Анализ на стронций в воде

Ответов в этой теме: 12
Страница: 1 2
«« назад || далее »»

источник

Окисляемость показывает количество кислорода в миллиграммах, необходимого для окисления органических веществ, содержащихся в 1 дм³ воды.

Воды поверхностных и подземных источников имеют разную окисляемость — у подземных вод величина окисляемости незначительна, за исключением болотных вод и вод нефтяных месторождений. Окисляемость горных рек ниже, чем равнинных. Наибольшая величина окисляемости (до десятков мг/дм³) — у рек с питанием болотными водами.

Величина окисляемости закономерно изменяется в течение года. Окисляемость характеризуется несколькими величинами — перманганатной, бихроматной, йодатной окисляемостью (в зависимости от того, какой окислитель используется).

ПДК окисляемости воды имеют следующие значения: химическое потребление кислорода или бихроматная окисляемость (ХПК) водоемов питьевого назначения не должна превышать 15 мг О₂ /дм³. Для водоемов в зонах рекреации величина ХПК не должна превышать 30 мг О₂ /дм³.

Водородный показатель (pH) природной воды показывает количественное содержание в ней угольной кислоты и ее ионов.

Санитарно-гигиенические нормативы для водоемов разного типа водопользования (питьевого, рыбохозяйственного, рекреационных зон) устанавливают ПДК pH в интервале 6,5-8,5.

Концентрация ионов водорода, выраженная величиной pH — один из важнейших показателей качества воды. Величина pH имеет решающее значение при протекании многочисленных химических и биологических процессов в природной воде. Именно от величины pH зависит, какие растения и организмы будут развиваться в данной воде, каким образом будет происходить миграция элементов, от этой величины также зависит степень коррозионной активности воды на металлические и бетонные конструкции.

От величины pH зависят пути превращения биогенных элементов и степени токсичности загрязняющих веществ.

Жесткость природной воды проявляется вследствие содержания в ней растворенных солей кальция и магния. Суммарное содержание ионов кальция и магния является общей жесткостью. Жесткость можно выражать несколькими единицами измерения, на практике чаще используют величину мг-экв/дм³.

Высокая жесткость ухудшает бытовые характеристики и вкусовые свойства воды, оказывает неблагоприятное воздействие на здоровье человека.

ПДК по жесткости питьевой воды нормируется величиной 10,0 мг-экв/дм³.

К технической воде отопительных систем предъявляют более строгие требования по жесткости их-за вероятности образования накипи в трубопроводах.

Присутствие аммиака в природной воде обусловлено разложением азотсодержащих органических веществ. Если аммиак в воде образуется при разложении органических остатков (фекальное загрязнение), то такая вода непригодна для питьевых нужд. Аммиак определяется в воде по содержанию ионов аммония NH₄⁺.

ПДК аммиака в воде составляет 2,0 мг/дм³.

Нитриты NO₂⁻ являются промежуточным продуктом биологического окисления аммиака до нитратов. Процессы нитрификации возможны только в аэробных условиях, в противном случае природные процессы идут по пути денитрификации — восстановления нитратов до азота и аммиака.

Нитриты в поверхностных водах находятся в виде нитрит-ионов, в кислых водах частично могут быть в форме недиссоциированной азотистой кислоты (HN0₂).

Содержание нитритов в поверхностных водах существенно ниже, чем в водах подземного происхождения. Подземные воды верхних водоносных горизонтов могут содержать нитритов до десятых долей миллиграмма на литр.

ПДК нитритов в воде составляет 3,3 мг/дм³ (по нитрит-иону), или 1 мг/дм³ в пересчете на азот аммонийный. Для водоемов рыбохозяйственного назначения нормы составляют 0,08 мг/дм³ по нитрит-иону или 0,02 мг/дм³ в пересчете на азот.

Нитраты по сравнению с другими азотными соединениями наименее токсичны, однако в значительных концентрациях вызывают вредные последствия для организмов. Основная опасность нитратов — в их способности накапливаться в организме и окисляться там до нитритов и нитрозаминов, которые значительно более токсичны и способны вызывать так называемое вторичное и третичное нитратное отравление.

Накопление больших количеств нитратов в организме способствует развитию метгемоглобинемии. Нитраты вступают в реакцию с гемоглобином крови и образуют метгемоглобин, которые не переносит кислород и, таким образом, вызывает кислородное голодание тканей и органов.

Подпороговая концентрация нитрата аммония, не оказывающая вредных последствий на санитарный режим водоема составляет 10мг/дм³.

Для водоемов рыбохозяйственного назначения повреждающие концентрации нитратов аммония для различных видов рыб начинаются с величин порядка сотен миллиграммов на литр.

ПДК нитратов для питьевой воды составляет 45 мг/дм³ , для рыбохозяйственных водоемов —40 мг/дм³ по нитратам или 9,1 мг/дм³ по азоту.

Хлориды в повышенной концентрации ухудшают вкусовые качества воды, а при высокой концентрации делают воду непригодной для питьевых целей. Для технических и хозяйственных целей содержание хлоридов также строго нормируется. Вода, в которой много хлоридов непригодна для орошения сельскохозяйственных насаждений.

