Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экология arrow Аналіз стану річки Сіверський Донець за біогенними показниками

РОЗДІЛ 3. МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕННЯ

Методики визначення показників якості води

У даній роботі об'єктом дослідження був обраний район міста Чугуїв, який розташований на річці Сіверський Донець. Методики, згідно яких проводились гідрохімічні визначення відповідали регламентованим "Переліком допущених до використання та атестованих методик визначення складу, властивостей та забруднюючих речовин проб природних та стічних вод" (1997). Пробовідбір, пробо підготовка та попередні дослідження природної води здійснювали у відповідності до загальноприйнятих правил [3, 40]. Проби поверхневих вод щомісячно відбирали у відповідності до ДСТУ [45] у стерильні ємності. Ємність відкривали безпосередньо перед відбором, видаляючи пробку разом із стерильним ковпачком. Під час відбору пробка і края ємності не повинні чогось торкатись. Обполіскувати посуд забороняється.

Для визначення рН існує два головних методи: колориметричний та електрометричний. Колориметричний метод ґрунтується на використанні спеціальних одно- або двокольорових індикаторів, при додаванні яких до розчину останній набуває забарвлення. Ці індикатори (найчастіше - мета- нітрофеноли) являють собою слабкі кислоти, які забарвлені в дисоційованому стані, а в недисоційованому безбарвні. При цьому інтенсивність забарвлення пропорційна ступеню дисоціації індикатора, який залежить від рН розчину.

Точність колориметричних методів обмежена і ними користуються в разі відсутності можливості використання приладів (в польових умовах).

При визначенні користуються набором ампул-еталонів з відомими значеннями рН розчинів, в які введений відповідний індикатор. Визначення виконують підбором ампули-еталона з відомим рН, колір якого збігається з кольором досліджуваної проби води. Визначення кольорів проводять у компараторі.

Методика РД 52.24-47-87 призначена для визначення жорсткості природних вод з метою спостереження та контролю забруднення навколишнього середовища. Дана методика дозволяє визначити величини загальної жорсткості нефарбованих та слабо фарбованих вод з молярною концентрацією еквівалентів кальцію та магнію від 0,5 до 12 моль/см [25].

Загальна жорсткість води показує концентрацію катіонів двухвалентних лужноземельних металів, передусім кальцію та магнію. Результати визначення жорсткості виражають кількістю речовин, еквівалентів в моль/дм3.

Цей метод заснован на титруванні проби води розчином двухнаїривої солі, етилендиамитетрауксусної кислоти в наявності індикатора хромоген- чорного.

Жорсткість природної води зумовлена наявністю в ній іонів кальцію та магнію. В природних умовах солі надходять у воду внаслідок взаємодії розчиненого у ній діоксиду вуглецю С02 з карбонатними мінералами (доломітами, вапняками) і хімічного вивітрювання та розчинення гірських порід. Наявність у воді великої кількості солей кальцію та магнію є небажаною через те, що вода при цьому стає непридатною для господарських цілей: має місце перевитрата миючих засобів при пранні, багато тканин втрачають свою еластичність, погано розварюються овочі, погіршується їх смак, а також смак м'яса та інших продуктів.

Загальна жорсткість - це сума кальцієвої і магнієвої жорсткості:

Жзаг = Ж Са + Ж Mg;

Одиниця виміру жорсткості води - ммоль/дм (мг-екв/дм ). Згідно із ДержСанПіН жорсткість питної води в Україні не повинна перевищувати 7 ммоль/дм3. Загальна жорсткість в ґрунтових і поверхневих водах, а також у питній воді встановлюється титриметричним методом (ISO 6059). Останній непридатний для мінералізованої та морської води [22].

Визначення загальної жорсткості ґрунтується на реакції іонів кальцію та магнію з трилоном Б, в результаті чого утворюються комплексні сполуки. На закінчення реакції вказує зміна кольору індикатору еріохром-чорного з винно-червоного на синій. Внаслідок того, що іони Са2+ і Mg2+ утворюють з трилоном Б малостійкі комплекси, титрування проводять у лужному середовищі, застосовуючи для цього буферну суміш гідроксиду амонію з хлоридом натрію (аміачний буферний розчин), що має рН =10.

Методика вимірювання кольоровості фотометричним методом МВВ 081/12-1120-1 заснована на порівнянні кольоровості проб води з кольоровістю імітаційних розчинів. Імітаційні розчини кольоровості являють собою розчин суміші калію двохромовокислого та кобальту сірчанокислого 7-водного і відповідає стандартам розчину кольоровості, за які прийнято розчини суміші калію гексахлорплатинату та кобальту хлористого 6-водного.

