Главная Обратная связь

Дисциплины:






Приготування води для розбавляння



Воду для розбавляння готують із дистильованої води, яку відстоювали впродовж 4 – 5 діб, додаючи поживні для мікроорганізмів солі. До них належать:

o Фосфатний буферний розчин;

o Сульфат магнію;

o Хлорид Fe (ІІІ);

o Хлорид кальцію.

У дистильовану воду вносять по 1 мл поживних солей на 1 л води. Перемішують струшуванням для аерації. Безпосередньо перед визначенням БСК у воду для розбавляння додають культуру мікроорганізмів (1 мл на 1 л води) і 200 мг гідрокарбонату натрію NaHCO3 на 1 л води для створення рН у межах 6,8 – 7,5.

Як культуру мікроорганізмів використовують “ґрунтову бовтанку”: 25 г ґрунту з горщиків для квітів вносять у 0,5 л дистильованої води, перемішують, відстоюють протягом 1 години; 2 рази фільтрують; фільтрат додають до води для розбавляння в кількості 1 мл на 1 л води.

Вода для розбавляння за кімнатної температури (18 – 20º С) має містити 8 – 9 мг/л розчиненого кисню. БСК води для розбавляння визначають одночасно з визначенням БСК проби. БСК5 води для розбавляння не має перевищувати 0,5 мг/л.

Контрольні запитання

1 Що характеризує ХСК?

2 При використанні чого окиснення органічних сполук відбувається майже цілком до CO2, H2O, N2?

3 Що роблять з водою до визначення ХСК?

4 Що Ви знаєте про прискорений метод?

5 Що таке БСК? Для чого потрібен даний показник?

6 Чому під час приготування води для розбавляння в неї додають фосфати, солі магнію, кальцію та феруму?

7 Які організми – аеробні чи анаеробні – в умовах визначення БСК5 беруть участь в окисненні органічних сполук? Які кінцеві продукти окиснення органічних речовин аеробними бактеріями?

8 Чому БСК5 є важливим екологічним показником стану природних водойм?


4.10 Визначення твердості води

(лекція)

Мета: ознайомити студентів з карбонатною та некарбонатною твердістю води, їх характеристикою, методами усування, впливом твердості води на стан та якість природних водойм.

 

План

1 Твердість води, причини її виникнення

2 Карбонатна та не карбонатна твердість, їх характеристика

3 Методи усування твердості

4 Хімічні методи визначення твердості води

 

Твердість води зумовлена наявністю солей кальцію і магнію. Розрізняють карбонатну і некарбонатну твердість, перша зумовлена гідрокарбонатами, а друга – переважно хлоридами і сульфатами кальцію і магнію. Карбонатну твердість ще називають тимчасовою, або усувною, оскільки під час кип'ятіння гідрокарбонати руйнуються і випадають в осад карбонати і гідроксокарбонати:

Ca (HCO3)2 ® CaCO3¯ + H2O + CO2­

Хоча цілком позбутися карбонатної твердості неможливо через значну розчинність гідроксокарбонату магнію (МgОН)2СО3. Саме утворення малорозчинних карбонатів (значно меншою мірою сульфатів та інших солей кальцію та магнію) призводить до утворення накипу в чайниках, бойлерах, трубах і котлах парового опалення, теплообмінному обладнанні, що завдає значних економічних збитків внаслідок забивання труб і необхідності їх заміни або промивання розчинами кислот; зниження їх ефективності.



У твердій воді ускладнюються процеси миття й прання, збільшується витрати мила через утворення пластівців нерозчинних солей кальцію та магнію.

У водоймах з м'якою водою (до 20 мг/л СаСО3) дія отруйних неорганічних сполук проявляється при нижчих концентраціях, ніж у водоймах із твердою водою (хлориду кадмію при 0,6 мг/л і 73,5 мг/л; сульфату купруму – 0,02 і 1,8; сульфату берилію – 0,14 і 20,3 мг/л відповідно).

