Пресные воды используются как для питьевого водоснабжения, так и в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте — практически при всех видах человеческой деятельности. В зависимости от целей использования воды требования к её химическому составу и физическим свойствам могут быть различны.

К воде, применяемой в различных отраслях промышленности, предъявляются требования в соответствии со спецификой данного вида производства. Например, в сахарном производстве необходимо, чтобы вода имела минимальную минерализацию, так как присутствие любых солей затрудняет варку сахара. В пивоваренном производстве требуется отсутствие в воде CaSO4, препятствующего брожению солода. В воде, применяемой для винокуренного производства, нежелательно присутствие хлористого кальция и магния, которые задерживают развитие дрожжей. В текстильной и бумажной промышленности не допускается присутствие в воде железа, марганца и кремниевой кислоты. Производство искусственного волокна требует малой окисляемости воды и минимальной жесткости (до 0,64 мгэкв/л). Такие же требования по жесткости предъявляются к воде и в энергетической промышленности. К воде, используемой для хозяйственнопитьевого водоснабжения, предъявляемые требования можно свести к двум основным условиям: безвредности ее для организма и удовлетворительному качеству по вкусу, запаху, прозрачности и другим внешним свойствам (органолептические показатели).

Особенности химического состава природных вод и их физических свойств объединяются в понятие «качество воды» (т. е. её пригодность для какого-либо использования).

Качество воды – характеристика состава и свойств воды, определяющая её пригодность для конкретного водопользования.

К основным проблемам качества природных вод можно отнести следующие.

Заражение патогенами – важный фактор высокой заболеваемости и смертности от желудочно-кишечных болезней. Оно находится в прямой зависимости от плотности населения и уровня его социальноэкономического развития. Загрязнение патогенами не полностью контролируется даже в развитых странах мира.

Загрязнение органическими веществами. Органика попадает в воду в растворённом или взвешенном виде, главным образом со стоками канализации или с нерегулируемыми бытовыми стоками. Иногда – со стоками целлюлозно-бумажной и пищевой промышленности.

Благодаря растворённому в воде кислороду, поступающему из атмосферы за счёт турбулентного характера течения, реки обладают значительной самоочищающей способностью. Однако, когда поступление органики начинает превышать самоочищение, загрязнение воды прогрессивно во зрастает. Кроме того, содержание кислорода в воде обратно пропорционально её температуре, поэтому климатические условия также играют неблагоприятную роль в снижении самоочищающей способности рек.

Взвешенные вещества. Концентрация взвешенных тонких частиц почвы является показателем степени водной эрозии почвы. Значительную роль в увеличении стока наносов играет сельское хозяйство, благодаря нарушению естественного состояния поверхности почв в бассейнах рек. Увеличивающийся сток наносов приводит к ухудшению условий судоходства на реках, заилению водохранилищ и оросительных систем.

Асидификация – антропогенный природный процесс повышения кислой реакции среды. Принято, что природные воды находятся в состоянии асидификации, если показатель рН равен или меньше 5,0. Причина асидификации – сухие и влажные кислотные осадки, главными компонентами которых являются аэрозоли оксидов серы и азота и аммиак. При взаимодействии с водой или почвенной влагой они образуют серную, азотную и другие кислоты.

Происхождение кислотных осадков как естественное (извержения вулканов, лесные пожары), так и антропогенное (сжигание топлива, в основном угля).

Снижение показателя рН приводит к сокращению или исчезновению популяций ракообразных, рыб, насекомых, водорослей и зоопланктона. Замедляются репродукционные функции водных организмов.

Эвтрофикация – усиление биологической продуктивности водоёмов вследствие накопления в воде биогенных элементов. Избыточное поступление соединений азота и фосфора приводит к усиленному росту водных растений, в особенности микроскопических водорослей. Периодическое их развитие («цветение»), а затем отмирание сопровождается изъятием большого количества растворённого в воде кислорода и, как следствие, ухудшением качества природных вод.

Эвтрофикация приводит к ряду неблагоприятных экономических последствий: снижению рекреационной ценности водоёмов, снижению рыбной популяции, блокированию водозаборов и водосбросов, ухудшению качества воды.

Эвтрофикация – медленно развивающийся естественный процесс – может ускоряться в результате деятельности человека. Главными источниками поступления соединений азота и фосфора являются сельское хозяйство и бытовые стоки.

Повышенная концентрация нитратов. Основной их источник – сельскохозяйственные удобрения. Нитраты отличаются высокой растворимостью, и поэтому при внесении удобрений до 15 % от исходной массы уходит в водные объекты, в основном в подземные воды. Избыточная концентрация нитратов в питьевой воде может вызывать проблемы со здоровьем, в особенности болезнь крови у детей и риск раковых заболеваний у взрослого населения.

Минерализация вод. Хозяйственная деятельность человека приводит к росту содержания в воде основных ионов, встречающихся в природе (хлоридов, сульфатов, гидрокарбонатов; кальция, натрия, калия). Изменение количества содержащихся в воде растворённых веществ нередко приводит к асидификации, повышению общей жёсткости воды и, как следствие, ухудшению её качества.

Загрязнение тяжёлыми металлами. Тяжёлые металлы могут находиться в небольших, но опасных концентрациях в обработанных сточных водах или в более концентрированном виде на свалках промышленных отходов, попадая оттуда в подземные воды. Кроме того, тяжёлые металлы хорошо аккумулируются в донных отложениях водоёмов. Многие тяжёлые элементы, такие, как свинец, ртуть, цинк, хром, кобальт, медь, чрезвычайно токсичны не только для водной флоры и фауны, но и для человека.

Органические микрозагрязнители. В настоящее время в производстве и использовании находится около 100 000 химических веществ, в основном органического происхождения. Они попадают в водоёмы со стоками преимущественно химической, нефтехимической, металлургической, целлюлозно-бумажной и текстильной промышленности. И, хотя концентрации органических загрязнителей в природных водах обычно очень м алы, они обладают высокой токсичностью (один грамм диоксина делает непригодным для жизни около 1 млн м3 воды).

Многие из загрязнителей отличаются долгой продолжительностью нахождения в окружающей среде, передаются по пищевым цепям, накапливаясь в отдельных звеньях, обладая способностью подавлять иммунные системы организма.