--6-05~2

температуре 105 0С в сушильном шкафу до постоянного веса с последующим взвешиванием на аналитических весах с точностью до четвертого знака. Исходную массу фильтра m0 заносят в табл. 5.

Через подготовленный таким образом фильтр фильтруют 100 мл анализируемой пробы (предварительно тщательно перемешанной) и затем фильтр с осадком повторно помещают в сушильный шкаф и выдерживают при температуре 105 0С до постоянного веса. Высушенный фильтр взвешивают. Полученный результат соответствует m1 - конечному весу фильтра и заносится в табл. 5.

На основании полученных данных производится расчет хвзв. - массы взвешенных веществ в анализируемой пробе по формуле:

m1 - m0

хвзв. = ___________________ 1 000, мг/л

V

где V - объем отфильтрованной пробы, мл; m0 - исходная масса фильтра, мг;

m1- конечная масса фильтра, мг.

Данные расчетов заносятся в таблицу 3.5. Вывод делается на основании данных таблицы 3.8.

Таблица 3.5 - Результаты определения взвешенных веществ

2.5.Определение цветности воды

2.5.1.Оборудование

1.Колориметр фотоэлектрический концентрационный КФК-

2МП

2.Набор кювет

3.Стандартная шкала цветов калибровочных растворов

2.5.2.Свойства и цели наблюдения

411

Высокая цветность воды ухудшает ее органолептические свойства и оказывает отрицательное влияние на развитие водной флоры и фауны в результате резкого снижения растворенного кислорода в водоеме, который идет на окисление железа и гумусовых веществ.

Цветность (окраска) воды может быть обусловлена присутствием гумусовых веществ, соединений трехвалентного железа и других растворимых в воде веществ и соединений, придающих пробе ту или иную специфическую окраску. В естественных условиях вещества, обуславливающие цветность, поступают с подземным стоком и при вымывании из почв. Сточные воды промышленных предприятий могут создавать довольно интенсивную окраску воды.

Цветность воды измеряется в градусах цветности. Предельно допустимая величина цветности для водоемов первой категории, используемых для хозяйственно-питьевых целей, составляет 35 градусов цветности. Одному градусу цветности соответствует 1 литр раствора искусственного стандарта, содержащий 0,7 мг бихромата калия (K2Cr2O7) и 16 мг сульфата кобальта (CoSO4.2H2O). Нулевому градусу цветности соответствует бидисциллированная вода.

Пробы для определения цветности должны быть проанализированы не позднее, чем через 2 -3 часа после их отбора, поскольку при длительном стоянии окраска воды изменяется. При большом содержании взвешенных веществ, пробы предварительно фильтруют.

2.5.3. Колориметрическое определение цветности воды методом сравнения с искусственными стандартами

Метод предназначен для анализа слабо и сильноокрашенных прозрачных вод с градусом цветности не выше 800.

Метод основан на сравнении измерений оптической плотности исследуемой пробы воды со стандартной окраской при длине волны= 340 нм на приборе “Колориметр фотоэлектрический концентрационный КФК-2МП”. Минимальная определяемая величина цветности - 50.

Измерение цветности (оптической плотности) исследуемой пробы воды выполняется в соответствии с инструкцией по эксплуатации фотоэлектроколориметра.

412

Все регулировочные работы, связанные с проникновением в корпус к токоведущим частям, должны производиться специалистом после отсоединения колориметра от сети.

Пробу исследуемой воды помещают в кювету и измеряют оптическую плотность раствора на спектрофотометре при длине волны

= 340.

Результаты измерений оптической плотности исследуемой пробы вносят в таблице 3.6. Вывод делается на основании данных таблицы 3.8.

Таблица 3.6 - Результаты измерения оптической плотности пробы воды

Цветность пробы в градусах определяют по калибровочной линии градуировочного графика, построенной в координатах на основании данных таблицы 3.7, где

ось ординат ( D) - значения оптической плотности стандартных растворов цветовой шкалы при = 340 нм;

ось абсцисс (0 цветности) - цветность соответствующего раствора шкалы стандартов.

Таблица 3.7 - Данные для построения градуировочного графика

413

Таблица 3.8 Предельно-допустимые концентрации и общие спнитарно-гигиенические требования к составу воды и водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения

Структура, содержание и оформление отчета

414

Название работы Цель работы.

1.Методы выполнения санитарно-гигиенического анализа воды: перечень и описание.

2.Измерение температуры воды : основные сведения.

3.Определение запаха воды: оборудование, пороговые концентрации веществ, вызывающих запах, методы обработки воды, табл.

3.1, 3.2 и 3.3.

4.Определение прозрачности воды: оборудование, принцип измерения прозрачности при помощи шрифта, табл. 3.4.

5.Определение массы взвешенных веществ: оборудование, свойства, цели наблюдение и метод (краткое описание), формула для расчета, табл. 3.5.

6.Определение цветности воды - оборудование, свойства, цели наблюдения (краткое описание), график калибровочной линии, табл.

3.6.

