Анализ природной воды

Под качеством природной воды в целом понимается характеристика ее состава и свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования (ГОСТ 17.1.1.01–77), при этом критерии качества представляют собой признаки, по которым производится оценка качества воды.   Взвешенные примеси Взвешенные твердые примеси, присутствующие в природных водах, состоят из частиц глины, песка, ила, суспендированных органических и неорганических веществ, планктона и различных микроорганизмов. Взвешенные частицы влияют на прозрачность воды. Содержание в воде взвешенных примесей, измеряемое в мг/л, дает представление о загрязненности воды частицами в основном условным диаметром более 1·10-4 мм – табл. 1.4. При содержании в воде взвешенных веществ менее 2–3 мг/л или больше указанных значений, но условный диаметр частиц меньше 1 · 10-4 мм, определение загрязненности воды производят косвенно по мутности воды.     Таблица 1.4 Характеристика вод по содержанию взвешенных примесей   Мутность и прозрачность Мутность воды вызвана присутствием тонкодисперсных примесей, обусловленных нерастворимыми или коллоидными неорганическими и органическими веществами различного происхождения. Качественное определение проводят описательно: мутность не заметна (отсутствует), слабая опалесценция, опалесценция, слабомутная, мутная и сильная муть. В России мутность чаще всего измеряют в нефелометрических единицах мутности НЕФ (NTU) для небольших значений в пределах 0–40 НЕФ (NTU), например для питьевой воды. В условиях большой мутности обычно применяется измерение единиц мутности по формазину (ЕМФ). Пределы измерений – 40–400 ЕМФ. Индикатор по НЕФ (NTU) – рассеивание излучения, по ЕМФ – ослабление потока излучения. Наряду с мутностью, особенно в случаях, когда вода имеет незначительные окраску и мутность, и их определение затруднительно, пользуются показателем «прозрачность». Мера прозрачности – высота столба воды, при которой можно наблюдать опускаемую в воду белую пластину определенных размеров (диск Секки) или различать на белой бумаге шрифт определенного размера и типа (шрифт Снеллена). Результаты выражаются в сантиметрах (табл. 1.5).   Таблица 1.5 Характеристика вод по прозрачности     Запах Воды Характер и интенсивность запаха природной воды определяют органолептически. По характеру запахи делят на две группы: естественного происхождения (живущие и отмершие в воде организмы, загнивающие растительные остатки и др.) – табл.1.6; искусственного происхождения (примеси промышленных и сельскохозяйственных сточных вод). Интенсивность запаха по ГОСТ 3351-74* оценивают в шестибалльной шкале – табл. 1.7. Запахи второй группы (искусственного происхождения) называют по определяющим запах веществам: хлорный, бензиновый и т.д.     Таблица 1.6 Запахи естественного происхождения       Таблица 1.7 Характеристика вод по интенсивности запаха     Вкус и привкус   Интенсивность вкуса и привкуса в соответствии с ГОСТ 3351-74* определяется также по шестибалльной шкале – табл. 1.8. Различают четыре вида вкусов: соленый, горький, сладкий, кислый. Качественную характеристику оттенков вкусовых ощущений – привкуса – выражают описательно: хлорный, рыбный, горьковатый и так далее. Наиболее распространенный соленый вкус воды чаще всего обусловлен растворенным в воде хлоридом натрия, горький – сульфатом магния, кислый – избытком свободного диоксида углерода и т.д. Порог вкусового восприятия соленых растворов характеризуется такими концентрациями (в дистиллированной воде), мг/л: NaCl – 165; CaCl2 – 470; MgCl2 – 135; MnCl2 – 1,8; FeCl2 – 0,35; MgSO4 – 250; CaSO4 – 70; MnSO4 – 15,7; FeSO4 – 1,6; NaHCO3 – 450. По силе воздействия на органы вкуса ионы некоторых металлов выстраиваются в следующие ряды: катионы: NH4 + > Na+ > K+; Fe2+ > Mn2+ > Mg2+ > Ca2+; анионы: ОН- > NO3 – > Cl- > HCO3 – – > SO4 2-   Таблица 1.8 Характеристика вод по интенсивности вкуса     Цветность Показатель качества воды, характеризующий интенсивность окраски воды и обусловленный содержанием окрашенных соединений, выражается в градусах платино-кобальтовой шкалы и определяется путем сравнения окраски испытуемой воды с эталонами. Цветность природных вод обусловлена главным образом присутствием гумусовых веществ и соединений трехвалентного железа, колеблется от единиц до тысяч градусов – табл. 1.9.   Таблица 1.9 Характеристика вод по цветности     Минерализация Минерализация– суммарное содержание всех найденных при химическом анализе воды минеральных веществ. Минерализация природных вод, определяющая их удельную электропроводность, изменяется в широких пределах. Большинство рек имеет минерализацию от нескольких десятков миллиграммов в литре до нескольких сотен. Их удельная электропроводимость варьирует от 30 до 1500 мкСм/см. Минерализация подземных вод и соленых озер изменяется в интервале от 40–50 мг/л до сотен г/л (плотность в этом случае уже значительно отличается от единицы). Удельная электропроводимость атмосферных осадков с минерализацией от 3 до 60 мг/л составляет значения 10–120 мкСм/см. Согласно ГОСТ 17403-72 природные воды по минерализации разделены на группы (табл. 1.10). Предел пресных вод – 1 г/кг – установлен в связи с тем, что при минерализации более этого значения вкус воды неприятен – соленый или горько-соленый.   Таблица 1.10 Характеристика вод по минерализации       Таблица 1.11 Характеристика вод по общей минерализации   Граница между солоноватыми и солеными водами принята на том основании, что при минерализации около 25 г/кг температура замерзания воды и температура наибольшей плотности морской воды совпадают, и при этом меняются некоторые свойства воды. Граница 50 г/кг между солеными водами и рассолами обусловлена тем, что соленость больше этого значения не бывает в морях; такая соленость характерна только для соленых озер и некоторых подземных вод.     Таблица 1.12 Характеристика подземных вод по общей минерализации (детализированная)   Примечания к табл. 1.12 Н.И. Толстихин дополнительно выделяет «сверхпресные» воды с минерализацией <0,01 г/л (льды и снега Центральной Антарктиды и высокогорий), «очень пресные» воды с минерализацией 0,01–0,03 г/л (к этому виду относится, например, поставляемая в упаковке вода «Лауретина» из источника в горном заповеднике Пьемонта, Северная Италия, в этой воде минерализация – 0,014 г/л). Рассолы в классифи кации Толстихина делятся на семь групп – от «весьма слабых» до «сверхкрепких». Рассолы с минерализацией более 500 г/л только условно можно назвать водой, так как воды в них меньше, чем солей (обнаружены в недрах Земли на глубинах более 1 км). °Ве – градус Боме.   Жесткость Жесткость воды обусловливается наличием в воде ионов кальция (Са2+), магния (Mg2+), стронция (Sr2+), бария (Ва2+), железа (Fe3+), марганца (Mn2+). Но общее содержание в природных водах ионов кальция и магния несравнимо больше содержания всех других перечисленных ионов – и даже их суммы. Поэтому под жесткостью понимают сумму количеств ионов кальция и магния – общая жесткость, складывающаяся из значений карбонатной (временной, устраняемой кипячением) и некарбонатной (постоянной) жесткости. Первая вызвана присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния, вторая наличием сульфатов, хлоридов, силикатов, нитратов и фосфатов этих металлов. Однако при значении жесткости воды более 9 ммоль/л нужно учитывать содержание в воде стронция и других щелочноземельных металлов. По стандарту ИСО 6107-1-8:1996, включающему более 500 терминов, жесткость определяется как способность воды образовывать пену с мылом. В России жесткость воды выражают в ммоль/л. r /> В жесткой воде обычное натриевое мыло превращается (в присутствии ионов кальция) в нерастворимое «кальциевое мыло», образующее бесполезные хлопья. И, пока таким способом не устранится вся кальциевая жесткость воды, образование пены не начнется. На 1 ммоль/л жесткости воды для такого умягчения воды теоретически затрачивается 305 мг мыла, практически – до 530. Но, конечно, основные неприятности – от накипеобразования. Международные своды нормативов качества воды не нормируют жесткость воды – только отдельно содержание в воде ионов кальция (Са2+) и магния (Mg2+): нормы качества питьевой воды Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), такие же нормы Европейского Союза (ЕС), стандарты ИСО, а также Национальные нормы питьевой воды США. По значению общей жесткости природные воды делят на группы – табл. 1.13.       