— С древнейших времен стали понимать великое значение воды не только для людей и всяких животных и растительных организмов, но и для всей жизни Земли. Некоторые из первых греческих философов ставили воду даже во главе понимания вещей в природе, и вся древняя мудрость признавала воду стихиею мира, то есть первозданным, или исходным, веществом. Роль В. в природе громадна, но это отнюдь не первозданная стихия; без нее нельзя обойтись в понимании множества природных явлений, но она не составляет причины или исхода всех их, потому что инертная сама по себе вода становится носительницею силы и возбудительницею громадного множества явлений в природе лишь в силу того, что она поглощает и распределяет энергию солнечных лучей; предоставленная же действию мировых сил природы — без солнечного тепла — В. дает полярные льды, среди которых жизнь и всякое движение замирают. Следовательно, понимание значения воды может получиться только при знакомстве с отношением ее к теплоте и другим силам и веществам, что и заставляет начинать статью о В. с трех отделов: о физических свойствах воды, о химических отношениях ее и о воде в природе. Но так как природные воды обладают весьма неодинаковыми качествами, как видим, напр., при сличении свойств воды морской, минеральной и пресной, то прежде всего должно сделаться ясным, что под именем воды (по-латыни Aqua, откуда знак воды Aq., часто применяемый в науке, а от греческого наименования воды (hydros) происходят названия: гидраты, гидролиз, гидравлика и т. п., которыми выражается участие в них воды, см. эти слова) — подразумевается то общее начало, которое содержится во всяких водах природы. Такую В. называют химически чистою водою. Она получается через перегонку природных видов В. (см. ниже, V) и через сгущение (при охлаждении) водяных паров. Вода дождей получается в природе тем же способом испарения и сжижения, а потому дождевая вода до некоторой степени может считаться образцом чистой воды (см. III и IV) и во множестве случаев (например для составления некоторых лекарств, в фотографии и т. п.) может заменять перегнанную воду. Но обе они, сжижаясь среди воздуха, растворяют газы воздуха и поглощают из него другие вещества (пыль, соли и проч., см. Воздух), в нем находящиеся, а потому не могут считаться за совершенно чистую воду, какая требуется в некоторых научных исследованиях, напр., при определении веса кубической меры воды, при точном определении ее растворяющей способности, при сравнении гальванического сопротивления ее растворов и т. п. Приготовление действительно абсолютно чистой воды особенно затрудняется тем обстоятельством, что вода действует химически на обыкновенные виды сосудов (из стекла, фарфора, обык. металлов и т. п.) и при перегонке природных видов В. вместе с нею переходят в парообразное состояние хотя весьма мало летучие, но всегда в дистиллированной и дождевой В. находящиеся количества некоторых органических (углеродистых) веществ. Поэтому получение совершенно чистой В. требует употребления: 1) платиновых (или золотых) сосудов, п. ч. на платину вода не действует, 2) предварительного разрушения (превращения в газы и нелетучие тела) органических подмесей, что делается при помощи перегонки воды с хамелеоном (см. это слово и Марганец) и 3) новой перегонки в платине и в среде или струе воздуха, очищенного через промывку в воде и процеживание через длинный слой ваты, чтобы могли поглотиться только газы и 4) сохранение в платиновом (но не стеклянном) сосуде среди безвоздушного пространства, в которое выделяется поглощенный воздух. Только такая В. сохраняется беспредельно долго, не загнивая, то есть не давая места развитию плесени и вообще микроорганизмов, тогда как дождевая и обыкновенная перегнанная В. при долгом сохранении почти всегда загнивает, как и всякая природная В., исключая некоторые минеральные воды (см. это слово). Говоря о физических и химических свойствах В. подразумевают именно такую совершенно чистую В., которую и приготовляют для нормальных определений. Но необходимо с самого начала ясно видеть, что множество свойств В. претерпевает лишь ничтожнейшее (в пределах точности опытов находящееся) изменение при переходе от совершенно чистой воды к обыкновенной дистиллированной, а иногда и к обыкновенной дождевой или пресной, потому что эти виды В. содержат в растворе очень мало посторонних веществ. Так, напр., плотность В. от растворения в ней воздуха (до насыщения) изменяется лишь настолько, что это изменение можно открыть только точнейшими из существующих способов, а именно, если чистая вода имеет плотность 1, то насыщенная воздухом — 0,999997 (Менделеев, "Исследование водных растворов", 1887, стр. 383). Однако другие свойства В., особенно химические, часто изменяются от малейшей подмеси растворенных веществ. Так, напр., железо в химически чистой воде не ржавеет, что происходит с ним очень легко в воде, содержащей воздух. Малое количество раствора хамелеона и серной кислоты окрашивают химически чистую В. в красный цвет даже при нагревании, а если взять обыкновенную дистиллированную В., содержащую органическую подмесь, то окрашивание исчезает. Многие горные породы совершенно иначе относятся к чистой В., чем к обыкновенной природной В., именно потому, что последняя содержит в растворе воздух, углекислоту и некоторые соли (см. X).

Важнейшие или необходимейшие сведения о В. распределены в следующих отделах: I. Физические свойства, II. Химические отношения воды, III. В. в природе, IV. В. для питья, V. Дистиллированная, или перегнанная, В., VI. Применение воды для паровиков, VII. В. в крашении, VIII. Сточные воды, IX. Вода в почве, X. Геологическая роль В.

I. Физические свойства В. часто (напр., плотность и теплоемкость) служат единицею для сравнения свойств других веществ. Вес В. служит мерилом для установления отношений между мерою объемов и веса (см. Десятичная система мер и весов); так, вес куб. сантиметра В. при 4° Ц. принимается за грамм, куб. дециметра (или литр) за килограмм, куб. метра за тонну и т. п.

В. относится к сравнительно небольшому числу веществ, весьма легко переходящих все состояния: твердое (лед), жидкое и газообразное (водяной пар); ее можно иметь при температурах от -10° (холода) до 0° Ц. даже единовременно во всех трех состояниях. Так, например, если некоторое количество воды ввести под колокол воздушного насоса и выкачивать воздух так, чтобы упругость оставшегося была ниже 4,57 млн. ртутного столба, то вода закипит, то есть образуется пар, и, расходуя теплоту для парообразования, охладится до 0°, так что превращается постепенно в лед. В парообразном состоянии вода может находиться при всяких температурах, но пары данной температуры при сдавливании переходят в жидкость, если упругость (или внешнее давление) их превзойдет известную меру, так что для парообразного состояния гранью служит эта наибольшая упругость, изменяющаяся с температурою. Так напр., при 100° Ц. наибольшая упругость водяных паров доходит до нормального давления атмосферы, или до 760 мм ртутного столба (считая ртуть при 0° и относя наблюдение к географ. широте в 45°). Если представить при давлении в 760 мм некоторое пространство наполненным парами В. при 100°, и, поддерживая эту температуру, станем увеличивать объем — пары будут расширяться подобно газу и не будут насыщать пространства (т. е. в то же пространство можно будет вмещать еще новое количество водяных паров), но давление будет уменьшаться по мере увеличения объема. Если же вместо разрежения станем сдавливать пары (все при 100°), то давление 760 мм возрастать не будет, а часть водяных паров перейдет в жидкое состояние. Таким образом, каждой температуре t (по Цельсию) отвечает свое наибольшее давление паров (h млн. ртути 0°), короче называемое просто упругостью паров (подразумевая — наибольшую возможную), а именно:

"Атмосферой", или нормальным давлением, принимается давление столба ртути в 760 мм при 0° и широте 45°; упругость паров воды Н, выраженная в атмосферах, и соответственные температуры суть:

Очевидно, что каждой данной упругости паров отвечает низшая возможная температура. Нагретые выше ее пары называются перегретыми; при низшей же температуре пары превращаются отчасти в жидкость. Перегретые пары значительного давления имеют большое применение в заводском деле, напр., при перегонке нефти (см. Вазелин, Смазочные масла и Перегретые пары).

Жидкою В. может оставаться при данной температуре только тогда, когда находится под давлением равным или большим вышеуказанной упругости ее паров; в пространстве, не насыщенном парами [здесь входит понятие о парциальном давлении, если имеется, как в воздухе, смесь различных газов и паров, но предмет этот рассматривается особо в статьях: Парциальное (частное) давление и Пары], В. испаряется; если же пространство насытится парами, то часть В. остается в жидком виде, пока температура не достигнет "температуры абсолютного кипения" или "критической", ей свойственной, которая, по определению Дьюара (Dewar, 1884), лежит для воды около 370° (по данным 1891 г. Бателли: 364°,3). При этой температуре вода вся переходит в пар (см. Критическое состояние), следовательно, эту температуру должно считать высшею гранью жидкой воды. При охлаждении до 0°, как общеизвестно, вода переходит в твердое состояние, кристаллизуется в лед (см. это слово), но этот переход может замедляться при совершенном покое охлаждаемой воды, так что ее можно охлаждать даже до -10°, сохраняя в жидком виде. Такая переохлажденная вода от сотрясения и кусочка льда начинает давать твердые массы льда, но выделяющееся тепло повышает температуру остальной В., а потому часть ее, пока тепло не потеряется, остается в жидком виде и при образовании льда общая температура устанавливается 0°. Что касается до твердого состояния В., т. е. льда и снега (см. эти слова), то оно не существует при температурах выше 0°. Таким образом, как у жидкого, так и твердого вида В. есть абсолютные температурные пределы; только для парообразного состояния нет температурных пределов (лед сохнет или испаряется подобно воде жидкой даже при наинизших известных температурах), но зато есть предельные давления.

Перемена состояний В. обусловливается не только температурою, но и количеством тепла, потому что сопровождается или поглощением тепла, а именно при переходе твердого в жидкое и газообразное состояние и при переходе жидкости в пар, или же выделением тепла, если пар переходит в жидкость или эта последняя в твердое состояние (см. Плавление, Испарение). Определение Реньо и др. установили, что для перехода одной весовой части жидкой воды в пар (имеющий ту же t) при различных температурах расходуется различное количество теплоты, а именно: при 0° Ц. — 606 ед. тепла; при 50° Ц. 571 ед. тепла; при 100° Ц. — 534 ед. тепла; при 150° Ц. — 494 ед. тепла. Приближенно можно принимать до 200°, что при t° скрытое тепло испарения = 606-0,75 t. Это показывает, что расход тепла уменьшается с возвышением t и что можно ждать температуры, при которой он = 0. Этого и должно ждать при упомянутой выше температуре абсолютного кипения. При переходе льда в жидкость при 0° поглощается 80,0 ед. тепла (Бунзен), при -5° менее, а именно 76,7 (Петтерсон). Металлы (напр. Pb 5,8, Sn 13) и многие твердые тела поглощают, плавясь, обыкновенно менее тепла, чем В., а жидкости (напр. CS ₂ 90, Br₂ 51, CHCl₃ 70), испаряясь, поглощают менее тепла, чем В. [Это находит объяснение в том, что В. из всех жидкостей представляет наименьший химический частичный вес, и тепло, испаряющее количества, пропорциональные частичным весам для всех веществ, хотя не одинаково в точности, но близко, так как произведение из скрытой теп. испарения на частичный вес есть величина мало изменяющаяся для хорошо исследованных веществ (см. Частицы).]. Это имеет большое значение как в природе, так и в технике. Так, напр., в природе превращение водяных паров в жидкость (роса, дождь и т. п.) сопровождается выделением столь значительного количества тепла, что оно препятствует быстрому охлаждению, и, обратно, испарение В. препятствует накаливанию, а потому умеряет климат, чему содействует большая теплоемкость (см. это слово) В. и ее малая теплопроводность. Теплоемкость жидкой воды при 0° принимается за 1, при 50° она = 1,039, при 100°= 1,063 (Эттинген), следовательно, остается значительною при всех температурах и большею, чем у других жидкостей (напр., спирт 0,55, эфир — 0,53, ртуть — 0,033). Теплоемкость паров воды гораздо меньше, а именно лишь = 0,37, даже теплоемкость льда менее, чем жидкой В., а именно = 0,46. Поэтому как жидкая нагретая вода, так особенно водяные пары могут скоплять (пары в виде скрытого тепла) в себе много тепла, а потому их употребляет как природа, так и техника для передачи тепла. Так, напр., нагревание жилищ, перегонных сосудов (напр., см. Винокурение), испаряемых растворов (см. Выпаривание) и т. п. во множестве случаев с наибольшими удобствами производится при содействии нагретой воды или пропускаемых водяных паров. На том же свойстве В. (равно как по легкости иметь ее всюду в распоряжении) основано и применение ее для установления постоянных температур 0° и 100° в термометрах, принимая за исход — температуры таяния льда (чистого, при норм. давлении) и кипение воды (при нормальном давлении, см. Термометрия). Те же термические свойства В. служат основанием для ее применения в паровых и др. термических машинах, где механическая работа, в сущности, производится на счет тепла, развиваемого топливом и В., образуя пар или охлаждаясь, служит только посредником или передает работу тепла из очага действующим механизмам, подобно передаточному ремню или валу (см. Теплота, как движение [Множество практических задач техники решается на основании приведенных выше термических свойств воды, напр., спрашивается: какую температуру будет иметь (не теряя тепла) В., если к килогр. ее при t° присоединяется M килогр. паров, имеющих температуру 100°. Примем для простоты расчета (как потребно в технике) сред. теплоемкость жидкой B. = 1 и, заметив, что после смешения получится N + M воды, назовем искомую температуру через х. Очевидно, что M килогр. паров потеряют M (534+100-х) ед. тепла, а N кило В. приобретут N(x — t) ед. тепла и их разность = 0, откуда X[ (M634 + N_t)/(M + N)]. То же получится иначе, если сочтем, что в M паров было от 0° ед. тепла M 634, а в N воды было М _t ед, тепла, в смеси же будет (M + N)x, и сумма двух первых равна последнему.]). Из других физических свойств В. остановимся здесь [иные свойства В. напр., вязкость, теплопроводность, трение и т. п. рассматриваются в соответственных статьях Словаря] лишь на ее удельном весе (плотности), сжимаемости и сцеплении как на таких, которые явно находятся в связи с природными явлениями, техническими приложениями и вышеуказанною переменою состояний В. при нагревании.

