Реферат по предмету "Разное"


«показатели качества воды и их определение» введение

« ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ВОДЫ И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЕ»ВВЕДЕНИЕ. В различных аналитических лабораториях нашей страны специалисты ежегодно выполняют не менее 100 млн. анализов качества воды, причем 23 % определений заключается в оценке их органолептических свойств, 21 % — мутности и концентра­ции взвешенных веществ, 21 % составляет определение общих показателей — жесткости, солесодержания, ХПК, БПК, 29 % — определение неорганических веществ, 4 % — определение отдельных органических веществ. Значительное количество анализов выполняют санитарно-эпидемиологические службы. Результаты анализов показы­вают, что в химическом отношении опасной для здоровья яв­ляются каждая четвертая проба, в бактериальном — каждая пятая. Необходимо отметить также, что стоимость комплекс­ного анализа качества питьевой воды за рубежом составляет около 1100 долларов. По нормативам качества, определяющим наличие и до­пустимые концентрации примесей, воды различают как питье­вую, природные воды (водоемов хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного назначения) и сточные воды (нормативно-очищенные, стоки неизвестного происхождения, ливневые). Иногда выделяют также различные виды источников водопотребления, например, водопровод, колодцы, артезианские скважины, подземные источники и поверхностные источники и др. Подобное выделение проводится в тех случаях, когда не­обходимо учесть специфику источника, либо когда можно ожидать какие-либо характерные способы загрязнения воды, а также пути распространения загрязнений.Нормативы качества воды различных источников — пре­дельно-допустимые концентрации (ПДК), ориентировочные допустимые уровни (ОДУ) и ориентировочно-безопасные уровни воздействия (ОБУВ) — содержатся в нормативно-технической литературе, составляющей водно-санитарное законодательство. К ним, в частности, относятся Государствен­ные стандарты — ГОСТ 2874, ГОСТ 24902, ГОСТ 17.1.3.03, различные перечни, нормы, ОБУВ, санитарные правила и нор­мы охраны поверхностных вод от загрязнений сточными вода­ми СНиП № 4630 и др. Среди нормативов качества воды устанавливаются ли­митирующие показатели вредности — органолептические, санитарно-токсикологические или общесанитарные. Лимити­рующий показатель вредности — это признак, характеризую­щийся наименьшей безвредной концентрацией вещества в воде. К органолептическим лимитирующим показателям от­носятся нормативы для тех веществ, которые вызывают не­удовлетворительную органолептическую оценку (по вкусу, за­паху, цвету, пенистости) при концентрациях, находящихся в пределах допустимых значений. Так, ПДК для фенола, уста­навливаемая по наличию запаха, составляет 0,001 мг/л при ус­ловии хлорирования воды, и 0,1 мг/л — в отсутствии хлориро­вания. К органолептическим лимитирующим показателям относят также ПДК для имеющих окраску соединений хрома (VI) и хрома (Ш); имеющих запах и характерный привкус ке­росина и хлорофоса; образующего пену сульфолана и т.п. Ли­митирующие общесанитарные показатели устанавливаются в виде нормативов для относительно малотоксичных и неток­сичных соединений — например, уксусной кислоты, ацетона, дибутилфталата и т.п. Для остальных (основной массы) вред­ных веществ установлены лимитирующие санитарно-токсикологические показатели вредности. ^ НОРМАТИВЫ КАЧЕСТВА ВОДЫ ВкусЗапахЦветностьМутностьПрозрачностьПенистость Малотоксичные и нетоксичные соединения (уксусная кислота, ацетон и т.п.) Остальные ^ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ ВОДНО-САНИТАРНОГО ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВАГОСТ 2874-82 «Вода питьевая»;ГОСТ 25151-82 «Водоснабжение. Термины и определения»;ГОСТ 27065-85 «Качество вод. Термины и определения»;ГОСТ 17.1.1.01-77 « Использование и охрана вод. Термины и определения»;СанПиН № 4630-88 «ПДК и ОДУ вредных веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования»;СанПиН 2.1.4.559-96 « Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества»1.1. Температура Температура является важной гидрологической характе­ристикой водоема, показателем возможного