У пробі води

ВИЗНАЧЕННЯ ВМІСТУ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ

Лабораторна робота № 7.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Що таке грунт?

2. Механічний і фазовий склад ґрунту.

3. Які хімічні процеси відбуваються в ґрунті?

4. Чим визначається родючість ґрунтів?

5. Функції ґрунту.

Таблиця 3. Значення хімічних речовин в ґрунті.

Назва речовини	ГДК, мг/кг
Метали
Ванадій
Кобальт (рухлива форма)	5,0
Марганець, вилучений з:
- чорнозему
- дерново-підзолистого ґрунту:
рН=4
рН=5,1-5,9
рН=6
Мідь (рухлива форма)	3,0
Нікель	4,0
Ртуть	2,1
Свинець
Свинець (рухлива форма)	6,0
Хром	6,0
Цинк
Неорганічні сполуки
Нітрати
Миш’як
Сірководень	0,4
Фосфор (суперфосфат)
Флориди – водорозчинна форма
Ароматичні вуглеводні
Бензол	0,3
Ізопропилбензол	0,5
Ксилоли	0,3
Стирол	0,1
Толуол	0,3
Добрива та ПАР
Рідкі комплексні добрива з додаванням марганцю
Азотно-калійні добрива
Поверхнево активні речовини	0,2

Мета роботи – ознайомитися з хімічними та фізичними властивостями води та навчитися визначати вміст важких металів у пробі води.

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

Вода характеризується складом та властивостями, які визначають її придатність для конкретних видів водокористування. Оцінка якості води дається за ознаками, які вибираються та нормуються в залежності від виду водокористування. Один з показників води вважається лімітуючим. Лімітуючою вибирають ознаку, що характеризується найменшою нешкідли­вою концентрацією речовини у воді. Узагальнена числова оцінка якості води дається за індексом, який є сукупністю основних показників за видами водокористування. Якість, склад та властивості води у водоймах регламенту­ються гігієнічними вимогами та санітарними нормами.

Для гігієнічної оцінки води використовують такі показники:

- кількість завислих речовин;

- кількість плаваючих речовин;

- температура;

- водневий показник рН;

- мінеральний склад;

- розчинений кисень;

- біологічно повне споживання кисню (БПК_пшк);

- хімічне споживання кисню (ХСК);

- наявність збудників захворювань;

- кількість лактозопозитивних кишкових паличок (ЛКП); кількість каліфагів у бляшкоутворюючих одиницях;

- наявність життєздатних яєць гельмінтів та найпростіших кишкових;

- кількість хімічних речовин (табл. 4).

Для санітарної оцінки води використовуються показники:

- гранично допустимі концентрації речовин у воді;

- орієнтовно допустимі рівні речовин у воді (ОДР);

- лімітуючі ознаки шкідливості (санітарно-токсикологічний, загально-
санітарний, органолептичний з розшифруванням його властивостей: запаху, впливу на колір, утворення піни та плівки, надання присмаку);

- клас небезпеки речовин.

Хімічні речовини у воді поділяються на класи небезпеки: І клас - надзви­чайно небезпечні; II клас - високонебезпечні; ІІІ клас — найнебезпечніші.

Таблиця 4. Гігієнічні вимоги до складу та властивостей води.

Показники складу та властивостей води	Критерії водокористування
Для господарсько-питного водопостачання	Для купання, спорту та відпочинку населення
Зависли речовини	Вміст завислих речовин не повинен збільшуватися більше, ніж на:
0,25 мг/дм^3	0,75 мг/дм^3
Плаваючі домішки	На поверхні водойми не повинно бути плаваючих плівок, плям мінеральних масел та скупчень інших домішок
Запахи	Вода не повинна набувати невластивих їй запахів інтенсивністю більше 1 бала
Колір	Не повинно виявлятися в стовпчику
20 см	10 см
Температура	Літня температура води внаслідок спуску стічних вод, не повинна підвищуватися більше, ніж на 3 ^0С, порівняно з середньомісячною
Водневий показник	6,5	8,5
Мінеральний склад	Не повинен перевищувати за сухим залишком 1000 мг/дм^3, в тому числі хлоридів – 350 мг/дм^3, сульфатів – 500 мг/дм^3
Розчинений кисень	Не має бути менше, як 4 мг/дм^3 у будь-який період року в пробі, взятій о 12 годині дня
БПК	Не має перевищувати при 20 ^0С
3,0 мг О2/дм^3	6,0 мг О2/дм^3
ХСК	Не має перевищувати
15,0 мг О2/дм^3	30,0 мг О2/дм^3
Збудники захворювань	Вода не повинна містити збудників захворювань
Лактоз опозитивні кишкові палички (ЛКП)	Не більше 10000 в 1 дм^3	Не більше 5000 в 1 дм^3
Каліфаги у бляшкоутв. одиницях	Не більше 100 в 1 дм^3	Не більше 100 в 1 дм^3
Життєздатні яйця гельмінтів	Не повинні міститися в 1 дм^3
Хімічні речовини	Не мають міститися в концентраціях, що перевищують ГДК або ОДР

Віднесення шкідливих речовин до класу небезпеки залежить від їх токсичності, кумулятивності, здатності викликати віддалені ефекти, від виду лімітуючого показника шкідливості (табл. 5).