Плотность В., или вес куб. меры ее, изменяется смотря по состоянию — жидкому, твердому и парообразному — и смотря по температуре. В прошлом столетии был (Делюк, Гильпин и др.) найден поразительный факт, что В. при температуре около 4° Ц. представляет наибольшую плотность, то есть данная масса ее при 4° занимает наименьший объем, или иными словами: жидкая В. от 0° при нагревании до 4° Ц. не расширяется, а сжимается и только после этой температуры с нагреванием увеличивает свой объем в отличие от всех почти других жидкостей, постоянно расширяющихся при нагревании. Точные определения изменений объема или плотности воды произведены затем многими исследователями. Особенно важны данные Галльштрёма (1823), Депре (1837), Пьерра (1847), Коппа (1847), Гагена (1855), Гирна (1867) и Росетти (1869). Обработкою сведений этого рода занимались вслед за Biot (1811) множество ученых, особенно же важны исследования Миллера (1856) в Англии, Франкенгейма (1852) в Германии и Макарова (1891) в России. Свод этих сведений дан Менделеевым в "Жур. Русс. физико-хим. общества" (1891 г.) и в "Philosophical Magazine" (1892); оказывается, что для жидкой воды все изменение плотности: от -10° Ц. (тогда вода переохлаждена) до +200° Ц. (в замкнутом пространстве, напр., в паровике) выражается формулою:

S_t = [(t — 4)²]/[(A + t)(B — t)C]

где S_t есть удельный вес жидкой воды (вес литра в килограммах) при температуре t (по Цельсию) при давлении в 1 атмосф., приняв плотность при 4° Ц. = 1; А = 94,1; В = 703,5 и С = 1,9.

Так как В. океанов и морей играет весьма важную роль в природе и сведения о ее расширении имеют большое значение в гидрографии, то приводим здесь результат, полученный адмир. Макаровым из всех доныне известных наблюдений, см. "Журнал Русс. физ.-химич. общества", 1891), над изменением плотности морской В. Удельные веса такой воды даны в отношении к чистой воде при 4° и притом: I — для морской воды, разжиженной пресною, и II — для морской воды обычной степени солености (как можно судит по величине уд. веса, см. далее III).

Руководясь этими данными и приведенными выше для расширения чистой воды, С. О. Макаров составил полные таблицы, изданные под названием: "Об измерении удельного веса морской воды", 1891 г. Для расширения обычной пресной воды можно довольствоваться числами, данными для чистой воды, но, однако, не должно забывать, что всякая В., содержащая что-либо в растворе, сильнее расширяется, чем чистая, и чем более веществ растворено в воде, тем ее расширение значительнее, как видно уже из приведенных данных для двух сортов морской воды.

В природе и при изучении влияния температуры на вещество изменения плотности и объема В. имеют весьма большое значение. В. водоемов охлаждается с поверхности от лучеиспускания, нагревается также с поверхности — от солнечной теплоты, слои же воды располагаются по относительной своей плотности. Пока В. нагрета до температур высших, чем 4° Ц., верхние слои будут теплейшими, как это и видим в нормальных условиях; но если охлаждение достигает до 4° Ц., то нижние слои будут теплее верхних, потому что при охлаждении плотность уменьшается. Следовательно, на поверхности В. достигается 0°, или температура замерзания, ранее, чем на дне водоема. Поэтому лед образуется в водоемах с поверхности, а не со дна или не с середины В., как и видим в природе (подробнее см. Лед в природе). Плавает лед по поверхности В. по той причине, что он еще легче, чем В. при 0°, а именно: при 0° куб. дециметр его весит 0,91674 килограмма (Бунзен). Воды соленые, напр., морская В., имеют также свою температуру наибольшей плотности, она, как и температура образования льда у такой В., лежит немного ниже, чем у чистой В. На дне океанов всюду, даже под экватором, хотя на различных глубинах, лежит слой такой тяжелейшей воды, притекающей от полюсов по дну, чем определяется уменьшение температуры В. в океанах по мере углубления (см. Океаны). Так как вес куб. меры, или уд. вес, В. изменяется как с температурою, так и с соленостью или содержанием растворенных веществ и так как соседние воды разной плотности, т. е. разной солености и температуры, смешиваются (диффундируют друг в друга) лишь медленно, то от этого зависит распределение воды разной плотности (внизу более холодной или более соленой, а сверху более теплой или менее соленой) на разных глубинах морей и океанов и те течения в океанах и морях, которые Мори живо описал, как реки среди океанов (напр., Голфстрём, несущий из тропиков теплую воду к западным берегам Европы). Этими течениями, идущими как по поверхности, так и по дну (а иногда и в середине толщи В., как показал, напр., не раз Макаров) воды разных плотностей стремятся достичь до устойчивого равновесия, а потому, напр., от полюсов по дну океана текут потоки холодной и тяжелой воды, а по поверхности океанов морские течения теплой воды от тропиков в средние широты. Прилив пресной воды, неравномерность глубины, ветры, очертания берегов и др. обстоятельства сильно влияют на направление этих путей. Адм. Макаров, исследовав многие подобные течения (начиная с того, которым Черное море меняет свои воды со Средиземным и кончая многими течениями Тихого океана, см. Океаны) в морях, океанах и их проливах, установил и ту разность высот различных морей, которая происходит от этой разности плотностей В. различных морей, хотя бы и сообщающихся друг с другом. Так, напр., уровни Черного, Балтийского и Бискайского моря не вполне одинаковы. Отсюда уже видно, что данные для плотности В. играют важную роль в учениях, касающихся равновесий и движений воды на земле.

Так как вода, замерзая, сильно расширяется (100 об. В. при 0° дают 109 об. льда), то при замерзании В., попавшей в трещины дерев или камней или налитой в сосуд (даже в кадь, если замерзание идет сверху), они лопаются, так как сжимаемость В. (см. далее) и льда очень малы и крепость стенок сосудов не выдерживает такого давления, которое отвечает получающемуся расширению. Но и помимо наибольшей плотности изменение веса куб. меры В. при нагревании представляет много примечательного, потому что глубоко отличает В. от всех других жидкостей. Все они изменяют свой уд. вес почти равномерно с возрастанием температуры, так что приращение ее на 1° уменьшает их уд. вес при разных температурах почти на одинаковую величину, как видно в прилагаемой таблице, где даны стотысячные доли изменения уд. веса при 4-х температурах:

Для В. величина изменений сравнительно мала; для нее одной величины (производной ds/dt) чрезвычайно быстро изменяются с температурою и не перестают возрастать даже при перегревании до +200°, как видно из 3-го столбца таблицы уд. веса В.

В других свойствах В. замечается также много своеобразных особенностей по сравнению со свойствами иных жидкостей, так что В. в физическом смысле обладает совокупностью таких признаков, которые ее выделяют из круга прочих жидкостей, как выделяется она и по ее общему распределению и по роли в природе. Но, превращаясь в пар, она, как всякие жидкости, способные переходить в пар, дает вещество, обладающее общею совокупностью признаков, свойственных газам и парам (см. эти сл.), так что и объем паров В. и его изменение с давлением, температурою и составом подчиняются совокупности трех законов, управляющих газообразным состоянием вещества (законы Бойля-Мариотта, Шарля-Гей-Люссака и Авогадро-Жерара, см. Частицы). Так, по закону Авогадро-Жерара вследствие того, что частица В. есть H ₂ O (см. далее II), плотность ее паров вдали от насыщения и диссоциации близка к ¹⁸/₂ (где 18 есть частичный вес воды Н ₂ О, а 2 общий делитель) или к 9 по отношению к водороду. А так как водород в 14,4 раза легче воздуха, то разочтенная по составу плотность водяных паров относительно к воздуху близка к ⁹/₁₄, или к 0,625. А так как куб. метр воздуха весит (см. Воздух) 1,293 килогр. при 0° и 760 мм, то для куб. метра водяного в тех же условиях вычисляется вес 0,808 килогр., а при давлении h мм и температуре t вес куб. метра паров в килограммах вычисляется:

[0,808(h/760)] x [273/(273 + t)]

Этот расчет дает числа совершенно близкие (как и для всех др. газов и паров) к наблюдаемым, если пар далек от насыщения, то есть перегрет (газы и суть перегретые пары); но (как для других паров) если пар насыщает пространство, то наблюдаемые числа более вычисляемых, напр., для давления h = 760 мм и t = 100° (след., пар насыщен) вычисляется вес куб. метра 0,592, а наблюдается 0,606. Для насыщенного пара принимают (Цейнер и др.) вес куб. метра равным:

0,6061 p 0,9393 килограммов,

где p есть давление, выраженное в атмосферах. В прилагаемой табл. даны веса куб. метра насыщенного пара В. в килогр. при различных температурах.

А так как куб. метр воды (см. ранее) при 0° весит 999,8, при 100° — 958,6 и при 200° — 863,5 килогр., то, превращаясь в пар, В. увеличивает свой объем при 0° с лишком в 200000 раз, при 100° в 1580 раз, а при 200° в 122 раза, то есть с повышением t расширение при переходе в насыщенный пар уменьшается очень быстро, что вновь указывает на то, что должна быть такая высокая температура (абсолютного кипения), при которой переход жидкой В. в насыщенный пар не будет сопровождаться переменою объема. К тому же заключению о существовании предельной (критической) температуры для жидкой В. приводят и сведения об уменьшении сцепления жидкой В. с возвышением температуры. Сцепление жидкостей измеряется (сверх данных для уд. веса) поднятием их в капиллярных (волосных) трубках (см. Волосность). В трубке, которой радиус равен 1 млн. при 0°, В. поднимается на высоту 15,3 мм, при 50° на 13,9 мм, при 100° на 12,5 мм или вообще при t° Ц. поднятие приблизительно равно 15,3 — 0,028 t млн. Следовательно, должно ждать некоторой возвышенной температуры, при которой поднятия, а, следовательно, и сцепления жидких частиц не будет (=0). Но жидкость, потерявшая сцепление (способность давать капли), ничем не отличается от газа или пара, что и должно быть при температуре абсолютного кипения как на границе жидкого состояния, характеризующегося сцеплением, отсутствующим в газах и парах [Капиллярное поднятие, след., и сцепление других жидкостей менее, чем В. (см. Волосность, Капиллярность).]. Другое коренное отличие парообразного состояния от жидкого состоит в том, что пары, как газы, сильно (в пределе, по закону Бойля-Мариотта, в действительности же всегда с отступлениями от него, см. Сжимаемость) сжимаются от давления, жидкости же малосжимаемы. По совокупности вышеизложенных понятий следует ждать, что вода по мере нагревания, приближаясь к температуре абсолютного кипения, будет сжиматься все сильнее и сильнее, то есть ее коэффициент сжимаемости μ будет возрастать. Но из наблюдений Грасси, Вертгейма, Реньо и др. можно было думать, что это ожидание не оправдывается, потому что их опыты, произведенные от 0° до 40° Ц., показывают уменьшение сжимаемости В. Однако Пальяни и Вицентини (1883) показали, что это уменьшение μ идет только до 60°, а затем начинается ожидаемое возрастание сжимаемости, так что ныне сжимаемость В. на одну атмосферу должно выразить следующим рядом цифр:

и должно полагать, что с возвышением температуры выше 100° сжимаемость начинает быстро возрастать (см. таблицу уд. веса В. 4-й столбец).

II. Химические отношения В. Чтобы ясно показать, как глубоко современные познания о В. отличаются от прошлых, даже сравнительно недавних, достаточно выписать из знаменитой французской энциклопедии ("Encyclopé die ou Dictionnaire raisonné dés sciences, des arts et des métiers" (Diderot et D'Alambert, 1755, t. V, ñ тр. 186) начальные строки статьи Eau. Физические сведения о В. выражены так: "В. есть влажная [объясняется далее, что ртуть есть жидкость, но не влажная, т. е. не смачивающая] жидкость, видимая, прозрачная, весомая, безвкусная [Автор статьи французской Энциклопедии не прибавляет, как то водилось часто в старину, еще одного отрицательного признака — бесцветности. Он прав. Вода не бесцветна. Сперва Бунзен, а потом подробнее (1883 г.) бельгийский химик Спринг опытом над чистейшею водою показали, что в длинном слое она совершенно явно синего (bleu) цвета. Этим объясняется синий цвет многих вод (Средиземного моря, океанов, некоторых озер и т. п.). Спринг (1886) показал сверх того, что чистая вода не дает при очень большом слое спектральных полос поглощения. Сорель, Фоль и Саразен показали, что в воду Женевского озера фотографически действующие лучи солнца не проникают глубже 200 метров. Опыты Тиндаля, с другой стороны, утвердили тот несомненный ныне факт, что во всяких природных водах (как и в воздухе) висят частицы твердых тел, способные отражать свет и его рассеивать, а потому и наблюдаемые простым физическим опытом. Спринг же показал, что легко получить чистую воду, в которой прием Тиндаля не дает и следов видимых висящих частиц. Далеe Спринг объяснил прямыми опытами (1886), что зеленый цвет некоторых озер, напр., Цюрихского и Люцернского, равно как и другие цвета природных вод, зависят не столько от растворенных в В. веществ, сколько от висящих в В. частиц. Таким образом, бесцветной В. нет.], без запаха и тушит огонь, когда выпущена на него в известном количестве". С химической стороны В. характеризована (стр. 188) так: "В. есть элемент, или первое начало (première principe), вещество самостоятельное, простое (simple), чистое, неделимое и невоспроизводимое (pur, indivisible, inproductible et incommutable)". Эти понятия составляют не что иное, как повторенный свод всего учения древности о В. И поныне у китайских мудрецов читаем такой же набор слов, касающихся "принципа" воды, и не должно думать, что он происходит от простого неведения или от отсутствия наблюдений и опытов, касающихся В. Энциклопедисты, как и китайцы, знали, напр., что многие камни (как гипс, глина и т. п., см. эти слова) содержат воду, что она сама после прокаливания получается обратно, боролись с учением о превращаемости воды в камни и т. п. Это колыбель химических знаний, которые со времен Лавуазье доросли до того, что громадную сумму положительных химических сведений о В. нельзя иначе кратко изложить, как подразделив на более мелкие отделы, а именно: а) состав В., ее анализ и синтез, б) распадение В., в) двойные разложения В., г) соединения В. и д) физиологическая роль В. Эти сведения не исчерпывают всех ее химических отношений, отчасти развиваемых в дальнейших статьях (III-IX) о В.; но они покажут явно, что ныне уж нельзя считать В. элементом или простым телом, что в первый раз громко и с положительными доказательствами выяснено было Кавендишем и в смысле, принятом доныне, вполне объяснено Лавуазье (см. Химия — история, Кавендиш, Лавуазье).