теплового загряз­нения. Тепловое загрязнение водоема происходит обычно в ре­зультате использования воды для отвода избыточного тепла и сбрасывания воды с повышенной температурой в водоем. При тепловом загрязнении происходит повышение температуры воды в водоеме по сравнению с естественными значениями температур в тех же точках в соответствующие периоды сезона. Основные источники промышленных тепловых загряз­нений — теплые воды электростанций (прежде всего атомных) и крупных промышленных предприятий, образующиеся в ре­зультате отведения тепла от нагретых агрегатов и машин. Электростанции часто сбрасывают в водоемы воду, имеющую температуру на 8-12 °С больше, чем забираемая из того же во­доема вода. Тепловое загрязнение опасно тем, что вызывает интенсификацию процессов жизнедеятельности и ускорение естественных жизненных циклов водных организмов, измене­ние скоростей химических и биохимических реакций, проте­кающих в водоеме. В условиях теплового загрязнения значи­тельно изменяются кислородный режим и интенсивность процессов самоочищения водоема, изменяется интенсивность фотосинтеза и др. В результате этого нарушается, часто необ­ратимо, природный баланс водоема, складываются особые эко­логические условия, негативно сказывающиеся на животном и растительном сообществе, в частности: • подогретая вода дезориентирует водные организмы, соз­дает условия для истощения пищевых ресурсов; • усиливаются температурные различия по вертикальным слоям, особенно в холодный сезон, по «вывернутому» типу, противоположному тому, который складывается в результате естественного распределения температур воды; • при повышении температуры воды, уменьшается кон­центрация растворенного кислорода, что усугубляет ки­слородный режим, особенно в зонах сброса коммуналь­но-бытовых стоков; • при повышенной температуре многие водные организмы, и в частности рыбы, находятся в состоянии стресса, что снижает их естественный иммунитет; • происходит массовое размножение сине-зеленых водо­рослей; • образуются тепловые барьеры на путях миграций рыбы; • уменьшается видовое разнообразие растительного и жи­вотного «населения» водоемов и др. Специалисты установили: чтобы не допустить необрати­мых нарушений экологического равновесия, температура воды в водоеме летом в результате спуска загрязненных (теплых) вод не должна повышаться более чем на 3°С по сравнению со среднемесячной температурой самого жаркого года за послед­ние 10 лет. ^ 2. Органолептические показатели Любое знакомство со свойствами воды, сознаем мы это или нет, начинается с определения органолептических показа­телей, т.е. таких, для определения которых мы пользуемся на­шими органами чувств (зрением, обонянием, вкусом), Органолептическая оценка приносит много прямой и косвенной информации о составе воды и может быть проведена быстро и без каких-либо приборов. К органолептическим характеристи­кам относятся цветность, мутность (прозрачность), запах, вкус и привкус, пенистость.2.1. ЦветностьЦветность — естественное свойство природной воды, обусловленное присутствием гуминовых веществ и комплекс­ных соединений железа. Цветность воды может определяться свойствами и структурой дна водоема, характером водной рас­тительности, прилегающих к водоему почв, наличием в водо­сборном бассейне болот и торфяников и др. Цветность воды определяется визуально или фотомет­рически, сравнивая окраску пробы с окраской условной 100-градусной шкалы цветности воды, приготавливаемой из смеси бихромата калия K2Cr2О7 и сульфата кобальта CoS04. Для воды поверхностных водоемов этот показатель допускается не более 20 градусов по шкале цветности.2.2. Запах ^ ЗАПАХ Естественного происхождения Искусственного происхождения Землистый Гнилостный Плесневый Торфяной Травянистый и др. Нефтепродуктов (бензиновый и др.) Хлорный Уксусный Фенольный и др.Запах воды обусловлен наличием в ней летучих пахну­щих веществ, которые попадают в воду естественным путем либо со сточными водами. Практически все органические ве­щества (в особенности жидкие) имеют запах и передают его воде. Обычно запах определяют при нормальной (20 °С) и при повышенной (60 °С) температуре воды. Запах по характеру подразделяют на две группы, описы­вая его субъективно по своим ощущениям: 1) естественного происхождения (от живущих и отмерших ор­ганизмов, от влияния почв, водной растительности и т.