7.Вывод о санитарно-гигиеническом состоянии воды: делается на основании промежуточных выводов к каждому анализу на основании сравнения экспериментальных данных с ПДК и санитарно-гиги- енических требований из таблицы 3.8.

Контрольные вопросы

1.Назовите источники загрязнения водных ресурсов.

2.Перечислите методы выполнения санитарно-гигиенического анализа воды.

3.Какие процессы в воде зависят от температуры?

4.Назовите источники запаха воды, основные виды запаха, показатели интенсивности запаха.

5.Что такое взвешенные вещества и как их определить в воде?

6.Каким образом определяется прозрачность воды?

7.Каким методом измеряют цветность воды?

415

Лабораторная работа № 4

ВЛИЯНИЕ КИСЛОТНЫХ ОСАДКОВ НА СОСТОЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДОЁМОВ

Цель работы:

1.Освоить методику измерения рН водных источников.

2.Отметить значения рН для водных организмов.

3.Оценить воздействие кислотных осадков на поверхностные водоёмы.

4.Оценить качество исследованных водоёмов для гидробионтов на основе показателя рН.

Введение

По обеспеченности водными ресурсами Беларусь находится в сравнительно благоприятных условиях. Имеющиеся ресурсы природных вод вполне достаточны для удовлетворения как современных, так и перспективных потребностей страны в воде. На 1жителя Беларуси приходится 3 тыс. м3 в год. Централизованное водоснабжение городов, городских и сельских поселков и промышленных предприятий республики базируется на использовании как пресных, так и подземных вод.

Состояние водных экосистем в Республике Беларусь в течение последних лет является стабильным. Организация в республике системы управления водными ресурсами на основе рационального сочетания административного, технического и технологического принципов имеет важнейшее значение для перехода на модель устойчивого развития.

Для контроля качества речных вод в рамках ведения Национальной системы мониторинга окружающей среды Республики Беларусь проводится регулярный контроль, включая трансграничный мониторинг.

Сформирована сеть пунктов наблюдения за состоянием поверхностных вод на трансграничных участках рек Беларуси, в том числе: в бассейне реки Западная Двина 4; реки Неман 5, реки Западный Буг 11 пунктов.

416

Определен перечень параметров и установлена периодичность проведения наблюдений за состоянием поверхностных вод. Ежегодно проводимая оценка состояния поверхностных водных объектов свидетельствует о том, что реки и озера Балтийского бассейна Беларуси характеризуются как чистые (10-21 %), относительно чистые (66-93 %) и умерено загрязненные (4-40 %).

На основе адаптации международных стандартов ISO разработано 15 государственных стандартов, регламентирующих проведение отбора проб и измерения более 80 показателей состояния поверхностных вод.

Однако увеличение антропогенных нагрузок на окружающую среду оказывает негативное воздействие на все компоненты природных экосистем атмосферы, почвы и поверхностных водоёмов. Одной из причин изменения качества воды является выпадение кислотных осадков.

1.КИСЛОТНЫЕ ОСАДКИ

1.1.Определение кислотных осадков и основные источники кислотообразующих выбросов

Кислотные осадки представляют собой различные виды атмосферных осадков (дождь, снег, туман, роса), рН которых меньше, чем среднее значение рН дождевой воды, приблизительно равное 5,6.

Впервые термин «кислотный дождь» был введен в 1872 г. английским исследователем Ангусом Смитом.

Дождь обычно имеет слегка кислую реакцию, поскольку содержащийся в воздухе диоксид углерода (СО2) вступает в химическую реакцию с дождевой водой, образуя слабую угольную кислоту. Теоретически такой «чистый», слабокислотный дождь должен иметь рН 5,6, что соответствует равновесию между СО2 воды и СО2 атмосферы. Однако из-за постоянного присутствия в атмосфере загрязняющих веществ дождь никогда не бывает абсолютно "чистым" и его рН варьирует от 4,9 до 6,5 со средним значением около 5,0 для зоны умеренных лесов.

Главные кислотообразующие выбросы в атмосферу диоксид серы SО2(сернистый ангидрид, или сернистый газ) и оксиды азота NOx(монооксид, или оксид азота NO, диоксид азота NО2и др.), а также хлор и фтороводород.

417

Природными источниками поступления диоксида серы в атмосферу являются, главным образом, вулканы и торфяные пожары. Общее количество диоксида серы антропогенного происхождения в атмосфере сейчас значительно превышает его естественное поступление и составляет в год около 100 млн. т (для сравнения: природные выбросы SО2в год равны примерно 20 млн. т). Диоксид серы образуется при сжигании богатого серой горючего, такого, как уголь и мазут (содержание серы в них колеблется от 0,5 до 5-6%), на электростанциях (~ 40% антропогенного поступления в атмосферу), в металлургических производствах, при переработке содержащих серу руд, при различных химических технологических процессах и работе ряда предприятий машиностроения (~ 50%). При сжигании каждого миллиона тонн угля выделяется около 25 тыс. т серы в виде, главным образом, ее диоксида (до триоксида окисляется менее 3 % серы), в 4- 5 раз меньше окисленной серы дает сжигание мазута.