Крім державного контролю, стан води контролюється підприємствами,
які використовують воду та скидають стоки у водоймища. На
підприємствах при заводських або спеціальних лабораторіях є
пости, обладнані необхідною апаратурою для проведення аналізів. При проведенні контролю за станом вод та стоків використовуються фізичні, хімічні, біологічні та органолептичні методи.

Фізичні методи використовуються для визначення прозорості, каламут­ності, кількості завислих часток та провідності води і стоків.

Кількість завислих часток визначається за допомогою мембранних та паперових фільтрів, через які пропускається проба об'ємом 100—500 мл. Прозорість, каламутність визначаються за допомогою приладів або органо­лептичним порівнянням взірців.

Хімічні методи використовуються для визначення кислотності, лужності у воді металів, солей, органічних та синтетичних речовин.

Таблиця 5. Гранично допустимі концентрації шкідливих речовин у воді водних об’єктів господарсько-питного та культурно-побутового водокористування.

Назва речовини	Клас небезпечності	Граничнодопустима концентрація, мг/л
Аміак (за азотом)	ІІІ	2,0
Амонія сульфат (за азотом)	ІІІ	1,0
Активний хлор	ІІІ	Відсутня
Ацетон	ІІІ	2,2
Бензол	ІІ	0,5
Дихлоретан	ІІ	0,02
Залізо	ІІІ	0,3
Кадмій	ІІ	0,001
Капролактам	ІV	1,0
Кобальт	ІІ	0,1
Кремній	ІІ	10,0
Марганець	ІІІ	0,1
Мідь	ІІІ	1,0
Натрій	ІІ	200,0
Нафтопродукти	ІV	0,1
Нікель	ІІІ	0,1
Нітрати (NO)	ІІІ	45,0
Нітрити (NO2)	ІІ	3,0
Ртуть	ІІІ	0,0005
Свинець	ІІ	0,03
Селен	ІІ	0,01
Скипидар	ІV	0,2
Фенол	ІV	0,001
Хром (+3)	ІІІ	0,5
Хром (+6)	ІІІ	0,05
Цинк	ІІІ	1,0
Етиленгліколь	ІІІ	1,0

Бактеріальний аналіз виконується за спеціальними методиками в лабо­раторіях санітарно-епідеміологічних станцій. Заслуговує на увагу контроль забрудненості за допомогою бактерій— біотестування. Деякі бактерії при появі забруднень починають світитися. Чим більше у воді токсичних речо­вин, тим сильніше світяться бактерії.

Забруднення океану важкими металами, у першу чергу меркурієм, плюмбумом, кадмієм, відбувається через атмосферу і з річковими стоками. меркурій і плюмбум надзвичайно токсичні, погіршують обмін речовин, викликають нервові розлади і смерть тварин. Кадмій негативно впливає на печінку, пригнічуючи діє на імунні функції організму.

Основними неорганічними (мінеральними) забруднювача­ми прісних і морських вод є різноманітні хімічні сполуки, які токсичні для мешканців водного середовища. Це сполуки арсену (As), плюмбуму (РЬ), кадмію (Cd), меркурію (Hg), хрому (Сг), купруму (Си), флуору (F) та ін. Важкі метали поглинаються фітопланктоном, а потім передаються по хар­човому ланцюгу більш високоорганізованим організмам. Ток­сичний ефект деяких найпоширеніших забруднювачів водного середовища наведений у табл. 6.

Таблиця 6. Ступінь токсичності деяких забруднювачів для ряду водних організмів.

Хімічний елемент	Планктон і інвертовані личинки	Ракоподібні	Молюски	Риби
Солі важких металів
Купрум	+++	+++	+++	+++
Плюмбум	-	+	+	+++
Цинк	+	++	++	++
Меркурій	++++	+++	+++	+++
Кадмій	-	++	++	++++
Неорганічні речовини
Хлор	-	+++	++	+++
Роданід	-	++	+	++++
Цианід	-	+++	++	++++
Флуор	-	-	+	++
Сульфід	-	++	+	+++

Примітка: Ступінь токсичності: — відсутній; + дуже слабкий;

++ слабкий; +++ сильний; ++++ дуже сильний.

