Методическое пособие 764
.pdf
Чувствительным элементом датчика служит пьезокварцевый резонатор (ПКР) АТсреза с базовой частотой колебаний F0 = 10 – 12 МГц. Изменение собственной частоты колебаний, генерируемых пластиной кварца акустических волн, зависит от природы и массы вещества (m, мкг), нанесенной на поверхность электродов пластины, F= m Kf (Kf – градуировочная константа микровесов) [4]. Из ПКР чувствительный и селективный к определяемому соединению пьезосенсор получают путем нанесения на его электроды тонких пленокактиваторов. В основном, это стандартные газохроматографические фазы, твердотельные тонкие пленки и специфические к определяемым компонентам вещества [5].
Вкачестве предмета исследования изучен наиболее распространенный в гражданской
ивоенной авиации керосин марки ТС-1, применяемый для заправки самолетов с реактивными и турбореактивными двигателями. Ранее экспериментально была выбрана оптимальная пленка-активатор электродов ПКР для детектирования паров топлива на основе многослойных углеродных нанотрубок, характеризующихся высокой чувствительностью к парам нефтеуглеводородов, быстрой (без нагревания) регенераций, стабильностью аналитического сигнала при проведении более 2500 измерений [6]. На электроды ПКР многослойные углеродные нанотрубки наносили методом ультразвукового суспензирования.
Подготовленные пьезосенсоры закрепляли в открытых ячейках детектирования устройства для непрерывного мониторинга утечек и разливов топлива (рисунок 1). Устройство состоит из двух миниатюрных ячеек детектирования (1) с открытым входом и перфорированной крышкой(2), служащей для самопроизвольной диффузии паров топлива от места разлива в околосенсорное пространство. Внутри ячеек детектирования закреплены по одному пьезосенсору (3) и лопастному вентилятору (4), расположенному на площадках (5) рядом с пьезсенсорами. Устройство также включает схему возбуждения колебаний пьезосенсора (6), микроконтроллер (7), на одной из боковых панелей которого размещена кнопка включения
(8) и вход для подключения к сети переменного тока (9), кабели (10), по которым проходят аналитические сигналы от двух пьезосенсоров на пульт оператора (11), сигнальную систему или ПК.
1 – ячейки детектирования, 2 – перфорированные крышки, 3 – пьезосенсоры, 4 - лопастные вентиляторы, 5 – держатели для пьезосенсоров и вентиляторов, 6 – схема возбуждения колебаний пьезосенсоров, 7 – микроконтроллер, 8 – кнопка включения/выключения,
9 – вход для подключения к сети, 10 – кабели, 11 – пульт оператора Рис. 1. Течеискатель топлива на основе пьезосенсоров
161
Две ячейки детектирования работают непрерывно и параллельно друг другу, передавая на микропроцессор информацию о состоянии частоты базовых линий двух идентичных пьезосенсоров ( F/ τ, Гц / c) (рис. 2). Дрейф базовой линии пьезосенсоров (рис. 2.I) обусловлен их высокой чувствительностью и особенностями поведения в открытой ячейке детектирования: даже незначительное изменение параметров окружающей среды (состав и движение воздуха) вызывает изменения частоты колебаний ПКР. На рис. 2.II показано механическое воздействие, произведенное на один из датчиков, при этом частота колебаний второго остается постоянной. В случае разгерметизации цистерны или трубопровода пары керосина диффундируют в околосенсорное пространство детекторов, частота колебаний пьезосенсоров уменьшается пропорционально концентрации паров керосина в околосенсорном пространстве. Если оба сенсора ведут себя идентично (рис. 2.III) – аналитические сигналы непрерывно возрастают в течение 10 – 20 с, то при достижении заданного порога (связанного с температурой окружающей среды и природой контролируемой жидкости) срабатывает сигнальное устройство. Одновременно поступает сигнал на пульт оператора.
Для уменьшения времени стабилизации пьезосенсора (возвращение частоты базовых линий к значению F0) после срабатываний и нагрузок конструкция ячеек детектирования оснащена лопастными вентиляторами, ускоряющими воздухообмен в околосенсорном пространстве и, как следствие, десорбцию паров легковоспламеняющихся жидкостей с пленочного покрытия электродов (рис. 2.IV).