Стандартною одиницею кольоровості, яка відповідає 1, є кольоровість стандартного розчину, який містить 1 мг платини/дм3 у формі калію гексахлорплатинату в присутності 2 мг кобальту хлористого 6-водного. фотометричний метод вимірює оптичну густину проби води при довжині хвилі 364 та 400 нм. За градуювальною характеристикою різниця оптичних густин кольоровості, встановлює значення кольоровості проби води. Діапазон вимірювань кольоровості у поверхневих водах суші становить від 5 до 120 включно.

Методика вимірювання БСК5 заснована на визначенні розчину кисню у відповідній розбавленій пробі до і після інкубації при стандартних умовах.

Стандартним призначається тривалість часу інкубації 5 діб при tо 20°С без доступу повітря та світла в аеробних умовах .

Визначення розчиненого кисню передбачає:

  • • кисню у пробі, а саме окисленні розчиненим киснем у лужному середовищі марганцю гідроксиду до сполук марганцю з валентністю більше ніж 2;
  • • повернення до 2-х валентного стану у кислому середовищі, у ході якого окислення еквівалентне зв'язаному кисню число іонів йоду;
  • • визначення йоду, що виділяється титруванням розчину натрію сіркуватокислого.

Діапазон вимірювань БСК5 у поверхневих водах суші становить від 0,5 до 15 мг 02/дм включно [25]. Розрахунковий метод встановлює масову концентрацію розчиненого кисню в пробі до і після інкубації і за різницею визначають біохімічне споживання кисню. Даний метод розроблений згідно методики МВВ 081/12- 0014-01.

Згідно МВВ 081/12-0109-03 методика вимірювання сухого залишку у поверхневих водах, полягає у випаровуванні вологи з 50-1000 см" профільтрованої проби води, висушуванні залишку протягом 3-х годин при температурі 105°С та зважуванні його на аналітичних терезах. Маса сухої речовини повинна знаходитися в межах 50-500 мг. Діапазон вимірювань масової концентрації сухого залишку у поверхневих,та підземних водах повинен становити від 50-1000 мг/дм .

Методика КНД 211.1.4.039-95 встановлює алгоритм визначення суспендованих завислих речовин в природних та стічних водах. Гравіметричний метод визначення завислих речовин у воді полягає у фільтруванні проб води через паперовий або мембранний фільтри, а також висушуванні проб відфільтрованих частин протягом 2 годин при температурі 105±2°С і зважуванні висушеного осаду. Маса висушених завислих частинок повинна знаходитися в границях 10-250 мг, а діапазон визначаємих вмістів 5-5000 мг/дм3 суспендованих речовин.

Концентрацію розчиненого кисню визначають йодометричним титруванням за Вінклером. Метод базується на взаємодії у лужному середовищі (при рН 9 і вище) марганцю гідроокису з розчиненим у воді киснем. Марганець гідроокис,який кількісно зв'язує у воді кисень, переходить у нерозчинену сполуку IV марганцю коричневого кольору. При підкисленні розчину у присутності надлишку йодистого калію утворюється йод, кількість якого еквівалентна вмісту розчину кисню і визначається титруванням розчином натрія сірчанокислого. Діапазон вимірювання масових концентрацій розчиненого кисню в поверхневих та очищених стічних водах становить від 1 до 14 мг 02/дм включно [22]. Вимірюванню кисню заважають: велика кількість завислих речовин, мікроорганізми, органічні речовини та неорганічні компоненти. За типом перешкоджаючої дії домішки поділяються на 3 групи:

  • • домішки, які виділяють йод з йодидів і призводять до завищення результатів вимірювань - хлор та оксиди хлору, пероксиди, хлорамін, біхромати, перманганати, нітрити та значна кількість заліза(ІІІ);
  • • домішки, які відновлюють йод з йодиду і призводять до зниження результату вимірювань - сульфіти, завислі речовини;
  • • домішки, які реагують з розчиненим і призводять до зниження результатів вимірювань - залізо(ІІ), деякі органічні речовини, мікроорганізми.

Норми похибки вимірювань масової концентрації розчиненого кисню у поверхневих і стічних водах регламентовано ГОСТ 27384.

Метод визначення стану водяного об'єкта проводитися шляхом безпосереднього його огляду. При трофосапобіологічних, сольових та спостереженнях особлива увагу звертають на явища, незвичні для даної водойми: наявність мікроорганізмів, загибель організмів, рослин [4]. До органолептичних показників належать ті параметри якості води, які визначають її споживчі властивості, тобто ті властивості, які безпосередньо впливають на органи чуття людини (нюх, дотик, зір).