п.); 2) искусственного происхождения. Такие запахи обычно зна­чительно изменяются при обработке воды.^ Характер и интенсивность запаха Естественного происхождения: Искусственного происхождения: Землистый Гнилостный Плесневый Торфяной, травянистый и др. нефтепродуктов (бензиновый и др.) хлорный уксусный фенольный и др. ^ Интенсивность запаха оценивают по 5-балльной шкале, приведенной в табл. 5 (ГОСТ 3351).Таблица для определения характера и интенсивности запаха ^ Интенсивность запаха Характер проявления запаха Оценка ин­тенсивности запаха Нет Запах не ощущается 0 Очень слабая Запах сразу не ощущается, но обнару­живается при тщательном исследовании (при нагревании воды) 1 Слабая Запах замечается, если обратить на это внимание 2 Заметная Запах легко замечается и вызывает не­одобрительный отзыв о воде 3 Отчетливая Запах обращает на себя внимание и за­ставляет воздержаться от питья 4 Очень сильная Запах настолько сильный, что делает воду непригодной к употреблению 5 Для питьевой воды допускается запах не более 2 баллов. Можно количественно определить интенсивность запаха как степень разбавления анализируемой воды водой, лишенной запаха. При этом определяют «пороговое число» запаха.^ 2.3. Вкус и привкус Оценку вкуса воды проводят питьевой природной во­дой при отсутствии подозрений на ее загрязненность. Раз­личают 4 вкуса: соленый, кислый, горький, сладкий. Осталь­ные вкусовые ощущения считаются привкусами (солоноватый, горьковатый, металлический, хлорный и т.п.). Интенсивность вкуса и привкуса оценивают по 5-балльной шкале, приведенной в табл. 6 (ГОСТ 3351). ^ При определении вкуса и привкуса воду не проглатывать!Таблица для определения характера и интенсивности вкуса и привкуса ^ Интенсив­ность вкуса и привкуса Характер проявления вкуса и привкуса Оценка ин­тенсивности вкуса и прив­куса Нет Вкус и привкус не ощущаются 0 Очень слабая Вкус и привкус сразу не ощущаются по­требителем, но обнаруживаются при тща­тельном тестировании 1 Слабая Вкус и привкус замечаются, если обратить на это внимание 2 Заметная Вкус и привкус легко замечаются и вызы­вают неодобрительный отзыв о воде 3 Отчетливая Вкус и привкус обращают на себя внима­ние и заставляют воздержаться от питья 4 Очень сильная Вкус и привкус настолько сильные, что делают воду непригодной к употреблению 5 Для питьевой воды допускаются значения показателей вкус и привкус не более 2 баллов.2.4. МутностьМутность воды обусловлена содержанием взвешенных в воде мелкодисперсных примесей — нерастворимых или кол­лоидных частиц различного происхождения. Мутность воды обусловливает и некоторые другие ха­рактеристики воды — такие как: — наличие осадка, который может отсутствовать, быть незначительным, заметным, большим, очень большим, измеря­ясь в миллиметрах; — взвешенные вещества, или грубодисперсные приме­си — определяются гравиметрически после фильтрования про­бы, по привесу высушенного фильтра. Этот показатель обычно малоинформативен и имеет значение, главным образом, для сточных вод; — прозрачность, измеряется как высота столба воды, при взгляде сквозь который на белой бумаге можно различать стандартный шрифт см. раздел «Прозрачность».^ Мутность воды Мутность не заметна (отсутствует) ^ Слабо опалесцирующая Опалесцирующая Слабо мутная Мутная Очень мутная 2.5. Прозрачность Прозрачность, или светопропускание, воды обусловлено ее цветом и мутностью, т.е. содержанием в ней различных ок­рашенных и минеральных веществ. Прозрачность воды часто определяют наряду с мутностью, особенно в тех случаях, когда вода имеет незначительные окраску и мутность, которые за­труднительно обнаружить. 2.6. ПенистостьПенистостью считается способность воды сохранять ис­кусственно созданную пену. Данный показатель может быть использован для качественной оценки присутствия таких ве­ществ, как детергенты (поверхностно-активные вещества) при­родного и искусственного происхождения и др. Пенистость определяют, в основном, при анализе сточ­ных и загрязненных природных вод.