I – дрейф базовой линии, II – механическое воздействие на один сенсор,
III – сорбция паров керосина на двух пьезосенсорах,
IV – десорбция керосина с пленок активаторов пьезосенсоров
Рис. 2. Аналитические сигналы пьезосенсоров, работающих параллельно
162
Таким образом, значительно уменьшить вероятность ложных срабатываний устройства непрерывного мониторинга утечек и разливов топлив на станциях перекачки позволяет параллельная работа двух одинаковых устройств на основе пьезосенсоров, которые сигнализируют об утечке только в случае идентичного изменения частоты колебаний. При этом исключается ложное срабатывание при механическом воздействии на датчик и во время стабилизации сенсора после срабатываний и нагрузок. Быстродействие и высокая чувствительность пьезосенсорного течеискателя позволит проводить раннюю диагностику состояния оборудования (быстрее в 2–3 раза, чем известные системы дистанционного управления и сбора данных выдают предупреждение). Для использования датчика в системах обнаружения утечек необходимо его оснащение цифровыми коммуникациями, обеспечивающими не только локальную, но и удаленную сетевую сигнализацию и диагностику через системы управления зданиями, электронную почту, SMS, Интернет. Экономичность, миниатюрность, простота в обслуживании и доступность течеискателя позволит создать различные по своей сложности системы с модульной архитектурой для конкретных нужд мониторинга утечек жидких топлив.
Литература
1.Мишкин, Г.Б. Классификация систем обнаружения утечек на магистральных трубопроводах нефти, газа и нефтепродуктов [Текст] / Г.Б. Мишкин // Молодой учѐный. – 2010. –
№11 (22). – Т. I. – С. 56–58.
2.Кочетова, Ж.Ю. Экомониторинг нефти и нефтепродуктов в объектах окружающей среды [Текст]: монография / Ж.Ю. Кочетова. – Изд.: ВУНЦ ВВС «ВВА», 2016. – 204 с.
3.Ожерельев, Д.А. К вопросу о методах обнаружения утечек и несанкционированных врезок на магистральных нефтепроводах [Текст] / Д.А. Ожерельев // Науки о земле. – 2015. –
№1. – С. 85–94.
4.Малов, В.В. Пьезорезонансные датчики [Текст] / В.В. Малов. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 272 с.
5.Кучменко, Т.А. Инновационные решения в аналитическом контроле [Текст]: монография / Т.А. Кучменко. – Воронеж, 2009. – 252 с
6.Кочетова, Ж.Ю. Пьезосорбционный датчик для решения экологических проблем на военных аэродромах [Тест] / Ж.Ю. Кочетова, Т.А. Кучменко, О.В. Базарский / ХХ Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. – Екатеринбург: Уральское отделение Российской академии наук, 2016 г. – Т. 4. – 512 с.
1ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» 2 Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени
профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)
T.A. Kuchmenko1, O.V. Timoshinov2, Zh.Yu. Kochetova2, A.V. Chalyy2
CONTROL OF KEROSENE LEAKS ON THE PUMPING STATIONS
BY THE USING OF PIEZOSENSOR
The miniature economical sensor for the continuous monitoring of fuel leaks on the pumping stations were developed. The operating principle of the sensor based on the quartz crystal microbalance method. Electrodes of quartz crystal resonators modified by the sensitive and resistant pairs of petroleum products with a coating based on carbon nanotubes. Due to the design of the cell detection, the using of two identical detectors in parallel, the proposed algorithm read the analytical signals was able to reduce the probability of false positives of the sensor
Key words: leaks of fuel, the pumping station of fuel, piezosensor, leak detector
1Voronezh state University of engineering technologies»
2Аir force «N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin Air Force Academy», Voronezh
163
УДК 541.11/.118
Ю.С. Перегудов1, А.В. Астапов2, С.И. Нифталиев1, Б.А. Обидов1
ВОЛОКНИСТЫЕ СОРБЕНТЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД ОТ ИОНОВ КАДМИЯ
Калориметрическим методом исследован процесс сорбции ионов кадмия (II) волокнистым ионообменником ФИБАН Х-1, содержащим иминодиуксусные функциональные группы. Измерен тепловой эффект процесса, рассчитана энтальпия процесса. Определено время процесса
Ключевые слова: очистка воды, сорбция, ионы кадмия, волокно ФИБАН Х-1, энтальпия
Источником появления кадмия в природных водах являются стоки предприятий различных производств. Например, гальваническое производство, где происходит загрязнение промывных и сточных вод ионами тяжелых металлов. Кадмий относится к ряду тяжелых металлов, ионы которого обладают высокотоксичным действием. В табл. 1 приведены основные характеристики загрязняющего вещества.