а) Состав В. Кавендиш показал, что водородный газ, сгорая, дает В. Лавуазье получил ее, пропустив водород (см. это сл.) через накаленную окись железа. Отстранив всякие флогистонные понятия того времени (их защищал Кавендиш), Лавуазье признал В. сложным телом, состоящим только из водорода и кислорода, что составляет основу современных понятий о В. Если в эвдиометр (см. это сл. и Газовый анализ) ввести объем кислорода и вдвое больший объем водорода (оба они упругие газы), а потом через эту смесь (т. е. гремучий газ, см. это сл.) пропустить электрическую искру, то происходит взрыв (см. Взрывчатые вещества) и образуется вода. Если при этом температура низка и давление значительно (как обыкновенные), то В. сжижается, дает капли, занимающие ничтожно малый объем стотысячный доли сравнительно с начальным объемом гремучего газа. Таким путем можно, вводя все необходимые поправки (на давление и температуру, на сухость газов, на объем измерительных сосудов и проч.), узнать, что в состав В. входит ровно (в пределе возможных погрешностей опыта) 2 объема водорода и 1 объем кислорода. Если тот же опыт произвести под малым давлением и при температуре выше 100° (напр., в приборе, окруженном парами жидкостей, кипящих выше 100°, как амиловый спирт, анилин и т. п.), чтобы образующаяся вода осталась в состоянии перегретого пара (см. I), то окажется, что 2 объема водорода + 1 объем кислорода дают 2 объема водяных паров (если объемы все измерены при одной и той же t и том же h, т. е. давлении). Это выражается кратко и на общенародном химическом языке частичною формулою (см. Частицы) воды: H ₂ O и уравнением ее образования: 2H ₂+O₂=2H₂ O. Для понимания этой химической грамоты необходимо ознакомиться с азбучными и грамматическими, если можно так выразиться, понятиями химии, которые излагаются в руководствах к этой науке и отчасти в статьях Словаря: химия, номенклатура химии, формулы химии, частицы и т. п.; необходимость же такого своеобразного выражения, какое применяется в современной химии, явствует уже из того, что она сложилась недавно (со времен Лавуазье, т. е. с конца XVIII века), нашла такие новые понятия и отношения, каких в древности, когда слагались языки, вовсе не было и, открывая всем доступ к своим новооткрытым сокровищам знания, должна, как каждый из нас, заботиться о точности, ясности и простоте своих выражений, потому что это экономирует время и облегчает получение сведений. Зная, что водород в 16 раз легче кислорода, из указанного объемного состава В. тотчас выводится ее весовой состав, а именно: на 1 весовую часть водорода в В. 8 весов. частей кислорода, или на 2 части водорода 16 частей кислорода, как это и выражается через Н ₂ О, потому что знак H отвечает 1 вес. части водорода, а знак О — 16-ти вес. частям кислорода (см. Вес атомов). Но так как измерение значительных объемов газов и определение их относительного веса сопряжены с некоторыми неизбежными погрешностями, то для установления истинного состава В. произведено множество исследований и притом разнообразнейшими способами, входить в специальное описание которых здесь неуместно. Достаточно в виде примера указать на способ Дюлонга, примененный Дюма и многими другими. Берется окись меди, и сосуд с нею взвешивается и накаливается, через него пропускается сухой водород (не взвешивается); образуется водяной пар (он улетает и далее собирается) и металлическая медь (она нелетуча при температуре образования воды), а происходящую В. собирают в охлаждаемом (и предварительно взвешенном) сосуде и в трубках (также предварительно взвешенных), содержащих серную кислоту и фосфорный ангидрид, которые поглощают последние следы водяного пара, образовавшиеся на счет водородного газа и кислорода окиси меди (CuО + Н ₂ = Cu + Н ₂ О). Таким образом, убыль в весе сосуда с окисью меди (CuО) дает вес кислорода, а прибыль веса сосудов, сгущающих воду, дает вес В., а потому состав воды определяется с точностью, если приняты все предосторожности для получения точного взвешивания (напр., сделана поправка на взвешивание в воздухе, устранена всякая посторонняя влажность, водород взят действительно чистый, равно как и CuО, и т. п.). Наиболее точные современные определения показывают, что на 16 весовых частей кислорода в ней не более 2,014 и не менее (Rayleigh) 2,006 (Keiser) водорода, или на 2 весовые части водорода от 15,89 до 15,95. Множество трудностей, встречающихся при точных определениях этого рода, делают и поныне указанные предельные числа довольно значительно различными. В связи с прежними довольно точными определениями Дюма еще и поныне можно, как признавалось прежде, принимать, что в воде на 2 ч. водорода содержится 15,96 кислорода.

Чтобы видеть отношение В. к составляющим ее газам, весьма важно знать, что они, образуя В., выделяют много тепла, т. е. теряют много своей энергии или, как часто говорят, скрытое в них тепло или часть свойственного им движения (см. Газы, Вещество). Оттого, между прочим, В., происходя из газов, сама в обычных условиях жидка, и от той же причины в В. совершенно исчезает множество выдающихся химических свойств (напр., свойство поддерживать горение) кислорода, хотя он составляет ⁸/₉ по весу В. В статье "термохимия" будут указаны в общих чертах приемы, применяемые для определения тепла, отделяющегося при ходе химических реакций, а, следовательно, и при горении водорода, когда он дает воду. Здесь же мы только приведем полученное число, выражающее количество тепла, развиваемого при образовании В., когда горит одна весовая часть водорода и, следовательно, образуется 9 вес. ч. В. Будет ли гореть водород в чистом кислороде или в воздухе, хотя температуры будут разные (при горении в воздухе часть тепла пойдет на нагревание азота воздуха, а при горении в кислороде — если его количество достаточно для полного сгорания, но не излишне, — все тепло пойдет для нагревания В.), — отделится одно и то же количество тепла. Если же образование В. идет на счет водорода или кислорода соединенного, напр., как в предшествующем опыте на счет CuО, или если происходящая вода остается в парообразном состоянии (не охладится до начальной температуры газов или не отдаст скрытой своей теплоты) и т. п., тогда количество тепла, выделяющегося при горении водорода, будет меньшим, чем в обычных условиях опыта, при которых образующаяся В. принимает в калориметре (см. это сл.) ту же температуру, какая была свойственна взятому водороду и служащему для сожигания кислороду. Определения, сделанные многими наблюдателями (особенно же Фавром и Зильберманом во Франции и Томсеном в Дании), указывают на то, что при горении 1-й весов. ч. водорода развивается 34500 ед. тепла (или малых калорий, означаемых через с; это = 34,5 "больших" калорий, что означается 34,5 С. в отличие от обыкновенных, или "малых", калорий) и показывают, что при образовании частичного количества воды Н ₂ О, весящего 18 весовых единиц, выделяется 69 С., т. е. 2 грамма водородного газа с 16-ю (точнее, 15,94) граммами кислорода развивают, образуя В., столько тепла, что 69 килограммов воды при 0° нагреваются на 1° Ц. Это основное термохимическое число имеет значение не только для понимания химических отношений В., но и прямо в практике, потому что В. образуется при горении всех обычных видов горючих материалов (см. это сл.), содержащих водород (см. Водяной газ), и служит для расчета той нагревательной способности, которая им свойственна. Но, пользуясь этим числом, должно иметь в виду, что В. предполагается в жидком виде, чего нет при сожигании горючих материалов (вода в виде паров уходит с дымом), а потому из 69 С. должно вычесть скрытое тепло (см. 1) испарения, чтобы знать теплоту, развиваемую при образовании 18 гр. В. Принимая это скрытое тепло = 500 на 1 весов. ч. воды, получим на 18 гр. 9000 с или 9 С.; следовательно, при образовании 18 гр. Н ₂ О, если В. остается парообразною, можно принять, что развивается 60 С.

б) Разложение В. Два вида воздействия на сложные вещества служат основными способами для разложения: нагревание и действие гальванического тока, и оба они в известных обстоятельствах разлагают В. на водород и кислород. Совершенно чистая В. почти не проводит тока ни как проводники (наприм. металлы), ни как электролит (проводники второго рода), но от малейшего количества многих растворимых в В. веществ, напр., солей, кислот и щелочей, В. приобретает электролитические свойства (см. Гальванопроводность) и тогда разлагается на кислород и водород, которые появляются — первый (кислород) на аноде (сообщающемся с углем, медью, платиной гальван. элемента или гальв. батареи), или положительном электроде, и второй (водород) на катоде (отрицательном электроде, сообщ. с Zn). Обыкновенно берется вода, подкисленная серною кислотою. Не входя в рассмотрение механизма этого (в сущности оч. сложного) способа разложения, заметим только, что при нем явно затрачивается энергия тока, что объясняется тем теплом, которое выделяется при образовании В. из газов и которое, очевидно, должно вновь поглотиться В. при ее переходе в газообразные составные свои части. Количество образующегося при разложении В. гремучего газа обыкновенно служит (см. Вольтаметр) для измерения напряженности тока и (зная данные выше термохимические сведения относительно образования В.) дает возможность судить в каждом случае непосредственно о мере электрической энергии по теплотной, потом и о механической, наиболее доступной непосредственному ощущению.

Высокая температура также может служить для разложения В., хотя при пропускании ее паров через накаленную трубку получают только обратно воду, что служило долгое время для утверждения неразлагаемости В. при накаливании. Но дело в том, что если при накаливании произойдет из В. гремучий газ (т. е. если В. разложится), то он при охлаждении дает обратно В., так как гремучий газ образует В. уже начиная от температур, близких [В. Мейер в 1892 году установил, что медленно протекающий через стеклянные трубки гремучий газ при обыкновенном давлении дает воду (и взрывает) при температурах, лежащих между 606° (температура кипения хлористого олова) и 730° (темпер. кип. хлористого цинка) Цельсия.] к 600° (и даже ниже, смотря по веществу сосуда, см. Контактные реакции), а потому, если водяной пар при накаливании дает гремучий газ, его уже после охлаждения не будет, и, следовательно, убеждение в том, что накаливание разлагает воду, может составиться лишь тогда, когда можно будет отделить водород от кислорода при этой высокой температуре. Хотя Грове уже показал (при помощи капель расплавленной платины, падающей в воду, при чем происходит гремучий газ вследствие быстроты остывания) разлагаемость воды при накаливании, но только Генр. Сен-Клер-Девилль в 1850-х гг. убедил всех в этом, указав способ разделить (хотя и не вполне) при высокой температуре водород от кислорода на основании того, что водород в 4 раза быстрее, чем кислород, проникает через тонкие отверстия стенок накаленной пористой глиняной трубки. Не останавливаясь над описанием практических приемов, для сего примененных [теоретические и опытные подробности, сюда относящиеся, см. статьи: Горение и Диссоциация], важнее всего обратить здесь внимание на то, что не только при температурах, достигаемых в печах, но даже и при гораздо высших (напр., при температурах горения взрывчатых веществ) В. не вполне и только лишь отчасти разлагается накаливанием, а это указывает, что при возвышенных температурах есть условие как для соединения, так и для разложения В., т. е. между водородом, кислородом и водою тогда наступает подвижное химическое равновесие такого рода, что частицы В. разлагаются, но в то же время и вновь образуются, так что для каждой температуры в каждый момент происходит столько же частиц В., сколько их разлагается. Явления этого рода носят название диссоциации и рассматриваются особо (см. Диссоциация). Здесь же мы укажем лишь на то, что в пламени водорода или гремучего газа получаются температуры диссоциации, а от этого зависит то, что внутри пламени нет полного соединения, часть составных начал не соединена и лишь при переходе к наружным, более холодным частям пламени постепенно все частицы гремучего газа дают В., от чего зависит и самое образование пламени как места, в котором совершается постепенное соединение газообразных веществ с отделением тепла и постепенным охлаждением до температур низших, чем те, при которых совершается диссоциация.

Многие другие виды разложения В. (напр., металлами и хлором) должны быть относимы к случаям замещений, которые мы рассматриваем вслед за сим. Но здесь же необходимо указать на то, что сама В. является как продукт разложения множества веществ, а именно или тех, которые образуются из нее и других веществ (см. далее — соединения воды, г), или содержат водород и кислород, которые при разложении таких веществ дают воду, как вещество прочное и очень легко происходящее. Так, напр., все органические вещества (см. это слово), содержащие кислород и водород, не выдерживают накаливания и подвергаются при нем так называемой "сухой перегонке" (см. это слово, Дерево, Животный уголь), при чем всегда дают В. Так, она составляет главную массу продуктов сухой перегонки дерева. Взрывчатые вещества (см. это слово), содержащие водород и кислород, также всегда дают В., и она вообще составляет очень обыкновенный продукт химического разложения множества веществ, что и служило одним из поводов считать ее в прежнее время "простым" телом, образующим ряд других веществ и в них содержащимся. Ныне, когда известна та громадная сила, которая должна быть затрачена на разложение самой В., такое явление становится удобопонятным и находящимся в полном согласии со сложностью В. К тому же разряду явлений должно отнести громадный класс химических превращений, когда через посредство веществ, способных отнимать воду, многие тела разлагаются, отделяя воду и образуя новые вещества, не содержащие элементов В. Так, напр., спирт С ₂ Н ₆ О, теряя при действии крепкой серной кислоты В., дает этилен С ₂ Н ₄, а в других условиях и концентрациях — эфир: С ₄ Н ₁₀ О=2С ₂ Н ₆ О-Н ₂ О.