Органолептичні показники води - це ті параметри якості води, які впливають на її споживчі властивості. Ці властивості впливають на органи чуття людини - нюх, дотик, зір. Таким чином до органолептичних показників відносяться: запах, присмак, колірність, каламутність, прозорість.

Прозорість природних вод обумовлена їх кольором і каламутністю, тобто вмістом в них різних забарвлених і зважених органічних і мінеральних речовин.

Воду залежно від міри прозорості умовно підрозділяють на прозору, слабоопалесцирующую, опалесцирующую, злегка каламутну, каламутну, сильно каламутну. Мірою прозорості служить висота стовпа води, при якій можна спостерігати білу пластину певних розмірів (диск Секкі), що опускається у водоймище, або розрізняти на білому папері шрифт певного розміру і типа (як правило, шрифт середньої жирності заввишки 3,5 мм). Результати виражаються в сантиметрах з вказівкою способу виміру [33].

Послаблення в каламутній воді інтенсивності світла з глибиною наводить до більшого поглинання сонячної енергії поблизу поверхні. Поява теплішої води в поверхні зменшує перенесення кисню з повітря у воду, знижує щільність води, стабілізує стратифікацію. Зменшення потоку світла також знижує ефективність фотосинтезу і біологічну продуктивність водоймища.

Визначення прозорості води - обов'язковий компонент програм спостережень за станом водних об'єктів. Збільшення кількості грубодисперсних домішок і каламутності характерний для забруднених і евтрофних (низовинних стоячих, таких, що знаходяться в першій стадії заболочування) водойми.

Жорсткість води - певна властивість води, яку пов'язують з розчиненими в ній з'єднаннями магнію і кальцію, тобто наявністю у воді катіонів цих елементів (при підвищенні температури солі цих металів випадають в осад і утворюють вельми міцні відкладення). Жорсткість води багато в чому визначає придатність води для використання як промислових, так і в побутових цілях. Виникненням накипу ми «вдячні» саме жорсткій воді.

Жорсткість води прийнято обчислювати сумою мілімолей іонів кальцію і магнію на 1 літр води (ммоль/л). 1 моль/л відповідає кількості будь-якої речовини в мг/л, рівному його молекулярній масі, розділеній на валентність. Величина 1 ммоль/л говорить про вміст в 1 літрі води 20,04 мг/л кальцію або 12,1 би мг/л магнію. Для зручності користуються величиною мг-екв/л, яка відповідає моль/м3. Крім того, в зарубіжних країнах широко використовуються такі одиниці жорсткості, як німецький градус, французький градус, американський градус, ррт карбонату кальцію. Виділяють 2 типи жорсткості води:

  • - тимчасова - карбонатна жорсткість, обумовлена присутністю на ряду з кальцієм, магнієм і залізом гідрокарбонатних аніонів;
  • - постійна - некарбонатна жорсткість, характеризується присутністю сульфатних, нітратних і хлоридних аніонів, солі кальцію і магнію яких прекрасно розчиняються у воді;
  • - загальна жорсткість визначається як сумарна величина наявності солей магнію і кальцію у воді, тобто сумою карбонатної і некарбонатної жорсткості.

Прийнято класифікувати жорсткість води таким чином:

  • - м'яка вода - жорсткість 3,0 мг-екв/л і більш
  • - середня жорсткість - від 3,0 до 6,0 мг-екв/л
  • - жорстка вода - понад 6,0 мг-екв/мл.

Причиною жорсткості води є підземні поклади вапняків, гіпсу, доломітів, які розчиняються в підземних водах, а також частково, інших процесів розчинення і вивітрювання гірських порід. Зазвичай в маломінералізованих водах переважає (до 70%-80%) жорсткість води, обумовлена іонами кальцію (хоча в окремих випадках магнієва жорсткість може досягати 50- 60%). Із збільшенням міри мінералізації води вміст іонів кальцію (Са2+) швидко падає і рідко перевищує 1 г/л. Вміст же іонів магнію (Мg2+) у високомінералізованих водах може досягати декількох грамів, а в солоних озерах - десятків грамів на один літр води [30].

В цілому, жорсткість поверхневих вод менше жорсткості вод підземних. Жорсткість поверхневих вод схильна до помітних сезонних коливань, досягаючи зазвичай найбільшого значення в кінці зими і найменшого в період повені, коли рясно розбавляється м'якою дощовою і талою водою. Морська і океанська вода мають дуже високу жорсткість (десятки і сотні мг- екв/дм3).

