Наиболее значительным поставщиком органических веществ в природную воду является почва. В состав этих веществ входят растительные и животные остатки, промежуточные продукты их распада, продукты жизнедеятельности флоры и фауны, а, также гумусовые вещества. Содержание их в почве составляет 85—90 %.
Источниками органических веществ в природных водах часто являются наземные растения, высшая водная растительность, актиномицеты и фитопланктон, поставляющие как необходимые строительные единицы для образования гумусовых соединений, так и непосредственно окрашенные или пахнущие вещества.
Одной из важнейших причин появления в природной воде органических веществ является загрязнение ее промышленными стоками, возникающее в результате нарушения правил охраны водоисточников, а также несовершенства или отсутствия специальных методов обработки сточных вод.
Органические вещества, поступающие в водоемы в результате естественных биологических процессов или деятельности человека, являются главной составляющей при формировании качественных показателей природных вод.
В настоящее время имеется много прямых и косвенных методов определения органических веществ в природных водах, к числу которых относятся определение потери при прокаливании, определение отдельных элементов, определение цветности, окисляемости, ВПК, показателя преломления света, окислительно-восстановительного потенциала, исследование спектра поглощения и т. д. Некоторые из свойств воды в большей или меньшей степени могут быть использованы для качественной оценки водного гумуса. Наиболее легко определяемым показателем является цветность воды, величину которой, выраженную в градусах, получают колориметрическим сравнением окраски фильтрованной воды с платиново- или бихромат-кобальтовой имитацией. Однако абсолютная величина цветности не может служить надежным критерием не только качественной, но и количественной оценки водного гумуса, поскольку интенсивность окраски зависит как от его природы, так и от степени диссоциации молекул в растворе.
Изменение свойств окрашивающих воду веществ, связанное не только с разным происхождением, но и с наличием в их составе различных фракций, может оказывать существенное влияние на течение технологических процессов обработки цветных вод. В то же время сезонные изменения свойств водного гумуса изучались мало и характеристика обусловливающих их фракций известна для немногих источников [4, 6, 12, 19]. Учитывая большое значение этих данных для организации процесса обесцвечивания воды и отсутствие их для важнейших водоисточников Украины, мы провели длительное наблюдение сезонных изменений водного гумуса на образцах воды рек Днепра и Десны (в районе Киева).
Возможность качественной характеристики органических веществ, обусловливающих привкусы и запахи природной воды, в настоящее время очень ограничены.В настоящее время имеются инструкции для проведения проб на привкусы и запахи, а также работы, содержащие методологическую разработку органолептического метода. В частности, установлено [41] влияние фона на точность органолептических показателей. Наличие в лаборатории запаха, однородного с определяемым, понижает, а наличие постороннего — несколько повышает восприимчивость к испытываемому запаху.
Реакции озонирования широко используются в практике для установления структуры органических веществ. Этому вопросу посвящены работы Г. Гарриеса, Л. Лонга и других исследователей [60, 68]. В связи с разложением водой промежуточных продуктов озонирования изучение механизма взаимодействия органических соединений с озоном обычно проводилось в жидком состоянии или в растворителях, инертных к действию озона (уксусной кислоте, четыреххлористом углероде, петролей-ном эфире, хлороформе, гексане, этилацетате).
В отличие от применения озона для обеззараживания возможность использования озона для обесцвечивания природных вод начала привлекать внимание исследователей сравнительно недавно [74, 21, 1, 70, 58, 79].
Опубликованные исследования, констатируя снижение суммарной цветности воды при хлорировании и возможность интенсификации этого процесса, подтвердили перспективность использования хлора для обесцвечивания воды ряда рек и водохранилищ [10, 4, 6, 18].
Наличие в природных поверхностных водах пахнущих веществ, достаточно устойчивых к окислению кислородом воздуха, делает весьма перспективным использования для их разрушения более сильных окислителей, в частности озона.
Характер взаимодействия пахнущих органических примесей природных вод с хлором или его производными представляет значительный интерес, поскольку хлор является реагентом, повсеместно применяющимся при подготовке воды для питьевых целей.
Поглощение растворенных веществ поверхностью твердых; тел, в частности активированных углей, открывает широкие возможности для удаления из воды нежелательных органических примесей или загрязнений.В случае поверхностей, образованных атомами с насыщенными валентностями, адсорбция объясняется физическими силами притяжения. Основную роль при этом играет дисперсионный эффект вандерваальсовских сил, в особенности при адсорбции неполярных или слабополярных молекул.
Способность водного гумуса адсорбироваться на хлопьях гидроокисей алюминия и железа, образующихся в результате гидролиза вводимых в воду коагулянтов, широко используется в практике для обесцвечивания воды. Теоретические основы процесса, влияние величины pH, солесодержания, температуры, времени присутствия других реагентов, интенсивности перемешивания и т. д. достаточно основательно изучены многими исследователями [19, 24, 26, 40].
Разнообразие органического состава природных поверхностных вод, обусловленное современными условиями существования поверхностных водоисточников, служит серьезным препятствием для априорного выбора методов улучшения органолептических показателей такой воды.
Широко используемому в практике водоподготовки методу обесцвечивания и осветления воды коагулянтами присущи серьезные недостатки. При коагулировании примесей воды значительно меняются ее свойства, уменьшается карбонатная щелочность и pH воды, увеличивается содержание сульфатов, свободной углекислоты, в воде появляются остаточный хлор и алюминий и т. д. Обработка воды коагулянтами не только не может быть использована для дезодорации воды, но часто является косвенной причиной ухудшения привкуса и запаха воды.