в) Замещение В. Если водяной пар пропустить через накаленное железо (то же производит цинк и многие другие металлы, а также уголь, сера и т. п., см., напр., Водяной газ), положенное в трубку (или иной сосуд), то образуется кислородное соединение железа (Fе ₃ О ₄ — окалина) и водород. Здесь взято 2 вещества (железо и вода) и происходит 2 (водород и железн. окалина), а потому проще всего подобные явления рассматривать, как замену водорода воды металлом: кислород был в соединении с водородом, а остается в соединении с металлом. Но можно (на что есть и некоторые основания, особенно после открытия диссоциации) рассматривать подобные случаи как двойные разложения, предполагая, что В. сперва разлагается (тепло при сем поглощается), но освобождающийся кислород сжигает металл (тепло при сем развивается, и в результате получается термохимическая разность количеств тепла), водород же остается, как говорят, свободным, т. е. ни с чем не соединенным. Если подобное разложение идет при температурах низших, чем диссоциационная, то удобоприложимее лишь первое понятие (о замещении); если же при высших (как для железа), то и второе. Некоторые металлы, напр., калий и натрий, реагируют на воду при обыкновенной температуре, другие только при накаливании или при содействии третьих веществ (подробнее о том см. Водород), а некоторые вовсе не выделяют из В. водорода, напр., медь, ртуть, серебро, золото и платина. Различие это зависит от того, что называют "сродством" (см. это слово) или химическим сродством. Это понимается так: кислород имеет определенное стремление к соединению, или сродство (отчасти выражающееся мерою отделяемого при соединении тепла, см. Термохимия), с водородом и с данным металлом; если первое менее второго, то вода разлагается, если же наоборот, то разложения нет. Одно из очевидных следствий такого предположения состоит в том, что во втором случае (когда металл не разлагает воду и его сродство к кислороду менее, чем к водороду) водород должен отнимать кислород от металлических окислов металлов, не разлагающих воду, — совершенно оправдывается. Действительно, водород, пропущенный через накаленную окись меди (см. выше, а), дает воду и, следовательно, вытесняет металл. Но между железом и водородом по отношению к кислороду существует конкуренция: избыток водорода вытесняет железо (см. Восстановление) из его окиси, и избыток железа вытесняет водород из В., или окиси водорода, так что, накаливая смесь водорода и железа с количеством кислорода, недостаточным для соединения с обоими ими, получим распределение кислорода между Fe и Н. Это случай наиболее общий и входящий в разряд тех явлений химических равновесий, которые выступил в новой химии на первый план, после того как утвердилось понятие о диссоциации (см. это сл.).

Как металлы способны вытеснять из В. водород и им вытесняться из своих кислородных соединений, так хлор способен вытеснять кислород В. и им вытесняться, потому что имеет большое сродство к водороду (см. Галоиды, Хлор). Вода, насыщенная хлорным газом, при действии прямого солнечного света (см. Фотохимия) прямо дает кислород, хлор же образует хлористый водород, хотя не до конца (опять случай равновесия и распределения). Бром действует слабее, а йод вовсе так не действует, но фтор очень легко вытесняет кислород воды, как натрий — водород.

Сама В. является как целое в виде продуктов реакций замещения чрезвычайно часто во множестве случаев, т. е. два тела А и Б, реагируя друг на друга, дают новое тело С и H ₂ О, причем по самому составу часто совершенно очевидно, что кислород, иногда с частью водорода, берется от одного реагирующего вещества А, а водород от В.; напр., азотная кислота HNO ₃ с бензолом С ₆ Н ₆ дает нитробензол C ₆H₅NO₃ и воду, или спирт С ₂ Н ₆ О с хлористым водородом НСl дает хлористый этил С ₂ Н ₅ Сl и воду Н ₂ О. Очевидно, что случай этот близок к тому, который выше рассмотрен (б) как образование В. при распадениях.

Но и В. способна изменять многие другие целые частицы тел, потому что действует своими элементами и как целое сама имеет свои сродства, ясно видимые в способности В. к соединениям (см. далее, г). Так, например, хлористый магний при накаливании с В. дает хлористый водород, образуя окись магния:

MgCl₂ + Н ₂ О = MgO + 2НСl.

Так, при действии В. на азотно-висмутовую соль (см. Висмут) даже при обыкновенной температуре вытесняется азотная кислота, и на ее место вступают элементы воды.

г) Соединения В. Хотя при образовании В. из водорода и кислорода выделяется много тепла, или скрытой (химической) энергии, простых газов, но и в самой В. заключается значительный ее запас, влекущий В. во многие соединения и выделяющийся в виде тепла, при сем случае образующегося, ибо нет основания полагать, что оно все происходит из запаса, содержащегося в веществе, соединяющемся с В. Так, окись натрия Na ₂ O (опыт H. H. Бекетова), присоединяя частицу (18 вес. единиц) воды Н ₂ О и образуя едкий натр 2NaHO, выделяет 35 ¹/₂ С., то есть более половины того количества тепла, которое освобождается при образовании Н ₂ О. Окиси бария и кальция (известь) и безводные кислоты (ангидриды кислот), соединяясь с В., также выделяют много тепла. Одна из таких реакций общеизвестна в практике под именем гашения извести (см. это слово) и состоит в прямом соединении СаО с Н ₂ О, при чем образуется водная, или гашеная, или едкая известь СаН ₂ О ₂. Такие виды соединений В. носят общее название гидратов и рассматриваются под этим словом. Сила, удерживающая В. в гидратах, весьма различна в разных случаях, что проявляется не только в количестве выделяемого тепла, но и в степени прочности. Так, едкий барит ВаН ₂ О ₂ при накаливании В. не выделяет, а едкая известь СаН ₂ О ₂ очень легко, гидраты глинозема, кремнезема и т. п. того легче, хотя (Карнелли) и не сразу, а лишь последовательно. Гидратация в различной мере свойственна массе разнообразнейших веществ, и при ослаблении меры притяжения получаются многие разнообразные виды и случаи подобных соединений с В. Особо примечательны при этом, сверх вышеупомянутых, четыре случая: 1) кристаллические гидраты солей, или кристаллогидраты, которые ближе рассматриваются под этим словом; 2) студенистые гидраты, рассматриваемые в статьях коллоиды и гидрогели; 3) растворы (см. это сл.), или неопределенные жидкие соединения веществ с В., представляющие малую прочность и всевозможные переходы к физико-механическому явлению равномерного смешения с водою, которые проявляются в эмульсиях (см. это слово), и 4) гигроскопичность, или поверхностное поглощение В., рассматриваемое под этим словом. В этих случаях присоединения воды видны всевозможные и последовательные переходы от прочных определенных химических соединений, или гидратов, подобных едкому бариту, к простому испарению В. или распределению ее в воздухе и других газах (см. Диффузия), и этот постепенный переход от физико-механических притяжений к тем, которые вызываются химическими силами, встречаясь при опытном изучении вещества на каждом шагу, служит одним из важных результатов естествознания, заставляющим смотреть на вещество (см. это слово) как на скопление индивидуальностей (так называемых атомов простых тел, или элементарных атомов и частиц), изменчивые свойства и формы которых указывают на неизменную сущность вещества, доныне постигнутую в виде химических элементов. д) Физиологическая роль В. Всякому известна чрезвычайная зависимость всей жизнедеятельности как животных, так и растений от В. — без нее смерть. Возможность жизни со всею ее эволюциею обусловливается не только присутствием В. и ее содержанием в организмах, но и ее постоянным возобновлением, происходящим или через принятие В. внутрь, или через осмотическое проникновение ее сквозь наружные покровы внутрь клеток (см. Осмос), что становится необходимым прежде всего потому, что поверхность тела испаряет воду, а извержения, напр., моча, уносят ее из тела, и еще потому, что весь обмен и рост частей тела организмов происходит не иначе, как при помощи веществ, переходящих в раствор, и в этом-то растворенном (в воде) виде совершается усвоение всяких веществ телом организмов. Для такой цели существуют в организмах своеобразные выделения, напр., в нашем теле: слюна, поджелудочный сок и т. п., переводящие нерастворимые (в воде) питательные вещества в растворимые (напр., белковые вещества в пептоны, крахмал в декстрин и глюкозы и т. п.), в растворенной форме поглощенное вещество переходит в систему сосудов, по которым раствор (как, напр., кровь в теле людей) разносится по телу, и здесь растворимое вещество часто опять переходит в нерастворимую форму частей тела и совершаются всякие превращения (напр., окисление при дыхании, образование мочевины и проч.), результатом которых являются пагубные (ядовитые, напр., птомаины, см. это слово) организму вещества, выносимые из тела опять не иначе, как при содействии избытка извергаемой воды. Таким образом, В. всюду необходима, во всех действующих органах и в каждой живущей клеточке. Если внутренность дерева, масса костей, волоса, раковины (см. эти сл.) и т. п. содержат менее В., чем остальные части тела, то это связано с тем, что эти части или не живут сами по себе, или живут лишь на счет проникающих их растворов, напр., кости на счет крови, сосуды с которой в них проникают, или дерево на счет камбиального слоя, очень богатого В. Поэтому полная зависимость органической жизни от В. находит свое объяснение в ходе превращений, в них происходящих и состоящих в тех или иных формах передвижения вещества. Для этого передвижения при замкнутости органических индивидуумов, очевидно, необходима жидкая В., чем уясняется прекращение жизнедеятельности при превращении В. организмов в лед, хотя и при низших внешних температурах жизнь теплокровных, как известно, продолжается. Сверх того, необходимо обратить внимание на то, что усвояемость веществ организмами обусловливается всегда великим избытком В. или, иначе сказать, слабостью растворов. Питательная для растений смесь растворимых солей (К, Са, Mg, Fe и SO ₄, Cl, NO₃ и PO ₄) только тогда служит для вызова нормальных явлений и полной зрелости, когда растворы очень слабы (менее десятых процента), крепкие же растворы тех самых питательных начал — убивают растения, что в известной форме повторяется и над животными. Это зависит от соотношения между внешним и внутренним раствором организмов и показывает вновь, что В. своим избытком вполне необходима для жизни. То же показывают исследования состава целых организмов и отдельных их частей, находящихся в периоде жизнедеятельности. В 100,0 килограмм. [дневная потеря (пот, извержения и т. п.) воды у человека достигает 2-3 клгр., или около 3%] веса взрослых людей содержится не менее 70,0 килогр. воды, у детей гораздо более, до 90,0 килогр.; в крови более 80,0 килог. Приводим в % весовое содержание В. в некоторых свежих растениях и их частях: картофельные клубни 75%, свекла 88%, огурцы 95%, кочанная капуста 85%, шпинат 88% и т. д.

III. Вода в природе. На поверхности земли В. встречается во всех трех физических состояниях. В виде паров вода носится в воздухе; в жидком виде она наполняет океаны и моря, озера и реки, выбивается из-под земли в виде ключей. В твердом виде В. покрывает вершины гор, достигающих известного предела высоты, а в околополярных странах составляет своего рода горную породу. Было время, как нам говорит геология, когда вся масса В. находилась в парообразном состоянии в атмосфере и лишь с течением времени, по мере охлаждения земли, а с ней и атмосферы, В. выпала из атмосферы и осадилась на земную поверхность. Это выделение В. из атмосферы мы наблюдаем в виде туч, облаков, туманов, росы, инея, дождя, снега и града. На наших глазах происходит круговорот В. в природе: испаряясь с громадной водной поверхности, представляемой океанами и морями (по Лаппарану, из 510 млн. кв. км всей поверхности земли около 375 млн. кв. км приходится на долю В.), В. переходит в атмосферу, откуда обратно осаждается, при чем, встречая сушу, собирается в ручьи, реки, отводящие ее обратно в моря и океаны, откуда она испарялась. Рассматривая В. в природе, естественно остановиться на этих трех стадиях ее круговращения. Первая стадия — В. в атмосфере, где происходит ее восходящий от земли и нисходящий ток; вторая стадия — В., текущая по земной поверхности, и, наконец, третья стадия — В., уже собравшаяся в гигантские водоемы, которые мы называем морями и океанами.

Атмосферная вода. В., находящаяся в атмосфере и из нее выделяющаяся в виде росы, инея, снега, дождя и града, носит название атмосферной. Количество атмосферной В., ежегодно выпадающей, изменяется в зависимости от географического положения данной местности, оно измеряется вышиной столба В., даваемой осадками. Приведем несколько примеров, которые покажут, в каких пределах колеблется годовое количество водных осадков, выражая в сантиметрах высоту слоя выпавшей В.: Черранонжи (Ассам) 1253, Паданг (Суматра) 480, Берген (Норвегия) 225, Нью-Йорк — 120, Генуя — 118, Рим — 78, Берлин — 57, Вена — 4 5, Мадрид — 38, Копиано (Чили) — 1. Для России: Наибольшие — Даховский посад (западное Закавказье) 206, Кутаис — 179; средние: Москва — 55, С.-Петербург — 47; наименьшие: Нукус (Средняя Азия) 7, Петро-Александровск — 6. Когда водяные пары сгущаются в высших слоях атмосферы и падают на земную поверхность в виде дождя, града или снега, то они достигают земли, всегда содержа в растворе большее или меньшее количество газов, составляющих атмосферу. Количество газа, содержащегося в дождевой В., зависит от растворимости этого газа в В., а также от того, в какой пропорции сам газ находится в атмосфере; это количество при прочих равных условиях будет тем больше, чем ниже температура дождевой В. и чем выше атмосферное давление. В дождевой воде, собираемой вдали от городов, больше всего будет азота и кислорода, кроме них будет еще всегда присутствовать малое количество углекислоты. По Рейхардту (Reichardt), 1 литр дождевой В., собранной в январе при 4°, содержит 32,4 куб. сан., в июне при 15° — 24,9 куб. с. газа следующего состава: в январе кислорода 31,8%, азота — 61,5, углекислоты — 6,7; в июне — кислорода 27%, азота 64,2, углекислоты 8,8. Наряду с газами дождевая В. содержит различные твердые вещества, увлекаемые из атмосферы. Некоторые из них, как, напр., хлористые, сернокислые и азотнокислые соли натрия, кальция и аммония, растворяются в дождевой В., другие, как, напр., частицы пыли и сажи, увлекаются водою механически. Вообще, в атмосферной В. можно найти все, что находится в атмосфере, все, что выделяется в атмосферу из жилья человека. Чтобы дать понятие о том, в каких количествах встречаются те или другие примеси в дождевой В., мы приводим ниже таблицу, данную Жильбертом (Gilbert) на основании анализов В. 69 дождей и др. осадков, собранных в Ротамстете близ Лондона. В миллионе весовых частей:

Прежде всего обратим внимание на различие, представляемое дождевой В. и В. росы и инея; оказывается, как это и наперед можно было ожидать, что количество примесей вообще больше в В. росы и инея, чем в В. дождей. Ожидать этого можно было потому, что роса и иней представляют собою атмосферную воду, сгустившуюся и осевшую на землю из более низких слоев атмосферы, чем дождевая В., поэтому в В. инея и росы должно быть больше тех примесей, которые выделяются из почвы или подымаются в воздух с ее поверхности ветром, как, напр.: цветочная пыль, или другие части растений, или целые растительные микроорганизмы. Понятно также и увеличение содержания аммиака и азотной кислоты в В. инея и росы сравнительно с их содержанием в дождевой В.; аммиак и азотная кислота являются продуктами разложения животных или растений, находящихся в почве или на ее поверхности, а потому чем ближе будет сгущаться атмосферная В. к месту образования аммиака и азотной кислоты, тем больше она их будет содержать. Количество примесей не постоянно для разных дождей, росы и инея; оно изменяется довольно значительно в зависимости от количества сгустившейся и выпавшей атмосферной воды, времени года (см. результаты анализов 22 дождей, 10 летних и 12 зимних) и т. п. В. летних дождей отличается от В. зимних дождей большим содержанием как вообще всех твердых веществ, так и большим содержанием углеродистых веществ, аммиака и азотной кислоты. Увеличение содержания твердых веществ в В. летних дождей объясняется большею сухостью почвы, а, следовательно, и большим количеством пыли, носящейся в атмосфере. Высокая летняя температура обусловливает более интенсивное развитие процессов гниения, доставляющих атмосферной воде аммиак. Число гроз несомненно больше летом, чем в осенние и зимние месяцы, а потому и содержание азотной кислоты, образующейся при электрических разрядах в атмосфере, увеличивается в летние месяцы. Повышение содержания углерода в летней дождевой В. рядом с понижением содержания азота, входящего в состав органических веществ, говорит в пользу того, что летом в дождевой В. больше свежих растительных веществ, а зимой органические примеси к атмосферной В. состоят главным образом из продуктов гниения. Влияние географического положения места на состав дождевой В. будет видно из следующей таблицы (на 1 млн. весов. ч.).