^ 3. Водородный показатель (рН) Водородный показатель (рН) представляет собой отрица­тельный логарифм концентрации водородных ионов в раство­ре: рН= -lgH+. Для всего живого в воде (за исключением некоторых ки­слотоустойчивых бактерий) минимально возможная величина рН=5; дождь, имеющий рН В питьевой воде допускается рН 6,0-9,0; в воде водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользова­ния — 6,5—8,5. Величина рН природной воды определятся, как правило, соотношением концентраций гидрокарбонат-анионов и свободного СО2;. Пониженное значение рН характерно для болотных вод за счет повышенного содержания гуминовых и других природных кислот. Измерение рН при контроле качества природной и пить­евой воды проводится практически повсеместно.^ 4. Щелочность и кислотностьЩелочность обусловлена присутствием в воде веществ, содержащих гидроксо-анион, а также веществ, реагирующих с сильными кислотами (соляной, серной). К таким соединениям относятся: 1) сильные щелочи (КОН, NaOH) и летучие основания (на­пример, NНз x Н2О), а также анионы, обуславливающие высокую щелочность в результате гидролиза в водном растворе при рН>8,4 (S2-, P043-, SiOз2- и др.); 2) слабые основания и анионы летучих и нелетучих слабых кислот (НСОз-; СОз2-, Н2Р04-; НРО42-, СНзСОО-, HS-, анионы гуминовых кислот и др.). Щелочность пробы воды измеряется в г-экв/л или мг-экв/л и определяется количеством сильной кислоты (обычно исполь­зуют соляную кислоту с концентрацией 0,05 или 0,1 г-экв/л), израсходованной на нейтрализацию раствора.При нейтрализации сильных щелочей до значений рН 8,0-8,2 в качестве индикатора используют фенолфталеин. Определяемая таким образом величина называется свободной щелочностью. При нейтрализации слабых оснований и анионов летучих и нелетучих слабых кислот до значений рН 4,2-4,5 в качестве индикатора используют метиловый оранжевый. Определяемая таким об­разом величина называется общей щелочностью. При рН 4,5 проба воды имеет нулевую щелочность. Соединения первой группы из приведенных выше опреде­ляются по фенолфталеину, второй — по метилоранжу. Щелоч­ность природных вод в силу их контакта с атмосферным возду­хом и известняками, обусловлена, главным образом, содержанием в них гидрокарбонатов и карбонатов, которые вносят значительный вклад в минерализацию воды. Мы уделим этим компонентам достаточно внимания, рассмотрев подробно в разделе «Карбонаты и гидрокарбонаты». Соединения первой группы могут содержаться также в сточных и загрязненных по­верхностных водах. Аналогично щелочности, иногда, главным образом при анализе сточных и технологических вод, определяют кислот­ность воды.Кислотность воды обусловлена содержанием в воде ве­ществ, реагирующих с гидроксо-анионами. К таким соедине­ниям относятся:1) сильные кислоты: соляная (НСl), азотная (НNОз), сер­ная (H2S04);2) слабые кислоты: уксусная (СНзСООН); сернистая (Н2SОз); угольная (Н2СОз); сероводородная (H2S) и т.п.;3) катионы слабых оснований: аммоний (NH4+) катионы органических аммонийных соединений. Кислотность пробы воды измеряется в г-экв/л или мг-экв/л и определяется количеством сильной щелочи (обычно исполь­зуют растворы КОН или NaOH с концентрацией 0,05 или 0,1 г-экв/л), израсходованной на нейтрализацию раствора. Анало­гично показателю щелочности, различают свободную и общую кислотность. Свободная кислотность определяется при титро­вании сильных кислот до значений рН 4,3-4,5 в присутствии в качестве инди­катора метилового оранжевого. В этом диапазоне оттитровываются НСl, HNOз, H2SO4 НзРO4. Естественная кислотность обусловлена содержанием слабых органических кислот природного происхождения (на­пример, гуминовых кислот). Загрязнения, придающие воде по­вышенную кислотность, возникают при кислотных дождях, при попадании в водоемы не прошедших нейтрализацию сточ­ных вод промышленных предприятий и др.Общая кислотность обусловлена содержанием катионов слабых оснований, определяется при титровании до значений рН 8,2-8,4 в присутствии фенолфталеина в качестве индикатора. В этом диапазоне оттитровываются слабые кисло­ты — органические, угольная, сероводородная, катионы сла­бых оснований.^ 5. Минеральный состав Минеральный состав воды интересен тем, что отражает результат взаимодействия воды как физической фазы и среды жизни с другими фазами (средами): твердой, т.