ПДК хлоридов в питьевой воде не должно превышать 350 мг/дм³, в воде рыбохозяйственных водоемов — 300мг/дм³.

Сульфаты в питьевой воде ухудшают ее органолептические показатели, при высоких концентрациях оказывают физиологическое воздействие на организм человека. Сульфаты в медицине используются как слабительное средство, поэтому их содержание в питьевой воде строго нормируется.

Содержание сульфатов в технической воде также подлежит контролю. В присутствии кальция сульфаты образуют накипь, что важно учитывать при подготовке вод, питающих паросиловые установки.

Содержание сульфатов в промышленной и питьевой воде может быть благоприятным или нежелательным фактором.

Сульфат магния определяется в воде на вкус при содержании от 400 до 600 мг/дм³, сульфат кальция — от 250 до 800 мг/дм³.

ПДК сульфатов для питьевой воды — 500 мг/дм³, для вод рыбохозяйственных водоемов —100 мг/дм³.

О влиянии сульфатов на процессы коррозии нет достоверных данных, но отмечается, что при содержании сульфатов в воде свыше 200 мг/дм³ из свинцовых труб вымывается свинец.

Соединения железа поступают в природную воду из природных и антропогенных источников. Значительные количества железа поступают в водоемы вместе со сточными водами металлургических, химических, текстильных и сельскохозяйственных предприятий.

При концентрации железа свыше 2 мг/дм³ ухудшаются органолептические показатели воды— в частности, появляется вяжущий привкус.

Высокое содержание железа делает воду непригодной для питьевых и технических целей.

ПДК железа в питьевой воде 0,3 мг/дм³,при лимитирующем показатели вредности – органолептическом. Для вод рыбохозяйственных водоемов — 0,1 мг/дм³, лимитирующий показатель вредности — токсикологический.

Высокие концентрации фтора наблюдаются в сточных водах стекольных, металлургических и химических производств (при производстве удобрений, стали, алюминия и др.), а также на горнорудных предприятиях.

Содержание фтора в питьевой воде нормируется. Повышенное содержание фтора в питьевой воде вызывает заболевание костной ткани — флюороз. Недостаток фтора тоже опасен. В местностях, где в питьевой воде содержание фторидов понижено – менее 0,01 мг/дм³, у людей чаще развивается кариес зубов.

ПДК по фтору в питьевой воде составляет 1,5 мг/дм³, при лимитирующем показателе вредности санитарно-токсикологическом.

Щелочность — показатель, логически противоположный кислотности. Щелочность природных и технических вод – способность содержащихся в них ионов нейтрализовать эквивалентное количество сильных кислот.

Показатели щелочности воды необходимо учитывать при реагентной подготовке воды, в процессах водоснабжения, при дозировании химических реагентов.

Если концентрация щелочноземельных металлов повышена, знание щелочности воды необходимо при определении пригодности воды для систем орошения.

Щелочность воды и показатель pH используются в расчете баланса угольной кислоты и определении концентрации карбонат-ионов.

Поступление кальция в природные воды идет из естественных и антропогенных источников. Большое количество кальция поступает в природные водоемы со стоками металлургических, химических, стекольных и силикатных производств, а также при стоке с поверхности сельхозугодий, где применялись минеральные удобрения.

ПДК кальция в воде рыбохозяйственных водоемов составляет 180 мг/дм³.

Ионы кальция относятся к ионам жесткости, которые образуют прочную накипь в присутствии сульфатов, карбонатов и некоторых других ионов. Поэтому содержание кальция в технических водах, питающих паросиловые установки, строго контролируется.

Количественное содержание в воде ионов кальция необходимо учитывать при исследовании карбонатно-кальциевого равновесия, а также при анализе происхождения и химсостава природных вод.

Алюминий известен как легкий серебристый металл. В природных водах он присутствует в остаточных количествах в виде ионов или нерастворимых солей. Источники попадания алюминия в природные воды — сточные воды металлургических производств, переработки бокситов. В процессах водоподготовки соединения алюминия применяют в качестве коагулянтов.

Растворенные соединения алюминия отличаются высокой токсичностью, способны накапливаться в организме и приводить к тяжелым поражениям нервной системы.

ПДК алюминия в питьевой воде не должна превышать 0,5 мг/дм³.

Магний — один из важнейших биогенных элементов, играющий большую роль в жизнедеятельности живых организмов.

Антропогенные источники поступления магния в природные воды— сточные воды металлургии, текстильной, силикатной промышленности.

ПДК магния в питьевой воде — 40 мг/дм³.

Натрий — щелочной металл и биогенный элемент. В небольших количествах ионы натрия выполняют важные физиологические функции в живом организме, в высоких концентрациях натрий вызывает нарушение работы почек.

В сточных водах натрий поступает в природные воды преимущественно с орошаемых сельхозугодий.

ПДК натрия в питьевой воде составляет 200 мг/дм³.