Таблица 1.13 Классификация воды по жесткости     Щелочность Щелочностью воды называется суммарная концентрация содержащихся в воде анионов слабых кислот и гидроксильных ионов (выражена в ммоль/л), вступающих в реакцию при лабораторных исследованиях с соляной или серной кислотами с образованием хлористых или сернокислых солей щелочных и щелочноземельных металлов. r /> Различают следующие формы щелочности воды: бикарбонатная (гидрокарбонатная), карбонатная, гидратная, фосфатная, силикатная, гуматная – в зависимости от анионов слабых кислот, которыми обусловливается щелочность. Щелочность природных вод, рН которых обычно < 8,35, зависит от присутствия в воде бикарбонатов, карбонатов, иногда и гуматов. Щелочность других форм появляется в процессах обработки воды. Так как в природных водах почти всегда щелочность определяется бикарбонатами, то для таких вод общую щелочность принимают равной карбонатной жесткости.   Органические вещества Спектр органических примесей очень широк: группа растворенных примесей: гуминовые кислоты и их соли – гуматы натрия, калия, аммония; некоторые примеси промышленного происхождения; часть аминокислот и белков; группа нерастворенных примесей: фульвокислоты (соли) и гуминовые кислоты и их соли – гуматы кальция, магния, железа; жиры различного происхождения; частицы различного происхождения, в том числе микроорганизмы. Содержание органических веществ в воде оценивается по методикам определения окисляемости воды, содержания органического углерода, биохимической потребности в кислороде, а также поглощения в ультрафиолетовой области. Величина, характеризующая содержание в воде органических и минеральных веществ, окисляемых одним из сильных химических окислителей при определенных условиях, называется окисляемостью. Существует несколько видов окисляемости воды: перманганатная, бихроматная, иодатная, цериевая (методики определения двух последних применяются редко). Окисляемость выражается в миллиграммах кислорода, эквивалентного количеству реагента, пошедшего на окисление органических веществ, содержащихся в 1 л воды. Окислители могут действовать и на неорганические примеси, например, на ионы Fe2+, S2-, NO2 , но соотношение между этими ионами и органическими примесями в поверхностных водах существенно сдвинуто в сторону органических примесей, то есть «органики» в решающей степени больше. В подземных водах (артезианских) это соотношение – обратное, то есть органических примесей гораздо меньше, чем указанных ионов. Практически их совсем нет. К тому же неорганические примеси могут определяться непосредственно индивидуально. Если содержание указанных восстановителей суммарно меньше 0,1 ммоль/л, то ими можно пренебречь, в иных случаях нужно вносить соответствующие поправки. Для природных малозагрязненных вод рекомендовано определять перманганатную окисляемость (перманганатный индекс); в более загрязненных водах определяют, как правило, бихроматную окисляемость (ХПК). Окисляемость перманганатная измеряется мгО/л, если учитывается масса иона кислорода в составе перманганата калия, пошедшего на окисление «органики», или мг KMnО4/л, если оценивается количество перманганата калия, пошедшего на окисление «органики» – табл. 1.14.     Таблица 1.14 Характеристика вод по перманганатной окисляемости   Окисляемость бихроматная, мгО/л, называемая также химической потребностью в кислороде (ХПК), – показатель, дающий более правильное представление о содержании в воде органических веществ, так как при определении ХПК окисляется около 90% органических примесей, а при определении перманганатной окисляемости – 30–50%. В англоязычной литературе ХПК обозначают термином COD (Chemical Oxygen Demand), в немецкой литературе – CSB (Chemischer Sauerstoffbedarf). При анализе ХПК наиболее надежные результаты получаются при ХПК = 300–600 мгО/л. При этом анализе окисляются ионы Br-, J-, NO2 -, некоторые соединения серы и др. Биохимическая потребность в кислороде (БПК5, БПКполн), мгО2/л. Биохимическая потребность в кислороде (БПК) – показатель, определяемый при окислении «органики» природных вод не химическими веществами, а биохимическими воздействиями в аэробных условиях. Чаще определяют биохимическое потребление кислорода за пять суток – БПК5, и, как правило, этот показатель в поверхностных водах находится в пределах 0,5–4,0 мгО2/л. При определении БПК5 (температура воды 20°С, рН=6–8, обеспечен достаточный доступ кислорода к пробе воды) окисляется примерно 70% легкоокисляющихся органических веществ, за 10–20 сут – соответственно 90 и 99% (как правило, но не всегда). Поэтому, когда определяют БПКполн, имеют в виду, что процесс окисления длится 15–20, в редких случаях – до 35 сут.     Таблица 1.15 Характеристика вод по бихроматной окисляемости   Общий органический углерод Содержание общего органического углерода (ООУ, по зарубежным источникам – ТОС,Total Organic Carbon) – достаточно надежный показатель содержания в воде органических веществ, в среднем численно равный 50% массы органических веществ. В природных поверхностных водах значения органического углерода могут колебаться от 1 до 20 и даже до нескольких сотен мг/л (в болотистых водах).     Таблица 1.16 Характеристика вод по БПК5     Растворенный кислород Поступление кислорода в водоем происходит путем растворения его при контакте с воздухом (абсорбции), а также в результате фотосинтеза водными растениями. Содержание растворенного кислорода зависит от температуры, атмосферного давления, степени турбулизации воды, минерализации воды и др. В поверхностных водах содержание растворенного кислорода может колебаться от 0 до 14 мг/л. В артезианской воде кислород практически отсутствует.   Водородный показатель (рН) Величина pH – один из важнейших показателей качества воды для определения ее стабильности, накипеобразующих и коррозионных свойств, прогнозирования химических и биологических процессов, происходящих в природных водах. Если рассматривать воду без примесей, то физическая сущность рН может быть описана следующим образом. Вода, хотя и весьма незначительно, – приблизительно одна миллионная часть молекул – диссоциирует (распадается) на ионы водорода H+ и гидроксила ОН- по уравнению: Но такое же количество молекул воды одновременно снова образуется. Следовательно, состав воды при определенной температуре и в отсутствие примесей не изменяется. Произведение концентраций этих ионов есть величина постоянная и называется ионным произведением воды – Кw. Так как распадается незначительное количество молекул воды, то концентрация ионов Н+ и ОН- малы, тем более мало их произведение. При температуре 24,8°С Кw = 10-14. Увеличение концентрации водородных ионов вызывает соответствующее уменьшение гидроксид-ионов и наоборот. Для нейтральной среды Для оценки кислотности и щелочности среды удобно пользоваться не концентрацией водородных ионов, а водородным показателем рН. Он равен десятичному логарифму концентраций водородных ионов, взятому с обратным знаком. Если в воде растворено какое-либо вещество, которое само источник ионов H+ и ОН- (примеры: кислоты НСl, H2SO4, HNO3 и др.; щелочи: NaOH, KaOH, Ca(OH)2 и др.), то концентрации ионов H+ и ОН- не будут равны, но их произведение КW будет постоянно. Воду в зависимости от рН рационально делить на семь групп (табл. 1.17).     Таблица 1.17 Классификация вод по рН     Тяжелые металлы Тяжелые металлы выделяются из общей группы металлов по специфической вредности для живых организмов. Понятие «тяжелые металлы» не относится к строго определенным. Разные авторы в составе группы тяжелых металлов указывают разные химические элементы. В экологических публикациях в эту группу включают около 40 элементов с атомной массой более 50 атомных единиц. Н.Ф. Реймерс относит к тяжелым металлы с плотностью более 8 г/см3, выделяя при этом подгруппу благородных металлов. Таким образом, к собственно «тяжелым» отнесены медь, никель, кадмий, кобальт, висмут, ртуть, свинец. Группа специалистов, работающая под патронажем Европейской экономической комиссии ООН и 10-14 занимающаяся мониторингом выбросов в окружающую природную среду тяжелых металлов, включает в эту группу также цинк, мышьяк, селен, сурьму. Есть и другие классификации.

