Добавил:
kiopkiopkiop18@yandex.ru Вовсе не секретарь, но почту проверяю Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

1 курс / Химия / Rukovodstvo_po_analizu_vod_sushi

.pdf
Скачиваний:
41
Добавлен:
23.03.2024
Размер:
9.47 Mб
Скачать

ГЛ А ВН О Е У П РА В Л ЕН И Е ГИ Д РО М ЕТЕО РО Л О ГИ Ч ЕС К О Й СЛУЖ БЫ П РИ С О ВЕТЕ М И Н И СТРО В СССР

ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

О. А. АЛЕКИН , А. Д . СЕМ ЕНОВ, Б. А. СКОПИНЦЕВ

РУКОВОДСТВО

ПО ХИМИЧЕСКОМУ АНАЛИЗУ ВОД СУШИ

Ленинградский

Гидрометеорологический ив-т

БИ Б Л И О Т Е К А

Л 193198, Малоо; тенский пр., gg

ГИ Д Р О М Е Т Е О И З Д А Т

ЛЕ Н И Н ГР А Д • 1973

556.114

О д о б р е н о

Главным управлением гидрометслужбы

при Совете Министров СССР

29/1II 1973 г.

0296-070

284-72

P 069(02)-73

ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ

Изучение химического состава природных вод является в на­ стоящее время совершенно необходимым для самых различных областей научного знания и техники. Химический состав природ­ ной воды определяет ее качество и, следовательно, возможность использования с той или иной практической щелью. Гидрохимиче­ ские сведения нужны прежде всего для оценки пригодности ;воды для бытового и промышленного водоснабжения, для характери­ стики действия ее на строительные сооружения, пригодности для орошения и многих других практических целей.

Особенно необходимым становится изучение химического со­ става природных вод сейчас, в связи с массовым преобразова­ нием водных объектов и использованием водных ресурсов. Прог­ нозы минерализации воды и режима растворенного в ней ионного и газового комплекса для целей сельского хозяйства и энергетики для вновь создаваемых водохранилищ и каналов, а также рек, озер и морей с изменившимся режимом не могут быть осуществ­ лены без достаточно полных сведений об . особенностях химиче­ ского состава воды. Проведение комплекса мероприятий, необхо­ димых для освоения новых орошаемых и поливных площадей, требует углубления сведений не только о составе природных вод и его режиме, но и о процессах взаимодействия воды с почвами и . грунтами.

Сведения о химическом составе воды также необходимы и для

плодотворного развития

ряда

областей-научного знания — есте­

ственных и технических

наук,

тем или иным

путем связанных

с изучением природных вод. Химический состав

воды играет суще­

ственную роль при изучении процессов образования осадочных пород, денудации, формирования изасолонения почв, образования минералов, развития организмов и т. п. В разделах гидрологии, касающихся водоемов и происходящих в них процессов, сведения о химическом составе воды дают представления о различных .чи­

сто

физических

явлениях,

как, например,

о распределении

струй

в водотоках и водоемах, о расходе рек,

о генезисе речных вод,

об

условиях

подземного

питания и

стратификации

: воды

в озерах.

 

,

 

 

 

Значение химии природных вод для развития народного хозяй­

1*

ства и науки настолько велико, что возникает необходимость си­ стематического изучения гидрохимического режима водных объектов.

Изучение химического состава природных вод на территории

СССР началось уже давно,, однако первое время оно нбсило 'бес­ системный, случайный характерен проводилось, разрозненно от­ дельными заинтересованными в этом ведомствами. Планомерное и систематическое изучение началось только с 1936 г. на гидроло­ гической сети Гидрометслужбы СССР, и в настоящее время оно распространено на все крупные, часть средних и некоторые ма­ лые реки, в результате чего уже сейчас накопился значительный материал, характеризующий особенности химического состава

.многих рек.

В помощь развивающимся на сети Гидрометслужбы гидрохи­ мическим работам в 1938— 1940 гг. было составлено «Руковод­ ство по химическому анализу вод суши», которое ставило целью унификацию приемов и методов анализа природных вод в системе Гидрометслужбы. За истекшее время произошли существенные изменения в принятой на сети Гидрометслужбы методике анализа воды, которые были дополнительно изложены в ряде «Методиче­ ских указаний» и «Инструкций» ГГИ ;

Настоящая книга представляет собой переработанное и допол­ ненное «Руководство по химическому анализу вод суши» и задачей ее является рекомендация наиболее быстрых и достаточно точных методов анализа воды применительно к условиям систематиче­ ского изучения гидрохимического режима материковых вод. В основном книга предназначена служить в качестве руководства при проведении гидрохимических работ на сети гидрологических станций Гидрометслужбы, однако наряду с этим целесообразно

более широкое применение излагаемых приемов и

методов

с целью унификации

подобных

работ и в других ведомствах.