Сравнивая состав городской и деревенской дождевой воды, мы видим сильное увеличение содержания аммиака и серной кислоты в В. городов, равно как и меньшую, хотя все-таки довольно значительную, прибыль хлористых и азотнокислых солей. Хлористых солей больше всего находится в дождевой В., упавшей близ моря, что вполне подтверждает морское происхождение хлористых солей, находимых в дождевой В. Все, что мы говорили выше о составе дождевой В., относилось к дождям, выпавшим в разное время. Посмотрим теперь, как изменяется состав В. одного и того же дождя, смотря по тому, когда и как мы ее собираем. Дождь увлекает из атмосферы не только некоторое количество составляющих ее газов, но и все, что в ней находится; другими словами, дождь промывает атмосферу; чем дольше идет дождь, тем все меньше и меньше остается в этом месте различных примесей к атмосферному воздуху. Собирая первые и последующие порции одного и того же дождя, мы необходимо заметим в последних уменьшение примесей. В таблице I мы найдем состав двух порций одного дождя, из которых вторая собрана через полтора часа после первой; эта вторая порция содержит всех примесей меньше. Резче всего это вымывание дождем атмосферы должно сказаться на содержании аммиака, так как из всех примесей к дождевой В. этот газ отличается наибольшею растворимостью в В. Действительно, Буссенго (Boussingault) собрал и исследовал пять порций одного и того же дождя, и оказалось, что первая порция содержала 6,6 гр. аммиака в тонне, вторая 8,07, третья 1,4, четвертая 0,39 и пятая 0,36. Чем ближе к почве, откуда выделяется аммиак, мы будем собирать дождевую В., тем больше аммиака она будет содержать. Так, Бобьерр (Воbierre) собирал в 1863 г. в Нанте одну ту же дождевую В. на высоте 7 и 47 метров, и вот какое содержание аммиака он нашел: январь — на 47 м 5,23, на 7 м 6,70, февраль — 4,61 и 5,90, март — 1,88 и 8,62, апрель — 1,84 и 6,68, май — 0,75 и 4,64, июнь — 2,22 и 3,97, июль — 0,27 — 2,70, август 0,26 — 2,11, сентябрь 1,43 и 5,51, октябрь — 1,69 и 4,29, ноябрь — 0,59 и 4,48, декабрь — 3,18 — 15,67. Снег точно так же содержит аммиак, и чем дольше снег лежит, тем богаче в нем содержание аммиака. Так, по Буссенго, вода, полученная из только что выпавшего снега, содержала 1,78 гр. аммиака, а когда этот же снег полежал 36 часов на садовой почве, то содержание аммиака возросло до 10,34 гр. в тонне. Конечно, увеличение содержания аммиака по мере того, как снег лежит, происходит там, где из почвы выделяется аммиак; если же взять хотя бы и долго лежавший снег с вершин пустынных гор, то содержание аммиака будет незначительно, а то и вовсе аммиака не будет. В снеговой воде на вершине С. Бернарда Буссенго нашел лишь следы аммиака, в снеге с Велана (3760 м высоты) в 1 куб. м 0,1 гр., Mer de Glace (Монблан, 1350 м) 0,13, Gornergletscher (2400 м) — 0, Aletschgletscher (2200 м) — следы, Kaltenwassergletscher (3565 м) — 0. Содержание аммиака и азотной кислоты в атмосферной воде привлекало внимание многих исследователей, потому что некоторую часть необходимого для жизни растений азота почва получает из атмосферной В. именно в виде этих соединений. Азотистая кислота также, положим, встречается в атмосферной воде, однако лишь в виде следов, т. е. количеств, не допускающих точного определения. В тех местах, где жжется много каменного угля, в атмосферу наряду с прочими продуктами горения выделяется сернистый газ, окисляющийся в воздухе в серную кислоту, которая таким образом и попадает в атмосферную В. Вблизи одной химической фабрики Schmith'ом было найдено в тонне дождевой В. 70 гр. серной кислоты. Дождевая В. в Ливерпуле содержала в 1 тонне 35 гр., в Нью-Кэстле на Тайне 430, в Манчестере 5 0 и притом большею частью в свободном состоянии. Так как сернистый газ весьма растворим в В. (100 объемов В. при 0° растворяют 688 об. этого газа), то неудивительно, что атмосферная В., остающаяся на земной поверхности в таких местах, напр., в виде снега, быстро обогащается этим газом. По Зендтнеру (Sendtner), свежевыпавший снег в Мюнхене содержал 7 гр. серной кислоты в тонне, на следующий день 17,6, через 10 дней 62,2, а спустя 16 дней — 91,8 гр. В снеге, вобравшем в себя сернистый газ, происходит окисление последнего в серную кислоту. Свежий снег, напр., содержит 3,1 гр. серной кислоты и 3,4 сернистой кислоты, почти поровну, пролежавший два дня — 29,4 серной кислоты и 1,6 сернистой. Серная кислота попадает в атмосферную В. также в виде своих солей вместе с другими солями, главным образом хлористым натрием. Соленые брызги волн разносятся ветром; соли, получающиеся после испарения В. этих брызг в виде мелких кристалликов, подхватываются и уносятся ветром еще дальше и наконец падают на землю, увлекаемые из атмосферы дождевым потоком. Как уже было сказано, значительную часть солей, содержащихся в атмосферной В., составляет хлористый натрий. Дальтон нашел в Манчестере в 1 тонне дождевой В. — 133 гр. хлористого натрия, а английская Hivers' Pollution Commission в 1 8 74 году в Ландсенде даже 950 гр. в тонне. Среднее содержание хлористого натрия в атмосферной В. видно по хлору приведенной выше таблицы Жильберта; там же можно видеть и колебания этого содержания. Так как хлористый натрий образуется при горении некоторых веществ и находится в дыме городских труб, то будет поэтому понятно некоторое увеличение содержания хлористого натрия в городской атмосферной В. сравнительно с деревенской. Кроме всех перечисленных, так сказать, наиболее характерных и обильных примесей к атмосферной В., мы укажем еще на присутствие железа; оно попадает в атмосферную В. как главная составная часть метеорной пыли, носящейся в атмосфере. Тиссандье в снеге Парижа и Норденшильд в снеге полярных стран нашли железо, хотя и в очень малых количествах. Иногда количество механически увлекаемых из атмосферы веществ становится настолько значительным, что дожди получают особые названия, напр.: кровяной, серный и т. д. Большею частью такие названия далеко не отвечают сути дела. Кровяной или красный дождь и снег, несколько раз наблюдавшийся в Швейцарии, а также и других странах, по объяснению Эренберга (Ehrenberg), есть не что иное, как обыкновенные снег и дождь, осадившие на землю пыль красного цвета, принесенную пассатными ветрами. Так называемый серный дождь есть цветочная пыль сосны, унесенная ветром в большом количестве и осажденная на землю атмосферной водой.

Вода источников. Атмосферная В., попадая на земную поверхность, проникает в почву и углубляется в нее, пока ей это позволяет большая или меньшая водопроницаемость пород, почву составляющих. Дойдя до водонепроницаемого слоя, она образует подземные потоки, которые направляют свое течение сообразно с уклоном водонепроницаемого слоя в ту или другую сторону. Эти подземные водные потоки, получая выход на поверхность земли естественным путем, образуют так называемые ключи, или источники. Искусственным путем источники В. получаются рытьем (колодцы) и бурением (артезиан. колодцы). Протекая глубоко под землею, В. может сильно нагреться. Вследствие этого нередко встречаются источники с температурой воды гораздо выше средней годовой температуры того места, где они выходят. Нередки источники с температурой воды до 30° и более, даже имеются источники, В. которых нагрета до 100° и выше. Самыми знаменитыми горячими источниками должно считать гейзеры в Исландии, С. Америке и др. Особенно много горячих источников встречается в местностях с ясно выраженным вулканическим характером, напр., в National Park в Монтане (Север. Америка), Новой Зеландии, Японии. Противоположное горячим источникам явление представляют холодные источники, температура воды которых ниже средней годовой температуры места их выхода. Холодные ключи происходят таким образом: снег и лед, покрывающие горы, тают, и образующаяся при этом холодная вода проникает через глубокие трещины в долины, где и выходит холодным источником. Таковы у нас в России источники в Заилийском Алатау, в долине Иссык-Куля. Температура воды в них 5° Ц., между тем как средняя годовая температура этой местности 6°,1 Ц.

Рассмотрим теперь химический состав В. источников. Метеорная В., как уже было разобрано, содержит в растворе многие вещества, твердые, жидкие и газообразные. К этим уже растворенным веществам прибавляются новые по мере проникновения метеорной воды в почву и движения ее вдоль водонепроницаемого слоя. Вполне очевидно, что процеживание сквозь почву уже само по себе, независимо от вступления новых, в почве находящихся веществ, должно изменять количество и качество растворенных в В. веществ. Кислород, всегда находящийся в растворе в метеорной В., при проникновении ее в почву идет на окисление различных органических веществ, равно как и на перевод в высшие степени окисления солей закиси железа, марганца и др. металлов. Поэтому понятен тот факт, что В. источников содержит весьма мало, а то и вовсе не содержит свободного кислорода в растворе. Так, В. артезианского колодца в Гренеле глубиною в 548 м, взятая с глубины 4 м, вполне свободна от кислорода. Но как только В. источников приходит в соприкосновение с воздухом, тотчас же она растворяет его в довольно значительных количествах, а так как растворенный в В. кислород полезен для организмов, то как общее правило следует принять, что воду артезианских колодцев следует перед употреблением для питья сперва заставлять проникать через воздух, напр., заставить падать каскадом.

Другие вещества, почти постоянно находящиеся в метеорной В., аммиак и азотистые вещества, также поглощаются почвой и таким образом удаляются из В., содержавшей их в растворе. Аммиак и азотная кислота весьма важны для питания растений как источники необходимого для жизни растений азота, который хотя и находится в свободном состоянии в атмосфере, но не может оттуда усваиваться растениями. Метеорная В. переносит азотистые вещества из атмосферы в почву и притом в виде соединений, удобных для усвоения растениями.

Средним числом можно считать, что метеорная В. доставляет одной десятине почвы в течение круглого года до 10-15 килограм. азота в виде его соединений. Взамен отдаваемых почве вода получает от нее новые вещества, которые растворяет и уносит с собой. Из разных газов, растворяемых В. источников, в наибольшем количестве встречается в ней углекислота. В. источников получает растворенную в ней углекислоту частью еще из атмосферы, но в значительной мере она обязана углекислотою процессу дыхания всевозможных растительных и животных организмов, находящихся в почве, равно как и процессу их гниения. В В. источников различают: 1) связанную углекислоту, т. е. такую углекислоту, которая образует с основаниями, находящимися в воде, средние углекислые соли; 2) полусвязанную углекислоту, т. е. такую, которая образует с растворенными в В. углекислыми солями так называемые двууглекислые соли; такую углекислоту можно удалить из раствора кипячением; наконец, 3) свободную углекислоту, которая просто растворена в В. В некоторых местностях В. источников растворяет углекислоту в количествах, выражающихся много раз взятым объемом самой В. В., содержащая в растворе углекислоту, производит невидимую, но непрестанную работу разрушения горных пород, в состав которых входят углекислые соли кальция, магния, железа и других металлов, так как углекислые соли этих металлов, мало растворимые в обыкновенной В., делаясь двууглекислыми, становятся растворимыми, и таким образом вода, содержащая в растворе углекислоту, растворяет их и переносит в другое место и там вновь отлагает их, образуя новые породы (туфы, травертины — см. далее и Минеральные воды). Вода, проникая в почву, где постоянно идут процессы гниения растений, уносит с собою продукты гниения. Некоторые органические вещества кислого характера даже получили название креновых и апокреновых кислот, т. е. источниковых, вследствие их нахождения в воде источников. Такое название было им придано Берцелиусом, впервые указавшим на их присутствие в воде одного источника, бившего в болотистой местности Остготланда. 1 куб. м такой воды содержал 53 гр. этих веществ. Вода, содержащая в растворе подобные органические кислоты, действует на многие минералы разрушительным образом, как и вода, содержащая углекислоту. Кроме того, такая вода действует и раскисляющим, т. е. кислородотнимающим образом, так как гуминовые и креновые кислоты сами способны окисляться на счет кислорода других веществ. Поэтому становится понятным нахождение низших органических кислот (пропионовой, уксусной, муравьиной, до углекислоты включительно) как продуктов окисления гуминовых и ульминовых веществ, заключающихся в растворе В. некот. источников.

В городах и селениях вода источников загрязняется человеческими и животными отбросами. Эти отбросы, попадая в почву, испытывают род брожения или распадения под влиянием бесчисленных микроорганизмов, гнездящихся в почве. Конечным результатом этого брожения благодаря окислительному действию воздуха являются углекислота, аммиак, азотная и азотистая кислоты. Азотсодержащие вещества, аммиак, соли калия, соли фосфорной кислоты в значительной степени задерживаются почвой, между тем как соли хлористые, азотнокислые и сернокислые беспрепятственно уносятся циркулирующей в почве водой. Сернокислые соли берутся водою частью из почвы, где они находятся в виде гипса, частью происходят вследствие окисления тех же отбросов, которые всегда содержат некоторое количество серы (см. далее В. для питья, В. сточные и В. минеральные).