Источник: www.semireche.ru

Разновидности анализов

На сегодняшний день в России действует система анализа, которая базируется на изучении микробиологических и химических характеристик жидкости и дальнейшем сравнении полученных данных с нормативными значениями.

Так, для анализа природных вод применяются такие мероприятия:

• Физический и химический анализ природных вод
• Вирусологическая методика проверки
• Исследования на наличие паразитов
• Токсикологический анализ
• Радиационный контроль

Первый вид мероприятий позволяет выявить жёсткость воды, присутствие сухого содержимого, а также найти количество других веществ природного происхождения и элементов, попавших в жидкость во время проведения водоподготовительных процедур.

Три следующие методы позволяют найти в воде даже минимальное количество канцерогенного и мутагенного содержимого (ртути, пестицидов, сурьмы, ароматических углеводов, цианидов, различных летучих смесей и т.п.).

Радиационный контроль природных вод позволяет определить суммарную активность элементов, а так же, если требуется, выявить радионуклеидный состав вредных примесей.

Как правило, анализ воды выполняется в несколько этапов:

1. Сокращённый этап анализа жидкости.
2. Комплексный химический анализ.
3. Проведение исследований жидкости по отдельным группам показателей.

Обычно чтобы определить качество природной воды, достаточно сокращённого анализа. Однако иногда приходится выполнять комплексный химический анализ либо проводит тестирование отельных показателей.

Анализ природной воды: экспресс методики

Помимо органолептических характеристик воды (запаха, привкуса) с помощью аппаратного обеспечения можно проводить гидромониторинг состава воды. Также можно выполнять экспресс тестирование.

Сегодня для этих целей могут применяться такие методики анализа природной воды:

• Потенциометрия
• Титрометрия
• Турбидиметрия
• Спектрофотометрия
• Кондуктометрия
• Нефелометрия
• Пламенная фотометрия и обычная
• Флюорометрия
• Газовая хроматография

Использование данных методик позволяет определить:

1. Физические характеристики воды. Её кислотность и жёсткость.
2. Химический состав, то есть количество элементов железа, нитратов, хлора, наличие частиц тяжёлых металлов. На данном этапе можно определить перманганатную окисляемость воды.
3. Токсикологический состав жидкости, а именно показатель ПКД.

Конечно, самый быстрый анализ воды может провести каждый из нас самостоятельно. Например, попробовав на вкус воду из наших водопроводов, вы точно ощутите присутствие хлора, выпив дачной воды, можно по вкусу с уверенностью сказать, что в составе есть железо. А если долго отстаивать воду, то на дне тары образуется белый осадок, говорящий о примесях солей. Однако такие методики тестирования очень субъективны, поэтому есть риск ошибиться. Чтобы безошибочно вычислить, можно пить воду или нет, нужно провести анализ питьевых и природных вод.

Альтернативные методики тестирования воды

Анализ природных и сточных вод можно выполнить, используя бактериологические, химико-физические и биологические методы оценки качества. Каждый из этих методов имеет свои плюсы и минусы.

1. Физико-химический метод позволяет изучать химические и физические характеристики жидкости в нужный временной промежуток, а также отслеживать взаимодействие этих показателей между собой. Преимуществом метода является высокая точность результатов при минимальной погрешности. Недостаток: метод позволяет исследовать только абиотические показатели жидкости, что не даёт полной картины.
2. Бактериологические методы выявляют качество воды на основании наличия в ней патогенных микроорганизмов. Плюсы методы: высокая точность, возможность широкого применения. Недостатки: методику можно использовать только в стерильной лабораторной среде. Отобранные пробы воды необходимо хранить в определённых условиях. Для проведения анализа нужен специалист врач-бактериолог и лаборант.
3. Биологические методы дают возможность исследовать показатели, которые на первом этапе выявить невозможно. Данный метод помогает определить санитарное состояние жидкости, уровень и вид загрязнения, степень его распространения в водоёме. Также с помощью этого метода можно охарактеризовать протекание процессов самоочищения. Минусы: требуется провести забор множества проб в разных местах. Всё это займёт много времени. Понадобится привлечь специалиста-гидробиолога. Ограничения в сезоне. Невозможно отследить быструю смену уровня загрязнения водоёма.

Приборы для анализа природной воды

Для проведения химического анализа природных и сточных вод можно использовать различные портативные приборы, которые подходят для использования в разных условиях. Обычно такие приборы идут в комплекте с требуемыми реагентами, приспособлениями (компактными фотоколориметрами, спектрофотометрами) и индикаторами. Например, приборы CHEMetrics.

Данный агрегат имеет всё, что нужно для проведения тридцати разновидностей анализов жидкости. Точность прибора довольно высокая. Он имеет самозаполняемые капсулы для проб воды. Продолжительность анализа – пять минут.

Прибор позволяет определить 5 главных показателей качества воды:

1. Химические характеристики.
2. Органолептические.
3. Токсикологические.
4. Микробиологические.
5. Общие.

Хотите заказать анализ воды? Звоните, по телефонам указанным на сайте, наши специалисты проведут забор воды и все необходимые анализы.

Источник: oskada.ru

Содержание

Согласно СанПиН 2.1.4.1175-02 вода должна соответствовать 16-ти нормативам: делая обычный качественный анализ, проверяют именно эти 16 параметров. Надо понимать, что отклонение хотя бы от одного из допустимых значений делает воду непригодной для употребления. Существует еще расширенный анализ природной воды (проверяют 25 показателей), он необязательный, но дорожащие своим здоровьем и здоровьем близких предпочитают широкое исследование, поскольку колодцы находятся в группе риска по причине малой глубины.

Параметры разделены на три группы:

1. Микробиологические.
2. Органолептические.
3. Химические.

Это три отдельных исследования, проводимых в процессе анализа качества воды.

Микробиологические параметры природной воды ↑

Микробиологические параметры — наличие/отсутствие в воде колиформных бактерий и образующих колонии микробов. Колифаги, бляшкообразующие единицы, общие и термотолерантные колиформные бактерии должны отсутствовать (гепатит А, дизентерия и другие заболевания зачастую возникают из-за плохой воды). Допустимое наличие микробов ничтожно — 100/мл.

Органолептические параметры природной воды ↑

Органолептические параметры воды — это ее качества, воспринимаемые органами чувств (вкус, зрение, осязание, слух): запах, мутность, привкус, цвет.

Если вода стала рыжей, в ней переизбыток железа (как вариант), и это видно невооруженным глазом. Однако до такого состояния лучше не доводить: незначительный окрас может быть глазу не виден, но организм будет получать повышенную дозу железа, причем уже окисленного. То же касается мутности. Запах и привкус — более определяемые параметры.

Запах ↑

Воде придают запах различные жидкие и органические вещества природного и искусственного происхождения. Болотный, гнилостный, серный — природные «ароматы». Источник запаха — продукт жизнедеятельности анаэробных бактерий, обитающих в глиняном осадке на дне колодца. Запах искусственного происхождения создают нефтяные, фенольные, хлорные и другие примеси. Параметр оценивают по пятибалльной шкале. Допустимое значение — максимум 3.

Мутность ↑

Это параметр, зависящий от наличия и количества мелкодисперсных взвесей. Мутность не всегда можно определить визуально (видно, когда содержание нерастворимых частиц в воде уже зашкаливает), но при проведении анализа природной воды ее оценивают по сухому остатку после фильтрации. Еще один метод определения мутности — фотометрия (оценивают качество прошедшего сквозь воду светового луча).