Одним из методов извлечения катионов кадмия является ионный обмен. В качестве сорбента можно использовать ионообменные волокна [1,2]. Волокна представляют собой пространственно-сшитые трехмерные структуры, состоящие из ориентированных макромолекул, содержащих функциональные группы. Данные группы способны диссоциировать в жидких средах и обмениваться противоионами, а также проявлять хемосорбционные свойства. По сравнению с гранульными ионитами волокна при использовании в процессах водоочистки обладают следующими основными преимуществами: широкий выбор конструктивного оформления технологических процессов, высокая скорость сорбции-регенерации, сочетание механической и ионообменной (хемосорбционной) очистки и т.д.
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
|
|
Характеристика загрязняющего вещества |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Вещество |
ПДК |
Класс |
Источники загряз- |
|
Воздействие на орга- |
|
|
(мг/дм3) |
опасности |
нения |
|
низм |
|
Кадмий |
0,001 |
2 |
Гальванические це- |
|
Увеличение кардио- |
|
Cd2+ |
|
|
ха, кадмирование, |
|
васулярной, почеч- |
|
|
|
|
коррозия труб с |
|
ной, онкологической |
|
|
|
|
гальваническим по- |
|
заболеваемости, по- |
|
|
|
|
крытием |
|
вреждения костной |
|
|
|
|
|
|
ткани. |
|
Основное преимущество волокнистых сорбентов заключается в их высокой удельной поверхности, которая примерно на порядок выше, чем у гранулированных ионитов. Сопоставление геометрической поверхности волокон и гранул дает представление о потенциальном преимуществе волокон при условии одинаково развитой внутренней структуры. Это сказывается в первую очередь на скорости сорбционного процесса. Чем более развита геометрическая поверхность, тем быстрее, а при заданной продолжительности сорбции – полнее протекает процесс сорбции. В результате сравнительного исследования хемосорбционных процессов оказалось, что скорость сорбции волокнистыми материалами в несколько раз выше, чем зернами, в особенности на начальных стадиях процесса. Ионообменные волокна способны сохранять свои физикомеханические свойства в течение 100 циклов сорбциярегенерация. Рабочий интервал рН составляет 5-12.
В работе использовалось волокно Фибан Х-1 в Na-форме на основе полиакрилонитрильного волокна. Волокно содержит функциональные группы:
164
Волокно данной марки разработано Институтом физико-органической химии Академии Наук Беларуси на основе полиакрилонитрильного волокна. Подготовку волокна осуществляли по стандартным методикам [3]. Для эксперимента брали растворы нитрата кадмия с концентрацией от 0,001 до 0,01 моль/дм3. При изучении процессов сорбции ионов из водных растворов необходимо учитывать их гидратационные характеристики. В табл. 2 приведены некоторые характеристики исследованного иона, такие как ионный радиус, энтальпии
(ΔHгидр) и энтропии (ΔSгидр), гидратации, изменение энтропии воды при гидратации иона кадмия (II) (ΔSII) [4]. При введении в воду неорганических ионов возникают два эффекта.
Один связан с тем, что взаимодействие иона с молекулами воды приводит к нарушению ее структуры, характерной для чистой воды. Этот эффект сопровождается ростом энтропии (эффект разупорядочения). Второй эффект – взаимодействие иона с водой приводит к стабилизации ее структуры и сопровождается уменьшением энтропии (эффект упорядочения). Эффект упорядочения преобладает над эффектом разупорядочения для двух- и более зарядных ионов [4].
