Методические указания к выполнению комплексной практики по химанализу и биохимии

1. Анализ водных объектов окружающей среды

Изучение загрязнения воды является одной из основных проблем в современных экологических условиях. Химический состав воды определяет ее качество, и, следовательно, возможность использования в той или иной отрасли хозяйствования.

При сильном загрязнении воды ощущается недостаток кислорода для размножения и развития бактерий, которые разлагают химические загрязнители. В воде водоемов и водотоков опасными являются соединения свинца, ртути, радиоактивные вещества, а также органические загрязнители и поверхностно-активные вещества, в том числе моющие вещества, гербициды, белково-витаминные концентраты. Сильное загрязнение нитратами, фосфором и другими биогенными веществами сильно стимулирует продуктивность сине-зеленых водорослей и другой водной растительности, способствуя тем самым процессу эвтрофикации.

Загрязненная химическими веществами вода непригодна для использования в пищевой промышленности и быту, наносит вред здоровью человека.

Негативное влияние токсичных химических веществ на экологическую обстановку в регионах с развитой индустрией может быть ослаблено химическими методами: эффективная очистка выбросов, разработка биологически разлагаемых ПАВ и химических продуктов, топлив для двигателей внутреннего сгорания с пониженным содержанием ароматических углеводородов и тетраэтилсвинца. При разработке новых технологий надо исходить из сокращения водопотребления, что позволяет исключить сброс сточных вод, перейти на замкнутые водооборотные системы.

Для разработки эффективных мероприятий по очистке сточных вод необходимо точно знать, какие именно загрязнители находятся в сточных водах, попадающих в тот или иной водоем, и в каких количествах. Эти задачи решают путем анализа воды.

1.1 Отбор проб воды и их консервация

1.1.1 Отбор проб воды

Отбор проб – операция, от правильного выполнения которой во многом зависит точность получаемых результатов. Отбор проб при полевых анализах необходимо планировать:

• намечая точки и глубины отбора;

• перечень определяемых показателей;

• количество воды, отбираемой для анализа;

• совместимость способов консервации проб для их последующего анализа.

При отборе проб, емкость, в которую отбирается опытный образец необходимо несколько раз ополоснуть водой из водотока или водоема, из которого отбирается пробы.

Объем отбираемой пробы, необходимой для анализа, зависит от числа определяемых компонентов и обычно колеблется от 1 до 2 литров. Пробы воды на химический анализ следует брать на стреже потока с поверхности (0,2-0,5 м), при этом проба воды осторожно зачерпывается (без взбалтывания) каким-либо большим сосудом который во избежание загрязнений пробы должен употребляться только для этих целей. Для взятия глубинных проб употребляются специальные приборы – батометры, снабженные краном.

Чаще всего на водоеме отбираются так называемые разовые пробы. Однако при обследовании водоема может возникнуть необходимость отбора и серий периодических и регулярных проб – из поверхностного, глубинного, придонного слоев вод и т.д. Пробы могут быть отобраны также из подземных источников, водопровода и т.п. Усредненные данные о составе вод дают смешанные пробы.

В нормативных документах (ГОСТ 24481, ГОСТ 17.1.5.05, ИСО 5667-2 и др.) определены основные правила и рекомендации, которые следует использовать для получения репрезентативных проб. Различные виды водоемов (водоисточников) обуславливают некоторые особенности отбора проб в каждом случае. Рассмотрим основные из них.

Пробы из рек (водотоков) отбирают для определения качества воды в бассейне реки с целью ее дальнейшего использования. В зависимости от типа водопользования, вода водотоков делиться на несколько категорий [2]:

1. в качестве источника хозяйственно питьевого и культурно-бытового водопользования:

   • I категория – водные объекты, используемые в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промыш-ленности;

   • II категория – водные объекты, используемые для купания, занятия спортом и отдыха населения;

2. в качестве источника рыбохозяйственного водопользования;

• Высшая категория – места расположения нерестилищ, массового нагула и зимовальных ям особо ценных видов рыб и других промысловых водных организмов;

• I категория – водные объекты, используемые для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувствительностью к содержанию кислорода;

• II категория – водные объекты, используемые для других рыбохозяйственных целей

Для определения влияния места сброса сточных вод и вод притоков, пробы отбирают выше по течению и в точке, где произошло полное смешение вод. Следует иметь в виду, что загрязнения могут быть неравномерно распространены по потоку реки, поэтому обычно пробы отбирают в местах максимально бурного течения, где потоки хорошо перемешиваются.

Пробы из природных и искусственных озер (водоемов) отбирают с теми же целями, что и пробы воды из рек. Однако, учитывая медленный круговорот воды в водоемах, на первый план выступает мониторинг качества воды в течение длительного периода времени – нескольких лет (в том числе в местах, предполагаемых к использованию человеком), а также установление последствий антропогенных загрязнений воды (мониторинг ее состава и свойств).

Отбор проб из озер должен быть тщательно спланирован для получения информации, к которой можно было бы применять статистическую оценку. Слабопроточные водоемы имеют значительную неоднородность воды в горизонтальном направлении. Качество воды в озерах часто сильно различается по глубине из-за термальной стратификации, причиной которой могут быть фотосинтез в поверхностной зоне, подогрев воды, воздействие донных отложений и др. В больших глубоких водоемах может появляться также внутренняя циркуляция.

Пробы грунтовых вод отбирают для определения пригодности грунтовых вод в качестве источника питьевой воды, а также для технических или сельскохозяйственных целей; для определения влияния на качество грунтовых вод потенциально опасных хозяйственных объектов; при проведении мониторинга загрязнителей грунтовых вод.

Грунтовые воды изучают, отбирая пробы из артезианских скважин, колодцев, родников. Следует иметь в виду, что качество воды в различных водоносных горизонтах может значительно различаться, поэтому при отборе пробы грунтовых вод следует оценить доступными способами глубину горизонта, из которого отобрана проба, возможные градиенты подземных потоков, информацию о составе подземных пород, через которые пролегает горизонт. Поскольку в точке отбора пробы могут создаться концентрации различных примесей, отличные от их концентраций в водоносном слое, необходимо откачивать из скважины (или из родника, делая в нем углубление) воду в количестве, достаточном для обновления воды в скважине, водопроводе, углублении и т.п.