Причина возникновения мутности — повышение концентрации различных примесей: в основном это глина и ил. Для колодезной воды характерно сезонное повышение мутности, когда талые и ливневые воды подмывают грунт. Реже вода мутнеет от повышенного уровня железа и гумуса.

Привкус ↑

Горький, кислый, сладкий, соленый — это вкус. Все остальное — привкусы: аммиачный, металлический, хлорный и прочие. Определяют по наличию примесей (на вкус не пробуют), в том числе и при нагреве (при высоких температурах наблюдают усиление эффекта). В оценке используют пятибалльную шкалу (максимум 3 балла допустимо). Основная причина превышения допустимых значений — промышленные загрязнения.

Цвет ↑

Вода принимает различные оттенки в зависимости от находящихся в ней веществ. Появление коричневатого или желтого оттенка свидетельствует о повышенном содержании железа. Торфяные отложения также окрашивают воду в желтый. Глина придает красноватый оттенок. Ни одна из этих примесей не безопасна, а существует еще множество других. Чтобы выявить причину изменения цвета и принять соответствующие меры (правильно выбрать очистные фильтры), нужно сделать качественный анализ природной воды.

Химические параметры природной воды ↑

Химические параметры показывают не только содержание веществ искусственного происхождения, но и естественного (кальций, магний). Качественный анализ природной воды определяет уровень содержания элементов, концентрацию органических и неорганических веществ. К химическим параметрам относятся:

1. Водородный показатель.
2. Жесткость.
3. Содержание нитратов (NО3).
4. Минерализация воды (общая).
5. Перманганатная окисляемость.
6. Содержание сульфатов (SO4(2-)).
7. Содержание хлоридов (CL(-)).
8. Концентрация органических, неорганических химических веществ.

Жесткость ↑

Жесткой воду делают соли кальция и магния, превращающиеся в нерастворимые под воздействием температур. Жесткость воды — причина образования отложений в трубах и котлах, накипи на стенках бытовых приборов (чайник, стиральная машина, посудомоечная машина и др.). Кальций и магний оказывают влияние на работу сердечно-сосудистой и мочеполовой систем организма человека, поэтому их содержание в воде жестко нормируется.

Сухой осадок ↑

Сухой осадок состоит из органических элементов; растворенных в воде неорганических солей. При контакте с кислородом растворимые соединения окисляются и выпадают в осадок, принимая нерастворимую форму. Основная причина осадка — железо, марганец (их высокое содержание). В процессе качественного анализа воды определяют состав осадка и количественный показатель: он не должен превышать 1500 мг/л.

Водородный показатель ↑

Водородный показатель измеряют в единицах рН (в норме: от 6 до 9). Отклонения свидетельствуют о превышении/недостаточности допустимого содержания щелочей и кислот в воде. При недостаточном уровне рН вода кислотная, при повышенном — щелочная.

Как сделать качественный анализ воды ↑

Качественный анализ воды проводят в специальных лабораториях. Точность анализа зависит не только от реагентов, четкого соблюдения порядка процедуры и лабораторного оснащения, но и от грамотного забора проб. Соблюдайте следующие правила:

• емкость для забора воды нужно простерилизовать;
• объем емкости — минимум 1 л;
• нельзя использовать бутылки из-под сладкой газированной воды (это исказит результаты);
• для проведения микробиологического анализа нужно забрать образец как можно быстрее, чтобы бактерии из воздуха не испортили пробу;
• отобранную воду необходимо доставить в лабораторию в течение суток.

Доводить до ситуации, когда уже можно визуально сделать анализ воды, определив на глаз ее непригодность, не стоит. Даже если отбросить законодательство и все остальные умные тезисы, останутся голые факты:

1. Соли фтора провоцируют развитие флюороза и кариеса.
2. Молибден повышает содержание кислоты в крови, моче.
3. Ртуть поражает ЦНС.
4. Нейротоксический алюминий, с его устойчивой тенденцией к накоплению, поступая в печень и головной мозг, расстраивает их функции.
5. Мышьяк провоцирует развитие онкологических заболеваний.

Каждый элемент, присутствующий в организме — барий, бериллий, железо, марганец, медь и др. — при повышенном содержании в воде превращается в яд. И это лишь безопасные, в принципе, элементы, но ведь есть еще и бактерии, и промышленные загрязнения.

Настоятельно рекомендуем в профилактических целях периодически проводить качественный анализ природный воды, не дожидаясь, когда эта вода заявит о своей непригодности цветом, мутью и отвратительным запахом.

Анализ можно сделать самостоятельно, но он лишь определит наличие примесей, их приблизительную количественную характеристику, но не качественную составляющую. Например, определенное содержание железа неопасно, но ртуть в том же количестве — яд. Отдавать воду на проведение профессионального анализа рекомендуют даже разработчики тестов, показывающих наличие металлов в жидкости.

Видео: анализ воды на тяжелые металлы в домашних условиях ↑

Анализ можно сделать самостоятельно, но он лишь определит наличие примесей, их приблизительную количественную характеристику, но не качественную составляющую.

Например, определенное содержание железа неопасно, но ртуть в том же количестве — яд.

Отдавать воду на проведение профессионального анализа рекомендуют даже разработчики тестов, показывающих наличие металлов в жидкости.

Источник: aqua-guru.ru

Физико-химические методы исследования природных вод

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра экологии, почвоведения и природопользования

Курсовая работа

На тему: «Физико-химические методы исследования природных вод»

Выполнил студент группы ЭкиП-41:

Запорожец Ян;

Проверил: Доцент кафедры:

Малюта Ольга Васильевна

Йошкар-Ола

Содержание

Введение

. Литературный обзор

.1 Антропогенное воздействие на гидросферу

.2 Физико-химические методы исследования качества природных вод

.2.1 Основные физические свойства природных вод

.2.2 Определение основных химических свойств природных вод.

.2.3 Химические показатели воды

. Объект исследования

.1 Озеро «Яльчик»

. Исследовательская часть

.1 Содержание тяжелых металлов в воде и донных отложениях озера «Яльчик»

.2 Обобщающие показатели качества воды

Вывод

Список литературы

Введение

Вода является поистине уникальным, до конца не изученным веществом. Можно сказать, что вода – это главный элемент живой системы. Вода это то, без чего мы не сможем обойтись – без воды мы обречены на гибель. Ежедневно, человек использует воду для достижения своих целей: начиная от физиологических потребностей, заканчивая промышленным использованием. За время своего существования, человек смог накопить массу знаний, которые помогают ему грамотно осознавать, что вода как ресурс требует особого внимания, ведь чистая, пресная вода в нынешних условиях – уже близко к черте дефицита, а в некоторых странах уже дефицит. В этом заключается актуальность данной курсовой работы.

Для нормального функционирования и жизнедеятельности, человеку, да и вообще живому организму, требуется незагрязненная – чистая вода. Но это высказывание слишком тривиально для данной работы, поэтому следует углубиться. Накопленные человеком знания дают конкретизацию или критерии в плане того, какой должна быть вода. А так как вода многоцелевой ресурс, то соответственно критерии для разных целей – разные. Данная работа представит такие критерии на определенном примере, в области культурно-бытового использования воды.

Вода в своем составе может иметь разные химические элементы. Но именно концентрация этих элементов играет важную роль при определении пригодности или непригодности воды для той или иной цели. Главным инструментом или методом оценки состояния качества воды, в том числе определения концентрации веществ в воде является – физико-химический метод исследования воды.

Целью работы является исследование физико-химических свойств и качества воды озера Яльчик.

Задачи состоят в том, чтобы определить содержание и концентрацию тяжелых металлов в воде и донных отложениях озера Яльчик, а также определить обобщающие показатели, такие как: кислотность, жесткость и общую минерализацию воды.

По результатам исследований воды и донных отложений сделать вывод о состоянии озера.

. Литературный обзор

.1 Антропогенное воздействие на гидросферу

Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ. Различают химические, биологические и физические загрязнители. Среди химических загрязнителей к наиболее распространенным относятся нефть и нефтепродукты, СПАВ (синтетические поверхностно активные вещества), пестициды, тяжелые металлы, диоксины. Очень опасно загрязняют воду биологические загрязнители, например, вирусы и другие болезнетворные микроорганизмы, и физические – радиоактивные вещества, тепло и др.