е. береговыми и подстилающими, а также почвообразующими минералами и породами; газообразной (с воздушной средой) и содержащейся в ней влагой и минеральными компонентами. Кроме того, ми­неральный состав воды обусловлен целым рядом протекающих в разных средах физико-химических и физических процессов — растворения и кристаллизации, пептизации и коагуляции, седиментации, испарения и конденсации и др. Большое влия­ние на минеральный состав воды поверхностных водоемов оказывают протекающие в атмосфере и в других средах хи­мические реакции с участием соединений азота, углерода, кислорода, серы и др. Ряд показателей качества воды, так или иначе, связан с определением концентрации растворенных в воде различных минеральных веществ. Содержащиеся в воде минеральные со­ли вносят разный вклад в общее солесодержание, которое мо­жет быть рассчитано суммированием концентраций каждой из солей. Пресной считается вода, имеющая общее солесодержа­ние не более 1 г/л. Можно выделить две группы минеральных солей, обычно встречающихся в природных водах. ^ Основные компоненты минерального состава воды Компонент минерального состава воды ^ Предельно-допустимая кон­центрация (ПДК)15 ГРУППА 1 1. Катионы: Кальций (Са2+) 200 мг/л Натрий (Na+) 200 мг/л Магний (Mg2+) 100 мг/л 2. Анионы: Гидрокарбонат (НСОз-) 1000 мг/л Сульфат (S042-) 500 мг/л Хлорид (Сl-) 350 мг/л Карбонат (СОз2-) 100 мг/л ГРУППА 2 /. Катионы Аммоний (NH4+) 2,5 мг/л Тяжелые металлы 0,001 ммоль/л (сумма) Железо общее (сумма Fе2+иFе3+) 0,3мг/л 2.Анионы Нитрат (NOз-) 45 мг/л Ортофосфат (РО43-) 3,5 мг/л Нитрит (N02-) 0,1 мг/л Как видно из табл. 8, основной вклад в минеральный состав вносят соли 1-й группы), и образуют так называемые «глав­ные ионы»), которые определяют в первую очередь. К ним от­носятся хлориды, карбонаты, гидрокарбонаты, сульфаты. Со­ответствующими катионами для названных анионов являются калий, натрий, кальций, магний. Соли 2-й группы также необ­ходимо учитывать при оценке качества воды, т.к. на каждую из них установлено значение ПДК, хотя они вносят незначитель­ный вклад в солесодержание природных вод. ^ 5.1. Карбонаты и гидрокарбонатыКак отмечалось выше (в разделе «Щелочность и кислот­ность), карбонаты и гидрокарбонаты представляют собой компо­ненты, определяющие природную щелочность воды. Их содер­жание в воде обусловлено процессами растворения атмосферной С02, взаимодействия воды с находящимися в прилегающих грунтах известняками и, конечно, протекающими в воде жизнен­ными процессами дыхания всех водных организмов. Определение карбонат - и гидрокарбонат-анионов является титриметрическим и основано на их реакции с водородными ио­нами в присутствии фенолфталеина (при определении карбонат-анионов) или метилового оранжевого (при определении гидро­карбонат-анионов) в качестве индикаторов. Используя эти два индикатора, удается наблюдать две точки эквивалентности: в первой точке (рН 8,0-8,2) в присутствии фенолфталеина полно­стью завершается титрование карбонат-анионов, а во второй (рН 4,1-4,5) — гидрокарбонат-анионов. По результатам титрования можно определить концентрации в анализируемом растворе основных ионных форм, обуславливающих потребление ки­слоты (гидроксо-, карбонат- и гидрокарбонат-анионов), а также величины свободной и общей щелочности воды, т.к. они нахо­дятся в стехиометрической зависимости от содержания гидроксил-, карбонат- и гидрокарбонат-анионов. ^ Определение карбонат-анионов основано на реакции:СО32-+H+=HСОз- Присутствие карбонат-аниона в концентрациях, опреде­ляемых аналитически, возможно лишь в водах, рН которых бо­лее 8,0-8,2. В случае присутствия в анализируемой воде гидроксо-анионов при определении карбонатов протекает также реакция нейтрализации:OH-+H+=H2О ^ Определение гидрокарбонат-анионов основано на реакции:НСО3-+H+=СO2+Н20 Таким образом, при титровании по фенолфталеину в ре­акции с кислотой участвуют анионы ОН- и СOз2- , а при титро­вании по метиловому оранжевому — ОН-, СОз2- и НСОз-. Величина карбонатной жесткости рассчитывается с уче­том эквивалентных масс участвующих в реакциях карбонат- и гидрокарбонат-анионов. В результате титрования карбоната и гидрокарбоната, которое