Природные поступления в атмосферу оксидов азота связаны, главным образом, с электрическими разрядами, при которых образуется NO, впоследствии - NО2. Значительная часть оксидов азота природного происхождения перерабатывается в почве микроорганизмами, т.е. включена в биохимический круговорот.

Оксиды азота техногенного происхождения образуются при сгорании топлива, особенно если температура превышает 1000 0С. Первоначально образующийся оксид азота составляет, лишь10 % выбросов всех оксидов азота в атмосферу, однако в воздухе значительная часть оксида азота превращается в диоксид более опасное соединение. При высокотемпературном сгорании органического природного топлива происходят реакции двух типов: между кислородом воздуха и азотом, содержащимся в топливе (в угле содержание азота составляет в среднем около 1 %, в нефти и газе- 0,2-0,3 %), и между кислородом воздуха и азотом, также содержащимся в воздухе. Техногенные мировые выбросы оксидов азота в атмосферу составляют в год около 70 млн. т (природные выбросы оксидов азота, по некоторым оценкам, равны в год 700 млн. т). Суммарные же антропогенные выбросы оксидов азота в атмосферу значительно больше. Дополнительный источник таких выбросов – сельское хозяйство, интенсивно использующее химические удобрения, в первую очередь содержащие соединения азота. Вклад этой отрасли мирового хозяйства в загрязнение атмосферы оксидами азота учесть достаточно трудно. По

418

некоторым данным, поступление оксидов азота в атмосферу с сельскохозяйственных полей сопоставимо с промышленными выбросами. Главный источник техногенных оксидов азота в атмосфере - автотранспорт и другие виды моторного транспорта (около 40%).

1.2. Механизм образования кислотных осадков

Диоксид серы, попавший в атмосферу, претерпевает ряд химических превращений, ведущих к образованию кислот. Частично диоксид серы в результате фотохимического окисления превращается в триоксид серы (серный ангидрид) SO3, который реагирует с водяным паром атмосферы, образуя аэрозоли серной кислоты:

2SO2 + O2 = 2SO3

SO3+H2O = Н2SО4

Основная часть выбрасываемого диоксида серы во влажном воздухе образует сернистую кислоту, которую изображают условной формулой Н2SО3:

SO2 + H2O = Н2SО3

Сернистая кислота во влажном воздухе постепенно окисляется до серной:

2H2SO3+O2 = 2Н2SО4

Аэрозоли серной и сернистой кислот приводят к конденсации водяного пара атмосферы и становятся причиной кислотных осадков (дожди, туманы, снег). При сжигании топлива образуются легко растворимые в воде твердые микрочастицы сульфатов металлов (в основном при сжигании угля), которые осаждаются на почву и растения, делая кислотными росы. Аэрозоли серной и сернистой кислот составляют около 2/3 кислотных осадков, остальное приходится на долю аэрозолей азотной и азотистой кислот, образующихся при взаимодействии диоксида азота с водяным паром атмосферы:

2NO2 + H2O = НNО3 + НNО2

Существуют еще два вида кислотных дождей, которые пока не отслеживаются мониторингом атмосферы это осадки, содержащие соляную и плавиковую кислоты.

Находящийся в атмосфере хлор (выбросы химических предприятий; сжигание отходов; фотохимическое разложение фреонов,

419

приводящее к образованию радикалов хлора) при соединении с метаном образует хлороводород, хорошо растворяющийся в воде с образованием аэрозолей соляной кислоты:

Cl- + СН4 = СН3- + HCI,

СН3- + Cl2 = СН3Сl + Cl-

Очень опасны выбросы фтороводарода (производство алюминия, стекла), который хорошо растворяется в воде, что приводит к появлению в атмосфере аэрозолей плавиковой кислоты.

1.3. Влияние кислотных осадков на поверхностные водо-

емы

Результатом выпадения кислотных осадков является сильное изменение кислотности водоемов и почв. В первую очередь повышение кислотности сказывается на состоянии пресноводных водоемов и лесов.

Закисление пресных вод

Закиснение пресных вод - это потеря ими способности к нейтрализации. Закисление, как правило, вызывают сильные кислоты такие, как серная и азотная. На протяжении длительного периода более важную роль играют сульфаты, но во время эпизодических явлений (таяние снега) сульфаты и нитраты действуют совместно. Процесс закисления водоемов можно условно разделить на 3 фазы:

1.Убыль ионов гидрокарбоната, т.е. уменьшение способности к нейтрализации при неизменяющемся значении рН.

2.Снижение рН при уменьшении количества ионов гидрокарбоната до значения рН ниже 5,5. Наиболее чувствительные виды живых организмов начинают погибать уже при рН 6,5.

3.При рН 4,5 кислотность раствора стабилизируется. В этих условиях она регулируется реакцией гидролиза алюминия. В такой среде способны жить только немногие виды насекомых, растительный и животный планктон, а также белые водоросли.

1.4. Мероприятия по снижению кислотообразующих выбросов

Для разрешения проблемы кислотных дождей необходимо уменьшить выбросы двуокиси серы и окиси азота в атмосферу. Этого можно достичь несколькими методами, в том числе путем сокраще-

420