Водные ресурсы. Исследование качества воды

Водные ресурсы.Исследование качества воды.

    Согласно Всеобщей декларации  прав человека право на чистую  воду,ее охрану и информацию о качесве воды- основные права человека, защищающие не только его здоровье, но и жизнь. Россия занимает первое место в мире по запасам пресных вод- здесь сосредоточено более 20% мировых ресурсов. Речной сток составляет 4270 км3 в год (10% мирового речного стока), т.е. по 30 тыс. м3 воды на каждого жителя. В озерах сосредоточено  более 26 тыс. км3 пресных водРазведанные запасы подземных вод позволяют использовать от 30 до 300 км3 в год. Кроме того, в России действуют более 2000 водохранилищ объемом более 1млн.м3 каждое и 37 крупных систем межбассейнового перераспределения  стока. Тем не менее проблема загрязнения водоемов и нехватки питьевой воды в России одна из самых актуальных.

Какую воду мы пьём.

    По данным ВОЗ, около 80% всех инфекционных болезней  в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно-гигиенических норм водоснабжения. В мире 2 млрд человек имеют хронические заболевания в связи с использованием загрязненной воды.

    По оценке экспертов  ООН, до 80% химических соединений, поступающих  во внешнюю среду, рано или  поздно попадают в водные источники. Ежегодно в мире сбрасывается  более 420 км3 сточных вод, которые делают непригодными около 7 тыс. км3 воды.

    Серьезную  опасность  для здоровья населения представляет  химический состав воды. В природе  вода никогда не встречается  в виде химического чистого  соединения. Обладая свойствами универсального растворителя, она постоянно несет большое количество различных элементов и соединений, соотношение которых определяется условиями формирования воды, составом водоносных пород.

Исследование качества питьевой воды.

Органолептические показатели воды.

1.Содержание взвешенных частиц

    Этот показатель качества воды определяют фильтрованием определенного объема воды через бумажный фильтр и последующим высушиванием осадка на фильтре в сушильном шкафу до постоянной массы.

    Для анализа берем 50 мл  воды. Фильтр перед работай взвешиваем. После фильтрования осадок с фильтром высушиваем до постоянной массы при 105°С ,охлаждаем в эксикаторе и взвешиваем.Весы должны обладать высокой чувствительностью, лучше использовать аналитические весы.

   Содержание взвешенных веществ  в мг/л в испытуемой воде  определяют по формуле: (m1 -m2)*1000/V,

Где  m1- масса бумажного фильтра с осадком взвешенных частиц, г; m2-масса бумажного фильтра до опыта, г; V- объем воды до анализа, л. ПДК=10 мг/л.

2.Цвет (окраска)

    При загрязнении водоема  стоками промышленных предприятий  вода может иметь окраску, не  свойственную цветности природных  вод. Для источников хозяйственно-питьевого  водоснабжения окраска не должна  обнаруживаться в столбике высотой 20см, для водоемов культурно-бытового  назначения- 10см.

    Диагностика цвета- один из показателей  состояния водоёма. Для определения  цветности воды нужны стеклянный сосуд и лист белой бумаги. В сосуд набирают воду и на белом фоне бумаги определяют цвет воды (гол.,зел.,серый,желт.,корич.)- показатель определенного вида загрязнения.

 

3. Прозрачность.

    Прозрачность  воды зависит  от нескольких  факторов: количества взвешенных  частиц ила, глины, песка, микроорганизмов, содержания химических соединений.

    Для определения прозрачности  воды используют прозрачный мерный  цилиндр с плоским дном, в который наливают воду,прокладывают под цилиндр на расстоянии 4 см от его дна шрифт, высота букв которого 2 мм, а толщина линий букв- 0,5 мм, и сливают воду до тех пор,пока сверху через слой воды не будет виден этот шрифт. Измеряют высоту столба оставшейся воды линейкой  и выражают степень прозрачности в сантиметрах.

4. Запах.

    Определение основано  на органолептическом исследовании  запахов воды при 200 и 600.Характер и интенсивность определяют по таблицам.

Характер и род запаха воды естественного происхождения

Характер запаха	Примерный род запаха
ароматический	Огуречный, цветочный
болотный	Илистый, тинистый
Гнилостный	Фекальный, сточные воды
древесный	Мокрой щепы, древесной коры
землистый	Прелый, свежевспаханной земли, глинистый
плесневый	Затхлый, застойный
рыбный	Рыбы, рыбьего жира
сероводородный	Тухлых яиц
травянистый	Скошенной травы, сена
неопределенный	Не подходящий под предыдущие определения

 

Интенсивность запаха

бал	Интенсивность запаха	Качественная характеристика
0	--	Отсутствие ощутимого запаха
1	Очень слабая	Запах, не подающийся обнаружению потребителем, но обнаруживаемый в лаборатории опытным исследователем
2	слабая	Запах, не привлекающий внимание потребителя, но обнаруживаемый, если на него обратить внимание
3	заметная	Запах, легко обнаруживаемый и дающий повод относится к воде с неодобрением
4	отчетливая	Запах, обращающий на себя внимание и делающий воду непригодной для питья
5	Очень сильная	Запах настолько сильный, что вода становиться не пригодной для питья

 

Определение качества воды методами химического анализа

1.Водородный показатель (рН)

Можно определить рН с помощью универсальной индикаторной бумаги, сравнивая ее окраску со школой.