Само собою разумеется, что количество растворенных веществ для данного источника не остается строго постоянным, но меняется в зависимости от прибыли или убыли метеорной воды, его питающей, другими словами, меняется в зависимости от количества атмосферных осадков данной местности, а также и других причин. Вот, например, ряд анализов воды одного и того же источника в Иглау, произведенный одним и тем же наблюдателем Ленцом, причем пробы были взяты в четыре разные дня.

Значительную изменчивость состава по времени года и по другим влияниям замечают и во всех других источниках, но эти изменения всегда определяются довольно узкими пределами. Все это особо ясно выражается в исследовании В. Друскеникских источников проф. А. А. Иностранцевым, который в этом частном примере подробно разобрал одно из общих явлений природы (подробности см. Друскеники).

Если одно какое-нибудь вещество, газ или твердое минеральное тело, начинает преобладать над другими, то вода источника приобретает особые характерные свойства, за которые этот источник назыв. минеральным. В. некоторых минеральных источников оказались полезными при лечении болезней, вода других служит для извлечения из нее полезных человеку минеральных веществ, в ней растворенных. Источники, содержащие в растворе значительное количество углекислоты, называются углекислыми, или кислыми (Нарзан, Спрудель); вода их шипит, выделяя углекислоту, имеет кислый, освежающий вкус и окрашивает синюю лакмусовую бумажку в красный цвет; если в воде углекислых источников есть еще щелочи, то их называют щелочно-углекислыми (Виши, Зальцбруннен); соленые источники — содержащие поваренную соль (Старая Русса, Столыпинские, Бусские, Друскеники, Крейцнах, Пирмонт, Висбаден, Баден-Баден, Ишль и др); щелочно-соленые (Эссентукские 17 и 18, Эмс, Екатерининский в Боржоме и др.); щелочно-глауберовые, где вместе с углекислым натром много глауберовой соли (Гори, Эссентуки 4, Карлсбад, Мариенбад, Франценсбад и др.). Источники, содержащие сероводород, легко узнаются по запаху тухлых яиц и по тому, что вода их дает с солями свинца черный осадок; они носят название серных или сернистых (Псекунские, Пятигорские, Тифлисские, Сергиевские, Горячеводские, Каракайтакские, Аахенские, Люшон и др.). Железные источники, вода которых имеет чернильный вкус и настоем чернильных орешков окрашивается в черный цвет, находятся в Полюстрове, Швальбахе, Липецке и др. м.; железно-щелочные (Франценсбад, Железноводск и др.); железно-соленые (Зельтерс, Столыпинские); железно-известковые (Пирмонт, Криницы, Уравельские, Загверские и др.); купоросные, содержащие сернокислую закись железа (Марциальные в Петрозаводске, купоросные в Пятигорске и др.). Источники, обильные содержанием сернокислых солей магния и натрия, называются за вкус их воды горькими (Зедлиц, Каррас в Пятигорске, Киссинген, Чокракский источник). Очень часто встречаются жесткие, или землистые, источники, содержащие главным образом соли кальция, углекислую и сернокислую. Наконец, упомянем о кремнекислых источниках, содержащих в растворе кремнезем (гейзеры Исландии и Новой Зеландии), и борных источниках, т. е. содержащих борную кислоту (тосканские фумаролы).

Речная вода. Речные, или проточные, воды питаются прежде всего тою частью атмосферных осадков, которая не успела испариться или проникнуть в почву, т. е. стекают по поверхности почвы в нижележащее русло рек; затем, водою, происходящею от таяния снега и льда, и, наконец, водяными подземными жилами, выходящими на поверхность земли в виде источников. Сказанное объясняет состав речной воды, которая содержит в растворе как атмосферные газы (азот, кислород, углекислоту), аммиак, азотную кислоту и азотистую кислоту, т. е. то, что содержится в метеорной В., так и минеральные примеси, встречающиеся и в атмосферной В., и в В. источников. Кроме этих растворенных веществ, В. рек уносит с собою массу твердых частиц, мелких и крупных, в виде ила и мути. Что касается газов, кислорода и азота, содержащихся в речной В., то количество их сравнительно постоянно, так как главная причина их растворения в речной В., давление атмосферы, изменяется весьма мало, да и состав атмосферы везде одинаков. Литр В. содержит обыкновенно от 40 до 55 куб. см газа (0° и 760 mm). Зимою содержание газов больше, чем летом и осенью. Положив среднее содержание газов в речной В. 50 куб. см в литре, можно принять средним числом, что на долю азота приходится 20 об., на кислород 10 об. и на углекислоту 20 об. Большее содержание последней, даже принимая во внимание ее значительную растворимость, заставляет с вероятностью полагать, что она главным образом попадает в речную В. из почвы, т. е. с водою источников, а не из атмосферы, где количество ее сравнительно с количеством кислорода и азота незначительно. Количество твердых растворенных примесей увеличивается в речной В. во время засухи и уменьшается в половодье; наибольшее количество таких примесей находится в реках пустынь (испарение воды), а наименьшее в ледниковых (большая чистота В., происходящей от таяния льда). Между растворенными в речной В. веществами преобладают углекислые и сернокислые соли кальция, магния, хлористые щелочные металлы, кремнезем и органические вещества. Количество растворенных солей изменяется в зависимости от свойств пород, размываемых рекой. В тонне (= 1000000 граммов) речной воды содержится всего (органических и минеральных) растворенных твердых веществ следующее количество грамм.: Нева 55 (Трапп), Дон 124, Днепр 187, Дунай от 117 до 234 (как и во всех больших реках, сильно изменчиво по месту и времени), Луара 135, Сена от 190 до 432, Темза выше Лондона около 400, а ниже Лондона около 1600, река Св. Лаврентия 170, Рейн от 158 до 317, Нил 1580, Иордан 1052 и т. д. Везде, где много раз исследована В. данной реки, оказалось, что состав ее растворенных веществ подлежит довольно значительному колебанию, но еще более изменяется количество висящих (взмученных, осадочных) в В. веществ. По существу дела (см. Отмучивание) понятно, что при увеличении быстроты течения (напр., в половодье) количество мути речной В. возрастает.

Хотя количество растворенных веществ не особенно значительно в данном объеме речной В., но если обратить внимание на то, что перенесение минеральных веществ речной водой происходит безостановочно, то мы получим гигантские числа для выражения количества их, проносимого реками в продолжение года. По вычислениям Фольгера, вода Рейна мимо Боцена проносит в год 59000000 куб. ф. растворенных веществ; другими словами, из этого количества растворенных веществ можно было бы составить куб с ребром в 387 футов. Миссисипи с 1-го кв. км своего бассейна уносит 46000 кг растворимых веществ, Амазонка — 20000, Дунай — 36000. Но когда мы обратимся ко всей сумме твердых веществ, увлекаемых речной водой, то увидим еще более грандиозные цифры. Миссисипи у Каррольтона, выше Нового Орлеана, по исследованиям Форшея, ежегодно проносит 868875000000 кг землистых веществ, что составляет массу, площадь которой равна 1 англ. кв. миле, а высота 73,4 м. Река Ганг при Газепуре, по исследованиям Эвереста, проносит в 122 дождливых дня 6082041600 англ. куб. ф., в 5 зимних мес. 247881600, 3 сухих месяца 38154240, а всего в год 6368077440 англ. ф., или 180000000 куб. м. Это количество, по Лейэлю, равно 66 египетским пирамидам. Количество взмученных веществ изменяется обратно тому, как меняется содержание растворенных веществ. В полую воду взмученных частей больше, в засуху их меньше; в быстрых горных реках количество уносимых взмученных веществ будет гораздо больше, нежели в спокойных равнинных реках. Рейн в 30 дней половодья проносит 1944000 куб. м землистых веществ, тогда как Волга в 50 дней половодья проносит 1000000 куб. м. Терек в течение одного июля проносит около 2427000 куб. м взмученных веществ. Само собою понятно, что и качество пород, по которым течет река, сильно влияет на количество взмученных веществ.

Состав речной мути, т. е. ила, близок к составу глин: преобладают кремнезем и глинозем, затем окись железа, кальция, магния, соли калия и натрия; значительная доля приходится на органические вещества. Вот, напр., состав нильского ила: в 100 вес. ч. кремнезема 53,07, глинозема 14,57, окиси железа 10,21, кали 6,67, окиси магния 1,07, углекислого кальция 3,18, фосфорной кислоты 0,19, органических веществ 2,84 и химически связанной воды 7,41. Органические вещества, находимые в воде, имеют частью растительное (гуминовые вещества), частью животное (человеч. и животн. отбросы) происхождение. Последнее особенно становится ясно, когда мы обратим внимание на прирост органических веществ в речной воде в тех местах, где на берегу реки находятся населенные местности. Возьмем для примера Неву. Вода Ладожского озера содержит 27 гр. неорганич. и 20 орган. веществ в 1 куб. м, всего 47 гр. Невская вода, по анализу проф. Ю. К. Траппа, содержит 32 гр. минеральных и 23 гр. органич. веществ, всего 55 гр. Если мы возьмем воду петербургских каналов, то увидим значительный прирост органических веществ: Фонтанка — 36 гр. минер. и 25 гр. органических веществ; Екатерининский канал содержит уже 66 гр. всех примесей. На этом примере ясно видно загрязнение речной воды, производимое населенными берегами.

Морская вода. Мы видели уже, какие громадные количества минеральных веществ уносятся реками в моря и океаны. Так как из этих водохранилищ действием солнечной теплоты производится постоянный отгон чистых водяных паров, то понятно, что В. морей и океанов должна отличаться большим содержанием растворимых минеральных веществ от речной В., обладать большею соленостью. Чтобы сделать понятным преобладание одних солей, приносимых реками в море, над другими, были производимы опыты над действием теплоты на морскую В. По мере нагревания морской В. и улетучивания паров чистой В. прежде всего осаждаются окись железа и углекислая известь. Отложение гипса происходит только при значительном сгущении; хлористый натрий осаждается только тогда, когда В. выпарят до ¹/₁₀ прежнего объема. При дальнейшем выпаривании происходит правильное постепенное осаждение смеси хлористых натрия и магния, бромистого натрия и сернокислого магния. Этот опыт показывает нам, почему в морской В. преобладают соли натрия и магния, о чем свидетельствует горько-соленый вкус морской В. Кроме хлористого натрия (от 25000 до 31000 гр. в тонне), морская В. содержит хлористый магний (от 2600 до 600 гр.), сернокислый магний (от 1200 до 7000 гр.), сернокислый кальций (от 1500 до 600 гр.), хлористый калий (от 10 до 700 гр.), затем малые количества углекислого и фосфорнокислого кальция, кремнезем, бромистые и йодистые металлы; наконец, в ней встречаются и другие вещества, вымываемые реками из почвы. Всего в морской В. открыты до сих пор след. элементы: кислород, водород, хлор, бром, йод, фтор, сера, фосфор, азот, углерод, кремний, бор, серебро, медь, свинец, цинк, кобальт, никель, железо, марганец, алюминий, магний, кальций, стронций, барий, натрий и калий. Конечно, как и в реках и источниках, количество растворенных веществ, или соленость морской В., не постоянно для разных морей, равно как и для одного и того же моря. Соленость морской В. увеличивается вообще от берегов к открытому морю вследствие опреснения реками. Большая или меньшая закрытость, т. е. сообщение с океаном или разобщение с ним, также влияет на соленость морской В. Вот некоторые числа, подтверждающие сказанное. В тонне содержится твердых составных частей: в В. венецианских лагун 19122, в гавани Ливорно 24312, в Средиземном море около Сетта 37655, — вот колебание солености в одном и том же Средиземном море и его частях. Разница в солености океанов уже не так значительна: в В. Атлантического океана в 1 тонне от 32585 до 35695, в Тихом океане от 35233 до 34708. В Каспийском море, куда изливается такой гигантский поток пресной воды, как Волга, соленость 6300, между тем как в соседнем с ним Черном море 17700. Соленость достигает maximum'a в поясе пассатных ветров, относительного minimum'a — в поясе затишья близ экватора, вообще она увеличивается от высших широт к поясам пассатных ветров. Соленость океанов и замкнутых морей зависит от степени испарения и количества водных осадков; она находится также в связи с течениями, поверхностными и глубоководными; в свою очередь, она является важным фактором океанических течений, так как изменение солености обусловливает собою изменение удельного веса. Так, напр., В. Средиземного моря имеет удельный вес 1,0293; В. Ледовитого океана, отличающаяся меньшею соленостью вследствие опреснения ее тающими ледяными массами, имеет и удельный вес уже меньший. Соленость морской воды меняется с глубиною. Причинами этого являются: опреснение с поверхности падающими водными осадками, распределение морской В. по удельному весу, причем, конечно, В. с большим удельным весом, а, следовательно, и с большею соленостью, будет находиться внизу и понижение температуры В. в глубине. Не входя в другие океанографические подробности (см. Океаны), мы в виде примера изменчивости состава морской воды с глубиною остановимся на одном Черном море, воды которого благодаря началу, положенному адмиралом Макаровым и профессором Классовским, исследованы в последнее время с особою подробностью. По анализу С. Колотова черноморская В. на глубине 50 саж. содержала 18262 гр. солей в тонне, на глубине 100 саж. 20726, 900 саж. 21758, на глубине 1100 саж. 22220 гр. в тонне. Азот, кислород и углекислота, равно как аммиак и азотная кислота всегда находятся растворенными в морской В., иногда там находят и сероводород, как это было, напр., в глубоководных пробах, взятых в Черном море. Самым важным газом, растворенным в морской В., является кислород, необходимый для дыхания морской флоры и фауны. Средняя величина для кислорода 33,67% [(100 x 0)/(N + 0)]. Якобсен в Северном Ледовитом океане нашел среднее содержание кислорода 33,9 и наблюдал колебание в пределах ¹/₂ %. Растворение газов в В. обусловливается двумя факторами: давлением и температурой. Последняя меняется с широтою, а потому широта места, где мы берем морскую В., должна сказываться на содержании в этой В. растворенных газов; действительно, в полярных странах количество кислорода абсолютно и относительно (к азоту) более, чем в умеренных и жарких. Содержание атмосферных газов в морской В. изменяется с глубиною очень явно. Вот таблица результатов, полученных Бухананом.

