الفيزيائية للماء، وكل هذا من خلال مقالتنا. العمل معنا.
الخصائص البيولوجية للمياه
ومن الاختبارات المهمة لتحديد مدى صلاحية المياه السطحية والجوفية للشرب هو تحديد عدد مستعمرات بكتيريا مجموعة القولونيات، حيث يسهل اكتشاف هذه الأنواع في المياه ويمكن التعرف عليها بسهولة من قبل المتخصصين في مجال البكتيريا.
ووجود هذا النوع من البكتيريا، وخاصة نوع بكتيريا الإشريكية القولونية (E. Coli)، يدل على وجود تلوث في مياه الصرف الصحي. ويصاحب هذا النوع من البكتيريا وجود عدد كبير من البكتيريا المسببة للأمراض. وقد أثبتت الدراسات أن هذا النوع من البكتيريا لا يتواجد في خزانات المياه الجوفية عندما تزيد أعماقها عن 40 متراً.
وجود الفيروسات في الماء أخطر من البكتيريا لأن الفيروسات تعيش لفترة أطول ووجود وحدة فيروسية واحدة يسبب العدوى.
ولحسن الحظ، فإن المياه الجوفية العميقة خالية من الفيروسات والبكتيريا المسببة للأمراض. بالإضافة إلى ذلك فإن اتجاه حركة ومعدل تدفق المياه الجوفية وحركة الكائنات الحية الدقيقة والبكتيريا والفيروسات تعتمد بشكل أساسي على حجم الفراغات الموجودة في الصخور، وعلى التفاعلات في الأوساط المائية، وعلى كمية الغذاء المتوفرة، و على عمر هذه الكائنات.
ومن المعروف أن الكائنات الحية الدقيقة تميل إلى الالتصاق بحبيبات الطين الموجودة في التربة. في التربة الدقيقة الحبيبات تكون حركة البكتيريا قليلة، أما في التربة الخشنة فإن معدل حركتها سريع. أما الفيروسات التي تعيش أكثر من 50 يوما، فيمكنها التحرك لمسافة 250 مترا أو أكثر في التربة التي تحتوي على… مواد عضوية تمثل مصدر الغذاء لهذه الكائنات.
من الممكن أن تعيش الكائنات الحية الدقيقة في الماء حتى عمق 2000 متر، حيث تكون درجات الحرارة والضغوط مناسبة لعيش بعض أنواع الكائنات الحية الدقيقة. إن وجود مصدر للكربون العضوي في الرواسب الجيولوجية يساعد على نشاط البكتيريا، كما أن هناك عناصر أخرى تساعد على ذلك مثل الفوسفور والكبريت والعناصر النزرة في الماء والبكتيريا اللاهوائية تنشط في الخزانات العميقة حيث تساعد في عملية اختزال الكبريتات، والمواد العضوية، والنترات، ويساعد في وجود ثاني أكسيد الكبريت، وثاني أكسيد الكربون، وغاز الميثان.
الخصائص الكيميائية للمياه
1- معادلة الأحماض :
يعتبر الماء مادة متعادلة كيميائيا، لأن حموضته وقاعديته سبع درجات، وبالتالي لا يمكن اعتباره مادة حمضية أو قاعدية.
2- الذوبان :
يذيب الماء جميع المواد لأنه مادة قطبية تحتوي على أيونات حرة. ولذلك فإن الكثير من الأملاح والمواد تذوب في الماء، فلا يوجد ماء نقي 100% لأن هناء يوجد فيه غازات وأملاح تذوب فيه.
3- الثقل :
ويعرف باسم الماء الثقيل، وهو عبارة عن تركيب يتكون من اتحاد الديوتيريوم مع الأكسجين. تتكون قطرة الماء الواحدة من ملايين الجزيئات التي تتكون من ذرات الأكسجين والهيدروجين. يتكون الماء النقي من نسبة قليلة من الديوتيريوم، وهو ما يعرف بذرة الهيدروجين، والتي يزيد وزنها عن الذرة العادية، ولذلك يطلق عليه مكون من الماء. من ذرات الديوتيريوم وذرات الأكسجين في الماء الثقيل.