Элемент марганец содержится в природе в виде минеральных соединений, а для живых организмов является микроэлементом, то есть в малых количествах необходим для их жизнедеятельности.

Значительное поступление марганца в природные водоемы происходит со стоками металлургических и химических предприятий, горно-обогатительных фабрик и шахтных производств.

ПДК ионов марганца в питьевой воде —0,1 мг/дм³, при лимитирующем показателе вредности органолептическом.

Избыточное поступление марганца в организм человека нарушает метаболизм железа, при тяжелых отравлениях возможны серьезные психические расстройства. Марганец способен постепенно накапливаться в тканях организма, вызывая специфические заболевания.

Используемый для обеззараживания воды гипохлорит натрия присутствует в воде в виде хлорноватистой кислоты или иона гипохлорита. Использование хлора для дезинфекции питьевых и сточных вод, несмотря на критику метода, до сих пор широко используется.

Хлорирование также применяется в процессах изготовления бумаги, ваты, для дезинсекции холодильных установок.

В природных водоемах активный хлор присутствовать не должен.

ПДК свободного хлора в питьевой воде 0.3 — 0.5 мг/дм³.

Нефтепродукты — одни из наиболее опасных загрязнителей природных водоемов. Нефтепродукты попадают в природные воды несколькими путями: в результате разливов нефти при авариях нефтеналивных судов; со сточными водами нефтегазовой промышленности; со сточными водами химических, металлургических и других тяжелых производств; с хозяйственно-бытовыми стоками.

Небольшие количества углеводородов образуются в результате биологического разложения живых организмов.

Для санитарно-гигиенического контроля определяются показатели содержания растворенной, эмульгированной и сорбированной нефти, поскольку каждый перечисленный вид по-разному влияет на живые организмы.

Растворенные и эмульгированные нефтепродукты оказывают многообразное неблагоприятное воздействие на растительный и животный мир водоемов, на здоровье человека, на общее физико-химическое состояние биогеоценоза.

ПДК нефтепродуктов для питьевой воды —0,3 мг/дм³, при лимитирующем показатели вредности органолептическом. Для водоемов рыбохозяйственного назначения ПДК нефтепродуктов 0,05 мг/дм³.

Полифосфатные соли используются в процессах водоподготовки для умягчения технической воды, в качестве компонента средств бытовой химии, как катализатор или ингибитор химических реакций, как пищевая добавка.

ПДК полифосфатов для воды хозяйственно-питьевого назначения — 3,5 мг/дм³, при лимитирующем показатели вредности органолептическом.

Кремний – распространенный в земной коре элемент, входит в состав многих минералов. Для организма человека является микроэлементом.

Значительное содержание кремния наблюдается в сточных водах керамических, цементных, стекольных и силикатных производств, при производстве вяжущих материалов.

ПДК кремния в питьевой воде — 10 мг/дм³.

Сульфиды — серосодержащие соединения, соли сероводородной кислоты H₂S. В природных водах содержание сероводорода позволяет судить об органическом загрязнении, поскольку сероводород образуется при гниении белка.

Антропогенные источники сероводорода и сульфидов — хозяйственно-бытовые сточные воды, стоки металлургических, химических и целлюлозных производств.

Высокая концентрация сероводорода придает воде характерный неприятный запах (тухлых яиц) и токсичные свойства, вода становится непригодной для технических и хозяйственно-питьевых целей.

ПДК по сульфидам — в водоемах рыбохозяйственного назначения содержание сероводорода и сульфидов недопустимо.

Химически активный металл, в естественной форме является микроэлементом растительных и животных организмов.

Повышенные поступления стронция в организм изменяют метаболизм кальция в организме. Возможно развитие стронциевого рахита или «уровской болезни», при которой наблюдается задержка роста и искривление суставов.

Радиоактивные изотопы стронция вызывают у человека канцерогенный эффект или лучевую болезнь.

ПДК природного стронция в питьевой воде составляет 7 мг/дм³, при лимитирующем показателе вредности санитарно-токсикологическом.

источник

Микроэлементами А П Виноградов называет такие эле­менты, среднее содержание которых в водах обычно состав­ляет менее 10 мг/л. В отдельных случаях содержание микро­элементов в водах может намного превышать указанную циф­ру. К числу микроэлементов относят бром, иод, фтор, бор, ли­тии, рубидий, стронций, барий, мышьяк, молибден, медь, ко­бальт, никель, цинк, радиоактивные элементы, золото и др. . Современные исследования показывают что в обогащении подземных вод микрокомпонентами главную роль играют соли морского ге­незиса и процессы, протекающие в коре выветривания Наи­большее разнообразие микрокомпонентов обнаруживается в водах связанных с корой выветривания гранитов.