Так как кислород представляет собою важный фактор животной жизни, то ясно выраженный minimum содержания его на глубине около 300 саж. можно смело приписать, вместе с Бухананом, особенно роскошному развитию органической жизни на этих глубинах. Что касается углекислоты, то мы видим, что содержание ее мало колеблется при изменении глубины, с которой мы берем морскую воду. На основании обширных исследований Дитмара оказывается, что вода океана, какова бы ни была глубина и место пробы, содержит больше оснований, чем кислот; следовательно, углекислота находится в связанном и в полусвязанном виде; лишь в редких случаях названному естествоиспытателю приходилось находить углекислоту в количестве большем, чем нужно для образования двууглекислых солей. При температуре от 18° до 21° диссоционное давление двууглекислых солей в морской воде равно 0,0005 атм.; при температуре от ±1° или ±2°, которые бывают в полярных странах, это давление 0, 0 003 атм. — величина, близкая к давлению углекислоты, находящейся в атмосфере. В этих условиях В. тропических морей отдает свою свободную углекислоту атмосфере и стремится таким образом повысить давление атмосферной углекислоты до некоторого давления, которое определяется температурой данного места. Выделение углекислоты морем становится все менее и менее интенсивным по мере удаления от экватора к полюсам до того места, где температура моря сделает давление углекислоты, получаемой от распадения двууглекислых солей, равным 0,0003 атм.; в этом месте выделение свободной углекислоты из моря происходить не будет. По направлению к полюсам мы будем находить поглощение углекислоты все большее и большее и обращение углекислых солей в двууглекислые. Избыток углекислоты в околополярных странах приносится назад подводными течениями в более теплые широты, и таким образом здесь пополняется происходящая трата углекислоты. Допуская, что не существует другого источника углекислоты, кроме атмосферы, даже за полярным кругом морская В. должна была бы содержать только следы свободной углекислоты при вполне насыщенных двууглекислых солях. По Бунзену, 1 объем дистиллированной В. при 0° и 760 mm поглощает 1,8 об. сухой углекислоты. В полярных странах температура В. моря никогда не опускается ниже -3°,5; следовательно, maximum углекислоты, поглощаемой полярной морской водой, будет приблизительно 0,0003х1800, или около 0,54 куб. с. или 1 mgr. на 1 литр В. Если бы где-нибудь произошел приток углекислоты, напр., со дна, то избыток над 0,5 куб. см не замедлил бы рассеяться в воздухе. Таким образом, можно с полным правом сказать, что морская В. регулирует содержание всей атмосферной углекислоты. Углекислота в морской В. происходит не только из атмосферы: известное ее количество выделяется растениями и животными, а также подводными вулканическими источниками. Под давлением водяного столба в 2000-6000 м углекислота обращается в жидкость и уносится течениями. Этим объясняется то обстоятельство, что в некоторых пробах, взятых с корабля "Challenge r ", Дитмар находил большое содержание свободной углекислоты.

Присутствие аммиака в морской воде было указано в 1855 году Маршандом; Буссенго и Шлёзинг около того времени занялись измерением количества аммиака. Шлёзинг нашел от 0,2 до 0,3 гр. азотной кислоты в тонне морской В. и от 0,4 до 0,5 гр. аммиака. На основании этого Шлёзинг даже считал море источником атмосферного аммиака. В 1878 г. вопросом о содержании аммиака в морской В. занялся Диеляфе. Вот результаты его анализов В. морей теплых стран: Измаилия 0,204 гр. в тонне, Красное море — 0,176, мыс Гвардафуй — 0,176, Сокотора — 0,176, Бенгальский залив — 0,186, берега Кохинхины — 0,840 — числа меньшие сравнительно с числами Шлёзинга, который брал воду северных морей.

Б. А. Яковлев. Δ .

IV. Вода для питья. На поверхности и внутри земли атмосферная В. встречает условия для растворения различных минеральных и органических веществ. Количество органических веществ, которое приходит в соприкосновение с В., ограниченнее того количества минеральных веществ, которое В. встречает на своем пути в различных слоях земли. При нормальных условиях в раствор В. переходят: кислород, азот, углекислота, сернокислые, солянокислые и азотнокислые соли, аммиачные соли, соли щелочных металлов калия и натрия и соли кальция, магния и т. д. Затем, благодаря содержанию углекислоты в растворе находятся углекислые соли кальция, магния и железа, кремнекислота, а благодаря преимущественно щелочам растворяются гуминовые и вообще органические вещества, как объяснено выше (см. В. в природе). Большинство веществ, с которыми В. приходит в соприкосновение в природе, являются не растворимыми в ней (потому что горные породы уже заранее промыты проникавшею водою), а те из веществ, которые растворимы, переходят в нее в сравнительно малом количестве. Этим объясняется, что природные воды представляют весьма слабые растворы разных химических соединений — растворы, в которых содержание твердых веществ выражается в сотых долях процента. Чтобы показать зависимость состава растворенных в В. тел от горных пород, через которые она протекает, приведем сравнительную таблицу Рейхардта.

Отсюда видно, напр., что наименьшее содержание всяких растворенных веществ заключается в В., вытекающей из первозданных (гранитов, порфиров и т. п.) и глинистых пород и наибольшее количество извести содержится в водах, протекающих через известковые почвы. Воды, протекающие через глины, торфяники и т. п. образования, если содержат щелочные соли и мало извести, обыкновенно богаты органическими веществами. Воды незначительных рек, берега которых сильно заселены, напр., Темзы, настолько загрязняются сточными водами (см. VIII), что становятся вовсе непригодными для питья и состав их зависит вполне от того влияния, которое человек производит на природу.

От воды, годной для питья, прежде всего требуют известных общих признаков, а именно: прозрачности (хотя мутные воды некоторых быстротекущих источников после отстаивания отличаются превосходными качествами [вода, напр., Ричмонда (из p. James) содержит столь тонкую муть, что она не отделяется при обыкновенном процеживании, а между тем эта В. очень хороша для питья. Такое же явление известно и во многих других случаях], бесцветности, чистого (пресного) вкуса, отсутствие запаха и т. п. Однако В., обладающая хорошими внешними свойствами, может, особенно при продолжительном употреблении, оказаться непригодною для применения в питье, иногда даже прямо вредною для здоровья. Для полного решения вопроса о свойствах данной воды для питья помимо общих внешних требований и сравнительных статистических данных необходимо принять в соображение: какие растворенные вещества можно допустить в воде, годной для питья, какие из них полезны для организма, в каких границах допустимы колебания растворенных в воде составных частей без вредного влияния на здоровье и какие микроорганизмы населяют воду.

Минеральные составные части воды частью ассимилируются организмом, как это доказано путем опытов Шосса над голубями и Буссенго над свиньями. Последний доказал, что свинья в течение 93 дней ассимилировала из В. 52 гр. извести в костях и 12 гр. в ткани. Большинство соединений натрия, находящихся в крови и теле травоядных, ведет свое начало у диких животных от соединений натрия, находящихся в В., так как в растениях часто вовсе нет соединений натрия, а преобладают соединения калия. Воды, которые применяются для питья самыми разнообразными народами, не страдающими эндемическими болезнями, представляют много общего в своем составе; если же воды существенно отклоняются в своем составе или изобилием растворенных минеральных веществ, в особенности некоторых из последних, или если они отличаются отсутствием известных растворенных веществ, то обыкновенно состояние здоровья народонаселения ухудшается в том или другом отношении. Шосса и Буссенго указывают, что так как составные части воды столь легко усвояются организмом, то всякая минеральная составная часть воды имеет некоторое значение в экономии организма, может быть полезной, и, наоборот, всякое вещество, растворимое в воде, но не входящее в состав наших тканей, оказывается излишним, а иногда даже вредным для здоровья. Это простое решение Шосса и Буссенго подтверждается тем, что анализы вод, наиболее отвечающих санитарным требованиям, вполне согласуются с вышеуказанным основным положением.

На основании целого ряда исследований, развившихся особенно после того, как в Англии подняты были вопросы сего рода [Rivers Pollution Commission, главным деятелем которой был известный химик Франкланд], можно считать установленными пределы по отношению составных частей воды, пригодной для питья. Венская комиссия (1864), Муспрат, Рейхарт, Фишер, брюссельская комиссия (1885) и др. дают следующий общий средний свод из существующих выводов, относя к 100000 частям В., вполне пригодной для питья: не более 50 весовых частей остатка после выпаривания, до 20 весовых частей общего содержания извести (или же градусов жесткости, см. далее), до 0,5 вес. частей азотной кислоты (считая на ангидрид N ₂O₅), не более 5 частей органических веществ (потери высушенного остатка при обжигании или до 10 ч. KMnO ₄ для окисления), не более 2 весовых частей хлора (определяемого AgNO ₃); не более 6 весовых частей серной кислоты (в виде SO ₃). К этому следует прибавить потребность в содержании растворенного кислорода для свежей воды, вполне пригодной для общего применения.

Содержание газов, растворенных в В., годной для питья, постояннее, чем твердых составных частей: 1 литр воды содержит обыкновенно от 40 до 65 куб. сантиметров газа, измеренного при нормальных условиях. Зимой содержание газа более, чем летом и осенью. Принимая, что в 1 литре воды, пригодной для питья, содержится 50 куб. сант. газа, можно считать, что в этом числе содержится 20 объемов азота, до 20 объемов угольной кислоты (происходящей, вероятно, отчасти из органических веществ воды и почвы, частью же из атмосферы) и около 10 объемов кислорода. При меньшем содержании газов отношение изменяется почти одинаково. В некоторых случаях, однако, углекислый газ преобладает, а кислорода меньше нормы. Многие воды быстрых рек содержат меньше углекислого газа, что доказывает их быстрое образование из атмосферной В., то есть, что они не успели поглотить достаточного количества углекислого газа почвы. Так, напр., в воде Рейна близ Страсбурга найдено углекислоты 8, азота — 16 и кислорода 7 куб. сант. в 1 литре. По многим исследованиям, для определения качества В. как напитка особенно важно изучение состава растворенных в ней газов. И. Ф. Семенский, производивший под руководством проф. М. Я. Капустина ряд анализов В. реки Вислы, некоторых варшавских колодцев и В. Лазенковского пруда, пришел к тому заключению, что содержание в В. кислорода значительно меньшее против отвечающего парциальному (частному) давлению этого газа в атмосфере (см. Растворы газов и Парциальное, частное, давление), что указывает на поглощение части кислорода органическими и др. веществами почвы и воды. В., не содержащая растворенного кислорода, подобно отварной В., не может поддерживать жизнь водяных животных, избегается дикими животными для питья и не может считаться здоровою, хотя для предотвращения от заражающих микроорганизмов и полезна кипяченая В., из которой выделяются все растворенные газы, а, следовательно, и растворенный кислород. Для того, чтобы насытить В. воздухом, достаточно заставить ее протекать тонкою струею через воздух, и если желательно при этом предохранить В. от микроорганизмов воздуха, то можно принять соответственные меры, напр., пропускание воздуха через слой ваты (см. Воздух). Растворенные твердые составные части воды имеют не только значение в смысле способности их усвоения, но обладают также свойством в большей или меньшей степени способствовать развитию имеющихся в воде микроорганизмов. Присутствие же в воде микроорганизмов имеет весьма важное значение для здоровья, о чем будет речь ниже.

При химическом исследовании состава подмесей данной В. для определения ее достоинства обыкновенно, если не производят полного анализа, ограничиваются определением немногих веществ. А) Взвешенные (суспендированные) частицы воды, или ее муть, определяется фильтрованием (от 1 до 3 литров) и высушиванием собранного осадка при 100° (до постоянного веса). В нем определяется количество органических и минеральных веществ сжиганием в платиновом тигле. Б) Окиси кальция и магния редко определяются отдельно; обыкновенно довольствуются совместным их определением путем весьма распространенного метода, так называемой "мыльной пробы". Это определение имеет большое значение для технических целей, так как содержанием названных составных частей обусловливается "жесткость" воды. Сущность этого метода основана на том, что соли кальция и магния с жирными кислотами мыла образуют нерастворимые в В. соединения. Подробное изложение метода приводится Канонниковым в его "Руководстве к химическому исследованию питательных и вкусовых веществ" (стр. 412). Для этой цели применяется раствор мыла (калийно-олеинового), особым образом приготовленный из свинцового пластыря. Содержание мыла, или титр мыльного раствора, устанавливается раствором азотно-бариевой соли определенного содержания (2,61 гр. на 1000 куб. сант. раствора). Прибавляя раствор мыла к исследуемой В., испытывается способность смеси образовать пену. Пена появляется в том лишь случае, когда мыло имеется в растворе. Так как магний и кальций образуют с олеиновой кислотой нерастворимые в В. сорта мыла, то их присутствие препятствует образованию пены. Если к воде постепенно прибавлять титрованный раствор мыла, испытывая после прибавления ее способность давать пену, то возможно с большой точностью по первому появлению пены определить тот момент, когда все соли щелочных земель, имеющиеся в В., превратились в нерастворимые олеиновокислые соли. При определении в воде солей кальция и магния мыльный пробой отличают жесткость В. вообще — содержание солей кальция и магния в непрокипяченной В., и определение постоянной жесткости — содержание этих солей в прокипяченной В., лишенной содержащейся в ней угольной кислоты, вследствие чего часть известковых и магнезиальных солей выпадает в виде осадка. Вычисление ведется обыкновенно на СаСО ₃. Но в Германии градусом жесткости называется содержание одной весовой части СаО в 100000 частях воды, во Франции же содержание 1 весовой части СаСО ₃ в 100000 частях В., а в Англии 1 грана СаСО ₃ в 1 галлоне. В) Серная кислота определяется (после предварительного подкисления соляной кислотой) осаждением в виде серно-баритовой соли. Г) Хлор определяется титрованием азотно-серебряной солью. Д) Присутствие азотной кислоты определяется, по Никольсону, так: выпаривают воду в фарфоровой чашке досуха, остаток смачивают тремя каплями крепкой серной кислоты и бросают небольшой кристаллик бруцина: появляющееся ярко-красное окрашивание указывает на присутствие азотной кислоты. Проба эта крайне чувствительная. По Рейхардту, хороший способ обнаружения азотной кислоты состоит в действии сернокислого анилина и прибавлении к смеси нескольких капель крепкой серной кислоты, при чем смесь окрашивается в интенсивный красно-фиолетовый цвет. Количественный способ определения азотной кислоты состоит в раскислении азотной кислоты в окись азота и непосредственном измерении объема последнего (способ Шульца). Е) Азотистая кислота определяется на основании способности ее выделять йод из йодистых металлов в присутствии свободной кислоты, причем выделившийся йод окрашивает крахмал в синий цвет. Для этой цели применяется лучше всего раствор йодистого цинка с крахмалом (по Тромсдорфу). Освобожденный йод может служить мерою количества азотистой кислоты. Ж) Определение присутствия аммиака производится по цветовому способу, основанному на том, что в присутствии аммиака реагент Несслера (двойная соль йодистой ртути с йодистым калием) производит желтовато-красное окрашивание, по степени интенсивности которого (см. Колориметрия) судят о количестве аммиака, сравнивая с образцом определенного содержания последнего. 3) Определение органических веществ представляет наибольшие трудности и имеет немалое значение. Обыкновенно [Существует очень много способов, применяемых для определения органических веществ, содержащихся в В., кроме определения потери при прокаливании и расхода KMnO ₄ в кислой жидкости на окисление. Важнейшими должно считать: аммиачно-белковинный способ Ванклина, Чапмана и друг. и способ сожигания Франкланда и Армстронга. Первый из них служит (после выделения кипячением со щелочами аммиака, бывшего в виде соли, и т. п.) для определения в В. аммиака азотистых веществ при помощи нагревания со щелочным раствором KMnO ₄. Показывая количество более или менее измененных белковых веществ, способ этот до некоторой степени указывает загрязненность В. гнилостными животными продуктами, но никоим образом не может считаться показывающим общее содержание органических веществ. Способ же полного сожигания остатка (предварительно обработанного раствором SO ₂) производится обыкновенным методом анализа органических веществ и дает количества углерода и азота, по которым можно ближе судить о содержании углеродистых и азотистых веществ. Хотя и этот прием не дает абсолютных указаний о безвредности В. (потому что не указывает содержания заразных микроорганизмов), но он все же полнее всех прочих отвечает прямой цели химического исследования В. Франкланд нашел, что на 1 часть азота в навозной В. получается 2 ч. углерода, в мелких колодцах до 4, в воде, проникшей обработанные почвы, до 6, а в воде поверхности, вполне пригодной для питья, до 10 ч. углерода на 1 ч. азота в виде органических веществ. — Δ.]