Опубликование за

истекшие-

годы подробно составленных на­

ставлений для гидрологических

станций Гидрометслужбы,

приня­

тых и другими ведомствами [70, 71], дало основание не касаться в данной книге общепрограммных положений и лишь в общих чертах отметить принципиальные вопросы-организации сетевых систематических наблюдений за гидрохимическим режимом вод­

ных объектов.

. . .

Вышедшие

в свет за последние годы пособия по изучению основ

гидрохимии позволили также исключить из книги, разделы, касаю­ щиеся общих сведений из области гидрохимии относительно каж­ дого из определяемых ингредиентов, и за счет этого расширить раздел, касающийся методов химического анализа.

При выборе методов анализа основное внимание было, обра­ щено на точность определения, а затем быстроту его выполнения. Эти требования связаны с характером стационарных работ по изучению гидрохимического режима, при которых необходимо, с одной стороны, уловить незначительные изменения в составеводы, а с другой — выполнить анализ большого количества проб

воды, что необходимо для изучения режима водотоков и во­ доемов.

. Из анализа исключена кропотливая и .несовершенная методика определения минерализации воды по сухому остатку и определение постоянной жесткости путем кипячения. Введены новые методы определения суммы кальция и магния (общей жесткости) с по­ мощью трилона, бихроматный метод определения окисляемости,, объемное определение кальция и положения, уточняющие ряд дру­ гих методов. Развит раздел, касающийся определений, выполняе­ мых путем расчета, имеющих как поверочное, так и самостоятель­ ное значение в анализе воды.

При всех количественных расчетах, приводимых в данной книге, использованы рациональные атомные веса, учитывающие реальный вес веществ, взвешенных в воздухе.

Большое внимание обращено :на контроль и проверку анализа,, поскольку в обязанность сети Гидрометслужбы .входит сбор мате­ риала только высокого качества. Получаемый при стационарных наблюдениях материал используется не только для разрешения вопросов, связанных с практическим применением воды, но и на его основе изучается гидрохимический режим водоемов и устанав­ ливается ряд зависимостей, позволяющих делать научные обобще­ ния. Период, в котором преобладающее значение имело •ориенти­ ровочное ознакомление с химическим составом природных вод ,: уже прошел. Быстро развивающееся народное хозяйство и наука предъявляют .к гидрохимическому материалу более высокие тре­ бования. Сейчас основной задачей гидрохимии является глубокое изучение закономерностей формирования химического состава природных вод и гидрохимического режима водоемов. Естественно, что только точная аналитическая работа позволит установить те часто незначительные' изменения, которые обусловливают каче­ ственную и количественную стороны гидрохимических закономер­ ностей и явлений.

ПРЕДИСЛОВИЕ К ТРЕТЬЕМУ ИЗДАНИЮ

Со времени выхода из печати второго издания книги «Хими­ ческий анализ вод суши», составленной одним из авторов данной работы, прошло 14 лет. За эти годы аналитической химией при­ родных вод были достигнуты значительные успехи: предложены' и внедрены в практику новые методы определения макро- и микро­ компонентов, внесены существенные изменения во многие сущест­ вующие методы.

Значительно расширилась программа наблюдений химического состава вод в сети Гидрометслужбы, Минводхоза, Министерства здравоохранения, лаборатории сети оснащены более совершенной, современной техникой. Эти изменения авторы стремились учесть при подготовке третьего издания. Опущены некоторые, не исполь­

зуемые сейчас, устаревшие методы

(определение

суммы кальция

и магния с пальмитатом, весовые

определения

кальция, маг­

ния Ит. д.). Включен ряд новых методов (определение органиче­ ского углерода, азота, тяжелых металлов и др.), для определения ряда компонентов приведены более совершенные методы. Приве­ дены также методы определения наиболее распространенных за­ грязняющих веществ (нефтепродуктов, пестицидов, синтетических поверхностно-активных веществ и др.). В третье издание вклю­ чены главным образом методы, использующиеся гидрохимическими лабораториями сети .Гидрометслужбы и зарекомендовав­ шие себя на практике.