Моря та океани забруднюються переважно водами річок, які щороку вносять у них понад 320 млн т заліза, 6,5 млн т фосфору та інших речовин. Багато забруднювачів потрапляє в океан з атмосфери. На поверхню Світового океану щороку випадає 200 тис. т свинцю, 1 млн т вуглеводнів, 5 тис. т ртуті. Половина кількості пестицидів, яка знаходиться в океані, про­никає в нього з повітря. Дані забруднення Світового океану річними та атмосферними перенесеннями відображені у табл. 7.

Таблиця 7. Природне та антропогенне забруднення Світового океану, т/рік

Забруднювач	Загальний стік	Стік із суші	Атмосферні перенесення
Природний	Антропогенний
Плюмбум	1,8*10^5	2,1*10^6	(1,0—20,0)*10^5	(2,0—20,0)*10^5
Меркурій	3,0*10^3	7,0*10^3	(5,0—8,0)*10^3	(2,0—3,0)*10^3
Кадмій	1,7*10^4	1,7*10^4	(1,0—20,0)*10^3	(5,0—140)*10^2
Сульфур	1,3*10^8	1,2*10^8	1,1*10^8	1,1*10^7

Серед основних джерел забруднення гідросфери мінераль­ними речовинами та біогенними елементами слід згадати під­приємства харчової промисловості та сільського господарства. Використання мінеральних добрив у сільському господарстві суттєво змінило та продовжує змінювати масу біогенних елементів, які поступають із річковим стоком. Близько 1/3 внесених мінеральних добрив вимивається з ґрунтів і виноситься в моря та океани. Природне та антропогенне постачання нітрогену і фосфору в океан становить 62 млн т/рік. Сполуки цих елементів викликають надмірне розростання водної рослинності, особливо у невеликих прісних водоймищах, що призво­дить до зменшення вмісту кисню у воді, «цвітіння» водоймищ, загибелі риби, погіршення якості води.

Зі зрошуваних земель щороку вимивається близько 6 млн т солей. До 2010 р. можливо збільшення цієї маси до 14 млн т (щорічне використання пестицидів та значних доз мінеральних добрив збільшує мінералізацію та забруднення води).

Відходи, які містять меркурій, плюмбум, купрум, локалі­зовані в окремих районах біля берегів, однак частина їх вино­ситься далеко за межі територіальних вод. Забруднення мер­курієм знижує первинну продукцію морських екосистем, при­гнічуючи розвиток фітопланктону. Тому ГДК для водоймищ прийнята не більше 0,005 мг/л. Фактичний вміст меркурію у водах річок промислово розвинутих країн перевищує ГДК у 2—4 рази, у зв'язку з чим вміст цього елемента в тканинах риб часто перевищує в 100—200 разів його вміст у «чистих» при­родних водах.

Відходи, які містять меркурій, як правило, накопичуються в донних відкладеннях річок. Їхня подальша міграція супро­воджується нагромадженням метилового меркурію та вклю­ченням їх до трофічних ланцюгів водних організмів (особливо крабів і риб).

Так, сумної слави набула хвороба, яку вперше виявили японські вчені у людей, що вживали в їжу рибу з затоки Мінамата, до якої безконтрольно скидалися промислові стоки з тех­нічною ртуттю.

Аналітична група – група катіонів, яка з будь-яким одним реактивом (при певних умовах) може давати однакові аналітичні реакції. Ділення катіонів на аналітичні групи засновано на їх відношенні до різних аніонів. Прийнято дві класифікації: сульфідна та кислотно–лужна.

За основу сульфідної класифікації положено відношення катіонів до сульфід- та карбонат-аніонів. За цією класифікацією всі важкі метали поділяють на 4 групи.

За кислотно–лужною класифікацією катіони діляться на групи за їх відношенням до сірчаної та соляної кислот, до їдких луг та розчину аміаку. До першої групи належать катіони NH₄⁺, K⁺, Na⁺, які не осаджуються ні мінеральними кислотами, ні лугами, та не мають групового реагенту.

Катіони другої групи Ag⁺, [Hg₂]²⁺, Pb ²⁺ осаджуються соляною кислотою.

Третю групу утворюють катіони Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺, які осаджуються сірчаною кислотою.

Четвертою групою об’єднуються катіони Zn²⁺, Al³⁺, Cr³⁺, Sn²⁺, As^III, які не осаджуються при додаванні надлишку луги.

П’яту групу складають катіони Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺, Mg²⁺, Bi³⁺, Sb^III – усі вони осаджуються розчином луги.

Катіони шостої групи Hg²⁺, Cu²⁺, Cd²⁺, Co²⁺, Ni²⁺ дають гідроксиди, які розчиняються в надлишку 25 - % водного розчину аміаку.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА

Дата добавления: 2014-10-23