Химическое загрязнение – наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия и др.) и нетоксичным. При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в пласте вредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок и т. д., однако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не происходит. Очаг химического загрязнения подземных вод в сильно проницаемых грунтах может распространяться до 10 км и более.

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), простейших, грибов и др. Этот вид загрязнений носит временный характер.

Весьма опасно содержание в воде, даже при очень малых концентрациях, радиоактивных веществ, вызывающих радиоактивное загрязнение. Наиболее вредны «долгоживущие» радиоактивные элементы, обладающие повышенной способностью к передвижению в воде (стронций-90, уран, радий-226, цезий и др.). Радиоактивные элементы попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании в них радиоактивных отходов, захоронении отходов на дне и др. В подземные воды уран, стронций и другие элементы попадают как в результате выпадения их на поверхность земли в виде радиоактивных продуктов и отходов и последующего просачивания в глубь земли вместе с атмосферными водами, так и в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами.

Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песок, шлам, ил и др.). Механические примеси могут значительно ухудшать органолептические показатели вод.

Применительно к поверхностным водам выделяют еще их загрязнение мусором, остатками лесосплава, промышленными и бытовыми отходами, которые ухудшают качество вод, отрицательно влияют на условия обитания рыб, состояние экосистем.

Тепловое загрязнение связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами. При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава в водах, что ведет к размножению анаэробных бактерий, росту гидробионтов и выделению ядовитых газов – сероводорода, метана. Одновременно происходит загрязнение гидросферы «цветение» воды, а также ускоренное развитие микрофлоры и микрофауны, что способствует развитию других видов загрязнения. [ 10 ]

К основным источникам загрязнения поверхностных вод относятся: 1) сброс в водоемы неочищенных сточных промышленных и коммунально-бытовых вод, 2) смыв ядохимикатов осадками, 3) газодымовые выбросы, 4) утечки нефти и нефтепродуктов.

Постоянно загрязняются и подземные воды при просачивании промышленных и хозяйственно-бытовых стоков из хранилищ, накопителей, отстойников, по затрубным пространствам неисправных скважин. Загрязнение подземных вод распространяется на большие расстояния от источника загрязнения, что создает реальную угрозу для питьевого водоснабжения в районе загрязнения.

Загрязнение водных экосистем представляет огромную опасность для всех живых существ и, в частности, для человека. Для здоровья человека неблагоприятные последствия при использовании загрязненной воды, а также при контакте с ней (купание, стирка и др.) проявляются либо непосредственно при питье, либо в результате биологического накопления по длинным пищевым цепям типа: вода – планктон – рыбы – человек. [ 11 ]

1.2 Физико-химические методы исследования качества природных вод

.2.1 Основные физические свойства природных вод

Температура воды измеряется с помощью водного термометра (спиртового термометра в пластмассовом или деревянном защитном кожухе). В отдельных случаях удобно измерять температуру обычным термометром, опустив его в ведро или другой сосуд объемом не менее 1 л; первый отсчет по термометру берут спустя 5-10 минут после его погружения в воду. Запись отсчетов ведут с максимально возможной точностью.

Прозрачность воды зависит от количества растворенных в ней веществ, содержания механических частиц и коллоидов. Прозрачность воды определяют в цилиндре, например, в тонкостенном стакане из бесцветного стекла, визуально определяя ее на свет или с помощью мерного цилиндра по обычному шрифту любого текста с высотой букв 3,5 мм. При визуальной оценке прозрачности природные воды характеризуются как прозрачные, слегка мутные, мутные и очень мутные. Определение прозрачности воды по шрифту выполняют при дневном освещении, но не на прямом солнечном свету. Под мерный цилиндр помещают текст и постепенно заполняют его предварительно взболтанной пробой воды. Когда текст становится плохо различимым, высоту столба воды измеряют линейкой и полученное значение записывают в журнал с точностью до 1 см.

Для источников хозяйственно-питьевого водоснабжения вода должна быть прозрачной в столбике воды высотой около 20 см, а для водоемов, используемых для купания и коммунальных целей – около 10 см.

Цвет воды зависит от их химического состава, наличия микроорганизмов, частиц ила, глины и других примесей. Например, взвешенные минеральные частицы делают цвет воды сероватым, органические соединения придают воде желтый цвет, трудно окисляемые гуминовые кислоты – бурый или коричневый, закисные соли железа – зеленовато-голубой, а окисные – ржаво-бурый.

Определение цвета воды можно проводить как в полевых, так и в камеральных условиях. Для этого воду наливают в тонкостенный стакан и ставят его на лист белой бумаги. Цвет определяют, просматривая воду сверху вниз. При загрязнении вод стоками промышленных предприятий окраска может быть не типичной для естественной цветности вод.

Запах воды естественного происхождения обычно связан с деятельностью бактерий, разлагающих органические вещества. Поэтому вода родников, ключей, артезианских скважин обычно не имеет запаха. Застойная вода прудов, колодцев с деревянным срубом часто обладает специфическим затхлым плесневым запахом, гуминовые соединения придают водам болотный, илистый, тинистый запах, а сероводород – запах тухлых яиц. Фекальные и сточные воды имеют гнилостный, а иногда и рыбный запах. Грунтовые воды и воды верховодки пахнут свежевспаханной землей (глинистый, землистый запах).

Запахи искусственного происхождения называют по соответствующим веществам: например, бензиновый, хлорный или неопределенный. Интенсивность запаха определяется при разной температуре, что требует использования водного термометра. Если запах ощущается при +20°, то его интенсивность характеризуется как заметная, отчетливая или сильная, а при +60° – как слабая.

Определение данной характеристики проводят в помещении, где воздух не имеет постороннего запаха. Для этого воду (около 200 мл) подогревают и анализируют при 200, а затем при 40-60°. Ее сразу переливают в колбу или бутылку до половины объема, закрывают горлышко пробкой или рукой, сильно встряхивают 3-5 раз, а затем быстро производят однократное (для каждого из нескольких исследователей) определение характера и интенсивности запаха воды. Питьевая вода при температуре 200 не должна иметь запаха, привлекающего внимание потребителя. Для характеристики видов запаха используется специальная шкала, разработанная для гидрологических исследований.

Таблица – 1 Определение запаха воды (по кн. «Унифицированные методы анализа вод СССР», Л.: Гидрометеоиздат, 1978).Вид запаха Примеры или возможные источники запаха [ 1 ]

АроматныйКамфара, гвоздика, лаванда, лимонОгуречныйЗолотистая водоросль синураБальзамическийГерань, ирис, ванильГкраниевыйДиатомовая водоросль астерионеллаФиалковыйЗолотистая водоросль мелломонасХимическийПромышленные сточные водыХлорныйСвободный хлорЛекарственныйФенол и йодоформСернистыйСероводородРыбныйЗолотистая водоросль динобрионНавозныйСинезеленая водоросль анабенаГнилостныйЗастоявшиеся сточные водыЗемлистыйСырая земляТорфянойТорфТравянистыйЛежалая траваЗатхлыйПреющая соломаПлесневелыйСырой подвал

Вкус и привкус воде придают ей растворенные в ней соединения, газы и примеси. Различают четыре основные виды вкуса: горький, сладкий, соленый и кислый. Горький вкус связан с наличием в воде сульфатов магния и натрия, сладкий и кислый – с большим количеством органических веществ, соленый – обусловлен растворением хлористого натрия. Привкусы – прочие вкусовые ощущения – более субъективны, поэтому они характеризуются менее четко, Например, вода может иметь металлический, рыбный, огуречный привкус.

Определение вкуса и привкуса, а также их интенсивности производят только для источников питьевого водоснабжения при температурах около 20°. В рот набирают небольшое количество воды (около 10 мл) и держат, не проглатывая, несколько минут.