2. Жесткость воды

В склянку наливают 10 мл анализируемой воды, добавляют 5-6 капель фенолфталеина. Если окраска не появляется, то считается, что карбонат-ионы в пробе отсутствуют. В случае возникновения розовой окраски пробу титруют0,05н. раствором соляной кислоты до полного обесцвечивания. Концентрацию карбонат-ионов рассчитывают по формуле с=V(HCI)*300, где с –концентрация карбонат-ионов, V(HCI)- объем соляной кислот, израсходованный на титрование.

  Затем  в пробе определяют концентрацию  гидроксид-ионов. К пробе добавить 1-2 капли метилового оранжевого. При этом проба приобретает  желтую окраску. Титруют пробу  раствором 0,05н. соляной кислоты до  перехода желтой окраски в  розовую. Концентрацию гидрокорбонат-ионов рассчитывают по формуле

Сгк=(V(HCL) *0/05 61*1000)/10=V(HCL) * 305,

где Стк – концентрация гидрокарбонат-иона, мл/л; V(HCL) – объем соляной кислоты, израсходованной на титрование, мл.

Корбонатную жесткость Жк рассчитывают суммируя значения концентрации карбонат- и гидрокарбонат-ионов по формуле

Жк= Ск * 0,0333+ Сгк * 0,0164,

Где 0,0333 и 0,0164 – коэффициенты, равные значениям, обратным эквивалентам массам этих анионов.

3.Определение нитратов и нитритов

На часовое или предметное стекло помещают три капли раствора дифениламина, приготовленного на концентрированной серной кислоте, и одну – две капли исследуемой воды. В присутствии нитрат- и нитрит-ионов появляется синее окрашивание, интенсивность которого зависит от их концентрации.

4.Определение хлоридов и сульфатов

Качественное определение хлоридов с приближенной количественной оценкой проводят следующим образом. В пробирку отбирают 5 мл исследуемой воды и добавляют 3 капли 10%-ного раствора нитрата серебра. Приблизительное содержание хлоридов определяют по осадку или помутнению.

Качественное определение хлоридов проводит титрованием пробы анализируемой воды нитратом серебра в присутствии хромата калия как индикатора. Нитрат серебра дает с хлорид-ионами белый осадок, а с хроматом калия – кирпично-красный осадок хромата серебра.

 

 

Осадок или помутнение	Концентрация хлоридов, мг/л
Опалесценция или слабая муть Сильная муть Образуются хлопья, но осаждаются не сразу Белый объемистый осадок	1-10 10-50 50-100   Более 100

 

 

 

Определение сульфатов. В пробирку вносят 10мл исследуемой воды, 0,5мл соляной кислоты (1:5) и 2мл 5% раствора бария, перемешивают. По характеру выпавшего осадка определяют содержание сульфатов: при отсутствии мути концентрация сульфат-ионов менее5мг/л; при слабой мути, появляющейся не сразу, а через несколько минут, - 5 -10 мг/л при слабой мути, появляющейся сразу после добавления хлорида бария, - 10 – 100мг/л; сильная, быстро оседающая муть свидетельствует о высоком содержании сульфат-ионов (более 100мг/л).

5.Качественное определение тяжелых  металлов

Обнаружение свинца

В пробирку с пробой воды вносят по 1 мг 50%-ного раствора уксусной кислоты и перемешивают. Добавляют по 0,5мл 10%-ного раствора дихромата калия, при наличии в исследуемой пробе ионов свинца выпадает желтый осадок хромата свинца. Пробирку встряхивают и через 10 мин. Приступают к определению. Содержимое пробирки рассматривают сверху на черном фоне, верхнюю часть пробирки до уровня жидкости прикрывают со стороны света картоном.

Обнаружение железа

Предельно допустимое концентрация (ПДК) общего железа в воде водоемов и питьевой воде составляет 0,3мг/л, лимитирующий показатель вредности органолептический.

Обнаружение общего железа. В пробирку помещают 10мл исследуемой воды, прибавляют 1 каплю концентрированной азотной кислоты, несколько капель раствора пероксида водорода и примерно 0,5 мл раствора роданида калия. При содержании железа 0,1 мг/л появляется розовое окрашивание, а при более высоком – красное.

Колориметрический экспресс-метод

Обнаружение железа (III). К 5 мл исследуемой воды прибовляют 3 капли роданида аммония (или калия), перемешивают и сравнивают окраску пробы со шкалой.

Обнаружение меди

ПДК меди в воде составляет 0,1мг/л, лимитирующий показатель вредности органолептический.

Качественное обнаружение меди

В фарфоровую чашку помещают 3-5мл исследуемой воды, осторожно выпаривают досуха и наносят на периферическую часть пятна каплю концентрированного раствора аммиака. Появление интенсивно-синей или фиолетовой окраски свидетельствует о присутствии ионов Cu2+:

Cu2++4NH4OH          [Cu(NH3)4]2++4H2O.

Обнаружение фенолов Фенол и его производные – сильные яды. Механизм отравления таков: блокируются сульфгидрильные группировки жизненно важных ферментов, а в итоге нарушаются окислительно-востановительные реакции в клетках организма.

Качественное определение фенола проводят следующим образом. В коническую колбу вместимостью 200мл вносят 100мл исследуемой воды, затем добавляют раствор хлорной извести или хлорную воду в небольшом объеме. Через 10мин определяют (сначала на холоде, потом при нагревании), появился ли характерный для хлорфенолов «аптечный»запах.