Взаимодействие волокна с растворами солей кадмия (II) проводили на дифференциальном теплопроводящем микрокалориметре МИД-200 при 298 К. В калориметрический стакан помещали 50 см3 раствора соли, а в лодочку, плавающую на поверхности, 0,2 г волокна Фибан Х-1. После термостатирования в течение суток волокно и раствор соли смешивались и регистрировались тепловые эффекты их взаимодействия. Погрешность калориметрических измерений не превышала 2% [5]. Определяли величину сорбции ионов кадмия (II) волокном по уменьшению их концентрации в растворе (комплексонометрический метод) после его контакта с волокном [6].
Таблица 2
Ионный радиус r (по Гольдшмидту), энтальпия и энтропия гидратации, изменение энтропии воды при гидратации иона кадмия (II)
Ион |
r, нм |
- Hгидр, |
- Sгидр, |
SII, |
|
|
кДж/моль |
Дж/моль·К |
Дж/моль·К |
|
|
|
|
|
Cd+2 |
0,103 |
2685,7 |
411,3 |
143,1 |
По результатам калориметрических измерений получены термокинетические кривые, приведенные на рис. 1. Данные кривые представляют собой энергию процесса как функцию от времени W= f(τ). На термокинетических кривых имеется один максимум.
165
Рис. 1. Термокинетические кривые сорбции катионов Cd(II) Фибан Х-1 из растворов с раз-
личной концентраций: 1 - 0,01; 2 – 0,008; 3 – 0,006; 4 – 0,004; 5 – 0,002 моль/дм3.
Установлено, что взаимодействие волокна Фибан Х-1 с ионами кадмия сопровождается поглощением тепла. Следует отметить, что величина максимума теплопоглощения сорбции и время процесса увеличивается с ростом концентрации ионов кадмия в растворе. Продолжительность процесса составила 1,7-2,7 часа. Из термокинетических кривых были рассчитаны энтальпии процесса, которые представлены на рис. 2.
Процесс взаимодействия волокна Фибан Х-1 с ионами кадмия складывается из параллельно идущих стадий. Каждая стадия вносит свой вклад в энтальпию процесса в целом. Основными вкладами будем считать следующие:
∆Н = ∆Нсорб. + ∆Нд.и. + ∆Нд.ф. + ∆НH2O + ∆Ндеф,
где ∆Нсорб - сорбция ионов волокном, ∆Нд.и. - дегидратация ионов, ∆Нд.ф - дегидратация функциональных групп ионита, ∆НH2O - изменение структуры воды, связанное с природой иона, ∆Ндеф - деформация полимерных цепей ионообменника для образования сорбционных центров ∆Ндеф.[7]. Сорбция ионов кадмия осуществляется волокном, вероятно, за счет ионнокоординационного взаимодействия с функциональными группами (одной или двух) Фибан Х-1. Данный процесс является экзотермическим. Одновременно, протекают процессы дегидратации функциональных групп сорбента и ионов кадмия, сопровождающиеся затратами тепла. Кроме того, сорбция с участием двух функциональных групп, связана с изменением конформационного состояния полимерных цепей ионообменника для образования координационных центров, определяемых электронным строением ионов кадмия. Этот процесс тоже является энергозатратным.
166
Рис.2. Зависимость энтальпии процесса от концентрации ионов кадмия(II)
Таким образом, эндотермический эффект процесса можно объяснить тем, что в данной системе затраты энергии превышают тепловой эффект ионно-координационнного взаимодействия катионов кадмия(II) и групп волокна Фибан Х-1.
Литература
1.Зверев М.П. Хемосорбционные волокна – материалы для защиты среды обитания от твердых выбросов [Текст] / М.П. Зверев // Экология и промышленность России.- 1997. - №4.
–С.35-38.
2.Дружинина Т.В. Сорбционно-активные полимерные материалы на основе модифицированных волокон [Текст] / Т.В. Дружинина // Химические волокна - 2012. -№4. – С.4- 10.