Микроэлементы в водах исследуются при поисках место­рождении нефти, газа, солеи и полиметаллов. Изучаются они и сбальнеологической точки зрения, так какнекоторые микрокомпоненты придают водам лечебные свойства. И, наконец, особый интерес микрокомпоненты представляют в санитарно гигиеническом отношении. Несмотря на малое содержа­ние, роль микроэлементов в жизненных процессах очень ве­лика. Многие микроэлементы являются биологически активными. Недостаток или избыток их в природных водах вызывает появление среди людей и животных местных заболеваний, называемых эпидемиями. Эндемический зоб возникает в тех местах, где в воде, почве, воздухе и растениях мало или совсем нет йода. Отсутствие или недостаток микроэлементов в водах и почвах обусловливает отсутствие или недостаток их в растениях и овощах.

При недостатке в питьевых водах фтора наблюдается за­болевание зобов — кариес, а при избытке этого элемента другое заболевание — флюороз. Распространение подагры связано с высоким содержанием молибдена в водах. Известны провинции с избытком редких элементов. В районах никелевых месторождении в Казахста­не скот слепнет от избыточного содержания никеля в кормах. Повышенное содержание бора в почвах (а. следовательно, и в водах) некоторых районов Прикаспийской низменности вызывает тяжелые желудочно-кишечные заболевания у овец, повышенное содержание селена в травах вызывает разрушение рогов, копыт и другие болезненные явления. Домашние животные болеют в районах, обогащенных молибденом, стронцием и другими редкими элементами.

О.А.Алекин делит условно группу микроэлементов на пять подгрупп:

1). типичные катионы (Li + , Rb + , Be ++ , Cs + , Ba ++ и др ),

2) ионы тяжелых металлов (Cu ++ , Ag + , Au + , Pb ++ , Fe ++ , Ni ++ , Co ++ и др.),

3) амфотерные комплексообразователи (Cr, Mo, V, Mn);

4) типичные анионы (Вг — , I — , F — , B — );

Формы нахождения микроэлементов в растворе многооб­разны. Они могут присутствовать в природных водах в виде взвесей коллоидов (гидроокислы металлов), в форме комплек­сов образуемых с гумусовыми и другими органическими кислотами, в виде недиссоциированных молекул (СuSO₄), полудиссоциированных (СuСl₂ + ) и свободного иона (Сu ++ ) и т.д.

Содержание микроэлементов в природных водах в боль­шинстве случаев очень низкое, намного ниже 1 мг/л. Поэтому для удобства их концентрацию иногда выражают в мкг/л (1мкг=0,001 мг).

Общей причиной ничтожных содержании микроэлементов в водах является не их малая распространенность в природе, так как существуют микроэлементы (Fe +++ , Al +++ ), содержащиеся в земной коре в больших количествах, а их очень слабая миграционная способность. Ряд факторов препятствует накоплению и миграции микрокомпонентов в водной среде. К числу их относятся присутствующие в водах анионы OH — , CO₃ — , реже H₂PO₄ — и HS — . Катионы тяжелых металлов с этими анионами образуют слаборастворнмые соединения. Особенно большое лимитирующее значение имеют ионы ОН — , так как большинство гидроокисей металлов трудно раство­римы.

Другими факторами, ограничивающими подвижность микроэлементов являются адсорбция глинистым веществом и извлечение их из водных растворов живыми организмами. Наибольшей адсорбционной способностью обладают глинистые минералы, гидроокись железа (особенно для Mn, Ni, Co) и органические вещества различной степени дисперсно­сти.

Бром. Бром, йод и фтор принадлежат к числу элементов, встречающихся в земной коре в рассеянном состоянии и большей частью в незначительных количествах. Содержание их в природных водах во много раз меньше содержания ионов хло­ра. Пресные воды отличаются, как правило, наинизшими ко­личествами брома, колеблющимися от 0,001 до 0.2 мг/л. Срав­нительно много брома в водах минеральных источников — до 10—50 мг/л и в водах некоторых соляных озер — до 900 мг/л. Максимальные количества брома обнаружены в рассолах нефтяных месторождений. Воды с высоким содержанием брома относят­ся к категории промышленных.

При повышении минерализации воды концентрация ионов брома так же, как и хлора, беспрерывно растет. Однако, в процессе садки солей (галогенеза) при наступлении галитовой стадии седиментации происходит разделение ионов хлора и брома. Ионы хлора переходят в твердую фазу, а ионы брома преимущественно остаются в водной фазе, что объясняется бо­лее высокой растворимостью бромидов по сравнению с хлори­дами. В естественных условиях бром скопляется в больших количествах в остаточной (маточнике) рапе после садки со­лей. Минералы, содержащие бром, встречаются в природе как исключительная редкость.

Бром, в отличие от хлора, ассимилируется в каком-то количестве некоторыми организ­мами моря и сорбируется органическим веществом илов, почв н особенно торфами. Главным источником ионов брома в подземных водах являются горные породы, в которых он при­сутствует в рассеянном состоянии, а также океаны и моря.

Йод. Содержание йода в природных водах еще меньше, чем брома. В пресных подземных водах его концентрация вы­ражается всего лишь в сотых и тысячных долях миллиграм­ма на литр. В морской воде йода 0,05 мг/л. В рапе соляных озер йод, как правило, отсутствует. Аналогично брому, йод в большом количестве скапливается в водах нефтяных месторождении. Солончаки, образующиеся в пустынях на нефтеносных структурах, неред­ко обогащены йодом, что может быть использовано для поисков нефти.