4- التوصيل الكهربائي :
يعتبر الماء موصلاً جيداً للكهرباء نظراً لكمية الأملاح الذائبة فيه. الماء وحده موصل ضعيف للكهرباء.
5- الروابط الكيميائية :
يعتبر الماء بناء ذو هيكل قوي. تركيبته الكيميائية تمنحه تلك القوة. يتكون جزيء الماء الواحد من ذرتين هيدروجين وذرة أكسجين. يوجد إلكترونين يدوران حول نواتين في كل ذرة من ذرتي الهيدروجين. هناك مساحة لاثنين من الإلكترونات، وذرة الأكسجين لديها ستة إلكترونات، وهناك مساحة لاثنين آخرين. وعندما تتحد الذرتان معًا تملأ النقص الموجود في ذرات الهيدروجين وذرة الأكسجين لتكوين جزيء ماء ذو قوة وترابط.
6- التماسك والترابط:
يعتبر الماء من أكثر السوائل تماسكاً وترابطاً، ويمكن ملاحظة ذلك من خلال وضعه في وعاء وملاحظة أن سطحه ينجذب إلى الداخل، وكأن شيئاً ما يجذبه. إذا وُضع العنكبوت فإنه يمشي على سطحه كأنه يمشي على سطح صلب، وهو ما يعرف بظاهرة التوتر السطحي للماء، فعندما ينسكب الماء يُرى وهو يتشكل على شكل قطرات، و ونتيجة لهذه الخاصية، فإن قطر الأنبوب الذي ينخفض فيه الماء، يرتفع إلى الأعلى كأنه يتسلق جدرانه، وهذا ما يعرف بالخاصية. التناضح، والذي يتسبب في انتقال الماء من التربة عبر جذوع الأشجار وأغصانها. وهذه الخاصية مسؤولة أيضًا عن حركة الدم داخل الأوعية الدموية في جسم الإنسان.
7- ثبات الحرارة :
يغلي الماء عند درجة حرارة مئة، وهذا ينفرد به دون مركبات الهيدروجين المشابهة له في التركيب، لأنه يغلي عند درجة حرارة سبعين. ولو كان الماء كذلك لوجد على سطح الأرض في درجات الحرارة العادية على شكل بخار، ومن مظاهر الثبات الحراري للماء أنه إذا وُضع في وعاء معدني كالحديد مثلاً، حيث أن وضع النار فيه سيتطلب وقتاً أطول مما لو تم وضع تلك الحاوية فارغة، وذلك بسبب ارتفاع معامل درجة حرارة الماء النوعي، بينما يلاحظ ارتفاع درجة حرارة الرمال الساحلية القريبة من البحار والمحيطات. وماؤه بارد، فنجده بارداً في الليل بينما الماء دافئ.
8- منحنى الكثافة الفريدة :
ومن الخصائص الفريدة للماء، والتي تعتبر شذوذًا، أنه إذا تم تبريده، تقلص حجمه وازدادت كثافته. تتوقف هذه الخاصية عند أربع درجات مئوية، وإذا تم تبريدها أكثر، يبدأ حجمها في التوسع بدلاً من الانكماش.
خصائص المياه
1- التماسك:
يعد التماسك أحد الخصائص الرئيسية للمياه، حيث تنجذب جزيئات الماء لبعضها البعض بسبب القطبية التي تحملها. تتماسك جزيئات الماء معًا بواسطة روابطها الهيدروجينية وتحافظ على درجات حرارة معينة لتحافظ على سيولتها بدلاً من أن تتبخر وتتحول إلى حالة غازية. تعمل خاصية التماسك على زيادة التوتر السطحي.