Некарбонатну (сталу) твердість усувають додаванням карбонату чи фосфату натрію, які осаджують катіони кальцію і магнію у вигляді нерозчинних солей, наприклад:

 

MgSO4 + Na2CO3 = MgCO3↓ + Na2SO4;

3CaCl2 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2↓ + 6NaCl

 

У природні води сульфати і хлориди потрапляють під час дренування площ з гірськими породами, що містять гіпс, зі скидами неочищених стічних вод, змивами хлоридів кальцію і натрію, якими взимку посипають тротуари для запобігання утворення крижаних корок.

Кількісно твердість води виражають у ммоль екв іонів Са2+ і Mg2+ в 1 л води. 1 ммоль екв твердості відповідає 20,04 мг Са2+, 12,16 мг Mg2+ або 50 мг СаСО­3. (табл.. 4.5)

Таблиця 4.5.

Типи природних вод за твердістю

 

Тип води ммоль екв/л Твердість
Са2+, мг/л Mg2+, мг/л СаСО­3, мг/л
Дуже м’яка 0 – 1,5 0 – 30,06 0 – 18,24 0 – 75,00
М’яка 1,5 – 3,0 30,06 – 60,12 18,24 – 36,48 75,00 – 150,00
Середньо – тверда 3,0 – 4,5 60,12 – 90,18 36,48 – 52,72 150,00 – 225,00
Досить тверда 4,5 – 6,5 90,18 – 130,26 52,72 – 79,04 225,00 – 325,00
Тверда 6,5 – 11,0 130,26 – 220,44 79,04 – 131,76 325,00 – 550,00
Дуже тверда > 11,0 > 220,44 > 131,76 > 550,00

 

Чинними санітарними нормами передбачено, що твердість питної води не має перевищувати 250 мг/л СаСО3, а твердість понад 500 мг/л СаСО3 вважається небезпечною для здоров'я.

Твердість води визначають хімічними методами:

1. Комплексонометричним;

2. Спиртово-мильним;

3. Гліцерино - пальмітатним (якщо твердість перевищує 0,7 ммоль екв./л);

4. Олеатним (твердість Т £ 0,7 ммоль екв./л)

та фізико – хімічним – іонообмінним методом.

Пробу води не консервують, твердість визначають упродовж 2 діб з часу відбору проби на аналіз.

Визначення твердості водиспиртово – мильним методом ґрунтується на утворенні малорозчинних солей кальцію і магнію з кальцієвими чи натрієвими солями вищих карбонових кислот, які входять до складу мила, наприклад:

2C17H35COOK + CaCl2 = (C17H35COO)2Ca↓ + 2KCl

Визначення загальної твердості комплексометричним методом ґрунтується на взаємодії катіонів кальцію і магнію з трилоном Б в аміачному буферному розчині (рН ~ 9,5) з утворенням внутрішньокомплексних сполук (за наявності металохромних індикаторів). Чутливість методу 0,001 ммоль екв/л.

Катіони важких металів перешкоджають визначенню, тому їх попередньо осаджують у вигляді малорозчинних сполук чи зв’язують у стійкі комплекси (маскують).

Аналізована вода має бути прозорою (каламутну воду заздалегідь фільтрують). Мастило, яке знебарвлює індикатор, також видаляють фільтруванням. Титрування виконують за кімнатної температури.

 

Контрольні запитання

1 Чим зумовлена твердість води?

2 Що Ви знаєте про карбонатну твердість води та методи її визначення?

3 Що Ви знаєте про некарбонатну твердість води та методи її визначення?

4 Чому у твердій воді ускладнюється процес миття або прання?

5 Чи впливає тривале споживання води з високим вмістом йонів Са2+ і Mg2+ на здоров’я людини і як саме?

6 Чому в м’яких водах ГДК алюмінію значно нижче, ніж у твердих?

7 Чи є у водних системах організми, що знижують вміст кальцію у воді?


Розчинний кисень

(самостійне вивчення)

 

Мета:- розвинути у студента навики самостійної роботи зі спеціальною літературою, вміння вибирати головне, узагальнити і систематизувати знання;

- надати студентам інформацію про значення та методи визначення розчинного кисню у поверхневих водоймах.

 

Завдання: прочитати текст в підручнику Г.О. Білявський, Л.І. Бутченко «Основи екології: теорія та практикум» стр.220-222. Скласти конспект. Відповісти на питання для самоконтролю.