3.Полянский Н.Г. Методы исследования ионитов [Текст]: учеб. для вузов / Н.Г. Полянский, Г.В. Горбунов, Н.Я. Полянская.- М.: Химия, 1976.-280 с.
4.Крестов Г.А. Термодинамика ионных процессов в растворах [Текст]: учеб. для вузов/ Г.А. Крестов.- Л.: Химия, 1984.- 272 с.
5.Копылова, В.Д., Зверев, О.М., Перегудов, Ю.С., Астапов, А.В. Энтальпия и кинетика сорбционных процессов с участием волокнистых хемосорбентов ВИОН [Текст] / В.Д. Копылова, О.М. Зверев, Ю.С. Перегудов А.В. Астапов, // Журн. физич. химии. 2008. Т. 82. № 4. С. 739-744.
6.Харитонов Ю.Я Аналитическая химия [Текст]: учеб. для вузов/ Ю.А. Харитонов.- М.: Высшая школа, 2003.-559 с.
7.Астапов, А. В., Перегудов, Ю. С., Нифталиев, С. И. Сорбция катионов никеля (II) хелатным волокнистым сорбентом Фибан Х-1 [Текст] / А.В. Астапов, Ю.С. Перегудов, С.И
Нифталиев // Журнал физич. химии. - 2017. - Т. 91.-№ 8. - С. 1397-1402.
1 ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» 2 Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени
профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)
Yu.S. Peregudov1, A.V. Astapov2, S. I. Niftaliev1, B.A. Obidov1
167
FIBROUS SORBENTS FOR PURIFICATION OF WASTE INDUSTRIAL WATERS
OF CADMIUM IONS
By the method of calorimetry investigated process of a sorption of ions of cadmium (II) on a fibrous sorbent FIBAN X-1, containing iminodiacetic functional groups. Heat effect of process is measured, the process enthalpy is calculated. Process time is defined
Keywords: water purifications, sorption, cadmium ions, fiber FIBAN X-1, enthalpy
1 Voronezh State University of Engineering Technologies
2Аir force «N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin Air Force Academy», Voronezh
УДК 556.531(470.324)
Т.И. Прожорина, Т.В. Нагих
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВАВОД РЕК БЛИЖНЕГО ПОДВОРОНЕЖЬЯ
Возрастающая антропогенная нагрузка сильно влияет на качество поверхностных водных ресурсов. Мониторинг и контроль за состоянием водных объектов поможет выявить источники и причины загрязнения вод, оценить их экологическое состояние на момент исследования и сделать прогноз на будущее. В работе приведены результаты химического анализа различных по протяженности рек: Дон, Воронеж и Усманка, протекающих в пределах 40-км зоны крупного индустриального города Воронежа. Установлена зависимость между химическим составом и качеством речных вод, подвергающихся интенсивной антропогенной нагрузке
Ключевые слова: оценка качества воды, химический анализ, органолептический анализ, эколого-аналитические методы анализа природных вод, класс качества воды, приоритетные загрязняющие вещества, антропогенная нагрузка, пре- дельно-допустимые концентрации объектов рыбохозяйственного значения
Воронежская область характеризуется низкой природной водообеспеченностью, она находится в зоне с недостаточным увлажнением. На каждого жителя Воронежской области приходится примерно 1500 м3 воды. Это один из самых низких показателей в ЦентральноЧерноземном районе и в целом по стране. В то же время коэффициент использования водных ресурсов Дона – один из самых высоких в стране [1].
