книги из ГПНТБ / Шишкина, Л. А. Гидрохимия учебное пособие

район загрязнения, поэтому при планировании схемы станций не­ обходимо учитывать гидрологический режим района, рельеф дна и конфигурацию берегов. Горизонты для отбора проб и гидрологи­ ческих наблюдений при глубинах более 10 м — стандартные, при глубинах 2— 10 м наблюдения проводят не менее чем на трех го­ ризонтах (поверхность, середина и у дна). При глубинах менее 2 м пробы берут с двух горизонтов — у поверхности и у дна.

Кроме рекогносцировочных работ, производят сбор и система­ тизацию материалов гидрохимических наблюдений района загряз­ нений, которые проводились различными организациями в преды­

с учетом режима сброса сточных вод и гидрометеорологических ус­ ловий, чтобы отразить состояние загрязненности при характерных условиях (сгон-нагон, прилив, максимум и минимум сброса сточ­ ных вод и др.). Обязательно должны проводиться суточные, а при необходимости и многосуточные станции для установления суточ­ ного хода в режиме гидрохимических элементов под влиянием су­ точной изменчивости биологических и биохимических факторов.

С о с т а в н а б л ю д е н и й . Во время рекогносцировочных об­ следований определяют стандартные химические элементы: хлор, кислород, сероводород, окисляемость, pH, щелочность, фосфаты, кремний, нитриты, нитраты, а в предустьевых районах — кальций, магний, сульфаты.

Параллельно со стандартным комплексом гидрохимических оп­ ределений выполняют анализ проб воды на загрязненность: нефть, фенолы, ВПК (биологическое потребление кислорода), детергенты, пестициды, тяжелые металлы и др.

Виды анализа на загрязненность зависят от характера сброса сточных вод. Если в исследуемом районе сбрасываются воды неф­ теперерабатывающей промышленности или балластные воды тан­ керного флота, проводят анализ на нефтепродукты. При отходах цветной металлургии определяют тяжелые металлы, а при хозяй­ ственно-бытовых сбросах — детергенты. Сбросы химической про­ мышленности требуют определения фенолов и т. д.

Кроме химического анализа воды, проводят и визуальные на­ блюдения за плавающими веществами (пленки и пятна минераль­ ных масел), окраской, запахом и привкусом воды.

Обязательно выполняют гидрометеорологические наблюдения (температура воды, цвет и прозрачность, направление и скорость течения, волнение, температура, давление и влажность воздуха, скорость и направление ветра). Необходимо также определять рас­ ход речных вод (если источником загрязнения является устье реки) или режим сточных вод.

Продолжительность рекогносцировочного обследования уста­ навливают для каждого района, учитывая его особенности.

После обработки материала составляют специальные сводные таблицы, строят графики и карты, делают определенные выводы. На основе выводов и предложений организуют стационарные на­

272

Приборы и посуда

1. Колба для отгона растворителя (специальная) — 1 шт.

2.Колба коническая на 250' мл — 2 шт.

3.Воронка делительная на 1—3 л — 1 шт.

4. Воронка для фильтрования с пористым фильтром № 2 — 1 шт.

5.Склянка с притертой пробкой на 250 мл— 1 шт.

6.Бутыль на 5 л — 2 шт.

7.Весы аналитические — 1 шт.

8.Водяная баня— 1 шт.

9.Стеклянная колонка — 1 шт.

10.Фарфоровый тигель или бюкс— 1 шт.

11.Электроплитка—-1 шт.

12.Вентилятор настольный— 1 шт. ■

13.Электромешалка конструкции ГОИНа— 1 шт.

Необходимые реактивы

1.Гексан СбНн.

2.Хлористый кальций СаС12, свежеприготовленный.

3.Окись алюминия для хроматографии.

Отбор проб. Пробы морской воды следует отбирать пластмас­ совым батометром. При отсутствии пластмассового можно поль­ зоваться батометрами Молчанова. Оптимальный объем пробы—■ 4 л. Для отбора проб с поверхности моря можно пользоваться эмалированным ведром. Отбор проб следует производить с носо­ вой части судна.

Ход определения. Пробу морской воды помещают в пятилит­ ровую бутыль. Воду наливают до метки, соответствующей объему,

274

Для исключения ошибок, связанных с наличием в растворителе примесей, необходимо провести «холостой» опыт, проведя через все стадии анализа 800 мл гексана. Эту операцию следует про­ вести 3—5 раз параллельно. «Холостой» опыт проводится для каж­ дой новой партии гексана.