 

У природні водойми кисень надходить з атмосферним повітрям і виділяється в процесі фотосинтезу водяними рослинами, водоростями та фітопланктоном. Від вмісту кисню залежить життя водяних організмів, що використовують кисень для дихання, інтенсивність процесів окиснення та розкладання органічних решток, самоочищення водойм.

Різні види гідробіонтів потребують для життя різні кількості кисню: вибагливій форелі потрібно не менш як 10 мг/л, карасю достатньо й 2 мг/л кисню у воді.

Забруднення водойм органічними речовинами та сполуками, здатними окиснюватися, значно погіршує їх стан щодо забезпеченості киснем, тому визначення його вмісту у воді є дуже важливим. У разі нестачі кисню органічні рештки гниють, виділяючи у воду гідрогенсульфур, аміак та інші отруйні для гідробіонтів речовини. Виникають гіпоксичні умови.

Проби води для визначення розчиненого кисню не консервують. На місці відбору розчинений кисень фіксують, зв’язуючи його у малорозчинний MnO(OH)2.

У лабораторії осад розчиняють у кислоті в присутності йодиду калію; йод, що утворився внаслідок реакції, титрують стандартним розчином тіосульфату натрію за наявності індикатора крохмалю. Цим методом можна визначити ≥ 0,05 мг О2/л.

Визначенню кисню перешкоджають зависі, які видаляють адсорбцією на Al(OH)3, окисники, що реагують з KI (хлор, нітрити, ферум (III) тощо), відновники, які взаємодіють з виділеним йодом (сульфіти, деякі органічні сполуки).

 

Склавши конспект, закрийте зошит та відповідайте на запитання.

 

Запитання для самоконтролю

 

1 Як впливає температура на вміст кисню в природних водоймах?

2 Назвіть хімічні та біологічні процеси, інтенсивність яких залежить від вмісту кисню у воді.

3 Які чинники сприяють насиченню річкової води киснем?

 

 


4.12 Сполуки нітрогену та сульфуру

(лекція)

 

Мета: надати студентам загальні відомості про нітроген та сульфур, ознайомити з методами визначенням аміаку, нітритів, нітратів; ознайомити з методикою визначення сульфатів та сульфідів.

 

План

1 Кількісний фото колориметричний метод визначення аміаку

2 Методи визначення нітритів

3 Визначення нітратів

4 Способи визначення сульфатів

5 Методика визначення сульфідів

 

Нітроген є основним компонентом живих організмів. У природі, зокрема й у водоймах, постійно відбувається колообіг сполук нітрогену за участю численних процесів, як у живій природі, так і в неживій. Внаслідок розкладання білків у водоймах утворюється аміак, який із часом окиснюється до нітритів і нітратів.

Найбільшими забрудниками природних вод аміаком є тваринницькі ферми, нітратами – поверхневі води з полів та стічні води хімічних виробництв. Вони спричиняють бурхливий розвиток синьозелених водоростей і порушення функціонування водних екосистем.

Наявність тих чи інших сполук нітрогену дає змогу встановити час надходження забруднених аміачними сполуками стічних вод (рисунок 4. 2):

· наявність аміаку і відсутність нітритів і нітратів – забруднення відбулося недавно;

· одночасна наявність і відновлених, і окиснених сполук нітрогену – з часу скидання стічних вод пройшов певний час;

· високий вміст нітритів і особливо нітратів за відсутності сполук амонію – забруднення давнє – аміак встиг окиснитися:

 

2 NH3 + 3O2 = 2HNO2 + 2H2O;

2HNO2 + O2 = 2HNO3.

 

Вміст нітратів у питній воді не має перевищувати 45 мг/л; нітритів – 3,3 мг/л

 

 

 


Рисунок 4.2. Форми сполук нітрогену у стічних водах в анаеробних умовах:

1 – аміак; 2 – органічний нітроген;

3 – нітрат; 4 – нітрит.

 

Кількісний фотоколориметричний метод

Чутливість методу визначення аміаку дорівнює 0,05 мг/л, що значно нижче від ГДК. Без розбавляння можна визначити не більш як 4 мг/л NH4+ в 1 л води.