Одной из характерных проблем области, как в целом и России, является недостаточная рациональность использования водных ресурсов. Высоким уровнем водоемкости характеризуется экономика области и отдельные предприятия промышленности и коммунального хозяйства.Эффективное использование речных вод без нанесения ущерба и вреда геосистеме реки и еѐ бассейну должно базироваться на строгом учете водного фонда, количественного и качественного состояния водотоков.Так, например, река Дон является главной воднотранспортной магистралью области, источником технического водоснабжения промышленных предприятий и сельхозобъектов, используется в рекреационных целях, а так же для рыболовства. При этом р. Дон является приемником сточных вод, сбрасываемых с очистных сооружений ООО «РВК-Воронеж» совместно с неочищенным поверхностным стоком правобережной части города, что оказывает негативное влияние на качество воды. Другим при-
мером водных экосистем, подвергающихся антропогенной нагрузке, может |
служить р. Ус- |
|
мань, протекающая |
по Воронежской и Липецкой областям и являющаяся |
левым прито- |
ком реки Воронеж. |
Реку интенсивно посещают тысячи отдыхающих. К сожалению, ее бе- |
|
рега разрушаются, а пойма страдает от вторжения автомобилей.Требуются |
крайне необхо- |
|
димые меры по спасению реки. С учетом наиболее интенсивной антропогенной нагрузки на водные ресурсы вблизи областного центра в качестве пригородной зоны нами определена ближайшая 40 – км зона, ограничивающая территорию Воронежского городского округа, которую «условно» можно называть как Ближнее Подворонежье. По этой территории протекают такие реки как Дон, Воронеж, Усманка, которые были выбраны в качестве объектов исследования.
Цель работы заключается в эколого-аналитической оценке качества вод рек Ближнего Подворонежья на основании результатов химического состава.
168
Исследуемые водотоки относятся к разным категориям по протяженности и составляют общую часть гидрологической речной системы: - р. Дон – большая река (1967 км); р. Воронеж – средняя река (520 км) - левый приток р. Дон; р. Усмань – носит пограничный характер между средней и малой рекой (151 км) – левый приток р. Воронеж.
Отбор разовых проб воды осуществлялся на расстоянии 1,5-2,0 м от берега реки, с поверхностного слоя 30-50 см с помощью батометра. Работа проводилась в осенний период 2016-2017г г. Всего было отобрано 27 проб воды, в том числе из р. Дон – 9 проб, из р. Воронеж - 9 проб, из р. Усманка - 9 проб (табл.1).
Таблица 1
|
Точки отбора проб воды из р. Дон, Воронеж и Усманка |
|
№ |
Место взятия пробы воды |
|
пробы |
|
|
|
Река Дон |
|
1 |
Рамонский район, с. Новоживотинное, левый берег |
|
2 |
Семилукский район, г. Семилуки, правый берег, окраина, возле моста |
|
3 |
Семилукский район, г. Семилуки (центральный пляж) |
|
4 |
Г. Воронеж, пос. Тепличный, левый берег |
|
5 |
г. Воронеж (на 500 м выше Правобережных очистных сооружений (ПОС) |
|
6 |
г. Воронеж (в месте сброса стоков с ПОС) |
|
7 |
г. Воронеж (на 1000 м ниже сброса стоков с ПОС) |
|
8 |
Г. Нововоронеж |
(на 1 км выше города) |
9 |
Г. Нововоронеж |
(на 5 км ниже города) |
|
Река Воронеж |
|
10 |
Посѐлок НелжаРамонского района |
|
11 |
пос. Ступино Рамонского района |
|
12 |
Ступино - мост Рамонского района |
|
13 |
Между с. Берѐзово и с. ИвницыРамонского района |
|
14 |
с. Березово Рамонского района |
|
15 |
Пляж ЯрушкаРамонского района |
|
16 |
Родник ПариновскийРамонского района |
|
17 |
Г. Рамонь (под мостом) |
|
18 |
Село ЧертовицыРамонского района |
|
|
рекаУсманка |
|
19 |
Г. Воронеж , пос. Боровое, пляж |
|
20 |
Г. Воронеж , пос. Сомово, пляж |
|
21 |
Новоусманский район, С. Новая Усмань ( на 500 м выше сброса сточных вод |
|
|
от «Новоусманское ЖКХ») |
|
22 |
Новоусманский район, С. Новая Усмань (в месте сброса сточных вод от «Но- |
|
|
воусманское ЖКХ») |
|
23 |
Новоусманский район, С. Новая Усмань (на 1000 м ниже сброса сточных вод |
|
|
от «Новоусманское ЖКХ») |
|
24 |
Рамонский район, Воронежский государственный природный биосферный |
|
|
заповедник |
|
25 |
Верхнехавский район с. Углянец (на 500 м выше сброса стоков с городских |
|
|
очистных сооружений) (40 км от Воронежа) |
|
26 |
Верхнехавский район с. Углянец (в месте сброса стоков с городских очистных |
|
|
сооружений) |
|
27 |
Верхнехавский район с. Углянец (на 1000 м ниже сброса стоков с городских |
|
|
очистных сооружений) |
|
169
Химический анализ проб речных вод проводился на базе эколого-аналитической лаборатории факультета географии, геоэкологии и туризма Воронежского госуниверситета с применением следующих методов анализа: органолептический (прозрачность, осадок, цветность, запах), титриметрический (общая жесткость, Са2+, Сl-, SO42-, HCO3-); потенциометрический (рН); кондуктометрический (общая минерализация), колориметрический (общее железо, аммонийный азот, нитриты и нитраты) и расчетный (Mg2+). Каждая проба анализировалась в 2-хкратной повторности по 16 показателям. Итого было выполнено 864 анализа.
