img-503161453

Реактивы и растворы

10%-ный раствор хлористого бария ВСЬ- Соляная кислота (1:1).

5%-ный раствор азотнокислого серебраAgNOe. Этиловый 96%-ный спирт-ректификат.

Приборы и посуда

для уплотнения 96%-ным этиловым спиртом. Если фильтр пропус­ кает осадок, то фильтрование повторяют. При фильтровании сли­ вают на фильтр сначала только прозрачный раствор. Когда рас­ твора останется немного, подставляют под воронку другой стакан, после чего осадок переносят на фильтр.

Осадок на фильтре промывают до полного исчезновения в про­ мывных водах положительной реакции на ион хлора с азотнокис-

251

.лым серебром. Промывание ведут горячей водой, давая каждый ;раз полностью стечь в фильтрат всей воде. Необходимо тщательно переносить на фильтр малейшие следы осадка, прилипшего к стен­ кам стакана. Фильтр с влажным осадком помещают в предвари­ тельно прокаленный до постоянной массы тигель, сушат в сушиль­ ном шкафу при температуре 80—90° С, затем осторожно обугли­ вают на горячей плитке при свободном доступе воздуха. После того как фильтр полностью сгорит, тигель с осадком прокаливают в муфельной печи при температуре 800° Св течение 45 мин. Затем тигель охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Повторяют прока­ ливание в течение 10 мин, и, если нет изменения в массе, то ана­ лиз считается законченным. Параллельно с анализом морской воды

.делают «холостой» анализ дистиллированной воды точно по дан­ ному описанию.

Вычисление результатов. Разница между массой тигля с осад­ ком и массой пустого тигля дает массу BaSCV Из этой массы вы­ читают массу «холостой» пробы и затем вычисляют содержание

:S02_4в г / к г по формуле

SO4 г/Iкг_=—0,4115£---Р 1000,плп

где Р —масса осадка BaS04, В—масса пробы воды, 0,4115—-пе- ресчетный коэффициент (из BaS04в SO|~).

Перечень лабораторных работ

1.Определить общую жесткость морской воды.

2.Определить содержание кальция и магния в морской воде.

Глава XX. ОРГАНИЗАЦИЯ МОРСКИХ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ РАБОТ

§ 1. Виды морских гидрохимических работ

Под морскими гидрохимическими работами понимается ком­ плекс гидрохимических работ, проводимых в море (океане) в це­ лях получения информации о гидрохимическом режиме и химиче­ ских процессах, протекающих в нем.

Гидрохимический режим моря неразрывно связан с климатиче­ скими условиями и сезонностью, определяющими в зависимости от широтного положения распределение гидрохимических элемен­ тов, интенсивность процессов фотосинтеза, химический обмен глу­ бинных и поверхностных вод. Не меньшее значение для химического режима моря имеют перемешивание вод, система поверхностных и глубиных течений, распределение температуры воды, рельеф

2 5 2

дна и т. д. Поэтому при стационарных и эпизодических океанологи­ ческих работах в полном или сокращенном объеме обязательно выполняют и гидрохимические определения. Кроме этого, в целях более детального изучения гидрохимического режима моря выпол­ няют гидрохимические экспедиционные работы, специальные иссле­ дования.

В зависимости от поставленных задач гидрохимические иссле­ дования могут производиться как в прибрежной зоне, так и в от­ крытом море (океане).

Прибрежная область — область, для которой характерны большие колебания гидрохимических элементов во времени и пространстве. В пределах прибрежной области можно наблюдать деятельный и промежуточный слои; промежуточный слой — слой, лежащий ниже границы конвективного перемешивания, но в кото­ ром, так же как в деятельном, наблюдаются сезонные изменения гидрохимиче­ ских характеристик. На гидрохимический режим прибрежной области большое влияние оказывают близость берега, подводный рельеф и конфигурация берегов, метеорологический и гидрологический режим и особенно количество и состав при­ брежного стока рек, промышленного и бытового сброса. В прибрежной области особо выделяется по своим гидрохимическим характеристикам приустьевой район, в котором происходит встреча, смешение и трансформация речных и морских вод.

Открытое море (океан) — область моря, включающая, кроме деятельного и промежуточного, также и глубинный слой, который в глубоких морях охваты­ вает основную массу воды. В глубинных слоях сезонные изменения гидрохими­ ческих характеристик почти не заметны, зато характерны их пространственные изменения.

По своей специфике и объему работ все морские гидрохимиче­ ские наблюдения делятся на стационарные, эпизодические и спе­

циальные.