Безпосередньому визначенню аміаку у воді без його відгонки перешкоджає велика кількість речовин. За наявності амінів, хлорамінів, ацетону, альдегідів, спиртів та деяких інших органічних речовин, які взаємодіють з реактивом Несслера, визначення аміаку без відгонки неможливо. Тому потрібна попередня підготовка проби води до аналізу.

Твердість усувають додаванням сегнетової солі або комплексну ІІІ; ферум, сульфіди та каламутність води – за допомогою солі цинку. Вплив хлору усувають додаванням розчину тіосульфату або арсеніту натрію. Для відновлення 0,5 мг хлору достатньо 1 мл одного з названих розчинів.

Аміак відганяють із слабколужного середовища, яке створюють додаванням фосфатного буферного розчину до рН = 7,4 або розчином гідроксиду натрію. Під час аналізу вод, що містять білкові або інші речовини, які виділяють аміак, використовувати NaOH не можна. Залежно від вмісту аміаку в пробі для його поглинання використовують сульфатну або борну кислоту. Кількість сульфатної кислоти, витраченої на нейтралізацію перегнаного аміаку, визначають зворотнім титруванням розчином гідроксиду натрію. Якщо для поглинання аміаку використовували борну кислоту, відігнаний аміак визначають прямим титруванням сульфатною кислотою.

Фотометричне визначення аміаку в дистиляті з реактивом Несслера проводять при концентрації менш за 0,01 мг/л; при більш високих концентраціях використовують титриметричний метод. Перед відгонкою аміаку вільний хлор відновлюють тіосульфатом або арсенітом натрію. Леткі органічні сполуки видаляють кип’ятінням підкисленої проби води.

Визначення нітритів

Нітрити визначають фотометричним методом із реактивом Грісса (суміш сульфанілової кислоти і -нафтиламіну). Нітрити є нестійкими сполуками, тому їх або визначають одразу після відбору проб води, або консервують додаванням 1мл концентрованої H2SO4 чи 2 - 4 мл хлороформу на 1 л проби, можна також охолоджувати пробу води до 3 - 4 ºC.

У кислому розчині нітрити взаємодіють з первинними амінами з утворенням солей діазонію. При подальшому їх сполученню з ароматичними сполуками, що містять амінні та гідроксогрупи, утворюється азобарвник, концентрацію якого визначають фотометричним методом.

Для визначення нітрит-іонів у водах запропоновано метод, який ґрунтується на діазотуванні сульфанілової кислоти наявними в пробах води нітритами і взаємодії утвореної солі діазонію з -нафтиламіном, що приводить до утворення червоно-фіолетового барвника.

Чутливість визначення становить 0,002 мг/л NO2-.

Визначення нітритів перешкоджають завислі речовини та каламутність води, тому пробу перед аналізом фільтрують. За потреби проби проясніють, додаючи гідроксид алюмінію. Для цього до 100 мл проби води додають 0,5 г активованого вугілля, 1 мл 12,5%-го розчину алюмокалієвих галунів KAl(SO4)2·12H2O і аміак до pH – 5,8. Після збовтування тверда фаза випадає в осад і після повного прояснення розчину його фільтрують крізь фільтр «синя стрічка».

Для визначення відбирають частину фільтрату. Перешкоджає сильні окисники та відновники. Ферум (III), меркурій (II), срібло, вісмут, плюмбум, золото та метаванадати в умовах визначення випадають в осад: іони купруму (II) знижують результати аналізу внаслідок каталітичної дії на розкладення діазотованої сульфанілової кислоти. Для забарвлених вод слід провести контрольний дослід, у якому до окремої проби води доливають тільки розчин сульфанілової кислоти. Отримане значення оптичної густини віднімають від оптичної густини досліджуваної проби.

 

Визначення нітратів

У сульфатному середовищі нітрат-іони утворюють із саліцилатом натрію суміш 3- та 5-нітросаліцилових кислот, солі яких у лужному середовищі мають жовте забарвлення. Чутливість фотометричного визначення за цією реакцією становить 0,1 мг/л NO3-.

Визначенню нітратів перешкоджають забарвлені органічні сполуки, які відділяють обробкою води суспензією Al(OH)3; хлориди в кількості 200 мг/л; іони феруму при концентрації понад 5 мг/л.