2- الإلتصاق:
تُعبّر خاصية الالتصاق عن مقياس لقدرة الماء على جذب أنواع أخرى من الجزيئات إليه، حيث يعتبر الماء أحد العناصر التي تعمل على التصاق الجزيئات مع بعضها البعض من خلال الروابط الهيدروجينية التي تشكلها، ومن خلال اتحاد خصائص التماسك والالتصاق، وعمل الشعيرات الدموية، والذي يحدث عندما يرتفع الماء إلى أنبوب زجاجي ضيق أو داخل سيقان النباتات المختلفة.
3- التوتر السطحي :
تعمل خاصية التوتر السطحي على تكوين قطرات وموجات من الماء. كما يعمل على تحريك الدم عبر الأوعية الدموية الدقيقة في أجسام بعض الحيوانات، بالإضافة إلى تحريك جزيئات الماء مع العناصر الغذائية التي تحملها أحياناً من جذور النباتات إلى أوراقها.
4- الخاصية الشعرية:
السبب الرئيسي لهذه الخاصية هو التوتر السطحي. مثال على ذلك ما يحدث للنباتات عندما تحاول امتصاص الماء. تلتصق جزيئات الماء بالسطح الداخلي لأنابيب النبات. ويمنع التوتر السطحي ذلك ويعمل على تسطيح جزيئات الماء التي ترتفع وتتجمع جزيئاتها لتتماسك من جديد. وتستمر هذه العملية حتى تصبح كميته كافية لتتغلب عليها الجاذبية وتسحبها للأسفل.
5- الروابط الهيدروجينية :
الروابط الهيدروجينية تسبب الحالة الصلبة للماء وهو الجليد الذي يمكن أن يطفو على سطح الماء مكوناً الجليد الذي يعتبر ذو كثافة أقل من الماء، حيث تعمل جزيئات الماء على تكوين هياكل بلورية عند درجة حرارة التجمد، وهي 0 درجة مئوية أو 32 درجة فهرنهايت.
الخصائص الفيزيائية للمياه
الماء لديه حرارة نوعية عالية. الحرارة النوعية هي كمية الطاقة اللازمة لتغيير درجة حرارة المادة. ونظرًا لأن الماء له حرارة نوعية عالية، فإنه يمكنه امتصاص كميات كبيرة من الطاقة الحرارية قبل أن يبدأ في التسخين. وهذا يعني أيضًا أن الماء يطلق الطاقة الحرارية ببطء عندما يتسبب في تبريد الظروف، كما أن ارتفاع درجة حرارة الماء يسمح لمناخ الأرض بالاعتدال ويساعد الكائنات الحية على تنظيم درجة حرارة أجسامها بشكل أكثر فعالية.
الماء في حالته النقية له درجة حموضة محايدة. ونتيجة لذلك، فإن الماء النقي ليس حمضيا ولا قاعديا. يغير الماء درجة الحموضة عندما تتحلل المواد الموجودة فيه. يبلغ الرقم الهيدروجيني للمطر حوالي 5.6 لأنه يحتوي على ثاني أكسيد الكربون المشتق بشكل طبيعي. وثاني أكسيد الكبريت.
يوصل الماء الحرارة بسهولة أكبر من أي سائل باستثناء الزئبق. هذه الحقيقة تجعل المسطحات الكبيرة من الماء السائل مثل البحيرات والمحيطات تتمتع بدرجة حرارة عمودية موحدة بشكل أساسي.
توجد جزيئات الماء في صورة سائلة في نطاق كبير من درجات الحرارة من 0 إلى 100 درجة مئوية. يتيح هذا المزيج لجزيئات الماء أن تكون سائلة في معظم الأماكن على الأرض.
يعتبر الماء مادة مذيبة عالية، وهو قادر على إذابة عدد كبير من المركبات الكيميائية المختلفة. تتيح هذه الميزة للمياه حمل العناصر الغذائية المذيبة في الجريان السطحي وتدفق المياه الجوفية وفي داخل الكائنات الحية.