может выполняться как параллельно в разных пробах, так и последовательно в одной и той же пробе, для расчета значений концентраций необходимо определить общее количе­ство кислоты (Vo) в миллилитрах, израсходованной на титро­вание карбоната (Vк) и гидрокарбоната (Vгк). Следует иметь в виду, что при определении потребления кислоты на титрование по метилоранжу (Vмо) происходит последовательное титрова­ние и карбонатов, и гидрокарбонатов. По этой причине полу­чаемый объем кислоты Vmoсодержит соответствующую долю, обусловленную присутствием в исходной пробе карбонатов, перешедших после реакции с катионом водорода в гидрокар­бонаты, и не характеризует полностью концентрацию гидро­карбонатов в исходной пробе. Следовательно, при расчете концентраций основных ионных форм, обуславливающих по­требление кислоты, необходимо учесть относительное потреб­ление кислоты при титровании по фенолфталеину (Vф) и мети­лоранжу (Vмо). Рассмотрим несколько возможных вариантов, сопоставляя величины Vo и vmo. 1. Vф=0. Карбонаты, а также гидроксо-анионы в пробе отсутствуют, и потребление кислоты при титровании по мети­лоранжу может быть обусловлено только присутствием гидро­карбонатов. 2. Vф?0, причем 2Vфмо. В исходной пробе отсутству­ют гидроксо-анионы, но присутствуют и гидрокарбонаты, и карбонаты, причем доля последних эквивалентно оценивается как Vк=2Vф, а гидрокарбонатов — как Vгк=Vмо-2Vф. 3. ^ 2Vф=Vмо. Гидрокарбонаты в исходной пробе отсутст­вуют, и потребление кислоты обусловлено содержанием прак­тически только карбонатов, которые количественно переходят в гидрокарбонаты. Именно этим объясняется удвоенное, по сравнению с Vф, потребление кислоты Vmo. 4. 2Vф>Vмо. В данном случае в исходной пробе гидро­карбонаты отсутствуют, но присутствуют не только карбонаты, но и другие потребляющие кислоту анионы, а именно — гид­роксо-анионы. При этом содержание последних эквивалентно составляет Vон =2Vф - Vмо. Содержание карбонатов можно рас­считать, составив и решив систему уравнений:Vк + Vон = VмоVон + 2Vф = Vмо}Vк = 2(Vмо – Vф) 5. Vф = Vмо. В исходной пробе отсутствуют и карбонаты, и гидрокарбонаты, и потребление кислоты обусловлено при­сутствием сильных щелочей, содержащих гидроксо-анионы. Присутствие свободных гидроксо-анионов в заметных количествах (случаи 4 и 5) возможно только в сточных водах.Результаты титрования по фенолфталеину и метилоран­жу позволяют рассчитать показатель щелочности воды, кото­рый численно равен количеству эквивалентов кислоты, израс­ходованной на титрование пробы объемом 1 л. При этом потребление кислоты при титровании по фенолфталеину ха­рактеризует свободную щелочность, а по метилоранжу — об­щую щелочность, которая измеряется в мг-экв/л. Показатель щелочности используется в России, как правило, при исследо­вании сточных вод. В некоторых других странах (США, Кана­де, Швеции и др.) щелочность определяется при оценке каче­ства природных вод и выражается массовой концентрацией в эквиваленте СаСОз. Следует иметь в виду, что, при анализе сточных и загряз­ненных природных вод, получаемые результаты не всегда кор­ректно отражают величины свободной и общей щелочности, т.к. в воде, кроме карбонатов и гидрокарбонатов, могут присутство­вать соединения некоторых других групп (см. «Щелочность и кислотность»).5.2. СульфатыСульфаты, — распространенные компоненты природных вод. Их присутствие в воде обусловлено растворением некото­рых минералов — природных сульфатов (гипс), а также пере­носом с дождями содержащихся в воздухе сульфатов. Послед­ние образуются при реакциях окисления в атмосфере оксида серы (IV) до оксида серы (VI), образования серной кислоты и ее нейтрализации (полной или частичной):2SO2+О2=2SOзSOз+H2O=H2SO4 Наличие сульфатов в промышленных сточных водах обычно обусловлено технологическими процессами, проте­кающими с использованием серной кислоты (производство минеральных удобрений, производства химических веществ). Сульфаты в питьевой воде не оказывают токсического эффекта для человека, однако ухудшают вкус воды: ощущение вкуса сульфатов возникает при их концентрации 250-400 мг/л. Сульфаты могут вызывать отложение осадков в трубопроводах при смешении двух вод с разным минеральным составом, на­пример, сульфатных и кальциевых (в осадок выпадает CaS04).