Первым этапом оценки качества воды является проведение органолептических исследований, к которым относится визуальная оценка интенсивности цветности воды, прозрачности, характера и интенсивности запаха, характера и количества осадка [2].
Согласно результатам органолептических исследований наибольшей цветностью обладают воды р. Воронеж (около 40 град) и несколько проб р. Дон (№6,7 имеют цветность 50 и 40 град соответственно). А также две пробы р. Усманка №3,4 имеют повышенную цветность 50 град, а проба № 8 отличается цветностью до 70 град. Цветность вод объясняется наличием в водоеме тонкодисперсных взвесей естественного или антропогенного происхождения. Высокие значения цветности вод отдельных проб объясняются высокой нагрузкой со стороны промышленных и сельскохозяйственных предприятий.
Наиболее интенсивным запахом обладают по одной пробе воды р. Дон (№6) и р. Усманка (№8), что связано, в первую очередь, со сбросом недостаточно очищенных вод с правобережных очистных сооружений г. Воронежа и с. УглянецВерхнехавского района.
Органолептические показатели не нормируются для вод рыбохозяйственного назначения, но их повышенные значения могут косвенно свидетельствовать о загрязнении вод.
На основании результатов химического состава был проведен сравнительный анализ определяемых ингредиентов с ПДК загрязняющих веществ для водоемов рыбохозяйственного назначения.В целях обобщения полученных результатов, были подсчитаны усредненные значения всех показателей химического состава исследуемых водотоков (табл.2).
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
|
Средние показатели качества вод исследуемых водных объектов |
|||||
Показатель |
Р. Дон |
Р. Воронеж |
Р. Усманка |
ПДКрыбохоз. |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
рН |
|
7,79 |
7,76 |
7,82 |
6,5-8,5 |
|
Общая минерализация, мг/л |
435 |
533 |
733 |
1000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Общая жесткость, ммоль/л |
4,53 |
3,56 |
6,08 |
7,0 |
|
|
|
|
средняя |
средняя |
жесткая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ca2+, мг/л |
35,12 |
59,62 |
84,67 |
180 |
|
|
Mg2+, мг/л |
17,67 |
7,19 |
18,84 |
40 |
|
|
НСО3-, мг/л |
249,26 |
188,68 |
287,1 |
400-500 |
|
|
SO42-, мг/л |
121,44 |
84,44 |
80,67 |
100 |
|
|
CI-, мг/л |
49,24 |
27,78 |
39,48 |
300 |
|
|
Железо общ, мг/л |
0,27 |
0,12 |
0,24 |
0,1 |
|
|
NO3 |
-, мг/л |
10,14 |
3,86 |
37,24 |
40 |
|
NO2 |
-, мг/л |
0,25 |
0,08 |
0,19 |
0,08 |
|
NН4 |
+, мг/л |
4,47 |
0,14 |
2,66 |
0,5 |
|
Усредненные значения всех показателей химического состава показали, что по степени загрязненности исследуемые водотоки можно расположить в следующий убывающий ряд: р. Дон > р. Усманка> р. Воронеж.
По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы.
1. Река Дон– крупная водная артерия области, испытывающая большую антропоген-
170