Воду сомнительных в санитарном отношении источников и открытых водоемов предварительно кипятят, остужают до указанной температуры и только после этого проводят определение вкуса и привкуса.

Механический осадок характерен для подземных вод, высачивающихся из карстовых каналов и трещин, а также для речных и других вод. Визуально отмечают состав, цвет осадка и его количество (ничтожный, незначительный, заметный, большой), а также характер осадка: кристаллический, илистый, песчаный, аморфный и т.п. Осадок в воде наземных водоемов определяют в прозрачном тонкостенном стакане спустя 1 час после взбалтывания пробы, а в воде подземных источников – спустя сутки.

1.2.2 Определение основных химических свойств природных вод

Наличие осадка (налета) определяется и характеризуется аналогично исследованию механического осадка (см. выше).

рН воды определяется соотношением концентраций свободного диоксида углерода и гидрокарбонат-иона. Это соотношение может быстро изменяться в результате происходящих в воде химических и биологических процессов, поэтому рН определяют непосредственно в полевых условиях или же сразу после возвращения. Оценивают величину рН с помощью универсальной индикаторной бумаги или полевым рН-метром Более точное определение рН проводят в лаборатории с помощью лабораторного (потенциалометрического) рН-метра.

Таблица – 2 кислотности [ 1 ]

По величине рН воды подразделяют на семь групп:СильнокислыерН менее 1,9Кислые2,0 < рН <4,1Слабокислые4,2 < рН < 7,0НейтральныерН = 7,0Слабощелочные7,1< рН < 8,3Щелочные8,4 < рН < 10,3СильнощелочныерН более 10,3

Питьевая вода должна быть нейтральной, для водоемов хозяйственного и культурно-бытового назначения (рек, озер, водохранилищ и т.п.) допускается наличие слабощелочной воды (рН – в пределах 6,8 -8,3).

Жесткость воды обусловливается присутствием в воде ионов кальция (Са2+) и магния (Мд2+). В бутылку с образцом воды добавляют немного мыльного раствора и взбалтывают ее. Если вода жесткая, то пена почти не образуется, а в мягкой воде ее будет много. Можно опросным методом выяснить много ли накипи образуется в чайниках, что свидетельствует о повышенной жесткости воды. Принято различать воду по жесткости на очень мягкую, мягкую, умеренно жесткую, жесткую и очень жесткую.

Присутствие железа можно определить в камеральных условиях по потемнению настоя чая или листьев брусники, по окрашиванию в синий цвет раствора желтой кровяной соли, по почернению раствора танина.

Присутствие нефтепродуктов в воде обнаруживается в полевых условиях визуально по радужным пятнам и серым пленкам на поверхности воды, по вымазанным нефтью берегам водоемов, по пленкам нефти на прибрежных растениях. Для определения присутствия продуктов нефти в камеральных условиях пробу воды наносят на фильтровальную бумагу или подкисляют ее слабым раствором перманганата калия. Если в образце присутствуют нефтепродукты, то после высыхания нанесенной пробы на фильтровальной бумаге остаются масляные пятна, а розовый раствор «марганцовки» обесцвечивается.

1.2.3 Химические показатели воды

Питьевая вода должна иметь нейтральную реакцию (рН около 7). Величина рН воды водоемов хозяйственного, питьевого, культурно-бытового назначения регламентируется в пределах 6,5 – 8,5. В большинстве природных вод водородный показатель соответствует этому значению и зависит от соотношения концентраций свободного диоксида углерода и гидрокарбонат-иона. Более низкие значения рН могут наблюдаться в кислых болотных водах за счет повышенного содержания гуминовых и фульвокислот. Летом при интенсивном фотосинтезе рН может повышаться до 9. На величину рН влияет содержание карбонатов, гидроксидов, солей, подверженных гидролизу, гуминовых веществ и др. В результате происходящих в воде химических и биологических процессов и потерь углекислоты рН воды может быстро изменяться, поэтому его следует определять сразу же после отбора пробы, желательно на водоеме.

Оценивать величину рН можно разными способами.

.Приближенное значение рН. В пробирку наливают 5 мл исследуемой воды, 0,1 мл универсального индикатора, перемешивают и по окраске раствора оценивают величину рН:

розово-оранжевая – рН около 5,

светло-желтая – 6,

светло-зеленая – 7,

зеленовато-голубая – 8.

.рН можно определить с помощью универсальной индикаторной бумаги, сравнивая ее окраску со шкалой.

. Наиболее точно значение рН можно определить на рН-метре или по шкале набора Алямовского.

Сухой остаток.

Сухим остатком называют остаток, полученный после выпаривания отфильтрованной пробы воды и высушенный до постоянной массы при ПО- 120 "С. Сухой остаток характеризует содержание минеральных и частично органических примесей, образующих с водой истинные и коллоидные растворы.

Жесткость воды. Различают общую, временную и постоянную жесткость воды. Общая жесткость обусловлена, главным образом, присутствием растворенных соединений кальция и магния в воде. Временная жесткость иначе называется устранимой или карбонатной. Она обусловлена наличием гидрокарбонатов кальция и магния. Постоянная (некарбонатная) жесткость вызвана присутствием других растворимых солей кальция и магния. Общая жесткость варьирует в широких пределах в зависимости от типа пород и почв, слагающих бассейн водосбора, а также от сезона года. Величина общей жесткости в источниках централизованного водоснабжения допускается до 7 ммоль экв/л, в отдельных случаях по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы – до 10 ммоль экв/л.

При жесткости до 4 ммоль экв/л вода считается мягкой;

– 8 ммоль экв/л- средней жесткости;

-12 ммоль экв/л – жесткой;

более 12 ммоль экв/л – очень жесткой.

Методами химического анализа обычно определяют общую жесткость () и карбонатную (), а некарбонатная (Жн) рассчитывается как разность – .

Окисляемость – общее количество содержащихся в воде восстановителей (неорганических и органических) , реагирующих с сильными окислителями (например, дихроматом, перманганатом и др.). Результаты определения окисляемости одной и той же воды с помощью различных окислителей обычно неоднозначны из-за неодинаковой степени окисления веществ, присутствующих в воде. Это зависит от свойств окислителя, его концентрации, температуры, рН воды и т. п. Вместо термина «окисляемость» часто используется термин «потребление кислорода». Все методы определения окисляемости условны, а получаемые результаты сравнимы только в том случае, когда точно соблюдаются все условия проведения анализа. Результаты определения окисляемости приводят в миллиграммах кислорода на 1 л воды (мг кислорода/л). Наиболее полное окисление достигается дихроматом калия, поэтому дихроматную окисляемость нередко называют «химическим потреблением кислорода» (ХПК). Это основной способ определения окисляемости. Большинство соединений окисляется при этом на 95 – 100%. Нормативы ХПК воды водоемов хозяйственно-питьевого водопользования- 15 мг кислорода/л, культурно-бытового – 30 мг кислорода /л. Дихроматный метод недоступен для школ из-за отсутствия соответствующих реактивов. Более доступным является перманганатный метод (метод Кубеля). Перманганат как окислитель может окислять как в кислой, так и в щелочной средах. При малом содержании хлоридов окисление ведут в кислой среде, при повышенном (более 300 мг/л хлорид-ионов) – в щелочной.

Биохимическое потребление кислорода (БПК) – это количество кислорода (мг), требуемое для окисления находящихся в 1 л воды органических веществ в аэробных условиях при 20 "С в результате протекающих в воде биохимических процессов за определенный период времени (ВПК за 3, 5, 10, 20 суток и т. д.). В аналитической практике чаще всего определяют 5-суточное БПК5 (установлено, что БПК5 составляет 70% БПК полного). Величина полного ВПК регламентируется в зависимости от категории водоема: не более 3 мг кислорода/л для водоемов хозяйственно-питьевого водопользования и не более 6 мг кислорода/л для водоемов хозяйственно-бытового и культурного водопользования. Среди различных методов установления БПК наиболее распространено определение по разности содержания растворенного кислорода до и после инкубации при стандартных условиях (20 °С, аэробные условия без дополнительного доступа воздуха и света). В величину ВПК не входит расход кислорода на нитрификацию. Для подавления этого процесса в пробу воды можно ввести вещества, ингибирующие нитрифицирующие микроорганизмы и не влияющие на микроорганизмы, осуществляющие основные биохимические процессы (например, этилентиокарбомид), из расчета 1 мл 0,05 % раствора на 1 л исследуемой воды.[ 1 ]

физический химический природный вода

. Объект исследования

.1 Озеро «Яльчик»

Озеро «Яльчик» расположено на территории национального природного парка «Марий Чодра», на территории Волжского района.