С недостаточностью йода в пище связано тяжелое забо­левание щитовидной железы у человека и животных (зоб). Главная причина заболеваемости заключается в недостаточ­ности йода в растительной пище, а не в питьевой воде. Одной из особенностей геохимии йода является связь его с живым веществом, выраженная гораздо более ярко, чем у брома. Поэтому йод концентрируется в почвах и илах, в обра­зовании которых участвуют организмы. Много йода содержит­ся в тонкодисперсных породах, богатых органическим веще­ством. Установлено, что абсолютное содержание йода в нефтя­ных водах не зависит ни от химического типа вод, ни от вели­чины их минерализации и. очевидно, исключительно обуслов­лено наличием органического вещества в недрах. Органическое вещество, и горные породы могут быть источниками поступления йода в природные воды. Важным источником йода в почвах и водах являются дождевые осадки, захватывающие йод из атмосферы, в которую он приносится ветром со стороны моря.

Фтор. Этот компонент оказывает большое влияние на пи­тьевые качества воды. Слишком малое (менее 0,01 мг/л) со­держание фтора в питьевых водах, а также повышенные ко­личества его (более 1,5 мг/л) вызывают заболевания зубов. Содержание ионов фтора в воде рек, озер и артезианских скважин колеблется в сравнительно узких пределах от 0,04 до 0,3 мг/л. В морской воде фтора содержится около 1 мг/л. В некоторых минеральных источниках его концентрация достигает большой величины от 23 до 38 мг/л.

Одним из источников повышенного содержания ионов фтора в подземных водах являются фторсодержащие мине­ралы. Еще более высокое содержание фтора (6—9 мг/л) установлено в водах некоторых источников Центрального Казах­стана, вытекающих из щелочных гранитов, а также в тер­мальных источниках северных цепей Тянь-Шаня. Факторами, способствующими здесь накоплению ионов фтора в водах, являются, с одной стороны, щелочной тип вод (первый тпп по О.Л.Алекину, в которых лучше мигрирует фтор, а с другой — породы с повышенным содержанием фтора). Породы же гранитной магмы как раз более богаты фтором, и в них же формируются воды с высокими значениями рН.

Важным источником ионов фтора в природных водах служат продукты разрушения горных пород, в состав которых входит апатит (Са₅(РО₄)₃F, турмалин, слюды и другие ми­нералы. Подвижность ионов фтора весьма ограничена ввиду его способности давать с Са ++ труднорастворимое соединение Са F₂. Исследования показали, что фтор, подобно йоду и брому, аккумулируется живым веществом. Повышенное содержание фтора, в нефтяных водах, по-видимому, связано с аккумуляцией его живыми организмами. В районах современной вулканической деятельности фтор мо­жет иметь ювенильное происхождение. Так, некоторые источ­ники Камчатки содержат 70—80 мг/л фтора.

Бор. Бор принадлежит к числу рассеянных элементов. Он присутствует в природных водах повсеместнов незначительных количествах. В пресных подземных водах содержание бора составляет тысячные и десятитысяч­ные доли миллиграмма на литр. В морской воде количество бора равно 1,5-4,4 мг/л. Высокие содержания это­го иона (порядка 100—150 мг/л) установлены в рапе соля­ных озер.

Много бора в водах нефтяных месторож­дений, причем особенно много в щелочных водах, где его со­держание составляет иногда сотни миллиграммов на литр.

Бор в подземных водах имеет различное происхождение, Он может поступать в воду при выщелачивании морских осад­ков. В последних иногда присутствуют борсодержащие мине­ралы, выпадающие из морской воды при некоторых стадиях ее сгущения. Кроме того, растительные н животные организмы ассимилируют бор из морской воды, переводят его в мор­ские илы и, тем самым, обогащают бором осадочные породы. Особенно богаты бором подземные воды, непосредственно омывающие экзогенные месторождения боратов. Бораты по­добного генезиса обладают сравнительно хорошей раствори­мостью.

Эндогенные месторождения бора представлены боросиликатами (датолит, данбурнт) и алюмоборосиликатами (турма­лин, аксинит). Эти минералы труднорастворимы, но воды, со­прикасающиеся с продуктами их выветривания, содержат повышенные концентрации ионов бора. Поставщиком бора служат вулканы. При вулканической и поствулканической деятельности соединения бора выносятся на поверхность земли вместе с парами воды и другими продуктами изверже­ния. Воды с высоким содержанием бора имеют лечебное значение.

Молибден. Молибден распространен в природе в виде эн­догенного молибденита МоS₂ который близ земной поверхно­сти, в зоне окисления, отдает серу и превращается в ряд эк­зогенных минералов. Миграция молибдена в водах происхо­дит наиболее часто в виде иона (МоО₄ — ). Не исключена возможность переноса этого элемента и в виде коллоидов, т. к. продукты окисления молибденита представляют рыхлые тонксдисперсные вещества Спектральным анализом молибден был обнаружен во всех исследованных водах Заилийского и Джунгарского Алатау. Среднее содержание этого элемента в водах термальных источников составляет 15 мкг/л, для холодных источников и рек оно уменьшается в десять и более раз.

Ж. Сыдыков приводит следующие средние данные о содержании молибдена в трещинно-грунтовых водах: Уралтау-Сакмарская зона — 0,2 мкг/л, Зеленокаменная зона — 1,3 мкг/л и Урало-Тобольская зона — 2,7 мы/л. Повышенные концентрации (до 17 мкг/л) молибдена связаны с водами, залегающими в основных изверженных породах.

В природных водах Джунгаро-Балхашской металлогенической провинции содержание молибдена, независимо от ве­личины рН, изменяется в широких пределах—от 0 до 10 мг/л. Наиболее высокие его содержания в целом по названно­му региону приходятся на воды нейтральные и слабощелоч­ные 4), так и трукднорастворимые. Важ­нейшими осадителями иона Сu ++ являются СО₃ — , РО₄ — , VO₄ — , H₂S, SiO₂. Медь легко сорбируется отрицательно заряженными коллоидами, что также ограничивает миграцию этого элемента. Важнейшими рудными минералами меди являются халькопирит (СuFeS₂), ковелин (СuS), борнит (Сu₅FeS₄) и другие сульфиды.

Количество меди в водах лимитируется величиной рН. Медь становится неустойчивой и выпадает из растворов уже при рН = 5,3. Поэтому в водах, имеющих нейтральную или близкую к нейтральной реакцию, содержание меди выража­ется весьма малыми величинами (1 —100 мкг/л).Повышенные и высокие ее содержания наблюдаются лишь в непосредст­венной близости от медно-рудных месторождений. В кислых рудничных водах количество меди может составлять десятки и сотни миллиграммов на лето. При удалении от рудного те­ла, благодаря взаимодействию вод с вмещающими породами, происходит резкое уменьшение кислотности воды, что приво­дит к выпадению меди из раствора.

Источником меди в подземных водах являются горные породы. Высокие концентрации этого компонента связаны с интенсивно окисляющимися рудными телами (медноколчеданными и др.). Наибольшие количества меди наблюдаются в основных изверженных породах, прочие типы пород содержат близкие, относительно невысокие количества меди.

Из осадочных пород больше всего меди в покровных и лессовидных суглинках, меньше ее в моренных суглинках и карбонатных породах, еще меньше — в песчаных породах.

Почвы, лежащие на продуктах выветривания основных изверженных пород, на покровных и лессовидных суглинках, могут быть обогащены медью.

Основная литература: ОЛ 1 [58-74], 3 [45-58].

Дополнительная литература:ДЛ 1 [28-32].

Контрольные вопросы:

1. Какие элементы относятся к микроэлементам?

2. В каком количестве микроэлементы бывают в воде?

3. Как подразделяются микроэлемента по Алекину?

9 – лекция: ПОИСХОЖДЕНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ.

Свинец. Широкому распространению ионов свинца в при­родных водах способствует то, что этот элемент в форме двух валентного иона может находиться при весь­ма высоких значениях рН (до 10,5). Однако концентрация свинца при прочих равных условиях резко снижается в ней­тральных и слабощелочных растворах (при рН>7). Максимальные коли­чества свинца обычно обнаруживаются в водах кислых, с рН — и НРО₄ — , причем первая форма преобла­дает в кислых водах, а вторая — в нейтральных и щелочных. Основным источником фосфора являются различные формы фосфата кальция (апатита) Са₅(РО₄)₃С1 и Са₅(РО₄)₃F кото­рые распространены широко как в изверженных, так и в оса­дочных породах. В природных водах фосфор содержится в ничтожных количествах вследствие низкой растворимости его соединений и поглощения их живыми органнзмами. Содер­жание различных соединений фосфора составляет обычно сотые и десятые доли миллиграмма на литр и лишь в некото­рых минеральных водах достигает единиц и даже десяткой миллиграммов на литр. Повышенное количество фосфора в водах ииогда указывает на их загрязнение, так как соединения фосфора относятся к числу продуктов разложения сложных органических веществ.

Мышьяк. Мышьяк в природных водах распространен не­значительно, что объясняется низким средним содержанием его в горных породах. Миграция мышьяка в водах происходит, наиболее вероятно, в форме ионов НАsО₃ — и НАsО₃ — . Максимальные из зафиксированных количеств мышьяка до­ходят до 40 мг/л (минеральные источники Южного Тироля). По данным Г.А.Голевой, распространение мышьякови­стых вод в западных областях Украины совладает с районами мышьяковистого оруденения и связано с палеогеновыми оса­дочными песчано-глинистыми отложениями. Воды здесь обыч­но углекислые, минерализация их не превышает 3,0 г/л, со­держание мышьяка составляет 1,0—1,6 мг/л.

Литий. Литий в природных водах присутствует обычно в малых концентрациях. В морской воде содержится около 0,1 мг/л лития. В подземных водах палеозойских отложений Московского артезианского бассейна содержание лития до­стигало значительных величин (44 мг/л), особенно в водах с повышенной минерализацией

За рубежом известны источники с содержа­нием лития 122 мг/л. В некоторых соляных озерах земного шара содержание лития достигает промышленных концентра­ций (оз. Сирлс в Калифорнии).

Источниками обогащения природных вод ионами лития могут быть изверженные породы. В процессе образования магматических пород литий концентрируется в кислых их разновидностях, особенно в последних стадиях кристаллиза­ции магмы, образуя при этом литиевые минералы сподумен, лепидолит и другие. Одновременно с этим концентрируются щелочные металлы и особенно калии Подобные концентрации лития в породах развиты локально.

Стронций Низкая обычно концентрация стронция в при­родных водах объясняется слабой растворимостью его серно­кислых соединений, в 1 л воды при 18°С растворяется 114 мг SrSO₄. Главные минералы стронция — целестин (SrSO₄) и стронцианит (SrСО₃) — обладают ничтожной растворимостью (десятые доли миллиграмма на литр). Стронций называют «спутником» кальция по водной миграции, по для него характерна меньшая биологическая аккумуляция.

На миграцию стронция оказывает влияние химический со­став вод. Стронций лучше мигрирует в хлоридных и гидро­карбонатных водах. В пресных водах содержание стронция обычно намного ниже 1мг/л и выражается в мкг/л. Однако встречаются райо­ны с повышенной концентрацией этого иона в водах. Так, в Прикаспийской низменности, в речных водах содержание. Sr ++ колеблется от 0,5 до 2,5 мг/л (среднее содержание 1.0 мг/л), в пресных и солоноватых грунтовых водах оно до­стигает 4,5 мг/л (среднее 1,2 мг/л), увеличиваясь вместе с ростом минерализации воды.

Источниками стронция в природных водах являются гор­ные породы. В изверженных породах наиболее высокие ко­личества связаны с образованиями остаточной магмы: прежде всего со щелочными породами (сиенитами), затем гранитами. Из осадочных отложений наибольшие количества стронция содержат гипсоносные породы высоко его содержание и в глинисто-карбонатных породах, а в глинах меньше. В доломитах содержание стронция очень мало, вероятно, в резуль­тате выноса стронция при доломитизации магнезиальными растворами.

Стронций обогащает осадки, выпадающие при испарения насыщенных рассолов замкнутых водоемов в условиях жар­кого и сухого климата. Вхождение стронция в эти осадки регулируется, по-видимому, содержанием кальция.

Изучение распределения стронция в природных водах представляет специальный интерес для бальнеологии, биогеохимии, для выяснения фациальных условий осадконакопления, корреляции геологических разрезов и других целей.

Барий. Содержание бария в природных водах еще ниже, чем стронция. Растворимость ВаSО₄ в воде при нормальных условиях всего 2,3 мг/л. Основные минералы бария — барит (ВаSO₄, и витерит (ВаСО₃) — очень слабо растворимы.

Среднее содержание бария в реках и грунтовых водах бассейна р. Вухтармы (Алтай) соответственно 24 — 107 мкг/л и 55—83 мкг/л. Такие концентрации бария в пресных водах являются значительно повышенными, что объясняется разви­тием горнорудной промышленности в Зыряновском районе.

По данным П.А.Удодова с соавторами, распростра­ненность в природных водах Сибири бария сравнительно вы­сокая. Максимальное содержание его — 2,64 мг/л — отмечено в Змеиногорском месторождении Рудного Алтая, мини­мальное — 0,1 мкг/л и среднее содержание бария — 5 мкг/л.

Никель. В кислых и слабокислых водах никель может мигрировать в форме Ni ++ . Согласно А. И. Перельману (1966), рН выпадения гидроокиси никеля Ni (ОН)₂ равен 6,7. Согласно же П. А. Удодовву с соавторами [58], выпадение гидроокиси никеля при содержании 1,0 мкг/л наблюдается при рН=12. Никель легко адсорбируется глинами и образует ра­створимые комплексы с органическими соединениями. Суль­фид никеля практически нерастворим, с чем связано выпаде­ние никеля из раствора в восстановительной обстановке.

‘Никель широко распространен в природных водах. В реч­ных водах в среднем никеля содержится 3 мкг/л. В подземных водах, связанных с ультраосновными породами, содержание никеля, также как и кобальта и хрома, увеличи­вается, достигая 300 мкг/л. Согласно Ж.Сыдыкову. [53], содержание никеля в тре-щинпо-грунтовых водах Уралтауской зоны (Казахстан) изме­няется от следов до 1100 мкг/л, аномальной считается вели­чина более 60 мкг/л,

Кобальт. В природных водах кобальт обнаруживается реже, чем никель, что можно объяснить меньшой его мигра­ционной способностью и низким содержанием кобальта в горных породах.

Вследствие способности кобальта менять валентность (Со ++ и Со +++ ), его подвижность зависит от окислитель­но-восстановительных условии среды. По имеющимся данным, содержание ионов кобальта в водах рек СНГ выражается в мкг/л и долях микрограмма в литре. В трещинно-грунтовых водах основных и ультраосновных пород Уралтауской зоны содер­жание кобальта колеблется от следов до 25 мкг/л

Кобальт распространен в тех же породах и месторождениях, что и никель, и встречается с ним, всегда в парагенетчической ассоциации. Из изверженных пород максимальное количество кобальта содержат ультраосновные и основные по­роды, наиболее бедны им кислые породы. Осадочные породы — глины, сланцы — по содержанию кобальта занимают про­межуточное положение между основными и кислыми извер­женными породами. Очень мало его в песчаных породах, из­вестняках и доломитах. Более обогащены кобальтом осадочные породы, образовавшиеся в восстановительных условиях в присутствии Н₂S, в таких породах кобальт находится в фор­ме малорастворимого сульфида.

Кобальт относится к числу биологически активных эле­ментов. С недостаточным содержанием его в почвах связано недостаточное содержание кобальта в растениях, что способ­ствует развитию малокровия у животных. Таежно-лесная не­черноземная зона как раз характеризуется как зона с недо­статочном содержанием общего и подвижною кобальта в почвах.

Уран. Уран — редкий металл, относится к числу радио­активных элементов. По распространенности он стоит в той же группе, что свинец, медь и молибден. Уран хорошо мигри­рует в окислительной обстановке. В верхних частях земной коры под действием свободного кислорода происходит пере­ход урана из первичных и частично вторичных минералов в подземные воды. В результате этого около урановых место­рождений и рудопроявлении, омываемых подземными вода­ми, образуются водные ореолы рассеяния, обогащенные ураном, а также радоном, радием и другими спутниками урана. В подземных водах в зонах интенсивного обмена, не встречающих на своем пути урановых руд, содержание урана составляет 0,1-1 мкг/л, реже 10 мкг/л и лишь в исключительных случаях 100 мкг/л. В ореолах рассеяния количество урана поднимается до 0,1-1 мг/л и очень редко до 50 — 100 мг/л.

Как установлено, на содержание урана в водах в значительной мере влияет климат. Его концентрация в водах возра­стает в направлении от областей с влажным климатом к об­ластям с более сухим климатом.

Основная литература:ОЛ 3 [58-74], 3 [45-58].

Дополнительная литература:ДЛ 1 [28-32].

Контрольные вопросы:

1. Как представляется растворимость микроэлементов ?

2. Как микроэлементы перемещаются в воде?

3. Уран принадлежит к какому элементу?

Лекция 10. Оценка качества подземных вод для питьевого назначения.

Содержание:Разновидностиподземных вод характеризуются минерализацией и химическим составом.

В зависимости от степени их полезности используются по разному в производстве и в других целях. Они не во всех случаях могут отвечать на предъявляемые желания, в некоторых случаях они могут быть пригодными после «водоподготовки». С этим связано трудности нормирования воды. Только за последние десять лет с трудностями нормирования стали заниматься наука и производственные предприятия.

При формировании нормативов хозяйственно-питьевой воды учитываются степень минерализации (сухой остаток), состав макро-, и микрокомпонентов, физические качества и главное учитывается санитарные состояние.

Основные требования к питьевой воде:

1) вода должна быть прозрачная, несоленая, без запаха и освежающего вкуса;

2) в подземных водах обычно не должно превышать определенных пределов по минерализации и наличию растворенных веществ;

3) для состава с вредными веществами (медь, цинк, мышьяк и др.) для здоровья человека не должно превышать принятых пределов;

4) болезнетворных бактерий не должно быть.

Для оценки качества воды в основном производятся химические и бактериологические анализы. Нормативы питьевой воды формируются с участием авторитетных гигиенистами, конгрессменами и другими

ведущими предприятиями. Однако, еще и сегодня не существуют универсальные нормативы, характеризующие оптимальные физиологические качества воды. Для обеспечения центров водой качество воды определяется принятой нормой ГОСТ 2874- 73. Этот стандарт не распространяется на воды, потребляемых без трубопроводных сетей непосредственно из местных источников.

Основные поставленные требования к физическим свойствам воды – неприемлемая повышенная температура и отсутствие вкуса. Для подземных вод обеспечения городов, если цвет и наличие в них органических и механических примесей окажутся более 30 (по платиново-кобальтовой шкале), следует их очищать внесением в значительных размерах серной кислоты, алюминия и извести. Однако в северных районах, в целях питьевого применения, используются воды повышенной цветностью и наличием болотного запаха. Вкусовые свойства воды определяется концентрацией в ней растворенных солей (Таблица 12).

Пределы концентраций солей, определяющих вкус воды (мг/дм ).

Соли	Едва ощущаемый вкус	Ощущаемый вкус	Неприятный вкус
NaCl MgCl NaSO CaSO MgSO FeSO NaNO NaHCO	165 135 150 70 250 1.6 70 415	495 400 450 140 625 4.8 205 450	660 535 — — 750 — 345 —