В В Е Д Е Н И Е

Результаты химического анализа отдельной пробы воды дают лишь самое поверхностное представление о гидрохимических осо­ бенностях изучаемого водного объекта. Такие данные не могут характеризовать те весьма сложные изменения, которые происхо­ дят в химическом составе воды водотоков и водоемов в течение года и даже в более короткое время. Может ли, например, анализ пробы воды, взятой из р. Урал у г. Гурьева, характеризовать, гид­ рохимические особенности этой реки, если в мае общее содержа­ ние главных ионов равно 250 мг/л, в то время как летом 900 мг/л.

Гидрохимический режим, т. е. наблюдающиеся закономерности в изменении состава воды, весьма своеобразен и специфичен не только для разных типов водных объектов (рек, озер, подземных вод, каналов и пр.), но и для одних и тех же объектов в различ­ ных условиях. Условия, определяющиеся всем комплексом физикогеографической'среды, весьма существенно влияют на состав воды и на характер его изменений в течение года.

Изучение гидрохимического режима того или иного водного объекта позволяет определить экстремные значения содержания отдельных" компонентов" ионного и газового состава, а также установить его генетические зависимости и связь с водным режи­ мом. Все это позволяет глубже изучить процесс формирования химического состава воды и в дальнейшем на основе установлен­ ных закономерностей быстрее решать поставленные практикой гидрохимические вопросы.

Изучение гидрохимического режима возможно только путем' организации стационарных наблюдений над химическим составом воды того или иного водного объекта. Наиболее обширные и систе­ матические работы по изучению гидрохимического режима водо­ токов и водоемов всей территории СССР проводятся на сети гид­ рологических станций Гидрометслужбы. В настоящее время эти исследования проводятся на всех основных речных бассейнах, ча­ стично на озерах и морях. Постановка таких широких плановых гидрохимических работ, разумеется, возможна только при плано­ вой социалистической системе, в то время как в капиталистиче­ ских странах подобные работы подчинены узким, большей частью местным интересам. .

7

Организация наблюдений над химическим составом вод всех водных объектов территории СССР,, учитывая, что рек длиной более Ю км насчитывается свыше 40 000, затруднительна, да и вряд ли необходима. Характерность и в определенных границах некоторая общность физико-географических условий, опреде­ ляющих формирование химического состава речной воды, позво­ ляют экстраполировать сведения, имеющиеся для соседних рай­ онов, а . значит, и дать с известным приближением удовлётвори-

. тельную гидрохимическую характеристику значительной части рек. 1 То же самое следует отметить и для озер. Группируя озера по физико-географическим условиям их водосборов (рельеф, строение водосбора, почво-грунты, породы, слагающие бассейн, гидрогео­ логические условия), а также ло характеру водного питания,усло­ виям водообмена, морфологии (площадь,, глубина) и развитию жизненных процессов, можно выделить наиболее типичные, кото­ рые послужат основой для региональной характеристики. Так, например, общими принципами для размещения пунктов наблю­ дения над химическим составом речной воды могут быть сле­ дующие:

1)народнохозяйственное значение данной реки в отношении как водоиспользования, так и опасности ее загрязнения;

2)характеристики объекта, позволяющие на основе данного изучения дать обобщающую гидрохимическую характеристику

реки, бассейна или района;

,

3) возможность совмещения

гидрохимических наблюдений-

сгидрологическими на существующих речных станциях;

4)степень изученности данного объекта в гидрохимическом отношении.;

5)близость пункта гидрохимических наблюдений к путям со­ общения, обеспечивающим быструю и бесперебойную доставку проб воды в лабораторию.

Сроки взятия проб воды на химический анализ на реках опре­ деляются целькх исследования и техническими возможностями; желательно, чтобы пробы воды отбирались примерно в следующие сроки:

1) две пробы в период наименьших расходов воды зимой;

2)три пробы в период весеннего половодья: на подъеме, пике

испаде;

3)одна-две пробы во время, прохождения наиболее высоких дождевых паводков;

4)две пробы в период наименьших летних расходов воды. Минимальное количество проб воды при изучении гидрохими­

ческого режима рек может быть следующим: 1) одна проба в пе­ риод наименьшего расхода воды зимой; 2) одна проба на пике весеннего половодья; 3) одна проба в период наименьших летних расходов воды. Эти данные .дают представление только о край­ них значениях гидрохимических характеристик в течение года.