 

Визначення сульфатів

Сульфат – іони (як хлориди і гідрокарбонати) належать до найпоширеніших аніонів природних вод – як прісних, так і солоних. У питній воді їх вміст не має перевищувати 500 мг/л. Залежно від концентрації сульфатів у воді їх визначають титриметричними або гравіметричними методами. Сульфат титрують робочим розчином нітрату плюмбуму за наявності дитизону як індикатора або визначають зворотним титруванням розчином комплексну ІІІ після попереднього іонообмінного видалення іонів металів, що перешкоджають аналізу. Гравіметрично сульфати визначають у вигляді BaSO4.

Титриметричне визначення сульфат – іонів ґрунтується на їх взаємодії з іонами Pb2+ з утворенням малорозчинного PbSO4, а надлишок плюмбуму встановлюють за допомогою дитизону, який у точці еквівалентності змінює свій колір від синього до червоно – фіолетового внаслідок утворення забарвленого дитизонату плюмбуму.

Для зменшення розчинності осаду PbSO4 титрування виконують у водноспиртовому або водно – ацетоновому середовищі. Цим методом можна визначити іони SO42-, якщо їх концентрація не менша, ніж 10 мг/л.

Визначенню перешкоджають катіони металів, які утворюють з дитизоном забарвлені комплексні сполуки. Для їх видалення пробу води перед аналізом збовтують з катіонітом КУ – 2 в Н+ - формі. При цьому іони металів поглинаються катіонітом. Визначенню заважають також фосфати, однак їх концентрація в природних водах, як правило, значно нижча від концентрації сульфатів, тому їх впливом можна нехтувати.

 

Визначення сульфідів

Сульфіди і гідрогенсульфур містяться у водах всіх природних водойм, оскільки вони є учасниками колообігу сульфуру в біосфері і утворюються під час гниття органічних решток, у процесах окиснення – відновлення неорганічних сполук.

Більшість сульфідів не розчинні у воді, що зменшує їх доступність для живих організмів; гідрогенсульфур має неприємний запах і належить до токсичних сполук (внаслідок того, що шар гідрогенсульфуру в Чорному морі піднявся ближче до поверхні, окремі його зони перетворилися на мертві).

Розчинні сульфіди і гідрогенсульфур утворюють з іонами плюмбуму колоїдний сульфід PbS коричневого кольору, який використовується для визначення S2- і H2S з концентрацією в мережах 0,1 – 2 мг/л H2S.

Визначенню перешкоджають кольоровість та каламутність води. Слабке забарвлення і каламутність можна компенсувати, якщо відняти від значення оптичної густини проби, яку оброблюють за методикою аналізу, значення оптичної густини проби, де замість ацетату плюмбуму до проби додають такий самий об’єм лужного розчину солі тартратної кислоти.

 

Контрольні запитання

1 Чому сільське господарство є забрудником природних вод солями амонію?

2 Чи можуть живі організми безпосередньо засвоювати атмосферний азот? Як це відбувається?

3 Які сполуки нітрогену існують у природі і як здійснюється їх колообіг?

4 Які процеси в ґрунті чи воді є джерелами нітритів ?

5 Чому внесення добрив слід проводити в певні терміни і в певних дозах?

6 Що таке евтрофікація водойм?

7 Назвіть джерела надходження нітратів у природні водойми.

8 Про що свідчить одночасна наявність у водоймах сполук амонію, нітритів та нітратів?

9 Яких змін зазнають нітрати в травному каналі людини? Джерелом якої канцерогенної сполуки є нітрати?

10 Завдяки якій властивості сульфати рухливіші в біосфері, ніж фосфати і флуориди?

11 Що зумовлює необхідність контролю за вмістом розчинних сульфатів у водах, які використовують для питних потреб населення та як теплообмінник?

12 Які природні процеси є джерелом гідрогенсульфуру та сульфідів у водоймах?

13 Чи можна назвати сульфіди крім забрудників ще й очищувальними реагентами? Які процеси у водоймі відбуваються завдяки їм?

14 Чи впливають кислотні дощі на концентрацію гідрогенсульфуру у водоймах? Чому?

 

 





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...