Расчет содержания нефтепродуктов производят следующим об­ разом. Из результата, полученного после взвешивания тигля с неф­ тепродуктами, вычитают массу пустого тигля и величину «холо­ стого» опыта (с учетом количества затраченного при анализе пробы гексана). Разделив полученный результат на количество литров морской воды, взятой для анализа, получают величину кон­ центрации нефтепродуктов в морской воде (в мг/л).

2. Определение фенолов с диазотированной сульфаниловой кислотой

В больших количествах фенолы находятся в сточных водах предприятий анилино-красочной, фармацевтической, коксохимиче­ ской промышленности, в сточных водах производства искусствен­ ных смол, пластических масс и др.

Фенолы являются одной из самых токсических примесей в сточ­ ных водах. При наличии в воде более 0,03 мг/л фенолов исчезают организмы, свойственные чистой воде.

Колориметрический метод определения фенолов основан на их способности образовывать с диазотированной сульфаниловой кис­ лотой при добавлении едкого натра соединения, окрашенные в желтый цвет. Метод пригоден для определения фенолов в водах различной минерализации.

Приборы и посуда

1.Цилиндры Генера— 1 пара.

2.ФЭК-56 или СФ-4— 1 комплект.

3.Прибор для отгонки фенола — 1 комплект.

4.Колбы мерные на 100 мл— 10 шт.

5.Колба коническая на 250 мл ■— 1 шт.

Реактивы и растворы

1.Сульфат меди, 10%-ный раствор.

2.Едкий натр, 0,01 и. раствор, 10%-ный раствор.

3.Серная кислота (1:1, 1 :4).

4.Сульфаниловая кислота — смешение 5 объемов сульфанило­ вой кислоты (1,91 г растворяют в 250 мл дистиллированной воды),

276

одного объема азотистокислого натрия (0,85 г на 250 мл дистиллированной воды) и 5 объемов серной кислоты (1:3).

5.Бромат калия (КВг03), 0,01 н. раствор.

6.Раствор тиосульфата натрия, 0,05 н.

7.Стандартный раствор фенола СбГКОН.

8.Бихромат калия, 0,02 н. раствор.

9.Крахмал, 0,5%-ный раствор.

10.Раствор бромистого калия (КВг), 1,5 г бромистого калия растворяют до 250 мл дистиллированной водой.

Ход анализа. Отбирают литровую пробу морской воды, кото­ рую хранят не более 4 ч и консервируют прибавлением 5 г едкого натра на 1 л пробы.

В колбу аппарата для отгонки вносят 500 мл исследуемой воды, 5 мл 10%-ного раствора сульфата меди и 2 мл серной кислоты (1:1). В приемник аппарата вливают 30 мл 0,01 н. раствора ед­ кого натра и опускают в него конец холодильника. Фенол отго­ няют с водяным паром, пока в приемник не поступит примерно 400 мл отгона, который переносят в мерную колбу на 500 мл и доводят объем дистиллированной водой до метки. 100 мл раз­ бавленного отгона помещают в мерную колбу, прибавляют 1 мл свежеприготовленного раствора диазотированной сульфаниловой кислоты и 1 мл 10%-ного раствора едкого натра. Раствор переме­ шивают и через час колориметрируют на ФЭК-56, СФ-4 или в ци­ линдрах Генера, сравнивая со стандартной феноловой шкалой.

Для построения градуировочной кривой (или для колориметрирования в цилиндрах Генера) приготавливают стандартную шкалу растворов фенола. Сначала готовят основной стандарт,, в 1 мл которого содержится 1 мг фенола. Затем готовят рабочий стандарт. Для этого разбавляют основной раствор в 100 раз, т. е. отмеривают 1 мл основного раствора и доводят объем бидистиллированной водой до 100 мл.

Для приготовления шкалы стандартных растворов с содержа­ нием 0,1; 0,2; 0,4 мг/л и т. д. берут соответственно 1, 2, 4 мл и т. д. рабочего раствора и разбавляют бидистиллированной водой до100 мл.

Концентрацию фенола (в мг/л) находят по градуировочной кри­ вой (при работе с ФЭК-56 или СФ-4) или по формуле (для цилин­ дров Генера)

где ha— высота стандартного раствора фенола, hx■— высота столба исследуемой пробы, а — концентрация фенолов в стандарте.

3. Биохимическое потребление кислорода (БПК)

Под' биохимическим потреблением кислорода понимают коли­

чество кислорода (в мг О/л), потребляемое при биохимическом окислении содержащихся в воде веществ в аэробных условиях.

277

Элементами, характеризующими биохимические процессы в водо­ еме, являются: БПКб (за пять суток) — показатель процесса само­ очищения водоема, полное БПК— дает представление о количе­

стве взвешенных и растворенных органических веществ и кон­ станта К — показатель интенсивности переработки органических

веществ в минеральные соединения.