Прийнятність жорсткості води для питних потреб залежить від конкретних місцевих умов. Жорстка вода має гіркуватий смак і негативно впливає на органи травлення, органолептичні властивості води відповідають низькому рівню [26].

Проте м'яка вода з жорсткістю менше 2 мг-екв/л має низьку буферну ємкість і може, залежно від значення рН і інших параметрів впливати на корозійну активність водоводов (в даному випадку підвищувати їх стійкість і працездатність). У теплотехніці в деяких випадках проводять спеціальну хімпідготовку води з метою досягнення оптимального і ефективного співвідношення між жорсткістю води і її корозійною активністю.

Зважені тверді речовини є виглядом забруднення, негативні наслідки якого пов'язані із зміною об'ємів вступу зважених речовин у водні об'єкти в результаті господарської діяльності. Зважені речовини поступають у водні об'єкти з територій країн басейну і виносяться з річковим стоком в гирлову частину річки. їх накопичення в гирловій частині річки наводить до формування вогнищ можливого забруднення прибережного шельфу.

Водневий показник (рН). Визначення рН водного середовища є показником концентрації у воді іонів водню. Існує шкала значень рН від 0 до 14, згідно з якою водний розчин зрН-7 нейтральний, розчин з рН менше 7 кислий, а з рН більше 7 лужний. Для більшості мешканців водних екосистем оптимальне значення рН не повинне значно відхилятися в бік кислотності чи лужності. Значення рН водойми залежить від багатьох факторів, насамперед від вмісту у воді органічних речовин, тобто від того, водойма евтрофічна чи оліготрофічна. Окиснення органічних речовин редуцентами супроводжується виділенням у воду вуглекислого газу, який підвищує кислотність води, а отже, знижує рН. Якщо рН досліджуваної водойми менше ніж 7 або більше за 8,5 і ніяких природних причин цього явища не встановлено, то джерело забруднення водойми буде штучного походження. До промислових підприємств, що найсильніше впливають на рН водних джерел» належать хімічні заводи, заводи штучних добрив, деревообробні й паперові комбінати, молочні комбінати й металургійні підприємства. рН водних джерел значною мірою знижують кислотні дощі, головною причиною яких теплові електростанції і металургійні комбінат.

У природних водах азот амонійний може перебувати у вигляді вільних молекул. В загальному азоті природних вод прийнято виділяти органічну і мінеральну форму. Основними джерелами надходження азоту є процесі, які відбуваються всередині водойми, газообмін з атмосферою, атмосферні опади та антропогенне забруднення. Різні форми азоту в процесі його коло обміну можуть трансформуватися, переходячи з однієї форми в іншу. Азот належить до найважливіших лімітуючи біогенних елементів. Високий вміст азоту у воді прискорює процеси евтрофікації водойм, тобто бурхливий розвиток мікроскопічних водоростей, «цвітіння» водойм, загибель риб та інших водних організмів, тобто кардинально порушує стан водних екосистем.

Показник якості води, що характеризує інтенсивність забарвлення води й зумовлений вмістом забарвлених сполук; виражається в градусах платиново- кобальтової шкали. Визначається шляхом порівняння забарвленої випробуваної води з еталонами [25].

Забарвлення природних вод обумовлена головним чином присутністю гумусових речовин і сполук тривалентного заліза. Кількість цих речовин залежить від геологічних умов, водоносних горизонтів, характеру грунтів, наявності боліт і торфовищ в басейні ріки. Стічні води деяких підприємств також можуть створювати досить інтенсивне забарвлення води.

Забарвлення природних вод коливається від одиниць до тисяч градусів. Розрізняють "натуральний колір", обумовлений тільки розчиненими речовинами, і "вдаваний колір", викликаний присутністю у воді колоїдних і зважених часток, співвідношення між який значною мірою визначаються розміром рН. Гранично припустимий розмір забарвлення у водах, використовуваних для питних цілей, складає 35 градусів по платиново-кобальтовій шкалі. Відповідно до вимог до якості води в зонах рекреації забарвлення води не повинно виявлятися візуально в стовпчику висотою 10 см.

Високе забарвлення води погіршує її органолептичні властивості і має негативний вплив на розвиток водяних рослинних і тваринних організмів у результаті різкого зниження концентрації розчиненого кисню у воді, що витрачається на окислювання сполук заліза і гумусових речовин [2, 3].