Стационарные наблюдения— наблюдения, которые в данном районе систематически повторяются через определенные проме­ жутки времени. Стационарные исследования предназначены для изучения гидрохимических явлений и их изменчивости во времени. Они дают возможность изучить характер и закономерность много­ летних, сезонных и суточных изменений гидрохимического режима.

Эпизодические наблюдения— наблюдения, не имеющие опреде­ ленной периодичности. Эпизодические исследования проводят обычно при рекогносцировочных работах, при уточнении гидрохи­ мического режима, в оперативных целях для обеспечения народнохо­ зяйственных организаций гидрохимическими данными, для изучения распределения гидрохимических элементов при определенных гидрологических, метеорологических, геологических, биологических и других ситуациях.

Специальные (гидрохимические) наблюдения— наблюдения,

проводимые для изучения гидрохимических процессов, происходя­ щих в морях и океанах, их изменчивости во времени и простран­ стве, а также их влияния на окружающую среду. К ним относятся наблюдения за загрязнением моря, изучение распределения микро­ элементов, определение соотношения между растворенными в мор­ ской воде химическими элементами, изучение возможностей извле­ чения из воды химических веществ (солей, металлов и т. д.), раз­

253

работка новых методов химического анализа морских вод и т. п. Специальные гидрохимические исследования проводят по спе­ циальным программам. Состав, виды и сроки этих наблюдений за­ висят от поставленных задач и устанавливаются особо в каждом

у дна. В скобках — величины рекомендованные, но не обязатель­ ные. Наблюдения в придонном слое проводят на возможно близ­ ком расстоянии от дна.

254

На отдельных станциях (предусмотренных программой работ) гидрохимические наблюдения могут проводиться по сокращенной программе — хлорность, кислород, pH, щелочность — и не на всех горизонтах.

3.Морской гидрохимический разрез— последовательный ряд морских гидрохимических станций, расположенных по определен­ ному направлению и выполняемых в кратчайшее время в целях изучения гидрохимического режима всего океана (моря) или его части.

Расположение и количество станций на разрезе и сроки его выполнения определяются программой гидрохимических работ.

4.Морская гидрохимическая съемка— совокупность морских гидрохимических разрезов и станций, выполняемых одним судном или группой судов одновременно для получения информации о про­ странственномраспределении гидрохимических элементов в опре­ деленный период времени.

Гидрохимические определения на съемках выполняют на стан­ дартных горизонтах (ГОСТ 18451-73) по полной или сокращенной программе, которая устанавливается в каждом особом случае.

Впоследние годы стали широко практиковаться гидрохимиче­ ские съемки портов, бухт, заливов, проливов и приустьевых райо­ нов моря и специальные съемки по изучению процессов загрязнения

исамоочищения. В основе этих съемок лежит комплекс стан­ дартных гидрохимических определений и связанных с ними гидро­ метеорологических наблюдений (температура воды, течение, про­ зрачность и цвет воды, ветер и др.). Сроки выполнения этих съемок устанавливают в зависимости от местных условий, но так, чтобы они охватывали все сезоны года.

5. Многочасовая морская гидрохимическая станция— станция, выполняемая многократно в одной и той же географической точке через определенные интервалы времени.

Многочасовые станции бывают полусуточные, суточные и мно­ госуточные. Многочасовые станции выполняются для изучения из­ менений гидрохимических элементов во времени и связи их с гид­ рологическими, метеорологическими и астрономическими факто­ рами. Производятся они на судах, плавучих маяках, с эстакад, свайных установок и т. п. Объем гидрохимических работ на много­ часовых станциях определяется в каждом случае особо, исходя из поставленных задач.

Все эти типы гидрохимических работ могут выполняться в за­ висимости от программы как при стационарных (в основном), так и при эпизодических и специальных исследованиях.

Работы по изучению гидрохимического режима морей и океанов требуют очень четкой организации, от которой в значительной мере зависят скорость и качество выполняемых работ.

Вся работа любой экспедиции состоит из трех последователь­ ных, тесно связанных между собой этапов: подготовительный, про­ ведение наблюдений, первичная обработка, и составление научнотехнического отчета.

255

§2. Подготовка к экспедиционным морским гидрохимическим работам

Успех экспедиционных морских гидрохимических работ во мно­ гом зависит от того, как была проведена подготовка. Часто не­ большие упущения при сборах могут вызвать срыв части, а иногда и всей намечавшейся работы. Поэтому подготовка к экспедицион­ ным и другим морским гидрохимическим работам должна прово­ диться тщательно и в определенной последовательности.