^ ПДК сульфатов в воде водоемов хозяйственно-питьевого назначения составляет 500 мг/л, лимитирующий показатель вредности — органолептический.5.3. Хлориды Хлориды присутствуют практически во всех пресных поверхностных и грунтовых водах, а также в питьевой воде, в виде солей металлов. Если в воде присутствует хлорид на­трия, она имеет соленый вкус уже при концентрациях свыше 250 мг/л; в случае хлоридов кальция и магния соленость воды возникает при концентрациях свыше 1000 мг/л. Именно по органолептическому показателю — вкусу установлена ПДК для питьевой воды по хлоридам (350 мг/л), лимитирующий показа­тель вредности — органолептический. Большие количества хлоридов могут образовываться в промышленных процессах концентрирования растворов, ион­ного обмена, высоливания и т.д., образуя сточные воды с высо­ким содержанием хлорид-аниона. Высокие концентрации хлоридов в питьевой воде не ока­зывают токсических эффектов на людей, хотя соленые воды очень коррозионно активны по отношению к металлам, пагуб­но влияют на рост растений, вызывают засоление почв.^ 6. Сухой остатокСухой остаток характеризует содержание в воде нелету­чих растворенных веществ (главным образом минеральных) и органических веществ, температура кипения которых превы­шает 105-110 °С. Величину сухого остатка можно также оценить расчет­ным методом. При этом надо суммировать полученные в ре­зультате анализов концентрации растворенных в воде мине­ральных солей, а также органических веществ (гидрокарбонат суммируется в количестве 50 %). Для питьевой и природной воды величина сухого остатка практически равна сумме массо­вых концентраций анионов (карбоната, гидрокарбоната, хло­рида, сульфата) и катионов (кальция и магния, а также опреде­ляемых расчетным методом натрия и калия).Величина сухого остатка для поверхностных вод водо­емов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водополь­зования не должна превышать 1000 мг/л (в отдельных случаях допускается до 1500 мг/л).^ 7. Общая жесткость, кальций и магний Жесткость воды — одно из важнейших свойств, имею­щее большое значение при водопользовании. Если в воде на­ходятся ионы металлов, образующие с мылом нерастворимые соли жирных кислот, то в такой воде затрудняется образование пены при стирке белья или мытье рук, в результате чего возни­кает ощущение жесткости. Жесткость воды пагубно сказывает­ся на трубопроводах при использовании воды в тепловых се­тях, приводя к образованию накипи. По этой причине в воду приходится добавлять специальные «смягчающие» химикаты.Жесткость воды обусловлена присутствием растворимых и малорастворимых солей-минералов, главным образом каль­ция (Са2+') и магния (Mg2+). Кроме указанных, к солям жестко­сти относят также соли стронция (Sr2+), цинка (Zn2+) и др., од­нако в поверхностных и грунтовых природных водах из перечисленных катионов заметных концентрациях присутст­вуют практически исключительно кальций и магний. Величина жесткости воды может варьироваться в широких пределах в зависимости от типа пород и почв, слагающих бассейн водо­сбора, а также от сезона года, погодных условий. Общая же­сткость воды в озерах и реках тундры, например, составляет 0,1-0,2 мг-экв/л, а в морях, океанах, подземных водах достига­ет 80-100 мг-экв/л и даже больше (Мертвое море). В табл. 11 приведены значения общей жесткости воды некоторых рек и водоемов России.^ Значения общей жесткости воды некоторых рек и водоемов России ^ Море, озеро Сухой остаток,мг/л Общая жест­кость, мг-экв/л Река Сухой остаток,мг/л ^ Общая жест­кость, мг-экв/л Каспий­ское море 13500 74 Дон 476 7,0 Черное море 16000 46 Волга 453 5,4 Балтий­ское море 7500 13,9 Москва 345 14,6 Белое море 1800 7,0 Иртыш 250 2,5 Оз.Балхаш 8,8 8,8 Ангара 132 2,0 Оз.Байкал 220 2,6 Нева 80 0,7 Оз. Ладож­ское 73 0,6 Днепр 300 5,7 Из всех солей, относящихся к солям жесткости, выделя­ют гидрокарбонаты, сульфаты и хлориды. Содержание других растворимых солей кальция и магния в природных водах обычно очень мало. Жесткость, придаваемая воде гидрокарбо­натами, называется гидрокарбонатной, или временной, т.