Климат территории парка умеренно континентальный. Он характеризуется сравнительно жарким летом и морозной зимой с устойчивым снежным покровом. Средняя температура самого теплого месяца июля составляет 18,6°C. Абсолютный минимум температуры воздуха зимой достигает -52 C. Средняя продолжительность теплого периода года с температурой выше 0°C составляет около 200 дней.

Территория парка относится к зоне неустойчивого увлажнения: отмечаются годы с достаточным, иногда избыточным увлажнением, но бывают и засушливые годы. В течение года осадки выпадают неравномерно: наибольшее их количество отмечается летом, наименьшее – зимой. За год выпадает в среднем около 500 мм осадков. Самое большое месячное количество осадков отмечается в июле – 60-70 мм. Вторжение холодных воздушных масс из полярного бассейна с северными, северо-западными и северо-восточными ветрами вызывает резкое падение температуры зимой, а весной и осенью – заморозки. Нередко на территорию парка вторгаются континентальные воздушные массы с юго-востока. Весной или летом они обусловливают засушливые условия, зимой – ясную, морозную погоду.

Рельеф из-за развития современного карста представляет собой слабоволнистую равнину с возвышенностями и впадинами. Само озеро, соответственно, является озером провального типа с максимальной глубиной 35 метров. Озеро состоит из двух озёр: «Большой Яльчик» и «Малый Яльчик». Площадь «Большого Яльчика» составляет – 1,285 , «Малый Яльчик» по площади занимает – 0,536 . Процесс карста до сих пор продолжает увеличивать озеро.

Озеро расположено внутри массивного участка леса. Преобладающей породой является сосна. На северо-восточном берегу располагаются базы отдыха, детские лагеря, пансионаты: «Чайка», «Олимпиец», Пансионат «Яльчик» , «Политехник», «Рубин» и др. На северо-западном берегу располагается «дикий» пляж, оборудованный лишь контейнером для мусора.

Флора озера разнообразна. Береговая растительность представлена в виде, кубышка жёлтая, стрелолист обыкновенный, сальвиния плавающая, можно встретить кувшинку белую.[ 12 ]

Таблица – 3 Химический состав воды озера Яльчик за 1995 и 1998 годы [ 2 ]

Химические элементы1995 год1998 год3,4 мг/л4,0 мг/л1,9 мг/л14,5 мг/лнетследовое количество0,3 мг/л0,3 мг/л0,2 – 0,4 мг/л2,2 мг/л50 мг/л28 мг/л9 мг/лследовое количество170,8 мг/л250,1 мг/л -0,7 мг/л2,3 мг/л15,62 мг/л0,3 мг/л0,3 мг/л

По данным таблицы можно наблюдать, что за трехлетний период большая часть химических элементов увеличила свою концентрацию в воде. Некоторые элементы такие как: Mg; Cl; HCl; ионы аммония – увеличили концентрацию в достаточно большом количестве. Можно предположить, что в этот период начала возрастать антропогенная нагрузка на озеро. Или снизилось качество обслуживания озера.

3. Методики исследования

Отбор проб воды для гидрохимических исследований в озерах производится с помощью батометра Молчанова ГР-18, с поверхностного и придонного (при глубине 5 м) горизонтов в стеклянные банки, заполняя их до краев и закрыв без пузырьков. При невозможности проведения анализа в указанный срок пробы воды охлаждают до +2 – +4 °С. Пробы хранят не более 24 часов после отбора [ 2 ].

В отобранных пробах определялись рН, общее Fe, жесткость, хлориды, нитраты, нитриты, нефтепродукты, взвешенные вещества, фосфаты и Ca, концентрация ТМ (Fe, Cu, Zn, Cd, Pb, Mg).

Отбор проб донных отложений (ДО) для гидрохимических исследований и растительного материала для биоиндикационных исследований. Отбор проб донных отложений в озерах осуществлялся в придонном (при глубине 5 м) слое специальным дночерпателем и помещали в широкогорлые стеклянные или пластиковые емкости с крышками, этикетировали, и доставляли в лабораторию, где их хранили в холодильнике. Отобранные пробы хранят до анализа в охлажденном (от 0 до -3°С) или в замороженном состоянии (до -20°С). Сосуды для хранения проб должны быть из химически стойкого стекла или полиэтилена, полученного при высоком давлении, с герметично закрывающимися крышками [ 3, 4, 5 ]. Отбор проб растений осуществлялся вручную с лодки или вдоль кромки водоема.

Все аналитические методики определения основных гидрохимических параметров допущены для целей государственного экологического контроля и утверждены метеорологической службой Росстандарт [ 6 ].

При определении физико-химических показателей использовались стандартные методы и методики, для определения рН – потенциометрический метод.

Определение концентраций тяжелых металлов в воде и донных отложениях

Химические исследования (атомно-абсорбционный метод) проводились согласно стандарту ИСО 11047 и методики ФГУ «ФЦАО», на атомно – абсорбционном спектрометре «AAnalit-400» [7, 8 ].

Математическая обработка данных проводилась с помощью методов математической статистики: рассчитывались основные статистические показатели выборок. Расчеты проведены с применением пакета «Statistica».

4. Исследовательская часть

Одним из наиболее объективных и надежных показателей загрязнения водоема и общей антропогенной нагрузки на него – содержание тяжелых металлов (ТМ) донных отложениях (ДО) и биоте. В отличии от органических веществ ТМ практически не подвержены деградации и могут лишь мигрировать и накапливаться в различных компонентах природной экосистемы. Накопление ТМ в ДО до значений, превышающих допустимые нормативы и фоновые представляют опасность для качества вод из – за возможного вторичного загрязнения. Высокие содержания ТМ в ДО неблагоприятно отражаются на биологических компонентах. Поскольку гидробионты активно аккумулируют из воды химические соединения, в частности ТМ, информация о содержании последних в природных водах важна для понимания влияния соединения металлов на водные организмы. Реальная картина качества воды и экологического состояния природного водоема и водотока должна включать в себя комплексную оценку содержания различных химических веществ в компонентах экосистемы водоема. [ 9 ]

Предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового использования (ПДКв, мг/л) – это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

Нормативы ПДК для культурно-бытового водопользования использовали в соответствии с СанПиН 2.1.4.1074-01.

.1 Содержание тяжелых металлов в воде и донных отложениях озера «Яльчик»

Для оценки экологического состояния водоема исследовали следующие физико-химические параметры воды и донных отложений: содержание ТМ в воде и донных отложениях. Кислотность водной среды, ее жесткость и общая минерализация.

Результаты анализа на наличие тяжелых металлов проведенного по воде показали, что содержание в воде свинца превышает ПДК в 1,01 раза. Кадмий – отсутствует, также отсутствуют хром, кобальт, никель и марганец. Концентрация меди не превышает допустимую концентрацию, также цинк и железо превышения по концентрации не дают. Концентрация кальция в воде сравнительно близка к предельно допустимой ( табл. 4).

Таблица – 4 Содержание тяжелых металлов в воде озера Яльчик

Содержание тяжелых металлов в воде озера ЯльчикТяжелые металлыКонцентрация, мг/лПДК, мг/лPb0,070±0,0060,069Cd00,014Sr0,06±0,001-Cr00,05Co0-Ni00,1Cu0,0009±0.000091,0Zn0,009±0.00050,22Mn00,1Fe0,02±0,0020,63K1,74±0.04-Ca120±1130-140

Таким образом, качество воды на объекте исследований по содержанию тяжелых металлов можно считать удовлетворительным: превышение ПДК наблюдается только в отношении свинца.