1. Составление рейсового плана-программы. В рейсовом плане-

программе, который составляется организацией, осуществляющей рейс, прежде всего указываются цель и задачи данного рейса, время начала и продолжительность его, маршрут, станции и их координаты, объем гидрометеорологических работ и другие необ­ ходимые для организации сведения (тип судна, личный состав эк­ спедиции, количество отрядов и т. д.).

2. Составление плана-программы морских гидрохимических ра­

бот. На основе рейсового плана-программы начальник гидрохими­ ческого отряда (или гидрохимической лаборатории) составляет план-программу гидрохимических работ. Исходя из задач и марш­ рута, устанавливается объем гидрохимических работ на каждой станции, определяются виды анализов и условия их выполнения (в судовой лаборатории или в стационарной береговой). Совер­ шенно естественно, что все расчеты выполняются с учетом возмож­ ностей судна, оборудования и личного состава гидрохимической ла­ боратории.

3. Расчет необходимого количества реактивов, растворов, по­

суды и оборудования. Зная объем работ, рассчитывают количе­ ство гидрохимических определений для каждой станции и по каж­ дому анализу, а затем в целом по всей экспедиции. Все расчеты обязательно проверяют. Потом приступают к расчету необходит мого количества реактивов, растворов, посуды, приборов и обору­ дования для всего объема работ. Для этого следует внимательно прочесть соответствующие разделы «Руководства по морским гид­ рохимическим исследованиям».

После этого составляют два подробных списка:

а) список количества необходимых реактивов и растворов; б) список количества необходимой посуды, приборов и обору­

дования.

Списки удобно составлять по видам отдельных анализов и об­ щего назначения. При составлении списков необходимо учесть также количество склянок для проб с учетом возможной скорости обработки собранных проб на судне (которая зависит от вида ана­ лиза и количества гидрохимиков, работающих в одну вахту) и на­ капливания проб для анализов в стационарной лаборатории на берегу.

Для ускорения обработки цифрового материала в списках сле­ дует учесть счетные приборы,,вспомогательные таблицы и гра­ фики.

256

Составление списков — очень важная часть подготовки и тре­ бует большого опыта и внимательности. Составленные списки должны быть тщательно проверены начальником гидрохимиче­ ского отряда (лаборатории).

4. П одготовка реактивов и оборудования . Д л я н еп р одол ж и ­ тельны х экспедиций точные и рабочие растворы готовят в количе­

ранее навесок.

Надо обращать большое внимание на тщательность приготов­ ления растворов и навесок. Все приготовленные растворы про­ веряют на чистоту, а растворы для титрования (азотнокислое серебро, тиосульфат натрия и др.) на концентрацию. Приготовлен­

ные растворы хранят в соответствующей раствору посуде с наклеен­ ной этикеткой. Надо также предусмотреть возможность получения в судовых условиях дистиллированной воды, а при необходимости бидистиллированной или деминерализованной воды. При отсут­ ствии на судне перегонного куба необходимо подготовить запас дистиллята и обеспечить его хранение.

Стеклянную посуду, приборы и оборудование отбирают согласно списку, проверяют на годность, неисправности устраняют, а непригрдное оборудование заменяют. Всю стеклянную посуду тща­ тельно моют и высушивают.

Наиболее важное стеклянное оборудование (бюретки, пипетки, мерная посуда и т. п.) берут в двойном комплекте — рабочий и за­ пасной, чтобы не ставить под угрозу выполнение анализа в случае

боя посуды.

При подготовке растворов и оборудования следует всегда пом­ нить, что судовая лаборатория оторвана от базы снабжения зача­ стую на длительное время Итем самым исключается возможность замены вышедшей из строя посуды, приборов, оборудования и по­ полнения лаборатории реактивами и растворами.

После окончания подготовки проводят тщательную проверку по списку готовности всего оборудования, реактивов и рас­

творов.

5. Транспортировка. Подготовленную посуду, оборудование и растворы тщательно упаковывают в ящики, перекладывая их мяг­ ким чистым материалом (вата, паролон, мягкая упаковочная бу­ мага и т. п.). В списке против каждого предмета обязательно ука­ зывают номер упаковочного ящика. В ящик кладут копию списка уложенного оборудования. На внешней стороне ящиков необходимо поставить принятые на транспорте знаки: верх, не кантовать, стекло и т. д.

Если транспортировка осуществляется своими средствами, упа­ ковка упрощается, а наиболее хрупкие вещи перевозятся (перено­ сятся) на руках.

