- •Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Экология»
- •Содержание
- •Введение
- •Работа № 1 Биотический круговорот веществ Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Работа № 2 Химические загрязнители и их влияние на организм человека Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Работа № 3 Определение жесткости воды Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Работа № 4 Определение перманганатной окисляемости воды Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Работа № 5 Кислотные осадки Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Работа № 6 Определение нитратов в различных растениях и их плодах Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Работа №7 Анализ почв теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Литература
Работа № 4 Определение перманганатной окисляемости воды Теоретическая часть
Природная вода является сложной системой, в которой присутствует множество других веществ – растворенные газы (О2 , N2 , СО2 ), соли в виде ионов Na+ , K+ , Mg2+ , Ca2+, Cl–, SO42–, HCO3– и др., а также живые организмы.
Гидросфера служит естественным аккумулятором большинства загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу и литосферу. Это связано с большой растворяющей способностью воды, с гидрологическим циклом воды в природе, а также с тем, что водоемы являются конечным пунктом на пути движения различных сточных вод.
В природную воду могут попадать отходы двух видов (рис. 2):
природные – органические остатки природного происхождения (экскременты животных, растительные остатки и т.д.);
антропогенные – отходы, связанные с деятельностью человека. Основными источниками загрязнения водоемов служат предприятия черной и цветной металлургии, химической, целлюлозно-бумажной, легкой промышленности, бытовые сточные воды и т.д.
Важным показателем качества воды является количество растворенного в ней кислорода. В прямой зависимости от его содержания находится жизнь микроорганизмов (см. рис. 2) и способность вод к самоочищению. Живущие в воде аэробные бактерии с помощью кислорода окисляют органические вещества, попавшие в воду, так как они служат им пищей и удовлетворяют энергетические запросы. Органические вещества, способные окисляться в воде бактериями, называют биоразложимыми.
Процесс окисления достаточно сложен. В результате его органические загрязнители исчезают, а содержащиеся в них элементы С, Н, О, N, S, Р превращаются в окисленные формы - H2O , CO2 , PO43– , SO42– , NO3– (неопасные для живых организмов вещества).
Если в воде находится большое количество загрязняющих веществ, то окислительные реакции снижают количество растворенного в воде кислорода и на смену аэробным бактериям приходят анаэробные (см. рис. 2). Анаэробные бактерии разлагают органические вещества до NH3 , PH3 , H2S и CH4. Продукты разложения токсичны для всех живых организмов и обладают неприятным запахом.
Количество растворенного О2, необходимое для окисления всех биоразложимых органических отходов в воде, называют биохимической потребностью в кислороде (БПК). Величину БПК определяют следующим образом: пробу насыщают кислородом и определяют его количество (при t = 200 С) непосредственно после насыщения и через 5 (или 20 суток). Разность между этими значениями соответствует БПК5 (или БПК20). Также определяют полное биохимической потребление кислорода - БПКПОЛН .
Максимальная растворимость кислорода в воде при 200 С равна ~ 9 мг/дм3, а БПКПОЛН (по стандартам качества питьевой воды) не должна превышать 3 мгО2/ дм3Н2О. Чем больше БПК, тем сильнее загрязнена вода органическими и другими биоразложимыми веществами.
Вводе появляется все больше веществ, которые не поддаются биологическому разложению (например, органические растворители) и поэтому не фиксируются показателем БПК. Также определение БПК в природной воде является сложной и трудоемкой задачей.
Поэтому пользуются более простыми косвенными методами. Для окисления загрязняющих веществ используют химические окислители – перманганат калия (KMnO4) или бихромат калия (K2Cr2O7), израсходованное количество которых переcчитывают на эквивалентное количество кислорода (О2).
Соответственно различают перманганатную и бихроматную окисляемость.
Окисляемость – это условная величина, характеризующая загрязненность воды различными легко окисляющимися веществами, главным образом органического происхождения. Она показывает, сколько миллиграммов кислорода необходимо для окисления загрязнителей, содержащихся в одном литре воды (мгО2/ дм3 Н2О). В чистых родниковых и артезианских водах окисляемость обычно составляет 1,0–2,0 мгО2/дм3. В воде открытых водоемов окисляемость повышается до 6-8 мгО2/дм3H2O, достигая большего значения в водах болотного происхождения.
Перманганатная окисляемость является характеристикой питьевых вод, а также вод рек, защищенных от попадания каких-либо промышленных отходов.
Вода считается пригодной для хозяйственных и питьевых целей, если перманганатная окисляемость ее не превышает 5,0 мгО2 / дм3Н2О (при t = 250 С).
При загрязнении вод промышленными стоками перманганатная окисляемость не отражает полного содержания органических загрязнений в воде. В этом случае определяют бихроматную окисляемость, которая называется химическим потреблением кислорода (ХПК).