к. гид­рокарбонаты при кипячении воды (точнее, при температуре более 60 °С) разлагаются с образованием малорастворимых карбонатов (Mg(HC03)2 в природных водах встречается реже, чем Са(НСОз)2, т.к. магнезитовые породы мало распространены. Поэтому в пресных водах преобладает так называемая кальциевая жесткость):СаНСОз> СаСОзv+Н2О+СO2 В природных условиях приведенная выше реакция обра­тима, однако при выходе на поверхность подземных (грунто­вых) вод, обладающих значительной временной жесткостью, равновесие сдвигается в сторону образования СO2, который удаляется в атмосферу. Этот процесс приводит к разложению гидрокарбонатов и выпадению в осадок СаСОз и MgCO3. Та­ким путем образуются разновидности карбонатных пород, на­зываемые известковыми туфами. В присутствии растворенного в воде углекислого газа проте­кает и обратная реакция. Так происходит растворение, или вымывание, карбонатных пород в природных условиях.Жесткость, обусловленная хлоридами или сульфатами, называется постоянной, т.к. эти соли устойчивы при нагрева­нии и кипячении воды.Суммарная жесткость воды, т.е. общее содержание рас­творимых солей кальция и магния, получила название «общей жесткости». Ввиду того, что солями жесткости являются соли разных катионов, имеющие разную молекулярную массу, концентра­ция солей жесткости, или жесткость воды, измеряется в единицах эквивалентной концентрации — количеством г-экв/л или мг-экв/л. При жесткости до 4 мг-экв/л вода считается мягкой; от 4 до 8 мг-экв/л — средней жесткости; от 8 до 12 мг-экв/л — же­сткой; более 12 мг-экв/л — очень жесткой (встречается и дру­гая классификация воды по степеням жесткости)Допустимая величина общей жесткости для питьевой воды и источников централизованного водоснабжения составляет не более 7 мг-экв/л (в отдельных случаях — до 10 мг-экв/л), лимити­рующий показатель вредности — органолептический.^ 8. Общее солесодержание Для расчета общего солесодержания по сумме массовых концентраций главных анионов в миллиграмм-эквивалентной форме их массовые концентрации, определенные при анализе и выраженные в мг/л, умножают на коэффициенты, указанные в табл. 12, после чего суммируют.^ Коэффициенты пересчета концентраций Анионы Коэффициент Анионы Коэффициент Гидрокарбонат 0,0164 Сульфат 0,0208 Карбонат 0,0333 Нитрат 0,0161 Хлорид 0,0282 Нитрит 0,0217 Концентрацию катиона калия в данном расчете (для при­родных вод) условно учитывают в виде концентрации катиона натрия. Полученный результат округляют до целых чисел (мг/л).^ 9. Растворенный кислород Кислород постоянно присутствует в растворенном виде в поверхностных водах. Содержание растворенного кислорода (РК) в воде характеризует кислородный режим водоема и име­ет важнейшее значение для оценки экологического и санитар­ного состояния водоема. Кислород должен содержаться в воде в достаточном количестве, обеспечивая условия для дыхания гидробионтов. Он также необходим для самоочищения водо­емов, т. к. участвует в процессах окисления органических и других примесей, разложения отмерших организмов. Сниже­ние концентрации РК свидетельствует об изменении биологи­ческих процессов в водоеме, о загрязнении водоема биохими­чески интенсивно окисляющимися веществами (в первую очередь органическими). Потребление кислорода обусловлено также химическими процессами окисления содержащихся в воде примесей, а также дыханием водных организмов. Поступление кислорода в водоем происходит путем рас­творения его при контакте с воздухом (абсорбции), а также в ре­зультате фотосинтеза водными растениями", т.е. в результате фи­зико-химических и биохимических процессов. Кислород также поступает в водные объекты с дождевыми и снеговыми водами. Поэтому существует много причин, вызывающих повышение или снижение концентрации в воде растворенного кислорода. Растворенный в воде кислород находится в виде гидратированных молекул О2. Содержание РК зависит от температу­ры, атмосферного давления, степени турбулизации воды, коли­чества осадков, минерализации воды др. При каждом значении температуры существует равновесная концентрация кислорода, которую можно определить по специальным справочным таб­лицам, составленным для нормального атмосферного давления. Степень насы


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.