Найголовнішим показником являється розчинений кисень. Метод вимірювання розчинного кисню у воді полягає у використанні використання твердотілих електролітів. В бутель (кисневу склянку), наповнену водою для аналізу, додають розчин їдкого калі чи хлориду калію та розчин желатину, кожного реактиву в кількості 1 мл на 100 мл проби. Потім бутель закривають гумовою пробкою з двома вставленими в неї трубками. Трубку, яка доходить до дна бутлі, з'єднують з полярографічною осередком. Під невеликим тиском індиферентний газу, який підводиться в бутель через другу трубку, що закінчується безпосередньо під гумовою пробкою, проба води перетікає в полярографическую клітинку. Після переливання приблизно подвійного або потрійного обсягу надходження проби зупиняють, полярографируют розчин і за калибровочному графіком знаходять вміст кисню. При обробці проби, в якій виключено присутність заважаючих речовин, можна не вимірювати всю полярографическую криву, а виміряти тільки висоту хвилі струму при напрузі - 0,6 по відношенню до потенціалу ртутного електрода. Концентрацію кисню визначають з допомогою індигокарміну, який представляє собою дрібнокристалічний порошок, розчин якого у воді забарвлений в інтенсивний синій колір. При відновленні індигокарміну утворюється блідо-жовте лейкооснованіе, яке при взаємодії з киснем окислюється до індигокарміну, і розчин забарвлюється знову в синій колір. Відбирають виміряний об'єм відновленого індигокарміну, змішують з пробою і поміщають в кювету спектрофотометра. Вимірюють оптичну щільність (при довжинах хвиль 410, 555 і 620 нм) і за градировочному графіком знаходять концентрацію молекулярного кисню в пробі.

Розчинені у воді гази визначаються при характеристиці впливу води на корозійні властивості по відношенню до металу і бетону, а також у воді може утворюватися кисень в результаті життєдіяльності зелених рослин, які заселяють близькі до поверхні шари води. Розчинність чистого кисню, який виділяється зеленими рослинами у 5 разів більше, ніж розчинність кисню з повітря, в якому вміст газу складає 21%, тому що розчинність кисню у воді зумовлюється його парціальним тиском. Концентрація кисню у воді залежить від температури і забруднення води. Максимально можлива концентрація кисню у воді при розчину у ній повітря при температурі 0°С- 14,56 мг/л. Наявність у воді аміаку, заліза, нітритів, легко окиснюваних органічних речовин, порушує рівновагу, обумовлююче розчинність кисню з повітря, і понижує його концентрацію у воді. Вміст іонів водню у природних водах визначається в основному кількісним співвідношенням концентрацій вугільної кислоти і її іонів.

Фосфати - сполуки, утворені фосфором і киснем, і всі живі істоти, потребують мікроскопічних кількостях цих сполук. Фосфати є важливими живильними речовинами для рослин. Не варто думати, що фосфати отруйні, якщо тільки вони не присутні у воді в таких кількостях, що відбувається перенасичення, у разі чого можливе таке явище як евтрофікація водоймища, наслідками цього є замор фауни водоймища та масова гибель водних рослин. Для визначення фосфатів застосовують колориметричний метод, заснований на утворенні комплексної фосфорномолібденової кислоти, пофарбованої в інтенсивно синій колір (молібденовий синь):

2(Mo2 • 4MoO3)+H3PO4+4H2O= (Mo2 • 4MoO3)2 • H3PO4 • 4H2O

чутливість методу від 2 • 10-3 до 2 • 10-3 мг в 1 л води

Заважають впливу: Визначенню заважають кремнекислота при концентрації більше 100 мг/л, великі кількості хлоридів. Вплив кремнекислоти може бути усунуто розбавленням. Вплив заліза може бути усунена або розведенням проби, або переказом тривалентного заліза в двовалентне, що не заважає визначенню. Тривалентне залізо відновлюють до двовалентного за допомогою металевого алюмінію: пробу поміщають в хімічний стакан місткістю 100 мл, нагрівають розчин до кипіння, знімають з вогню і додають у гарячий розчин на кінчику ножа порошок металевого алюмінію. Розчин перемішують, закривають годинниковим склом і залишають стояти до знебарвлення. Дають безбарвному розчину охолонути до кімнатної температури і визначають фосфати. Вплив більших концентрацій хлоридів, у присутності яких виникає синьо-зелене забарвлення замість синьої, усувається сравниванием забарвлення досліджуваної проби з контрольною пробою, що містить хлориди в тій же концентрації. Сильнокислі або сильно лужні води попередньо нейтралізують по універсальному індикаторному папері. Що заважає дія нітритів, при утриманні їх до 25 мг/л, усувається додаванням до пробі 0,1 г сульфаниловой кислоти.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Право
Психология
Религиоведение
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее