Физико химические анализ природных вод

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 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 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

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

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; CaCl 2 – 470; MgCl 2 – 135; MnCl 2 – 1,8; FeCl 2 – 0,35; MgSO 4 – 250; CaSO 4 – 70; MnSO 4 – 15,7; FeSO 4 – 1,6; NaHCO 3 – 450. По силе воздействия на органы вкуса ионы некоторых металлов выстраиваются в следующие ряды: катионы: NH 4 + > Na + > K + ; Fe 2+ > Mn 2+ > Mg 2+ > Ca 2+ ; анионы: ОН — > NO 3 — > Cl — > HCO 3 — — > SO 4 2-

Таблица 1.8
Характеристика вод по интенсивности вкуса

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– 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 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.
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

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.
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 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.

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

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.

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 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

Анализ природных вод — очень широкое понятие, он может включать исследование различных видов вод: в водоемах, в грунте, из атмосферных осадков, из артезианских скважин. Состав показателей для анализа зависит от целей, для которых вам нужно проверить воду. Так, самым подробным является анализ воды, которая будет использоваться для питья, например, анализ родниковой воды.

Вода из родника обычно чистая: она выходит с большой глубины и к тому же естественным образом «фильтруется» через много слоев песка и грунта. Именно поэтому родниковая вода отлично подходит для питья. Также её используют в медицинских целях, на производстве, в строительстве, в сельском хозяйстве и т.д. Но вода из родника бывает пресной или, наоборот, с содержанием минеральных солей и различных примесей, а значит, она может не подойти для ваших целей.

Сделать анализ родниковой воды нужно, чтобы узнать ее состав и выяснить, сможете ли вы пользоваться ей.

Реки и озера являются отличным источником пресной воды. Её чаще всего применяют для полива сельскохозяйственных культур и в животноводстве, используют на разных производствах и для устройства зон отдыха (пляжей, курортов, кемпингов и т.п.). Однако водоемы могут загрязняться сточными водами, которые сбрасываются в них, отходами жизнедеятельности животных и человека, бытовыми отходами и др. Перед использованием речной и озерной воды её, как правило, нужно очистить. А чтобы знать, от чего требуется очищать и каким способом, нужно заказать анализ воды. С помощью такого исследования вы увидите, какие химические элементы, микроорганизмы и, возможно, радиоактивные элементы есть в воде.

В таблице ниже приведен перечень параметров исследования, из которого берутся те пункты, которые нужно проверить вам.

Следует отметить, что альфа-активность определяется в любой питьевой воде, а суммарная бета-активность может быть обнаружена только в природной воде. Она обусловлена распадом естественных и техногенных радионуклидов. При повышенной бета-радиоактивности воды необходимо делать расширенный ее радиохимический анализ (определение естественных и техногенных радионуклидов). По результатам этого анализа можно понять за счет каких именно радионуклидов вода становится бета-радиоактивной.

Закажите анализ природных вод в нашей лаборатории по доступной цене. Стоимость анализа рассчитывается по списку показателей, которые интересуют вас. Анализ природных вод проводят в том числе в рамках инженерно-экологических изысканий. За подробностями обращайтесь по телефону 8(351)735-97-17 (старший специалист Алена Михайловна). Срок изготовления заказа — 1-3 рабочих дня.

Предназначен для измерения атмосферного давления в диапазоне от 80 до 106 кПа, Используется для контроля условий проведения лабораторных испытаний

Предназначены для взвешивания в пределах от 0,0001 г до 210 г. Используются для взвешивания сыпучих реактивов, навесок проб с точность до тысячных долей грамма .

Предназначены для взвешивания сыпучих реактивов, навесок проб с точность до сотых долей грамма в пределах от 0,5 г до 1500 г.

Предназначены для взвешивания сыпучих реактивов, навесок проб в пределах от 1 г до 500 г. Предел допускаемой погрешности 20 мг.

Предназначены для взвешивания сыпучих реактивов, навесок проб в диапазоне от 20 г до 2 кг с погрешностью 2 г.

Предназначены для взвешивания в пределах от 0,0001 г до 210 г. Используются для взвешивания сыпучих реактивов, навесок проб с точность до тысячных долей грамма .

Предназначен для измерения относительной влажности и температуры воздуха в диапазоне 20-90 % и 15-40 град С. Применяется для контроля микроклиматических условий проведения лабораторных испытаний

Предназначен для экспрессноых измерений проводимости растворов и анализа содержания солей в чистой воде (до 100мкСим/см) с автоматической температурной компенсацией как в лабораторных, так и в полевых условиях в диапазоне 0,1- 99,9 мкСим/см с точностью 2% от диапазона.

Используется в комплексе с экстрактором ЭЛ-1 и предназначен для экстракционного концентрирования и определения массовой концентрации нефтепродуктов в пробах питьевых, природных, сточных и очищенных сточных вод, в пробах почв и донных отложений, определения жиров в пробах природных и очищенных сточных вод, определения НПАВ в пробах питьевых, природных и сточных вод, определения суммы предельных и непредельных углеводородов в атмосферном воздухе и промышленных выбросах в атмосферу.

Дозаторы пипеточные предназначены для забора и точного дозирования малых объемов жидкостей с минимальной погрешностью (0,5-2%). При работе с дозаторами используются одноразовые наконечники из обесцвеченного полипропилена, который считается материалом свободным от контаминации.

Предназначен для измерения кислотности, окислительно-восстановительных потенциалов и температуры водных растворов. Измерения осуществляются с помощью измерительного преобразователя и набора электродов: электродов сравнения, комбинированных электродов, ионоселективных. Измерение активности ионов водорода осуществляется в пределах от 1 до 14 ед рН с точностью до 0,01 ед рН.

Предназначены для измерения коэффициента пропускания и оптической плотности биологических жидкостей с целью определения содержания растворенных в них компонентов, а также для измерения коэффициента пропускания и оптической плотности твердых и жидких проб различного происхождения.

Предназначен для измерения концентраций химический элементов в растворах путем измерений интенсивности эмиссионных линий при распылении анализируемого раствора в пламени. Используется для одновременного измерения концентраций в пробе кальция, калия, натрия и лития в диапазоне 0,5 -40 мг/л. Прибор автоматизирован и позволяет достигнуть высокой точности пр работе с малыми концентрациями искомых элементов — менее 2,5%.

Представляет собой аналитический комплекс функционально объединенных устройств, обеспечивающих разделение жидких смесей веществ методом высокоэффективной жидкостной хроматографии, детектирование с помощью двулучевого УФ-детектора, идентификацию и колическтвеный анализ компонентов.

Предназначен для сушки стеклянной, металлической посуды, чашек Петри, колб, лабораторных инструментов, термостойких порошков и других материало. Шкаф обеспечивает непрерывное поддержание температуры внутри рабочей камеры от 50 до 350 град С.

Центрифуга лабораторная предназначена для разделения суспензий, шламов, эмульсий на составляющие под действием центробежных сил. Центрифуга обеспечивает центрифугирование в диапазоне от 1000 до 8000 оборотов в минуту. Применяется для подготовки проб в соответсвии с методиками выполняемых измерений.

Термостат предназначен для получения и поддрежания внутри рабочей камеры стабильной температуры при проведении бактериологических и токсикологических испытаний в диапазоне от 3 до 40 град. С с погрешностью не более 0,5 град С. Время непрерывной автоматической работы составляет не менее 1000 часов.

Аквадистиллятор предназначен для получения высококачественной дистиллированной воды по принципу конденсации тщательно отсепарированного пара.

Применяются для взвешиваний с высокой точностью, а также для калибровки весов перед началом взвешиваний. Номинальные значения масс определены с точностью до 5-го знака после запятой.

Орбитальный шейкер является вспомогательным оборудованием, предназанченным для перемешивания жидкостей в лабораторной посуде в сответствии с используемой методикой выполнения измерений. Благодаря автоматическому перемешиванию обеспечивается необходимая степень контакта реагирующих веществ, более эффективны процессы экстракции, адсорции и др. Исключается человеческий фактор.

Роторный испаритель предназначен для проведения физико-химических процессов, сопряженных с быстрым удалением растворителей из растворов или суспензий органических и неорганических соединенйи путем пленочного испарения при нормальном и пониженном давлениях и контролируемых температурах.

Предназначен для измерения показателя активности (Ph, Px) и массовой (С) или полярной (Cm) концентрации ионов, окислительно-восстановительного потенциала (Eh), температуры (Т) и концентрации растворенного кислорода (О2) в воде и водных средах

Предназначен для измерения показателя (Ph, Px) и массовой (С) и молярной (Cm) концентрации ионов, окислительно-восстановительного потенциала (Eh), температуры (T) в воде и водных средах.

Предназначены для высокоточного статического взвешивания грузов в различных лабораториях

Предназначен для определения следовых количеств тяжелых металлов в почвах отходах, донных отложениях, водных растворах, пробах пищевых продуктов, пробах воздуха, промышленных выбросов, сточной, питьевой, природной водах.

Предназначена для перемешивания жидкостей с помощью магнитного якоря

Предназначен для измерения активности (pX, в том числе pH), концентрации ионов любой валентности, окислительно-восстановительного потенциала (Eh), а также температуры водных растворов.

источник

Чистая вода – это бесценный дар, который ничем не заменишь. Экологически чистая питьевая вода — наиболее важный продукт питания, так как она прямым образом влияет на здоровье человека. Из беседы с врачом ЦРБ я узнала, что вода может вызывать заболевания кожи, почек, центральной нервной, сердечнососудистой, иммунной и гормональной системы. Меня заинтересовало, какое влияние оказывают физико-химические показатели на организм человека. Как связаны физико-химические показатели воды и здоровье человека? Важно знать какую воду мы пьем. Но какую воду взять для исследования? Чтобы ответить на этот вопрос, я провела социологический опрос.После проведенного мною соц. опроса, я узнала, что многим жителям с. Новоселова по вкусовым качествам нравится вода деревни Николаевки, а в весенне-летний период пользуется популярностью вода из природных родников. Природного родника под горой «Маяк» и Куллогского родника с правобережной стороны района. В летний период жители нашего района купаются в Красноярском водохранилище. А какое действие оказывает вода водохранилища на кожу человека? Для того, чтобы ответить на поставленные вопросы, я решила провести исследование четырех природных источников воды на физико-химические показатели.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ

Цель работы: исследовать воду природных источников района на физико-химические показатели, выяснить каким образом физико-химические показатели воды влияют на здоровье человека.

Изучить теоретический материал о природных источниках воды, о влиянии физико-химических показателей на здоровье человека.

Провести социологический опрос среди населения на предмет популярности источников воды, использования этой воды и ее влиянию на организм человека.

Провести эксперимент на органолептические показатели воды разных источников в лаборатории водозабора ООО «Водоканал Плюс».

Посетить водозабор, ЖКХ «Коммунальщик», ЦРБ, главного архитектора Новоселовского района с целью получения информации.

Составить информационный лист о проведенных исследованиях на физико-химические показатели каждого образца воды, взятого из природного источника и их влиянии на организм человека.

Объект исследования: вода из природных источников.

Предмет исследования: физико-химические показатели воды и их влияние на организм человека.

Гипотеза: физико-химические показатели воды непосредственно оказывают влияние на организм человека, родники подземных источников воды насыщены солями больше, чем поверхностные воды.

Методы и методики

Изучение теоретического материала

Проведение социологического опроса среди населения

Социологический опрос

Данный социологический опрос проводится с целью выяснения информации у населения на предмет популярности источников воды. Социологический опрос поможет мне определиться, вода каких природных источников наиболее популярна среди населения с. Новоселова. Знают ли респонденты, какое влияние оказывают физико-химические показатели воды на здоровье человека.

Результаты, полученные при проведении социологического опроса среди населения.

По результатам социологического опроса выяснили, что большая часть респондентов владеют информацией о том, какие природные источники известны в Новоселовском районе и используют ее для питья. Половина респондентов использует воду из природных источников регулярно. На основе данной информации пришли к решению, что исследовать буду воду природных источников: родника «Маяк», дер. Николаевки, Куллогского родника и водохранилища. (приложение1)

Литературный обзор.

Природные источники воды. Краткая характеристика.

Группы природных источников воды

поверхностные источники подземные источники искусственные источники

Краткое описание местонахождения источников воды

1) Красноярское водохранилище, или Красноярское море — искусственный водоём, созданный на Енисее при строительстве Красноярской ГЭС. Является одним из крупнейших по объёму искусственных водоёмов в мире, в России занимает по этому показателю второе место (после Братского водохранилища). [2] Запас воды в водохранилище составляет более 70 млрд. кубометров. На Новосёловский отрезок водохранилища при максимальном уровне водной поверхности приходится около 18 млрд. кубометров воды -т.е. примерно 26% от общего объёма. Дно водохранилища сложено галечником, частично прикрытым илистыми наносами. Питание водохранилища осуществляется за счёт осадков, подземных вод и рек, которых на территории района впадает около 20. различных по величине. Вода в поселок подается сетевым насосом и проходит следующие стадии очистки: отстаивание, фильтрация через сорбент, хлорирование и поступает в РЧВ. Такая технологическая схема водоподготовки, с применением для окисления и обеззараживания установок нового поколения «Аквахлор-100», а так же применение для загрузки фильтров графитированного сорбента СГН-30, обладающим уникальны­ми свойствами, позволяет получить питьевую воду высокого качества, по всем пока­зателям соответствующую требованиям СанПиН 2.1.4.559-96 «Питьевая вода. Гигие­нические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснаб­жения. Контроль качества». [3]

2) Деревня Николаевка входит в состав Светлолобовского сельского поселения Новоселовского района. Расположена на взгорье, на берегу реки Сухашка, приток реки Чулым. [4] Население обеспечивается питьевой водой, которую глубинный насос качает из подземных, подводных пластов. Воды преимущественно гидрокарбонатные натриевые и кальциевые, подземный водный бассейн с песчаной почвой, которая хорошо фильтрует воду. Вода поступает в водонапорную башню из скважины, глубина которой около 30 метров, а далее в систему водоснабжения к потребителю. [6]

3)Родник «Маяк» расположен в 4 км от села Новоселова под горой, на которой стоит

Маяк. Питается родник грунтовыми и межпластовыми водами, по режиму- постоянный, по гидродинамическим признакам- нисходящий, родник заключен в стальную трубу, стекает с высоты. При выходе воды образует небольшой водонакопитель, из которого вытекает ручей, шириной около 40 см, относящийся к водозбору реки Енисей. Дно песчано-галичное, территория возле родника не замусорена, родник не благоустроен.

Куллогский Родник расположен в 5 км от деревни Куллог, стекает с горы.

Расположен в широколиственном лесу. Питается родник грунтовыми и межпластовыми водами, по режиму- постоянный, по гидродинамическим признакам- равнинный, родник заключен в стальную трубу, вытекает из горы. При выходе воды образует небольшой водонакопитель, из которого вытекает ручей, шириной около 40 см, относящийся к водозбору реки Енисей. Дно каменистое, территория возле родника не замусорена, родник благоустроен. Родник в 2006 году был освещен настоятелем Свято – Крестовоздвиженского храма села Новоселова.

Химические показатели

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.

Физико-химические показатели воды и организм человека

Характеристика

Источник показателя

Землистый, илистый, травянистый, болотный запах, рыбный или огуречный запах, гнилостный запах, запах сероводорода.

Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают в нее естественным путем и со сточными водами

Различают четыре основные виды вкуса: горький, сладкий, соленый и кислый.

.Вкус и привкус воде придают ей растворенные в ней соединения, газы и примеси.

При отсутствии окраски вода считается бесцветной.

Цвет воды зависит от их химического состава, наличия микроорганизмов, частиц ила, глины и других примесей.

Вода со значительным содержанием органических веществ становится мутной.

Прозрачность воды зависит от количества растворенных в ней веществ, содержания механических частиц и коллоидов.

Источники поступления ионов

Соленый и горько-соленый привкус,

нарушение деятельности желудочно-

Бытовые и промышленные сточные воды.

Соленый и горько-соленый привкус,

нарушение деятельности желудочно-

Сброс сточных вод, содержащих органические и неорганические соединения серы, сгорание топлива, кислотные дожди.

Образование метгемоглобина, частичная потеря активности

гемоглобина в переносе кислорода.

Источники поступления ионов

Неприятный красно-коричневый осадок при отстаивании воды, ухудшение вкуса, развитие железобактерий, возникновение аллергических реакций.

Применение на муниципальных станциях очистки воды железосодержащих коагулянтов, из-за коррозии «черных» (изготовленных из чугуна или стали) водопроводных труб.

Накопление солей в организме, заболевание суставов (артриты,

полиартриты), образование камней в почках, желчном и мочевом пузырях.

Природные залежи известняков, гипса и доломитов, поступающие в воду, микробиологические процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий.

Сточные воды, химическое загрязнение.

При понижении или повышении pH возможно обострение заболеваний желудочно-кишечного тракта.

Величина рН зависит от содержания карбонатов, гидрокарбонатов, других солей, подверженных гидролизу, гуминовых веществ и др.

Практическая часть

В воде растворены чуть ли не все элементы периодической таблицы Менделеева. Достигая определенной концентрации в организме, большинство элементов начинают свое губительное воздействие на органы и системы органов. Значит, употребление такой воды влечет за собой множество разнообразных проблем. Действительно ли родниковая вода оказывает положительное действие на организм? Какими физико-химическими показателями отличается вода из родников от питьевой воды из деревни Николаевки и воды водохранилища?

Исследование проводилось в лаборатории водозабора ООО «Водоканал Плюс» и в лаборатории Новоселовской СОШ№5 с. Новоселова

Методика проводимого исследования.

Эксперимент №1. Определение органолептических показателей.[3] [7]

К органолептическим характеристикам относятся цветность, мутность, прозрачность, запах, вкус и привкус.

Опыт №1. Определение цветности и мутности.

Исследование проводилось в лаборатории водозабора ООО «Водоканал Плюс» с. Новоселово. Все исследования проводились на таком приборе, как фотоэлектроколориметр. Пробы воды отбирались в чистые, стерилизованные стеклянные банки объемом 1,5 литра. Оставшийся в банке воздух не превышал 10-15 мл. Температура исследуемой воды должна быть не более и не менее 20°. Температура воды измерялась при помощи стандартного термометра погружением его в банку с водой. (приложение2) Пробы анализировались в течение последующих нескольких часов. Данный прибор измеряет цветность, мутность растворов? Для анализа была взята исходная воды, вода из РЧВ, вода из водохранилища в районе очистных сооружений, из колонки деревни Николаевки, родника «Маяк» и родника деревни Куллог. Всего было проведено 6 экспериментов.

источник

Республиканская экологическая акция «Живая вода Башкортостана»

Исследование физико-химического состава воды пруда

Выполнили: Халиева Зарина, Смолева Индира, ученицы 11 –ого класса члены экологического кружка «Аметист» от СЮТ

МОУ СОШ с. Октябрьское, Стерлитамакского района РБ

Руководитель: учитель химии

Исхакова Р.У. МОУ СОШ с.Октябрьское

1 Глава. Изучение физико-химических показателей воды.

1.1.Обзор литературы._________________________________________4 стр.

1.2. Основные показатели качества воды.

2 Глава. Экспериментальная часть.

2.1.Определение органолептических свойств воды

(запах, цвет, вкус, прозрачность).________________________________6 стр.

2.2. Определение физико-химических свойств воды.

2.2.1. Определение реакции.________________________________6 стр.

2.2.2. Определение содержания аммиака._____________________7 стр.

2.2.3. Определение жесткости воды

комплексометрическим методом .__________________________7 стр.

2.2.4. Определение восстановителей, содержащихся в воде ( «окисляемость» ), йодометрическим методом._______________8 стр.

2.2.5. Определение содержания сульфат-иона титрованием хлористым барием._______________________________________________10 стр.

2.2.6. Определение содержания хлорид-иона титрованием азотнокислым серебром._____________________________________________12 стр.

2.3. Обобщение и выводы. ____________________________________13 стр.

Список литературы.___________________________________________15 стр.

Данная работа является одной из составных частей исследований, проводимых членами экологического кружка «Аметист» по изучению физико- химического состава водных источников села Октябрьское. Они были начаты в сентябре 2002 года. Одним из таких источников является пруд «Северный».(Приложение №)

Проблема качества воды затрагивает многие стороны жизни человеческого общества и поэтому тема нашей исследовательской работы выбрана не случайно. Мы настолько привыкли к воде, что стали забывать, что вода – это самое уникальное и необычное вещество в природе. Мы привыкли к ней, так как вода единственная жидкость, которую постоянно можно найти вокруг нас при обычных условиях. Она течет из-под крана на кухне и в ванне, она есть в колодцах, прудах, в озерах, морях. Мы пьём её, используем для плаванья, умывания, приготовления пищи. Но в последнее время происходит резкое ухудшение качества не только питьевой воды, потребление которой может привести к неприятным последствиям, но и других источников, что и наблюдается в нашей деревне – с нашим прудом «Северный».

Гипотезой исследования явилось предположение о том, что причиной изменения физико-химического воды зависит от практической деятельности людей.

Цель исследования: теоретически обосновать и экспериментально проверить, верна ли наша гипотеза.

Для достижения данной цели мы поставили перед собой следующие задачи:

продолжить изучение литератур ы ;

продолжить изучение химических показателей воды, изучение методики выполнения измерения (МВИ) содержания сульфат-ионов титрованием хлористым барием и хлорид-ионов — азотнокислым серебром, МВИ определения жесткости воды комплексонометрическим методом, восстановителей, содержащихся в воде (окисляемость) йодометрическим способом, органолептических свойств воды, определение содержания аммиака (азота аммонийных солей) с реактивом Несслера;

проанализировать результаты исследования.

Объектом исследования явился пруд «Северный».

Предметом исследования стала вода (её физико-химический состав).

Методы исследования: наблюдение, анализ литературы, химический эксперимент.

Базой исследования стала школьная химическая лаборатория МОУ СОШ с.Октябрьское Стерлитамакского района Республики Башкортостан.

Практическое значение работы состоит в том, что мы узнаем, влияет ли практическая деятельность жителей деревни на физико-химический состав воды

Структура работы состоит из введения, двух глав, обобщений и выводов, списка литературы, приложения.

Глава I. Изучение физико-химических показателей воды.

Вода – самое обыденное и в тоже время самое удивительное вещество на нашей планете – обладает рядом необычных, неожиданных свойств. Во-первых, она согревает нас. Вода поглощает солнечное тепло и, медленно остывая, отдает его понемногу атмосфере. Поэтому на Земле не бывает таких резких перепадов температур, как, скажем, на Марсе. Во-вторых, не только жидкая вода, но и пары – также наши спасители. Если бы атмосфера не содержала водяных паров, космический холод давным-давно добрался бы до нас и заморозил бы все на свете, а так, «шуба» — атмосфера с «подстежкой» из водяных паров не дает нам замерзнуть. Вода — это спасительница земли. И если бы только это! Сама наша жизнь зародилась в воде, из нее вышли на сушу наши пра-пра-предки, да и сейчас соленая морская вода все еще плещется в наших жилах – это наша соленая кровь, без которой жизнь невозможна. Словом, где нет воды, там нет и земной жизни. (4, стр.4).

Откуда столько воды? Да и так ли проста вода, как нам кажется? Известный ученый Лорен Эйсли писал: «Она есть повсюду; она соприкасается с прошлым и готовит будущее; она струится под полюсами и присутствует на больших высотах. Если и есть что-то загадочное на этой планете, так это вода». Трудно поверить, что обычная вода таит в себе какие-то тайны и загадки. Откуда берется вода? Подземные источники пронизывают почву планеты как кровеносная система. Но, если речь зашла о кровеносной системе, то получается, что подземная вода – это кровь Земли, огромного живого существа, хотя и непохожего на нас с вами. Тогда атмосфера, а также океаны и моря – это «кожа» Земли, которая защищает ее от губительного воздействия космоса. Защищает и дает возможность существовать на ней многочисленным живым существам – от большущих китов до маленьких императоров ангелов. Мы живем только благодаря ей и потому, что питаемся ее материнским молоком – чистейшей водой. Где вода – там и жизнь, а где ее нет…. Впрочем, она есть везде – даже под барханами самых засушливых пустынь. Воды в земле, действительно, очень много, и ею можно пользоваться сколько угодно. Важно лишь не забывать, что мы ходим по живой планете, а не по безжизненному грунту. (4, стр31)

В настоящее время серьезным опасением для человечества является недостаток питьевой воды и ее качественные изменения, несоответствие санитарно-гигиеническим требованиям. Техногенная деятельность человека привела всю пресную воду поверхностных и подземных источников к загрязнению чужеродными для организма человека веществами – ксенобиотиками (гербициды, пестициды, продукты переработки нефти и пр.), которые в свою очередь в дальнейшем нередко распадаются на более токсичные. (10)

Бытовые, производственные, сельскохозяйственные отходы, а также дождевые стоки часто вызывают эвтрофикацию – обогащение воды.

В результате избыточного поступления в водоемы минеральных фосфатов и азотных веществ появляется «цветение» воды, ухудшаются физико-химические свойства, вода делается мутной, зеленой с неприятным привкусом и запахом. Создаются условия для буйного роста водорослей. Такой же рост наблюдается и при тепловом загрязнении. Отмирающие части водорослей и органические соединения разлагаются до простейших соединений. Продукты распада поглощают кислород воды и некоторые из них токсичны. Токсичные вещества выделяются при жизнедеятельности некоторых водорослей. При разложении образуется метан, сероводород и другие, вредные для живых организмов, соединения. В результате эвтрофикации могут возникнуть заморы рыб и других обитателей водоемов.

При использовании некачественной воды, без предварительного ее кипячения населением возможны вспышки желудочно-кишечных заболеваний, отравление скота и птицы. В воде обнаруживаются несколько тысяч органических веществ разных химических классов и групп. Органические соединения природного происхождения – гуминовые вещества, различные амины и другие, которые способны изменять органолептические свойства воды.(2, 508). Кроме того, наши односельчане могут столкнуться с проблемой микробиологической безопасности воды, потому что даже вода из подземных источников может содержать единичные клетки патогенных микроорганизмов. Но основную угрозу представляет вода, вторично загрязняемая микробами при нарушении герметичности водопроводной сети.

Проблема качества питьевой воды – это проблема социальная, политическая, медицинская, географическая, а также инженерная и экономическая. Таких проблем много в любой местности. Есть они и в нашей деревне, которые вызывают тревогу – «самочувствие» пруда. В природе вода не встречается в химически чистом виде, она представляет собой растворы сложного состава, которые включают газы ( O ₂, CO _2, H ₂ S , CH ₄ и др.), органические и минеральные вещества. В движущихся потоках воды присутствуют взвешенные частицы. В природных водах найдено подавляющее большинство химических элементов. Воды океанов содержат в среднем 35г/дм 3 (34,6-35%_о) солей. Их основную часть составляют хлориды (88,7%),сульфаты (10,8%) и карбонаты (0,3%). Наименее минерализированные воды атмосферных осадков, ультрапресные воды горных потоков и пресных озер.(3, 90). Чистая пресная вода – большая ценность, но, к сожалению, ее природные ресурсы исчерпаемы. Мы, люди, должны беречь и защищать её от загрязнений, помнить, что она — важная составная часть среды нашего обитания. С некоторого времени жителей нашей деревни, да и нас, и наших одноклассников стали интересовать такие вопросы:

почему вода в нашем пруду имеет неприятный вкус и запах?

почему вода мутная весной и желто-зеленого цвета летом и осенью?

почему водонагревательные приборы покрываются белым, а иногда и желтым налетом?

почему нельзя купаться в нашем пруду, хотя наши родители с упоением рассказывают нам о том, каких они ловили карасей, карпов и сколько радостей им приносило купание и, что когда-то пруд являлся гордостью и украшением нашей деревни.

Прочитав специальную литературу, мы поняли, что анализ проб по ряду химических и микробиологических показателей даст ответы на эти вопросы..

1.2. Основные показатели качества воды.

Органолептические показатели (запах, привкус, цветность, мутность).

Токсикологические показатели (алюминий, свинец, мышьяк, фенолы, пестициды).

Показатели, влияющие на органонолептические свойства воды ( pH , жесткость общая, нефтепродукты, железо, марганец, нитраты, кальций, магний, окисляемость перманганатная, сульфиды).

Химические вещества, образующиеся при обработке воды (хлор остаточный свободный, хлороформ, серебро).

Микробиологические показатели (термотолерантные колиформы или Е. coli , ОМЧ).

Требования к качеству воды устанавливаются в каждом конкретном случае в зависимости от назначения. При оценке качества воды, предназначенных для питьевых целей, согласно СанПин 2.1.4.1074-01, проводят химический анализ по очень большой номенклатуре показателей. Это — цветность, мутность, содержание железа, марганца, меди, общая жесткость, щелочность, кислотность, солесодержание, окисляемость, нефтепродукты, содержание нитратов, хлоридов, сульфатов, фторидов, гидрокарбонатов и др.(9)

2 Глава. Экспериментальная часть.

2.1.Определение органолептических свойств воды

(запах, цвет, вкус, прозрачность).

Запах воды определяется при обычной температуре и при нагревании до 60 С.

Качественно запах характеризуют как «хлорный», «землистый», «болотный», «нефтяной», «ароматический», «неопределенный» и т.д.. Количественно запах оценивают по пятибалльной системе (см табл. № 1). При определении запаха воды руки и платье не должны иметь посторонних запахов (духов и прочее), воздух помещения должен быть чистым.

Колбу емкостью 150-200 мл наполнили на 2/3 исследуемой водой. Закрыли часовым стеклом, ее интенсивно встряхнули и затем, быстро открыв, определили запах. Запах воды болотный. Запах отчетливый, обращающий внимание и делающий воду неприятной для питья. Мы оценили запах воды в 4 балла.

Вкус воды определяется только при уверенности, что она безопасна (отсутствуют ядовитые вещества и бактериальное загрязнение). Полость рта

ополаскивают 10 мл исследуемой воды, не проглатывая ее, и определяют вкус, который характеризуют как «солоноватый», «горький», «кислый», «сладкий». Привкус может быть «рыбный», «металлический», «неопределенный» и т. д. Интенсивность привкуса также оценивается в баллах.

Несмотря на болотный запах и очень неприятный внешний вид, мы все-таки рискнули попробовать на вкус воду, предварительно отстояв ее. Затем профильтровали и, наконец, попробовав на вкус, выяснили, что он «солоноватый», привкус «неопределенный». Мы оценили привкус воды в 5 баллов.

Прозрачность воды определяют обычно по печатному шрифту Снеллена. Исследуемую воду взболтали и доверху налили в бесцветный цилиндр, разделенный по высоте на сантиметры и снабженный внизу тубусом с зажимом. Дно цилиндра должно быть гладким. Под цилиндр на расстоянии 4 сантиметра от его дна помещают шрифт Снеллена и пытаются различить буквы через столб воды. Сначала шрифт прочесть не удалось, поэтому воду медленно выпустили через тубус в чашку Петри до тех пор, пока буквы не стали ясно видны. Высота столба воды в сантиметрах указывает на степень её прозрачности. У нашей воды прозрачность составила около 5 см.

Степень прозрачности можно характеризовать также её обратной величиной – мутностью. Количественно мутность определяется с помощью специального прибора – мутномера, в котором исследуемую воду сравнивают с эталонным раствором, приготовленным из инфузорной земли или каолина на дистиллированной воде. Мутность воды выражают в миллиграммах взвешенного вещества на 1 литр воды. Поскольку такого прибора у нас нет, мы просто определили, что вода очень мутная.

Цветность воды определяют качественно путём сравнения окраски профильтрованной воды (в количестве не менее 40мл) с окраской равного объёма дистиллированной воды. Цилиндры с пробою рассматривают над белым листом бумаги, характеризуя исследуемую воду как «бесцветная», «слабо – жёлтая», «буроватая» и т.д.(3, 40 ). Вода из пруда была слабо-желтая.

2.2. Определение физико-химических свойств воды

Природная вода обычно имеет слабощелочную реакцию. Кислую реакцию вода приобретает при наличии гуминовых веществ или при спуске в водоем промышленных сточных вод, содержащих кислоты.

Качественно реакцию ( pH ) определили по универсальной индикаторной бумаге. Для этого в пробирку налили исследуемую воду и погрузили в нее полоску бумаги. По извлечении бумаги сравнили ее окраску с эталонами шкалы универсального индикатора, соответствующими величинам pH от 1,0 до 10,0. В результате рН была равна 8,5, то есть среда слабощелочная.

2.2.2.Определение содержания аммиака (азота аммонийных солей).

Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы, материалы и растворы.

Методика проведения анализа.

Принцип определения аммиака основан на способности его соединений образовывать с реактивом Несслера йодистый меркураммоний ( NH ₂ Hg ₂ OI ), который имеет красно-бурую окраску. О наличии и количестве аммиака судят по интенсивности этой окраски. Реакция идет по уравнению

Соли кальция, магния, алюминия, железа также соединяются с реактивом Несслера, образуя окрашенный осадок, поэтому их необходимо предварительно связать раствором сегнетовой соли ( KNaC ₄ H ₄ O ₆ 4 H ₂ O ).

Для выявления присутствия солей аммония в воде в пробирку налили 10 мл исследуемой воды, 0,2 мл сегнетовой соли и после перемешивания – 0,2 мл реактива Несслера. Появление желтой окраски указало на присутствие аммиака, количество которого можно приблизительно определить по таблице № 3.

В результате проведения 5 опытов определили, что аммиака содержалось около 9 мг/л. Повышенное количество аммиака говорит о том, что вода загрязнена веществами животного происхождения (рядом с прудом находится свинокомплекс, отходы которого стекают в воду).

2.2.3. Определение жесткости воды комплексонометрическим методом .

Определения проводились титриметрическим методом: Титриметрический анализ (объемный анализ) – это метод количественного анализа, основанный на том, что к раствору определяемого вещества постепенно прибавляют титрованный раствор реактива с известной концентрацией (титрант), пока его количество не станет эквивалентным количеству реагирующего с ним определяемого вещества. Определение веществ таким методом называется титрованием.

Проведение титрования. Определенный объем (примерно 10 мл) анализируемого раствора смешивается в колбе Эрленмейера с несколькими каплями раствора-индикатора. Титрованный раствор медленно (по каплям) добавляется из бюретки в колбу, до тех пор, пока изменение цвета индикатора не покажет точку эквивалентности. По шкале бюретки находится расход титрованного раствора.(6, 315)

Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы, материалы и растворы.

Для определения жесткости воды использовали комплексонометрический метод. Для работы нужны были следующие реактивы:

3.Индикаторы – эриохром черный, хромоген.

5.Аммиачный буферный раствор.

Оборудование: колбы плоскодонные на 250 мл, бюретка, воронка, фильтры, химические стаканы, пипетки (50 мл, 100 мл).

Методика проведения анализа.

Метод основан на способности трилона Б (двунатриевой соли этилендиаминотетрауксусной кислоты) связывать ионы Ca и Mg в прочные комплексы. В тот же момент, когда ионы находящиеся в воде, связаны в комплекс, добавленный заранее индикатор эрихром черной изменит свою первоначальную окраску с красной на синюю с зеленоватым оттенком.

В коническую колбу емкостью 250 отобрали 100мл анализируемой воды, добавили 5мл аммиачно-буферного раствора ( NH ₃ NH ₄) и 3-5 капель индикатора (эрихрома черного) ; раствор окрасился в красный цвет , после чего титровали 0,05н. раствором трилона Б, интенсивно перемешивая до изменения окраски воды в голубовато-зеленый. Каждый миллиметр 0,05н. раствора трилона Б соответствует 0,05мг экв. жесткости.

Обработка результатов и измерений.

Жесткость анализируемой воды вычисляли по формуле:

H — нормальность трилона Б

А -расход на титрование 0,05 н. раствора трилона Б, мл;

K -коэффициент поправки 0,05 н. раствора трилона Б;

1000-коэффициент для перерасчета на 1 л воды;

Например, на титрование затратилось трилона Б 4,3, тогда жесткость будет равна:

мг-экв / л

Для определения ионов кальция использовали те же реактивы кроме аммиачного буферного раствора и эриохрома, вместо них использовали 5% раствор гидроксида натрия и индикатор мурексид:

, или

где А₁-число миллилитров раствора трилона Б, израсходованное на титрование данного объма пробы для определения жесткости.

А ₂-число миллилитров раствора трилона Б, израсходованное на титрование данного объема пробы для определения кальция.

Э _Mg и Э _Ca –эквиваленты магния и кальция .

2,5-т.к на титрование взяли 20 мл. воды.

В результате проведенных 5 опытов выяснилось, что среднее количество ионов-магния-157,6, ионов кальция – 209,6. Такие результаты подтверждают, что действительно вода в пруду является жесткой. Пруд постепенно засыхает и концентрация ионов кальция и магния увеличивается, поэтому и увеличивается жесткость воды.

2.2.4. Определение восстановителей, содержащихся в воде ( «окисляемость» ), йодометрическим методом.

Величина, характеризующая содержание в воде органических и минеральных веществ, окисляемых одним из сильных химических окислителей при определенных условиях, называется окисляемостью. Существуют несколько видов окисляемости воды; перманганатная, бихроматная, иодатная, цериевая.

Окисляемость выражается в миллиграммах кислорода, пошедшего на окисление органических веществ, содержащихся в 1 дм 3 воды.

Состав органических веществ в природных водах формируются под влиянием многих факторов. К числу важнейших относятся внутриводоемные биохимические процессы продуцирования и трансформации, поступления из других водных объектов, с промышлеными и хозяйственно-бытовыми сточными водами. Образующие в водоеме и поступающие в него извне органические вещества, разнообразны по своей природе и химическим свойствам, в том числе по устойчивости к действию разных окислителей. Соотношение содержащихся в воде легко-и трудноокисляемых веществ в значительной мере влияет на окисляемость воды в условиях того или иного метода ее определения.

В поверхностных водах органические вещества находятся в растворенном, взвешенном и коллоидном состояниях. Последние в рутинном анализе не учитываются, поэтому различают окисляемость фильтрованных (растворенное органическое вещество) и нефильтрованных (общее содержание органических веществ) проб.

Величины окисляемости природных вод изменяются в пределах от долей миллиграммов до десятков миллиграммов в литре в зависимости общебиологической продуктивности водоемов, степени загрязненности органическими веществами и соединениями биогенных элементов, а также влияния органических веществ естественного происхождения, поступающих из болот, торфянников и тд. Поверхностные воды имеют более высокую окисляемость по сравнению с подземными (десятые и сотые доли мг / дм 3 исключение составляют воды нефтяных месторождений и грунтовые воды, питающиеся за счет болот. Горные реки и озера характеризуются окисляемостью 2-3 мг О/дм 3 , равнинные – 5-12 мг О/дм 3 , реки с болотным питанием- десятки миллиграммов на 1 дм 3 .

Окисляемость является одним из тех показателей, которые влияют на органолептические свойства воды – запах, привкус, цветность, мутность.

Органические вещества, обусловливающие повышение значение перманганатной окисляемости, отрицательно влияют на печень, почки, репродуктивную функцию, а также на центральную нервную и иммунную систему человека. Вода, имеющая перманганатную окисляемость выше 2 мг О/дм 3 , не рекомендуется к употреблению. ПДК окисляемости-5мг О/дм 3

Методика проведения анализа.

Метод основан на окислении присутствующих в воде веществ перманганатом калия в кислой среде, с последующим добавлением иодида калия, выделившийся йод (его количество эквивалентно непрореагировавшему перманганату калия ( KMnO ₄) оттитровывают с тиосульфатом натрия ( Na ₂ S ₂ O ₃)) .

После титрования должно остаться около 40% введенного KMnO ₄ (на титрование должно пойти не более 6 мл 0,01 н Na ₂ S ₂ O ₃) Поскольку степень окисления зависит от концентрации. Если на титрование пошло более 6 мл, то пробу разбавляют. Проведению анализа мешают хлориды (более 300 мг/л), железо, нитриты, сульфиды. При содержании этих веществ менее 0,1 мг/л ими можно пренебречь. В противном случае их предварительно окисляют при комнатной температуре. К 100 мл исследуемой пробы прибавляют 10 мл 0,01 Н KMnO _4, 5 мл Н₂ SO ₄ (1:3), 0,5г. KI и сразу после растворения KI титруют выделившийся йод 0,01 Н Na ₂ S ₂ O ₃. Объем тиосульфата учитывают при расчете окисляемости.

Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы, материалы и растворы.

Для того, чтобы более точно определять окисляемость, мы мысленно поделили пруд на четыре участка и с каждого делали забор воды по 100 мл. Затем воду перемешали и для анализа взяли 100 мл воды. Анализ повели в течении часа после забора воды. Использовали следующее оборудование: плоскодонная колба на 250 мл, бюретка, пипетки (10 мл, 5 мл) , воронка, мерные цилиндры. Реактивы: растворы перманганата калия, серной кислоты, тиосульфата натрия, иодида калия (кристаллический), крахмал 0,5% раствор.

Методика проведения анализа.

Перед началом анализа предварительно обработали колбу концентрированным раствором перманганата калия, подкисленного серной кислотой и прокипятили 5 минут. Образовавшийся на стенках колбы осадок растворили концентрированным соляной кислоты. Колбу ополоснули дистиллированной водой. Операцию повторили 2 раза. Затем в эту колбу отмерили мерным цилиндром 100 мл исследуемой воды (если вода сильно загрязнена, тогда брали 10 мл данной воды и разбавляем до 100 мл дистиллированной водой), добавили 5 мл серной кислоты (1:3), и начали нагревать. В самом начале кипения добавили 10 мл раствора перманганата калия 0,01 Н, цвет раствора стал темно-малиновым, кипятили 10 минут, закрыв колбу маленькой конической воронкой для уменьшения испарения. Затем смесь охладили и добавили 0,5 г иодида калия, цвет раствора стал ярко-желтым. Выделившийся йод оттитровали 0,01Н раствором тиосульфата натрия до слабо желтого цвета. Добавили 1 мл 0,5% раствора крахмала, цвет изменился до темно-синего и продолжили титровать по каплям до обесцвечивания раствора.

Параллельно проводили определение окисляемости холостой пробы (дистиллированная вода)

Обработка результатов и измерений. Величину перманганатной окисляемости (мг О / л ) вычислили по формуле;

А _! и А ₂-объем 0,01Н тиосульфата натрия, израсходованного на титрование холостой и исследуемой пробы, мл;

Н-нормальность раствора тиосульфата натрия;

V -объем пробы, взятой для анализа, мл;

К- поправочный коэффициент к раствору Na ₂ S ₂ O ₃.

Например, на титрование воды из пруда пошло 3,5 мл тиосульфата натрия, а не дистиллированную воду – 8,1 мл. Рассчитываем по формуле:

,

В результате проведения 5 опытов, выяснилось, что окисляемость превышает норму в 7,5 раз. Это лишний раз подтверждает, что вода пруда не годиться для употребления. (Таблица № 4)

2.2.5 . Определение содержания сульфат-иона титрованием хлористым барием.

Определения проводились титриметрическим методом: содержание сульфат-иона титрованием хлористым барием и содержание хлорид-иона титрованием азотнокислым серебром.

Проведение титрования. Определенный объем (примерно 10 мл) анализируемого раствора смешивается в колбе Эрленмейера с несколькими каплями раствора-индикатора. Титрованный раствор медленно (по каплям) добавляется из бюретки в колбу, до тех пор, пока изменение цвета индикатора не покажет точку эквивалентности. По шкале бюретки находится расход титрованного раствора.(6, 315)

Определение содержания сульфат-иона титрованием хлористым барием.

Для определения хлорид- и сульфат-ионов отбиралась отдельная проба с глубины 0,5 метров в полиэтиленовые бутылки. Затем вода доставлялась в школьную лабораторию и анализировалась примерно через 30 минут после отбора. Всего было проведено 5 анализов воды (Таблица№4)

Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы, материалы и растворы.

Вода из различных источников, хлорид бария, катионнообменная смола КУ-2, этиловый спирт (или ацетон), индикатор нитхромазо (2,7-бис(4-нитро-2-сульфофенол)-азо-1,8-диоксинафталин 3,6-дисульфокислота).

Колбы плоскодонные (250мл), колбы мерные, мерный цилиндр, бюретка, фильтр, пипетки градуированные.

Подготовка катионита к работе.

Смолу заливают на ночь дистиллированной водой. На следующий день воду сливают и на сутки заливают раствором соляной кислоты с концентрацией 1 моль/дм 3 . Окрасившийся раствор кислоты сливают, промывают смолу 2-3 раза дистиллированной водой декантацией и снова заливают раствором соляной кислоты. Такую процедуру повторяют до тех пор, пока раствор над смолой перестанет окрашиваться в желтый цвет. Затем катионит отмывают дистиллированной водой до рН= 6 (по индикаторной бумаге).

Отработанный катионит собирают в одну колбу и обрабатывают раствором соляной кислоты с концентрацией 1 моль/дм 3 , встряхивая 8-10 раз в

течение 8-10 минут. Раствор кислоты сливают, и катионит отмывают декантацией дистиллированной водой до рН=6.

Методика проведения анализа.

Измерение массовой концентрации сульфат-ионов выполняли титриметрическим методом с солью бария. Метод основан на способности

сульфат-ионов образовывать слаборастворимый осадок сернокислого бария

Избыток ионов бария определяли по изменению окраски (из фиолетовой до ярко-голубой) индикатором нитхромазо C ₂₂ H ₁₄ N ₆ O ₁₈ S ₄, который в эквивалентной точке титрования образует комплексное соединение с ионами

Для уменьшения растворимости осадка сульфата бария титрование проводили в водноспиртовой (водно-ацетоновой) среде. Мешающее влияние мутности устраняли фильтрованием. Для устранения влияния катионов пробу воды встряхивали с катионнообменной смолой КУ-2 в Н + форме. Определению не мешают фториды, хлориды, нитриты и перхлораты

Подготовка воды к исследованию.

Пробу воды объёмом 50-100 мл поместили в коническую колбу 250мл, добавили 5-10 грамм подготовленного катионита КУ-2. Смесь в колбе встряхивали 8-10 раз в течение 10 минут, затем дали смоле осесть и отобрали 10-50 мл воды. Данную воду поместили в коническую плоскодонную колбу,

прилили равное количество спирта и 2 капли 0,2% раствора нитхромазо. Затем титровали 0,01 моль/л раствором хлорида бария до изменения цвета раствора из фиолетового в голубой.

В начальной стадии титрования, особенно в пробах с невысоким

содержанием сульфат-ионов, уже после добавления первых капель хлористого бария происходит изменение окраски из фиолетового в голубую. Титрование продолжали до тех пор, пока голубая окраска будет сохраняться в течение 2-3 минут.

Обработка результатов и измерений.

Массовую концентрацию сульфат-ионов (Х) мг/л вычисляется по формуле

V ₁ — объём раствора хлорида бария, израсходованного на титрование, см 3

0.02 — концентрация раствора хлорида бария, моль/ дм 3

K — поправочный коэффициент для приведения концентрации раствора хлорида бария точно к 0,01 моль/ дм 3

96 — молекулярная масса сульфат-ионов мг;

V ₂ — объём пробы воды, взятой для титрования, см 3

Например, на титрование пошло хлорида бария 1,3 см 3 мл, тогда

X ==124,8 мг/см 3

Среднее значение сульфат-ионов составило 157,6 мг/см 3 (Таблица № 4). Сульфат-ионами, как правило, обогащены болотные воды, то есть можно предположить, что в скором будущем пруд может превратиться в болото.

2.2.6. Определение содержания хлорид-иона титрованием азотнокислым серебром.

Метод основан на осаждении хлорид-иона в нейтральной или слабощелочной среде азотнокислым серебром в присутствии хромовокислого калия в качестве индикатора. После осаждения хлорида серебра в точке эквивалентности образуется хромовокислое серебро, при этом желтая окраска раствора переходит в оранжево-желтую. Точность метода 1-3 мг/дм 3

Определение содержания хлорид-иона в питьевой воде проводят:

— при содержании хлорид-иона от 10 мг/дм 3 и выше титрованием азотнокислым серебром в присутствии хромовокислого калия в качестве индикатора;

— при содержании хлорид-иона до 10 мг/дм 3 титрованием азотнокислой ртутью в присутствии индикатора дифенилкарбазона.

Мы же проводили титрованием азотнокислым серебром в присутствии хромовокислого калия в качестве индикатора.

Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы, материалы и растворы.

Вода из различных источников, серебро азотнокислое, индикатор – калий

хромовокислый, вода дистиллированная, квасцы алюмокалиевые (алюминий-калий сернокислый), аммиак водный 25%-ный раствор.

Посуда мерная стеклянная лабораторная, вместимостью: пипетки 100, 50 и 10 см 3 без делений, цилиндр мерный 100 см 3 , бюретка 25 см 3 со стеклянным краном, колбы конические, вместимостью 250 см 3

Методика проведения анализа.

1. Качественное определение

В пробирку налили 5 см 3 воды и добавили 3 капли 10%-ного раствора азотнокислого серебра. Примерное содержание хлорид-иона определяли по осадку или мути в соответствии с требованиями таблицы.

Характеристика осадка или мути

Содержание хлорид-иона, мг/см 3

1 Опалесценция или слабая муть

3. Образуется хлопья, осаждаются не сразу

В результате в пробирке образовывались хлопья, поэтому мы сделали вывод, что содержание хлорид-иона составляет 50-100 мг/см 3 .

Реакция протекает по уравнению:

NaCI + AgNO ₃ = Na NO ₃ + AgCI ↓

Для того чтобы в осадок не выпадали одновременно углекислые и фосфорно-кислые соли, последние растворяют прибавлением азотной кислоты.

Отобрали 20 см 3 испытуемой воды и довели до 100см 3 дистиллированной водой. Если вода мутная – то необходимо профильтровать. При цветности воды

выше 30 о , пробу обесцвечивают добавлением гидроокиси алюминия. Для этого к 200см 3 пробы добавляют 6 см 3 суспензии гидроокиси алюминия, встряхивают до обесцвечивания жидкости. Первые порции фильтрата отбрасывают. Отмеренный объем воды вносили в 2 конические колбы и прибавляли по 1 см 3 хромовокислого калия. Одну пробу титровали раствором азотнокислым серебром до появления слабого оранжевого оттенка, вторую пробу использовали в качестве контрольной пробы.

Определению мешают ортофосфаты в концентрации, превышающие 25 мг/см 3 ; железо концентрацией более10 мг/см 3 . Бромиды и иодиды определяются в концентрациях, эквивалентных хлор-иону.

Обработка результатов, измерений.

Содержание хлорид-иона (Х), мг/см 3 , вычисляли по формуле:

,

где: v – количество азотнокислого серебра, израсходованное на титрование, см 3 ;

K – поправочный коэффициент к титру раствора нитрата серебра;

g – 0,5 – количество хлорид-иона, соответствующая 1 см 3 раствора азотнокислого серебра, мг ;

V – объем пробы, взятой для определения, см 3 .

Расхождения между результатами повторных определений при содержании Cl -иона от 20 до 200 мг/дм 3 – 2 мг/дм 3 ; при более высоком содержании – 2 отн. %

Например, на титрование воды пошло нитрата серебра 2,9 мл, тогда

X = мг/см 3

Среднее значение хлорид-ионов составило 76 мг/см 3 (Таблица № 4).

Реакция протекает по уравнению:

В ходе нашего научного исследования проведен анализ литературных источников по выбранной теме. Аналитическая химия представляет собой предмет очень важный для экологической химии, однако анализ не лишен специфических недостатков. Одним из примеров может служить тот факт, что для анализа обычно отбирают чрезвычайно малую пробу, которая почти всегда является смесью веществ, способных взаимодействовать друг с другом. Кроме того, анализ следовых количеств одного вещества проводится в бесконечно большом объеме воздуха, воды или сточных вод.(1,21), тем не менее, анализы были проведены (в количестве 5 – определение жесткости воды, 5 – определение окисляемости, 5 – определение хлоридов и сульфат-ионов, 5- определение аммиака.) и вычислено среднее значение (таблица № 4). По полученным данным можно сделать следующие выводы:

источник