Анализ донных отложений на содержание ТМ показал, что стронций имеет превышение предельно допустимой концентрации в 1,8 раз. Концентрация хрома, марганца, железа, меди, кадмия и цинка в донных отложениях не имеет превышения по предельно допустимым концентрациям. Концентрация никеля в донных отложениях имеет превышение предельно допустимой концентрации в 1,144 раз. ПДК(табл.5).

Таким образом, загрязнение донных отложений представляется более значительным, чем загрязнение воды, что объясняется, по-видимому, осаждением элементов их концентрированием на дне водоема. Отсутствие свинца в донных отложениях, наличие его в воде , возможно, свидетельствует о начале свинцового загрязнения.

Таблица – 5 Содержание элементов тяжелых металлов в донных отложениях озера Яльчик

Содержание тяжелых металлов в донных отложениях озера Яльчик, мг/кгТяжелые металлыМесто отбора пробПДК, мг/кг1*2*3*4*Sr0012,70±0,6407,0Cr1,067±0,0771,050±0,0911,802±0,1130,905±0,0876,0Ca53,21±1,4615,32±1,0418800±118061,64±0,86-K58,54±0,9861,56±1,971202,1±24.262,84±3,01-Mn8,765±0,27412,93±0,5142,17±2,2513,51±0,481500Fe1088±471125±861153±261134±10325000Zn1,505±0,1631,531±0,3659,670±0,5741,684±0,329100Cu0,143±0,0160,283±0,0542,728±0,2830,078±0,02355Ni0,632±0,1800,856±0,0904,576±0,2900,367±0,0924,0Cd0,050±0,0040,052±0,0100,304±0,0210,064±0,0051,5Pb-32Co-0-*-места отбора проб донных отложений: 1- Западная часть озера (противоположный берег относительно баз отдыха Политех;2 – Северо-Западная часть озера (дикий пляж); 3 – Юго-Восточная часть озера (болото); 4 – Восточная часть озера (оборудованные берега баз отдыха)

.2 Обобщающие показатели качества воды

Жесткость. Жесткость воды представляет собой свойство природной воды, зависящее от наличия в ней главным образом растворенных солей кальция и магния. Суммарное содержание этих солей называют общей жесткостью. Общая жесткость подразделяется на карбонатную, обусловленную концентрацией гидрокарбонатов (и карбонатов при рН 8,3) кальция и магния, и некарбонатную – концентрацию в воде кальциевых и магниевых солей сильных кислот. Поскольку при кипячении воды гидрокарбонаты переходят в карбонаты, которые выпадают в осадок, карбонатную жесткость называют временной или устранимой. Остающаяся после кипячения жесткость называется постоянной. Результаты определения жесткости обычно выражают в мг-экв/дм3.

Жесткость воды колеблется в широких пределах. Вода с жесткостью менее 4 мг-экв/дм3 считается мягкой, от 4 до 8 мг-экв/дм3 – средней жесткости, от 8 до 12 мг-экв/дм3 – жесткой и выше 12 мг-экв/дм3 – очень жесткой. Общая жесткость колеблется от единиц до десятков, иногда сотен мг-экв/дм3, причем карбонатная жесткость составляет до 70-80% от общей жесткости.

По результатам исследования проб воды озера Яльчик стало известно, что жесткость воды = 2,1º >|<, что свидетельствует о том, что вода в озере мягкая.

Общая минерализация. Общая минерализация – показатель количества содержащихся в воде <#”justify”>В зависимости от общей минерализации воды делятся на следующие виды:

·слабоминерализованные (1-2 г/л),

·малой минерализации (2-5 г/л),

·средней минерализации (5-15 г/л),

·высокой минерализации (15-30 г/л) ,

·рассольные минеральные воды (35-150 г/л)

·крепкорассольные воды (150 г/л и выше).[ 13 ]

Лабораторные исследования проб воды озера «Яльчик» показали следующий результат: уровень общей минерализации воды = 130 мг/л. Отсюда можно сделать вывод, что вода в озере слабоминерализованная.

Кислотность среды(pH). Величина pH воды – один из важнейших показателей качества вод. Величина концентрации ионов водорода имеет большое значение для химических и биологических процессов, происходящих в природных водах. От величины pH зависит развитие и жизнедеятельность водных растений, устойчивость различных форм миграции элементов, агрессивное действие воды на металлы и бетон. Величина pH воды также влияет на процессы превращения различных форм биогенных элементов, изменяет токсичность загрязняющих веществ. В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого водопользования, воды водных объектов в зонах рекреации, а также воды водоемов рыбохозяйственного назначения, величина pH не должна выходить за пределы интервала значений 6,5-8,5.[ 1 ] Согласно результатам исследований, кислотность воды в озере, в среднем колеблется от 6,5 до 7,5, но также было отмечено небольшое понижение кислотности воды в районе пляжа базы отдыха «Рубин», что является следствием антропогенного воздействия.

Вывод

По средствам физико-химических методов был проведен анализ проб воды и донных отложений. Результаты анализа свидетельствуют о том, что в воде превышение предельно допустимой концентрации происходит только по свинцу, в 1.01 раз.

Результатам исследований по обобщенным показателям (общая минерализация, жесткость, кислотность) выявили, что общая экологическая ситуация на озере Яльчик благополучная.

На мой взгляд, прогнозы не катастрофичные, но динамика деградации водоема уже прослеживается и если не предпринимать никаких мер – озеро имеет все шансы потерять свои культурно-бытовые качества.

Список литературы

1.Экологический мониторинг: Учебно-методическое пособие. Изд. 3-е, испр. и доп. / Под ред. Т.Я. Ашихминой. М.: Академический Проект, 2006. -416 с. -(«Gaudeamus»).

2.ГОСТ 17.1.5.04-81. Охраны природы. Гидросфера. Приборы и устройства для отбора, первичной обработки и хранения природных вод. Общие технические условия.

3.ГОСТ 17.4.3.01-83. Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб.

.ГОСТ 17.4.4.02-84. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа.

.ГОСТ 28168-89 Почвы. Отбор проб.

6.Методика выполнения измерений валового содержания меди, кадмия, цинка, свинца, никеля, марганца, кобальта, хрома методом атомно-абсорбционной спектрометрии. – М.: Изд. ФГУ «ФЦАО», 2007. Экз. 04889. – 20 с.

7.Методические разработки для большого практикума Методы определения качества вод. /Сост. Мелентьева Р.Р. – Казань. -1987. – 24 с.

8.Методические указания по определению ТМ в почвах с/х угодий и продукции растениеводства.-2-е изд., перераб. и доп./ЦИНАО.-1992.-38С.

9.Хожеева З.И. Особенности накопления тяжелых металлов в воде, донных отложениях и биоте залива Черкалов сор оз. Байкал.З.И Хожеева // Химия в интересах устойчивого развития. сб. науч. тр. / Байкал. инст. прир.пользв. – Улан-Удэ, 2005. – С. 95-102.

Интернет источники

10.Лекция 4.Антропогенное воздействиен а гидросферу. Основные источники загрязнения гидросферы, экологические последствия. Загрязнение, истощение подземных и поверхностных вод. Экологические последствия. [Электронный ресурс] // URL: <http://www.pandia.ru/text/78/002/33944.php> (дата обращения: 28.05.2014)

.Антропогенное воздействие на гидросферу. [Электронный ресурс] // URL: <http://3ys.ru/ekologiya-i-okhrana-prirody/antropogennye-vozdejstviya-na-gidrosferu.html> (дата обращения: 27.05.2014)

.Особо охраняемые природные территории Российской Федерации [Электронный ресурс] URL: <http://zapoved.ru/catalog/characteristics> (дата обращения: 21.05.2014)

.Понятие общей минерализации воды. [Электронный ресурс] URL:<http://ru.wikipedia.org/wiki> (дата обращения: 25.05.2014)

Источник: www.BiblioFond.ru