- •Кафедра прикладной экологии и охраны окружающей среды
- •Характеристика объектов окружающей среды
- •Химический состав, классификация и некоторые особенности природных вод
- •Подразделения вод согласно минерализации
- •Состав поверхностых вод суши
- •Характерные интервалы концентрации биогенных элементов в поверхностных водах суши (в скобках пдк, мг/л)
- •Зависимость содержания nh3 от рН воды при разных температурах
- •Содержание микроэлементов в поверхностных водах суши и биометаллах
- •Молекулярные массы комплексных соединений микроэлементов
- •Характерные интервалы концентраций органических соединений природного происхождения в поверхностных водах суши в мг с/л.
- •Состав подземных вод
- •Состав воздуха и атмосферных осадков
- •Химический состав чистого воздуха
- •Химический состав почв.
- •Группы водосборной площади Днепра
- •Химический состав донных отложений
- •Содержание основных компонентов и микроэлементов в донных отложениях
- •Общая схема анализа и основные этапы
- •Характеристика методов анализа
- •Общая характеристика методов анализа объектов окружающей среды
- •Особенности анализа воздуха
- •Отбор проб
- •Подготовка проб к анализу.
- •Особенности анализа почв и донных отложений.
- •Отбор проб и их подготовка к анализу
- •Основные этапы анализа
- •Особенности анализа природной воды. Виды проб и техника их отбора
- •Отбор проб с водных объектов
- •Консервация, транспортировка и хранение проб воды
- •Определение химических ингредиентов в растворённом состоянии, коллоидно-дисперсной форме и взвесях
- •Концентрирование микрокомпонентов
- •Зависимость количества экстракций n для 99 % извлечения веществ от коэффициента разделения (d) и кратности концентрирования (vвод./vорг.)
- •Удаление веществ, мешающих анализу
- •Автоматизация анализа природных вод
- •Статистическая обработка результатов анализа
- •Зависимость t от n при различных р
Содержание микроэлементов в поверхностных водах суши и биометаллах
Объекты |
Микроэлементы |
Содержание, м кг/л |
ПДК |
Промышленные загрязнения |
Cd |
≤ 0,0001 |
(0,01) |
Pb |
0,0001 – 0,005 |
(0,1) | |
Cr |
0,0001 – 0,005 |
(0,1) | |
Ni |
0,0005 – 0,01 |
(0,1) | |
Биометаллы |
CO |
0,0001 – 0,01 |
(0,1) |
Mo |
0,0005 – 0,01 |
(0,5) | |
Cu |
0,002 – 0,05 |
(0,1) | |
Zn |
0,003 – 0,10 |
(1,0) | |
Mn |
0,002 – 1,0 |
(1,0) |
Другие микроэлементы: Cd, Pb, Hg, Cr и т.д. являются антропогенными загрязнителями и проявляют сильные токсичные свойства. Например, ионы Pb2+, которые поступают в воду в результате геологических процессов, а также с выхлопными газами автомобилей и свинецсодержащих трубопроводов и аппаратуры, особенно при длительном контакте с водами являются особенно токсичными для кроветворных энзимов и нарушают деятельность нервной системы. Аналогично Hg2+ свинец нарушает работу желудка и лёгких, накапливается в костях, центральной нервной системе и волосе. При содержании Pb в крови уже 0,4 мг/л выявляются симптомы отравления. Особенно опасными для жизни являются микроконцентрации радионуклидов Sr, Ce, Pl и др. радиоактивных элементов. Необходимо отметить, что биометаллы при превышении ПДК также являются токсичными для водных организмов и др. живых существ.
В природных водах значительная часть микроэлементов входит в состав взвесей и коллоидов, в результате чего при увеличении мутности воды их количество в взвесях и коллоидах увеличивается и может достичь 100 %. При этом в состав взвесей входят преимущественно катионы металлов, которые способны образовывать малорастворимые оксиды, например, MnO2, а также гидроксиды, например свинца, Co, Ni, Cu и др. Амфотерные элементы, которые в природных водах содержатся в виде анионов, например МоО42-, и анионы неметаллов адсорбируются на взвесях хуже. При повышении рН воды сорбция микроэлементов увеличивается, однако взвеси разной химической природы и степени дисперсности выявляют неодинаковые сорбционные особенности относительно разных элементов.
По химическому составу растворенные формы микроэлементов в водах могут быть достаточно разнообразными. Так, в зависимости от рН воды и концентрации неорганических и органических лигандов в растворе могут быть незакомплексованные ионы металлов, гидроксокомплексы, карбонатные, сульфатные и хлоридные комплексы, а также координационные соединения ионов металлов со многими органичными лигандами. Некоторые из доминирующих форм, содержание которых может превышать > 1 % являются расчетными с использованием констант стойкости комплексных соединений и отвечают наиболее характерным для природных вод концентрациям лигандов.
В водах для большинства ионов металлов – микроэлементов, кроме ионов Mn, наиболее характерным является комплекс с органическими лигандами. В этом аспекте особенно выделяется Hg, которая практически полностью, более чем на 99 % связана в сульфатные и гуматные комплексы. Значительная часть металлов связывается в карбонатные и гидрокарбонатные комплексы. Вхождение металлов в состав назакомплексованных катионов и гидрокомплексов является менее характерным.
Для марганца, в отличие от других металлов, наиболее распространёнными формами в поверхностных водах суши являются аква-ионы Mn2+ и комплексы состава [MnCO3]0 и [Mn(ФК)n]z-, причем соотношение между этими формами зависит от рН воды. И действительно, в зимне-весенний период, когда интенсивность фотосинтеза незначительная в воде увеличивается содержание СО2, что приводит к снижению её рН, соответственно доминирующей формой являются ионы Mn2+ и их концентрация может даже превысить ПДК. Наоборот, в тёплое время года в условиях интенсивного фотосинтеза рН воды увеличивается и при этом ионы Mn2+ окисляются растворённым в воде О2, что приводит к осаждению MnO2.
Комплексные соединения микроэлементов с органическими лигандами природных вод характеризуются высокими молекулярными массами (табл.6). Однако распределение ионов металлов между комплексами с лигандами различной молекулярной массы неодинаковы. Так например, для ионов Hg (II) характерным является образование комплексов с молекулярной массой < 10 тыс., для ионов Pb > 10 тыс, а комплексы других микроэлементов имеют наиболее характерные молекулярные массы от 1 до 100 тыс.
Комплексные соединения ионов металлов с органическими лигандами природных вод являются достаточно стойкими и характеризуются константами стойкости в пределах 104 - 1012. Крепкое связывание ионов металлов в комплексы с органическими веществами – лигандами природного происхождения часто мешает их количественному определению. Поэтому для получения надёжных результатов при определении валового содержания ионов металлов в водах органические соединения необходимо заблаговременно уничтожить. Однако отдельные формы микроэлементов можно определить специальными методами без непосредственного уничтожения органических соединений.
Таблица 6