Техногенные системы и экологические риски (110

Цветность

Цветность – это показатель качества, характеризующий интенсивность окраски воды и обусловленный содержанием окрашенных химических соединений. Количественно цветность выражается в градусах платинокобальтовой (хромово-кобальтовой) шкалы. Доброкачественная питьевая вода должна быть бесцветной, т.е. иметь не более 20° цветности.

Цветность природных вод, обусловленная присутствием гумусовых кислот и соединений Fe3+, имеет желтовато-бурый или коричневый цвета; наличие солей закиси железа и свободной серы придают воде зеленовато-голубую окраску; марганцовые соединения – темный цвет; сульфобактерии – красный оттенок. Сточные воды промышленных предприятий могут окрасить воду в любой цвет в зависимости от химической природы красителя.

Ход определения

1.Строят хромово-кобальтовую шкалу цветности, смешивая растворы

№1 и № 2 в цилиндрах на 100 мл в соотношениях, указанных в табл. 18.

Таблица 18

Шкала цветности

2.Цветность испытуемого образца воды можно определить визуально. Для этого в такой же цилиндр, как и у шкалы, наливают 100 мл профильтрованного образца воды.

3.Просматривая окраску контрольных растворов сверху вниз, находят цилиндр, окраскажидкостивкоторомсовпадает сокраскойиспытуемойводы.

4.Более точно цветность определяют на фотоэлектроколориметре (по синему спектру). Для этого строят градуировочный график по хромовокобальтовой шкале цветности.

При цветности выше 35° водопотребление ограничивают.

Реактивы

1.Раствор № 1: 0,0875 г К2Cr2О7 + 2 г СоSО4 + 1 мл конц. H2SО4 растворяют в дистиллированной воде и доводят объем до 1 л в мерной колбе. Цветность раствора соответствует 500°.

2.Раствор№2: 1 млконц. H2SО4 доводятдистиллированнойводойдо1 л.

Осадок

Ход определения

1. Взбалтывают испытуемую воду, наливают в цилиндр слоем 30 см и оставляют в покое на 1 час (вода из открытого водоема) или на сутки (вода из подземных источников).

31

2. Осадок оценивают количественно (нет, незначительный, заметный, большой) и качественно (песчаный, глинистый, илистый, кристаллический, хлопьевидный). Отмечают также цвет осадка.

Большой осадок свидетельствует о загрязнении воды.

Вкус, привкус, запах

Питьевая вода должна обладать приятным освежающим вкусом и не менять запаха. Растворенные соли, органические вещества, газы, поступающие в воду с промышленными и хозяйственно-бытовыми стоками, могут придавать ей посторонние запах и вкус. Так, ионы магния и бария придают воде горький вкус, ионы водорода – кислый, ионы солей – соленый, гумусовые вещества – болотистые привкус и запах. Промышленные и хо- зяйственно-бытовые отходы придают воде запах хлора, сероводорода, фенолов, нефтепродуктов и др.

Вкус, привкус и запах воды определяются методом экспертных оценок по пятибалльной шкале (см. табл. 19).

Таблица 19

Оценка вкуса и запаха

При выдаче воды потребителю вкус, привкус и запах ее не должны быть выше 2 баллов, в противном случае водопотребление ограничивают.

Ход определения запаха

1. Колбу (250 мл) на 2/3 заполняют испытуемой водой, закрывают пробкой, сильно встряхивают, открывают пробку и вдыхают запах. Ощущения оценивают по шкале.

2.Для усиления интенсивности запахов воду подогревают в той же колбе с пробкой до 60°. Колбу вращательными движениями взбалтывают, резко убирают пробку и вдыхают запах. Ощущения оценивают по шкале.

3.Помимо интенсивности, необходимо указать характер запаха: ароматный, болотный, гнилостный, древесный, землистый, плесневый, рыбный, сероводородный, травянистый, неопределенный.

Чистые природные воды запахов не имеют.