■ 6. Оборудование рабочих мест. Прибывшее на судно оборудо­

вание распаковывают ещ до выхода в море и устанавливают на своих местах. При подготовке рабочих мест следует ещ раз све­ рить наличие и исправность всего оборудования, так как при тран- j спОртировке не исключена возможность боя или потери оборудо- j ваНия, а своевременная проверка дает возможность перед отходом пополнить недостающее. Если есть время, желательно ещ до от- | хода в море проверить и опробовать все установки, проверить ра­ боту перегонного куба, всех электрических и оптических приборов и т. д. ; .

Таким образом, правильная организация гидрохимических ра- ! бот в море определяется в первую очередь тщательной подготов­ кой всёго необходимого оборудования.

§8. Проведение наблюдений

1.Личный состав и организация работ. При комплексных оке­

анологических исследованиях экспедиционный состав' делится обычно на отряды, возглавляемые начальником: ШтаттидрОхимического отряда определяется исходя из числа гидрохимических onределений, количества проб, с учетом времени на вычислительную рабЬту! 'УчитываетЬя также оснащенность гидрохимической^ лабо- ! ратории. При проведении круглосуточных работ необходимо пре­ дусмотреть повахтенную работу гидрохимиков. Состав вахты за- ;

258

При анализах необходимо следить за ходом (вертикальным и пространственным) анализируемого элемента, чтобы в случае рез­ ких отклонений значений сделать (по, возможности) повторный анализ. Особенно это относится к анализам таких элементов, про­ странственное распределение которых ярко выражено (хлор, ще­

§ 4. Первичная обработка

После выполнения серии анализов приступают к первичной об­ работке материалов, которая выполняетсяпо следующим этапам.

1. Введение поправок. Непосредственно после выполнения гид­ рохимических определений вычисляют поправочные коэффициенты к титрам рабочих растворов-, вводят инструментальные поправки

к бюреткам и пипеткам, учитывают солевые и температурные по­ правки, вычисляют окончательно величины всех определявшихся

гидрохимических элементов.

Обработка должна проводиться в день выполнения анализа и по возможности не откладываться на последующие дни. Для ускорения обработки следует широко пользоваться вспомогатель­ ными таблицами, графиками, электросчетными машинами, а при их отсутствии арифмометрами или логарифмическими линейками.

К концу экспедиции все вычисления гидрохимических элемен­ тов должны быть закончены.

2. Составление сводного гидрохимического журнала. После

введения всех поправок и вычисления величин гидрохимических элементов проводят тщательную проверку всех вычислений, а за­

тем критический контроль. После этого приступают к составлению сводного гидрохимического журнала ТГМ-4. Составление журнала не представляет трудности и должно быть понятным из образца (табл. 33). Все записи в сводном журнале должны выполняться только чернилами.

Кроме сводного гидрохимического журнала, составляют также таблицу гидрологических и гидрохимических определений ТГМ-Зм. Правила заполнения и образец ТГМ-Зм подробно изложены в «Ру­ ководстве по гидрологическим работам в океанах и морях» (Гид­ рометеоиздат, 1967 г.). Составляют и другие таблицы специаль­ ного назначения.

В настоящее время ведутся подготовительные работы для меха­ низированной обработки гидрохимических наблюдений, которая за­ ключается в следующем.

Все исходные гидрохимические материалы (отсчеты бюреток,

пипеток, инструментальные поправки, объемы проб и т. д.) зано­ сят на перфорационную ленту и передают в вычислительный центр с помощью телетайпного аппарата по международному телеграф­ ному коду. Дальнейшая обработка (введение поправок, вычисле­ ние результатов, подсчет средних величин и т. п.) выполняется в вычислительном центре на ЭВМ.

3. Построение гидрохимических графиков и схем. Для анализа

результатов определений и соответствующих выводов о гидрохими­ ческом режиме исследуемого района строят комплекс стандартных графиков и карт (схем) распределения гидрохимических элементов во времени и пространстве.

Для удобства построения и читки графиков и схем следует при­ держиваться единообразия в оформлении.

Все графики выполняют на миллиметровой бумаге формата 11 с округлением до целого, т. е. 300X210 мм. Обычно графики вме­ щаются на стандартном листе, но при необходимости лист может быть увеличен до двойного стандарта (300x420 мм) или больше. Лист очерчивают рамкой на расстоянии 1см с трех сторон и 2 см с одной широкой стороны (для подшивки). Располагать чертеж можно вертикально либо горизонтально, но только внутри рамки. Общее заглавие подписывают в верхней части листа чертежным

2 6 0