оно производится окислением их помощью марганцово-калиевой соли, и результат высчитывается или на количество израсходованной марганцово-калиевой соли, или же на содержание в таковом кислорода, или же, по Кубелю, непосредственно на содержание органических веществ, причем Кубель на основании некоторых определений принял за среднее, что одна часть марганцово-калиевой соли окисляет пять частей органических веществ, так что количество израсходованной марганцово-калиевой соли, умноженное на 5, принимается равным количеству органических веществ. Получаемые числа имеют, конечно, лишь относительное (а не абсолютное) значение и притом лишь тогда, когда соблюдены все условия одинаковости определений. Окисление производят в присутствии избытка серной кислоты и после предварительного нагревания (кипячения), причем время кипячения играет немаловажную роль, так как органические вещества весьма разнородны по способности окисляться; содержание органических веществ в таком случае выражает так называемую окисляемость В. [За последнее время (1890-92 гг.) в Англии (Роско и др.) выработали скорые и простые способы определения кислорода, растворенного в В., но они еще не вошли во всеобщее употребление, свойственное вышеуказанным приемам для определения других составных начал В. при первичном их исследовании. — Δ.]. Все указанные способы предварительного исследования веществ, содержащихся в В., должны быть во всяком случае считаемы лишь приближенными, но для санитарных целей полные анализы В. дают лишь немногим более вышеуказанных, потому что воды, вполне пригодные для питья, представляют очень значительные изменения в содержании растворенных веществ.

При исследовании В. необходимо принять во внимание время года, глубину взятия пробы и др. обстоятельства. Для уяснения приводим несколько примеров. Проф. Ф. Ф. Эрисман и д-р Коцин нашли, что речные воды представляют довольно правильные периодические колебания (по месяцам) в своем составе. Исследуя москворецкую воду, Кодин констатировал в течение зимы (1887-88 годов) уменьшение количества кислорода и взвешенных веществ и увеличение количества сухого остатка известковых и магнезиальных соединений, аммиака и угольной кислоты, как связанной и полусвязанной, так и свободной. Со вскрытием Москвы-реки в воде сильно увеличилось количество взвешенных веществ, легко окисляемых органических веществ, равно и микроорганизмов, и в то же время сильно уменьшилось количество растворенных веществ вообще и известковых и магнезиальных солей в частности. Угольная же кислота, как свободная, так и связанная или полусвязанная, совершенно исчезла из воды. Далее, во время сильного дождя на верховьях реки в воде было найдено увеличенное содержание взвешенных веществ, бактерий и растворенных органических веществ и уменьшение известковых и магнезиальных соединений. Из исследований невской воды также видно, что количество взвешенных и растворенных органических веществ уменьшается в зимнее время и увеличивается весной [Вообще, химический анализ воды, хотя не может дать прямого указания ее безвредности (уже потому, что не дает указания на болезнетворные микроорганизмы), весьма важен не только потому, что указывает присутствие условий для развития всяких микроорганизмов, но и потому, что дает возможность следить за изменчивостью воды и тотчас дает знать о существовании неблагоприятных для организма примесей воды, напр., разрушающихся организмов (Tucker, "Chemical News" 1886). — Δ.].

Переходя к микроорганизмам воды, прежде всего обратим внимание на то, что в В., доступной действию солнечного света и содержащей малое количество органических веществ (по Cohn), встречаются главным образом диатомовые и зеленые водоросли, на счет которых питается ряд реснитчатых инфузорий, низших ракообразных и т. д. В водах, богатых органическими веществами, имеется множество бактерий, причем весьма характерно то, что таковые встречаются в формах зооглейных (слизистых колоний); кроме того, вибрионы, спириллы, монады, хиломонады, криптомонады и пр., некоторые амебы и реснитчатые инфузории. Кроме того, иногда встречаются яички глист. Между микроорганизмами вод, применяемых для питья, наибольшее значение имеют болезнетворные бактерии, тем более, что ныне на основании исследований несомненно, что вода может быть прямым посредником в распространении эпидемий, в особенности тифа и холеры [Английская комиссия, упомянутая уже выше, еще в 1074 г. признала, что холера и тиф распространяются через посредство воды, что ее кипячение может служить к оздоровлению, а одно фильтрование недостаточно. Подтверждением великого значения воды для распространения, напр., холеры могут служить данные английских городов, в среднем почти одинаково пострадавших в холерные годы 1832, 184 9, 1854 и 1866 гг., тогда как города, в которых за это время вода для питья стала лучшею, представляют значительное уменьшение числа жертв, хотя народонаселение усилилось. Для примера укажем на Глазго. До 1859 года его водопровод снабжался водой р. Клайд (C lyde), a после 1859 гораздо более чистою водою из Loch Catrine. Смертных случаев от холеры было: в 1832 г. 2842, в 1849 г. 3772, в 1854 г. 3806 жертв, в 1866 г. только 16-ть. В Манчестере водопроводное дело улучшено в 1851 г., после чего последние холеры унесли в 15-20 раз менее жертв, чем прежде. — Δ.]. Холера, как ныне стало известным, вызывается особыми бактериями (запятовидными), легко развивающимися в В., содержащей даже весьма малое количество органических веществ. Так, профессор Лябульбен сообщил Парижской медицинской академии наблюдение, подтверждающее значение воды для распространение холеры. Проф. Чечи (Ceci) исследовал В. водопровода Николая в Генуе и нашел в ней запятовидные бактерии, а впрыскивая животным разводки, вызывал у них холеру. Профессора Пини, Порро и проч. привели подобные же факты из других мест Италии. Распространение холерной эпидемии в 1890 году в испанских городах также, по всей вероятности, находится в значительной связи с их водоснабжением. Водопроводы с хорошей водою существуют только в Мадриде, Севилье и Барселоне. Мадрид получает чистую В. из гор. Когда появилась холера, употребление всякой другой В. было запрещено. Несмотря на значительное население (500000), в течение 3-х месяцев холера не достигла в Мадриде значительной силы. В Севилье (140000 жителей) недавно окончен прекрасный водопровод; холеры в этом городе не было совсем. Испанский Манчестер — Барселона (200000) получает воду из 4-х источников; но летом иногда чувствуется недостаток в В. Несмотря на то, что через Барселону проезжало множество беглецов из холерных мест, эпидемия, начинавшаяся 2 раза, быстро прекращалась. Посещенный И. Ф. Рапчевским небольшой город Тортоза (в провинции Таррагона) был замечательно пощажен холерою, между тем как в окрестных и ближайших подгородных местах эпидемия проявлялась часто с значительной силой. Тортоза имеет очень хорошую В. для питья, проведенную из горных источников и распределяемую по городу сетью железных, вполне закрытых труб, между тем как жители многих соседних деревень и ближайших подгородных мест употребляют для питья воду ручьев, колодцев, а иногда и каналов, служащих для орошения полей. Что касается до тех городов, которые были наиболее поражены холерой, то о них можно сказать, что они получают загрязненную воду. По словам генерал-хирурга Индии д-ра Фурнелля, отчеты индийских врачей также содержат много указаний на зависимость распространения холеры от водоснабжения. Имеются также многочисленные примеры, указывающие зависимость между распространением брюшного тифа и водоснабжением. Непосредственною причиною заболевания тифом также является бактерия, легко размножающаяся в воде, содержащей даже весьма малое количество разлагающихся органических веществ (см. Тиф, Холера). В Плимуте (в штате Пенсильвания) в апреле 1885 года была тяжелая эпидемия брюшного тифа; переболело более 1000 чел. из 8000 населения. Город снабжается водой из двух источников, главным же образом из чистого горного ручья, начинающегося в нескольких милях от города; когда же воды в ручье мало, то из речки Сускеганны. У начала ручья — следовательно, далеко от города, — в одной избе поселился приезжий из Филадельфии, который только что перенес брюшной тиф, но по приезде снова заболел им. Его извержения выбрасывались в ручей, который тогда был еще покрыт льдом; 25-го марта тронулся лед, а спустя 10 дней в городе обнаружился тиф.

Вышеприведенные наблюдения достаточно убедительны для того, чтобы доказать тесную связь присутствия болезнетворных бактерий в воде с распространением некоторых заразных болезней. А потому способы определения возможного устранения как самих микроорганизмов, так и условий их развития заслуживают полнейшего внимания [Эммерих (1887) предлагает следующий сравнительно простой способ для определения отсутствия болезнетворных составных начал (организованных или нет) в испытуемой В.: кроликам производят подкожное вспрыскивание по 40-80 куб. см В., и если температура их тела не будет значительно (как в лихорадке) повышаться и если они выживут опыт, то В. можно считать безвредной. — Δ.]. Число жизнеспособных микроорганизмов в известном объеме воды определяется, по Р. Коху, следующим образом: небольшое количество испытуемой В. вводится в известное количество питательной желатинной студени (предварительно стерилизованной, см. Бактерии, Стерилизация) после предварительного разжижения ее; студень разливается на пластинки, на которых соответственно каждому зародышу развивается колония, заметная для невооруженного глаза. Число колоний отвечает числу зародышей микроорганизмов, а по внешнему виду их и характеру колоний есть возможность отнести их к той или другой категории. Для некоторых микроорганизмов недостаточно испытания в одной лишь желатинной студени, так как разводка в желатине возможна только при температурах не ниже 25° Ц., большинство же болезнетворных бактерий разрастается лишь при температурах, близких к температуре тела. Поэтому-то и применяются питательные среды, отвечающие этим требованиям, как-то: агар-агар, кровяная сыворотка и т. д. Несмотря на то, что школа Коха в смысле изучения бактериологии вод внесла много света в этот столь важный для гигиены вопрос, однако в его же лаборатории "Mead Bolton" своими исследованиями дал повод к одному из наиболее существенных заблуждений, отрицая влияние органических и неорганических веществ воды на жизнеспособность сапрофитных микроорганизмов. Этот взгляд, несмотря на явное противоречие его с общими биологическими законами, еще и поныне имеет многих сторонников. На тесную связь между химическим составом воды и способностью ее поддерживать жизнь микроорганизмов указал А. Цель на Международном гигиеническом съезде в Вене, основываясь на произведенных им исследованиях вод многих станций Варшавской железной дороги относительно способности этих вод поддерживать жизнь бактерий. По наблюдениям А. Пеля, невская вода существенно отличается от вод окрестностей Петербурга своею способностью поддерживать жизнь микроорганизмов. Она имеет следующий состав:

Невская В. очень мягкая и характеризуется малым содержанием минеральных солей и большим — органических веществ (болотных кислот). Химические и бактериологические свойства ее, в общем, одинаковы у истока реки и у ее устьев. Влияние притоков и сточных городских и фабричных В. весьма мало отражается на составе невской В. вследствие быстрого течения и значительной массы последней (около 120000 пуд. в секунду). Микроорганизмов в свободной невской воде сравнительно мало, но в водопроводных трубах нефильтрованной воды число жизнеспособных бактерий значительно увеличивается. Разница эта бывает иногда очень велика: так, напр., Пель нашел в одном кубическом сантиметре речной невской В. 312 жизнеспособных бактерий и в то же время в одной водопроводной В. 70000 бактерий в 1 кубическом сантиметре. Такое же размножение бактерий имеет место и в каналах, напр., в Мойке, где найдено даже до 109000 жизнеспособных микроорганизмов в 1 кубическом сантиметре В. Для невской В. весьма характерно свойство ее способствовать развитию слизистых (зооглейных) колоний не только на любом предмете, погруженном в воду, но и на стенках водопроводных труб, просвет которых весьма часто вследствие этого значительно уменьшается. Воды же окрестностей Петербурга, особенно южных, где развиты силурийская и девонская формации, нося ключевой характер, мало способны поддерживать жизнь микроорганизмов и в этом отношении представляют выдающиеся санитарные преимущества. Таковы В. таицких, белых, глязинских, ропшинских, гатчинских и др. ключей. Все эти В. отличаются одним общим характером благодаря тому, что выходят из одинаковых горных пород: все они богаты известковыми солями, преимущественно двууглекислой известью.