32

Ход определения вкуса и привкуса

Определение ведется в заведомо безопасной воде при 20° С либо воду предварительно кипятят в течение 5 мин и охлаждают до 20° С. Воду набирают в рот малыми порциями, не проглатывая, задерживают на 3–5 с и сплевывают. Ощущения оценивают по шкале.

Помимо интенсивности, необходимо указать характер вкуса: сладкий, соленый, горький, кислый. Все остальные привкусы (вяжущий, металлический, железистый и др.).

3.2. Определение активной реакции (рН) воды

Водородный показатель природных вод в норме колеблется от 6,5 до 8,5 и зависит от соотношения концентраций свободного диоксида углерода и бикарбонат-иона. Значительные отклонения рН могут происходить вследствие попадания в воду промышленных и бытовых стоков, загрязненных атмосферных осадков. Выпадающие кислотные дожди уже привели к снижению рН ряда скандинавских озер, способствуют повреждению памятников архитектуры, вымыванию из почвы и усвоению корнями растений соединений тяжелых металлов (свинец, кадмий, медь) – в кислой среде они переходят в растворимые соли. Таким образом, величина рН характеризует состав воды и степень ее загрязнения, вследствие чего необходимо всегда выявлять причины ее резких изменений.

Ход определения

Измерение рН испытуемой воды проводят потенциометрически: 7 – нейтральная, более 7 – щелочная, менее 7 – кислая реакция среды.

3.3. Определение минерализации воды

Минерализация воды характеризует общее количество растворенных в ней веществ (минеральных солей) и определяется по сухому остатку. Сухой остаток – количество растворенных солей в миллиграммах, содержащихся в 1 л воды. Минеральный состав воды на 85 % и более обусловлен катионами Са2+, Мg2+, Na+ ианионами HCO–3, Cl–, SO42–. Остальная часть минерального

состава представлена макроэлементами Na+, K+, PO43– и микроэлементaми

Fe2+, Fe3+, Cu2+, Mo, J-.

Минеральный состав воды имеет большое значение для поддержания и укрепления здоровья. 20–30 % суммарного потребления минеральных солей приходится на долю питьевой воды, причем этот путь поступления более эффективен, чем поступление с пищей, поскольку из воды ионизированные минеральные компоненты лучше всасываются.

Воду, содержащую до 20–100 мг/л, считают слабо минерализованной, 100–300 – удовлетворительно минерализованной, 300–500 – повышенно

33

минерализованной. Воду с сухим остатком до 1000 мг/л называют пресной, свыше 1000 мг/л – минерализованной. Большинство гигиенистов считают желательной минерализацию питьевой воды в пределах 500-1000 мг/л. Допустимым нижним пределом минерализации воды считается 100 мг/л.

Ход определения

1.Фарфоровую чашку доводят по постоянного веса термостатновесовым методом.

2.Испытуемую воду объемом 250–500 мл профильтровывают и выпаривают на песчаной бане, приливая небольшими порциями в фарфоровую чашку.

3.После выпаривания чашку выдерживают в сушильном шкафу при температуре 110° до постоянного веса, охлаждают в эксикаторе и взвешивают.

Расчет сухого остатка (степени минерализации) проводят по формуле

(а–а1) · 1000 М = ——————————,

V

где М – минерализация, мг/л; а – вес чашки с сухим остатком, мг; а1 – вес пустой чашки, мг;

1000 – коэффициент пересчета на 1 л;

V – объем воды, взятый для определения, мл.