На озерах сроки гидрохимических наблюдений устанавли­ ваются в зависимости от уровенного режима и термической страти-

фикации водной массы. Можно наметить примерно следующие важнейшие периоды, в течение которых следует обязательно брать пробы воды:

1) незадолго до вскрытия озера, т. е. при наименьшем уровне (период обратной стратификации температуры воды); для уме­ ренных широт в феврале—марте;

2)весной в период гомотермии; в проточных же озерах с боль­ шими колебаниями уровня — при возможно наивысшем уровне . (обычно май);

3)в период, летней стагнации, т. е. во время наибольшего про­

грева воды и наинизшего уровня (июль—август); 4) осенью, незадолго до ледостава (октябрь—ноябрь).

В зависимости от целей исследования могут потребоваться до­ полнительные пробы воды между этими сроками.

Организация и проведение гидрохимических наблюдений на озерах рассматриваются более подробно в специальных настав­ лениях. -

Выбор пунктов наблюдений за химическим составом воды и его режимом является весьма ответственным моментом. Он будет зависеть от целей исследования. Надо стремиться к тому, чтобы взятые пробы воды отобразили наиболее существенные черты водоема в целом или данной его части, а не случайные явления чисто местного характера. Поэтому не следует брать пробы воды на химический анализ в следующих пунктах:

1) подверженных непосредственному влиянию вод притоков,

2)вблизи населенных пунктов, если около них в данный во­ доем выводятся сточные воды или берега загрязняются отбросами;

3)около предприятий, загрязняющих воду отходами производ­ ства, около пристаней, бань и т. п.;

4)в участках слабого Еодообмена, т. е. в застойных участках:

взатонах, на мелководье и в рукавах у самого берега.

Пробы воды на химический анализ следует брать на стрежне потока с поверхности (0,2—0,5 м). При глубоком русле и очень " слабом течении целесообразно брать пробы на разных глубинах. Часто возникает необходимость специально выяснить влияние загрязнений от промышленных объектов и населенных пунктов. Руководящим приемом в этом случае должно быть сравнение состава воды проб, взятых выше и ниже места выпуска сточных вод. Количество же проб будет зависеть от необходимой детализа­ ции влияния загрязнений на нижерасположенный участок реки, в частности от установления увеличения концентрации компонен­ тов загрязнений, от распределения струй сточных вод в потоке,

хода процесса самоочищения и пр.

Взятие проб воды в озерах обычно производится одновременно с гидрологическими работами, поэтому этот вопрос подробно рас­ сматривается в соответствующих наставлениях. Здесь можно

. лишь отметить, что пробы берут на станциях или на серии стан­ ций (разрезы, полуразрезы) в участках озера, наиболее характер­ ных в смысле общих черт озера или определенных его районов.

9

Поэтому без особых на то оснований не следует

брать

пробу

 

воды вблизи устья крупных притоков, в обособленных участках

 

мелководья, заливах, бухтах и тому

подобных местах.

Пробы

 

воды в озере берут на разных горизонтах и как минимум на двух:

 

у поверхности

(0,2—0,5 м) и у дна (0,5 м от дна).

На промежу­

|

точных горизонтах пробы воды берут в зависимости от суще-

ствующего в это

время распределения слоев

воды

с различной

:

температурой. В таких случаях пробы воды следует брать в зави1

 

симости от положения температурного скачка: одну пробу выше

!

слоя скачка, одну пробу в слое скачка и одну ниже.

В последнем

слое в зависимости от глубины озера

иногда следует брать не­

 

сколько проб (для глубоких озер). В целях сравнимости резуль­

 

татов химического анализа проб воды следует установить стан­

 

дартные горизонты:. 0,5, 2, 5, 10, 20, 30, 50 и 100 м, сообразуясь

 

при этом с термической стратификацией.

 

 

 

 

Таким образом, организация систематических наблюдений над

 

гидрохимическим

режимом, водоема

любого

типа

заключается

;

в проведении работ на самом объекте

(в полевых условиях), кото-

рые следует совмещать с гидрологическими работами, и в химиче­

 

ской лаборатории, в которой проводится основная часть химиче­

 

ских определений. Полевые гидрохимические работы выполняются

 

гидрохимиком или хорошо обученным работником другой спе­

 

циальности, химический же анализ воды в лаборатории может

 

быть поручен

только достаточно опытному гидрохимику.