Определение БПК воды основано на окислении легко окисляю­ щегося органического вещества биохимическим путем. Величина БПК определяется разностью в содержании кислорода в двух про­ бах. В одной из них определяют содержание кислорода в момент заполнения склянок на БГ1К, в другой—-после пятисуточной (или 2, 3, 10 суток и т. д.) инкубации в термостате при 20° С.

Приборы, посуда и растворы. Посуда, реактивы и растворы для определения БПК такие же, как и для определения раство­ ренного кислорода, но для БПК необходимо еще дополнительное оборудование:

1)термостат— 1 шт.;

2)водяная баня— 1 шт.;

Ход определения. Исследуемую пробу отбирают в сосуд емко­ стью 1,5 л и на водяной бане доводят температуру пробы до 20° С. Затем воду аэрируют в течение 1 мин встряхиванием или проду­ ванием с помощью резиновой груши через газопромыватель. Затем пробу из сосуда разливают сифоном в кислородные (инкубацион­ ные) склянки, которые предварительно дважды промывают иссле­ дуемой водой. Пробу в одной склянке тут же фиксируют, а затем определяют в ней содержание кислорода. Остальные пробы поме­ щают в термостат. После определенного срока инкубации пробу вынимают из термостата, фиксируют и затем определяют содержа­ ние растворенного в ней кислорода.

Разность в содержании кислорода в исходной (контрольной) пробе и в пробе после пяти суток инкубации и будет БПКб в мг О/л (или БПКз и т. д.):

D n= X i — Х4,

где Dn — БПК за период инкубации; Х\ — содержание растворен­ ного кислорода до инкубации; Хч—-содержание растворенного кис­

лорода после инкубации.

Полное биохимическое потребление кислорода (БПК) можно рассчитать по формуле

D-- Dn

(1 - \ 0~ Кп)

где D — полное БПК, Dn — БПК за п суток, К — вычисленная кон­

станта БПК.

278

моющих веществ типа «Новость», «Лотос», «Кристалл» и др. Детергенты попадают в водоемы с бытовыми сточными водами

и, почти не подвергаясь бактериальному разложению, сохраняются в них длительное время. Поэтому в прибрежных районах и местах сброса сточных вод детергенты обнаруживаются в значительных количествах.

Метод определения детергентов основан на способности анионоактивных синтетических веществ образовывать с метиловой си­ ней комплексные соединения, растворимые в хлороформе. Образо­ вавшееся комплексное соединение дважды экстрагируют хлорофор­ мом (с подкислением) и после разбавления колориметрируют на ФЭК-56 или СФ-47.

Определение пестицидов — остаточных количеств ДДТ, ДДЭГ гексохлорана и других хлороорганических ядохимикатов.

Ядохимикаты, применяемые в сельском хозяйстве, в последние годы начинают занимать одно из первых мест по загрязнению при­ родных вод токсическими веществами, особенно в. районах ороша­ емого хозяйства. Со стоком рек пестициды попадают в приустьевые районы моря.

Для решения задач о контроле над содержанием пестицидов в природных водах используют весьма чувствительные и точные химические и физико-химические методы анализа. Сущность ме­ тодики заключается в экстракции пестицидов из воды органиче­ скими растворителями, очистке экстракта отметающих определе­ нию примесей, хроматографировании, проявлении хроматограммы и определении пестицида по площади пятна путем сравнения со стандартами. Качественный состав смеси пестицидов опреде­ ляют по положению пятен на пластинке, сравнивая со стандартом.

Работы по определению пестицидов в морской воде связаны с применением химических веществ, оказывающих вредное воздей­ ствие на организм человека (токсическое, взрывоопасное), поэтому необходимо уделять серьезное внимание технике безопасности.

Определение следов тяжелых металлов (Fe, Си, Zn и др.) в морской воде. Загрязненность водоемов тяжелыми металлами вызывается спуском в них вод машиностроительной, металлурги­ ческой, химической промышленности и сточными водами рудников.

Анализы морских вод на тяжелые металлы выполняются коло­ риметрически (ФЭК), химико-спектральным методом (спектрофо­ тометры, спектрографы) и методом пламенной фотометрии (пла­ менные фотометры).

Так как концентрация тяжелых металлов в морской воде очень незначительная, все эти методы предусматривают предваритель­ ное концентрирование исследуемого элемента. Концентрирование почти в 400 раз достигается последовательным пропусканием пробы через ионообменные смолы, в результате которого иониты извле­ кают из пробы микроколичества тяжелых металлов.

27»

ПРИЛОЖЕНИЕ

ШИФР КАРТОЧЕК ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ И САМОКОНТРОЛЯ

280

б13, 2

б13, 5