3.4. Определение общей жесткости воды

Под жесткостью воды понимается ее способность влиять на моющие свойства мыла, а также образовывать накипь в котлах и кипятильниках, обусловленная преимущественно наличием солей кальция и магния. Различают временную, постоянную и общую жесткости. Временная (карбонатная) жесткость обусловлена гидрокарбонатами кальция и магния, выпадающими в осадок при кипячении вследствие образования труднорастворимых карбонатов:

Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + СО2 + Н2О

Постоянная жесткость определяется наличием других солей (хлоридов, фосфатов, сульфатов и др.), не выпадающих в осадок при кипячении. Общая жесткость складывается из временной и постоянной. Измеряется она количеством градусов жесткости (мг-экв кальция и магния на литр воды). Один градус (мг-экв/л) жесткости соответствует 20,04 мг/л кальция или 12,16 мг/л магния.

Воду с общей жесткостью до 3,5 мг-экв/л называют мягкой, 3,5–7,0 – средней жесткостью, 7,0–10,0 – жесткой, более 10,0 – очень жесткой.

34

Допустимая величина общей жесткости воды хозяйственно-питьевого назначения составляет 7 градусов (мг-экв/л). Вода с жесткостью свыше 10 градусов имеет неприятный вкус.

Ход определения

1.100 мл фильтрованной испытуемой воды помещают в колбу (250 мл)

вдвух повторностях.

2.К воде добавляют 5 мл хлоридно-аммиачного буфера, 30 мг хромогена черного.

3.Реакционную смесь оттитровывают трилоном Б.

Вычисление общей жесткости (мг-экв/л) производят по формуле n · N · 1000

Жобщ = —————— , V

где n – количество трилона Б, израсходованного на титрование, мл; N – нормальность трилона Б;

1 000 – коэффициент пересчета на литр;

V – объем воды, взятый для определения, мл.

Реактивы

1. Титрованный 0,05 Н раствор комплексона III (трилон Б): 9,305 г комплексона растворяют в 1 л дистиллированной воды. Устанавливают молярность комплексона по фиксанальному раствору магния сернокислого (MgSO4). Для этого в конические колбы (250 мл) отмеривают две пробы 0,1 Н фиксанала MgSO4 по 20 мл разбавляют раствор водой в колбе до 100 мл, приливают 10 мл хлоридно-аммиачной буферной смеси (рН=10), вносят хромоген черный и титруют раствором комплексона до изменения виннокрасной окраски раствора в сине-голубую. Нормальность раствора рассчитывают по формуле

Н MgSO4 · V MgSO4

Нкомп = ————————— ;

Vкомплексона

2.Хромоген черный в виде сухой смеси.

3.Хлоридно-аммиачный буферный раствор с рН = 10. 25 г NH4Cl растворяют в 100 мл воды, приливают 200 мл 25%-го раствора NH4OH, разбавляют водой до 1 л.

4.25%-й раствор NH4OH (аммиак).

3.5. Определение хлоридов в воде методом Мора

Высокая растворимость хлоридов (соединения анионов хлора с катионами, чаще всего с натрием) объясняет широкое распространение их во всех природных водах. В проточных водоемах содержится 20–30 мг/л, в неза-

35

грязненных грунтовых водах – 30–50 мг/л, в водах, проходящих через солончаковые почвы – сотни и тысячи мг/л хлор-ионов. В воду хлориды попадают из почвы, пород, с хозяйственными и промышленными стоками. В связи с этим значение хлоридов для оценки качества воды двоякое. С одной стороны, как элемент минерального состава воды, они влияют на вкусовые свойства, с другой – могут служить показателем возможного загрязнения воды. Опасности для здоровья хлориды сами по себе не представляют и могут допускаться до пределов вкусовой ощутимости. Гигиенические нормативы допускают содержание хлоридов в питьевой воде до 350 мг/л. Вода, содержащая хлоридов более 350 мг/л, имеет солоноватый вкус, а при концентрациях хлоридов более 500–1000 мг/л – неблагоприятно влияет на желудочную секрецию.

Принцип метода Мора основан на осаждении хлоридов азотно-кислым серебром в присутствии хромата калия K2CrO4. При наличии в растворе хлоридов AgNO3 связывается с ними, а затем образует хроматы серебра оранжево-красного цвета:

NaCl + AgNO3 → AgCl↓ + NaNO3

2 AgNO3 + K2CrO4 → Ag2CrO4↓ + 2 KNO3

оранжево-красный

Ход определения

1.100 мл фильтрованной испытуемой воды помещают в колбу (250 мл)

вдвух повторностях.

2.К воде добавляют 5 капель 5%-го раствора K2CrO4.

3.Реакционную смесь оттитровывают 0,01 Н раствором AgNO3. Переход их лимонно-желтой окраски мутного раствора в оранжево-красную, не исчезающую в течение 15–20 с.

Вычисление содержания хлоридов (мг/л) производят по формуле

n · К · 0,355 · 1000

Х = ————————— , V

где Х – содержание хлор-иона, мг/л;

n – количество раствора AgNO3, израсходованного на титрование, мл; К – поправочный коэффициент к титру азотно-кислого серебра; 0,355 – эквивалентное количество хлора, соответствующее 1 мл 0,01 Н

раствора AgNO3, мл;

1 000 – коэффициент пересчета на литр;

V – объем воды, взятый для определения, мл.

Реактивы

1. 0,01 Н раствор AgNO3: 1,6987 г AgNO3 + 1 л дистиллированной воды. Устанавливают титр раствора. Для этого в колбы (250 мл) вносят 10 мл 0,01 Н раствора NaCl и 90 мл дистиллированной воды. Прибавляют 5 капель 5%-го раствора K2CrO4. Содержимое колб оттитровывают раствором

36

AgNO3 до перехода лимонно-желтой окраски мутного раствора в оранжевокрасную, не исчезающую в течение 15–20 с. Поправочный коэффициент к титру AgNO3 рассчитывают по результатам трех титрований:

30 К = ——————— ,

n1 + n2 + n3

где 30 – объем NaCl, взятый три раза по 10 мл;

n1, n2, n3 – объемы AgNO3, израсходованные на три титрования, мл.

2.0,01 Н раствор NaCl готовится из 0,1 фиксанального раствора путем точного разбавления в 10 раз (1 : 9).

3.5%-й раствор K2CrO4: 5 г K2CrO4 + 100 мл дистиллированной воды.

ЛИТЕРАТУРА

1.Голдовская Л.Ф. Химия окружающей среды / Л.Ф. Голдовская. – М. : Мир; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. – 295 с.

2.Федорова А.И. Практикум по экологии и охране окружающей среды / А.И. Федорова, А.Н. Никольская. – М. : Владос, 2001. – 288 с.

3.Почва, город, экология / [отв. ред. Г.В. Добровольский]. – М., 1997. –

319 с.

4.Почвоведение. Лабораторный практикум / [под ред. А.И. Горбылевой]. – Минск : Дизайн ПРО, 2000. – 192 с.

5.Мотузова Г.В. Экологический мониторинг почв / Г.В. Мотузова, О.С. Безуглова. – М. : Академический Проект; Гаудеамус, 2007. – 237 с.

6.Нарыкова В.И. Гигиена водоснабжения / В.И. Нарыкова, Ю.В. Лизунова, М.А. Бокарев. – СПб. : СпецЛит, 2011. – 120 с.

37

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица I

Оценка потенциального плодородия почв по общему содержанию азота, фосфора, калия, % [5]

Таблица II

Оценка эффективности плодородия почв по содержанию легкогидролизуемого азота, мг/100 г почвы [5]

Таблица III

Оценка эффективности плодородия почв по содержанию подвижного фосфора (P2O5), мг/100 г почвы [5]

Таблица IV

Оценка эффективности плодородия почв по содержанию обменного калия

(К2O), мг/100 г почвы [5]

Таблица VI

Нормы хозяйственно-бытового водопотребления для населенных пунктов

(СНиП 2.04.02-84) [6]

39

Таблица VII

Показатели качества воды источников централизованного водоснабжения

(ГОСТ 2761-84) [6]

40