Прежде чем приступить к изучению малых рек




НазваниеПрежде чем приступить к изучению малых рек
страница4/8
Дата конвертации22.08.2013
Размер0.96 Mb.
ТипДокументы
1   2   3   4   5   6   7   8

Таблица 12. Обобщенные результаты исследования органолептических свойств воды

Номер пробы, дата, время и

место отбора




Характеристика

Единица изме­рения

Значение показателя

I

II

III ...

среднее

Температура

°С













Цветность

словесное опи­сание













Осадок

Объем

Характер

Цвет

Состояние воды после выпадения осадка

словесное опи­сание













Мутность

словесное опи­сание













Прозрачность

см













Запах

Характер Интенсивность

словесное опи­сание; баллы













Внешний вид

словесное опи­сание; баллы



















Теперь сделайте общий вывод об экологическом состоянии водного объекта. Следует иметь в виду, что часто бывает трудно только по однажды проведенным измерениям дать оценку качества воды. Очень важно возвращаться к реке или озеру неоднократно,

в разные сезоны года и проводить измерения одинаковых параметров качества воды. Это позволит сравнивать результаты и делать более интересные и полезные выводы. Другой совет заключается в том, что если вы обнаружили загрязнение воды, постарай­тесь определить его причину. Как правило, причина загрязнения — хозяйственная дея­тельность человека (антропогенное загрязнение). В то же время, многие свойства воды определяются естественными причинами, и важно, чтобы эти причины не путали, так как от этого может зависеть будущее водного объекта.

Гидрохимические показатели качества воды

Меры безопасности при проведении химических анализов

  • Используемый вами набор реактивов для определения концентрации загрязняю­щих веществ в воде не должен содержать ядовитых веществ.

  • При работе в полевых и лабораторных условиях следует:

  • избегать попадания любых реактивов и растворов на кожу, слизистые оболочки, одежду и прочее;

  • при проведении работ не принимать пищу, не пить;

  • проверять герметичность упаковок, плотность закрытия крышек;

  • не вдыхать и не нюхать реакгивы;

  • при работе со стеклянной посудой соблюдать осторожность;

  • пользоваться шприцем или резиновой «грушей» с пипеткой при отборе раство­ров реактивов (не втягивать ртом!)

    • Избегать попадания щелочных и кислых растворов на кожу, слизистые оболочки, одежду и пр. При случайном попадании их на кожу быстро промокнуть тампоном (ватой, платком и пр.) и промыть чистой водой. При попадании в глаза быстро промыть большим количеством чистой воды и при первой же возможности обра­титься за медицинской консультацией и помощью.

Теперь мы остановимся на группе показателей, которые называются гидрохимически­ми. Гидрохимия, то есть химия природных вод, очень важный раздел науки о качестве воды. Она использует множество различных химических, физических и прочих мето­дов. Она интенсивно развивается, мы все больше узнаем о химии природных вод, с влиянии веществ, содержащихся в них, на живые организмы и человека.

Особенность гидрохимических показателей состоит в том, что они связаны с наличием в воде химических веществ, обычно растворенных. Они, как правило, не могут был определены с помощью органов чувств. Нужны методы, позволяющие выявить наличш тех или иных химических веществ в воде и определить их содержание (концентрацию)

Эти вещества имеют как естественные, так и антропогенные источники поступления в водный объект.

Гидрохимические показатели дают более точную, количественную информацию о каче­стве воды в водном объекте, чем органолептические, однако требуют оборудования, ко­торое часто бывает очень сложным. Далее мы поговорим о простейших, но наиболее типичных показателях: водородном показателе (рН), жесткости и т.д.

В данном тексте материал сформирован таким образом, что каждый последующий по­казатель более сложен в определении, чем предыдущий. Здесь требуется определенный навык в работе, поэтому следует сначала, до выхода «в поле», провести обучение (тре­нировку) в школьной химической лаборатории. В качестве объекта анализа можно брать водопроводную воду, воду из колодца и т.д.

Водородный показатель (рН)

Ион водорода+) — самый распространенный в водах. Он обязательно присутствует (наряду с ионом гидроксила ОН-) даже в дистиллированной воде.

Концентрация иона водорода меняется в водах в очень широком диапазоне. Например, в кислотах эта концентрация может быть 1 моль/л и больше, а в щелочах — Ю-14 моль/л и меньше. Поэтому для удобства выражения содержания водородных ионов в воде была введена величина, представляющая собой логарифм их концентрации, взятый с обрат­ным знаком:

рН = -Ig[H+],

Величина рН воды — один из важнейших показателей качества вод. Концентрация ио­нов водорода имеет большое значение для химических и биологических процессов, происходящих в природных водах. От величины рН зависят развитие и жизнедеятель­ность водных растений, устойчивость различных форм миграции элементов, агрессив­ное действие воды на металлы и бетон. Величина рН воды также влияет на процессы превращения различных форм биогенных элементов, изменяет токсичность загрязняю­щих веществ.

В дистиллированной воде показатель рН близок к 7. По мере уменьшения величины рН от 7 вода все более приобретает кислые свойства. И наоборот, с ростом величины рН от 7 — щелочные. Значение рН в речных водах обычно варьирует в пределах 6,5-8,5, в не­загрязненных атмосферных осадках около 5,6, в болотах 4,5-6,0, в морских водах 7,9- 8,3. Концентрация ионов водорода подвержена сезонным колебаниям. Зимой величина рН для большинства речных вод составляет 6,8-7,4, летом 7,4-8,2, то есть летом вода становится более щелочной. Это обусловлено жизнедеятельностью водных организмов и другими причинами. Величина рН природных вод определяется также составом по­род, слагающих водосборный бассейн.

В соответствии с требованиями государственных стандартов к составу и свойствам вс ды для водных объектов - источников питьевого водоснабжения величина рН не дол» на выходить за пределы интервала значений 6,5-8,5. Такие же требования предъявлю ются к воде в зонах рекреации, а также если водные объекты имеют рыбохозяйственнс значение.

Пониженные значения рН свидетельствуют о закислении водного объекта. Причинам закисления являются как антропогенные, так и природные факторы. Наиболее типи* ным природным фактором является поступление кислых вод природного происхожд* ния, например, из болот, с подземными водами. Однако в последнее время основным факторами подкисления воды являются антропогенные, такие как атмосферные осадк (в атмосферу при сгорании топлива попадает большое количество кислых оксидов (с< ры, азота и пр.), которые при соединении с атмосферной влагой образуют кислоть сбросы недостаточно очищенных сточных вод (в производствах часто используют ki слоты).

Природные воды в зависимости от величины рН рационально делить на семь групп (с> табл. 13).


Таблица 13. Группы природных вод в зависимости от рН

Группа

рН

Сильнокислые воды

<3

Кислые воды

3-5

Слабокислые воды

5-6,5

Нейтральные воды

6,5-7,5

Слабощелочные воды

7,5-8,5

Щелочные воды

8,5-9,5

Силыющелочные воды

>9,5






При попадании кислых осадков (загрязненных) в виде дождей, при таянии снега в во. ные объекты закисление проходит три стадии.

1. На первой стадии рН практически не меняется. Это объясняется самоочищающе способностью водоема, так называемой буферной емкостью, которая в основном об словлена присутствием в воде диоксида углерода, гидрокарбонатных и карбонатнь ионов.

Присутствующие в воде диоксид углерода, гидрокарбонатные и карбонатные ионы н ходятся в подвижном равновесии. Ниже приведена простейшая карбонагно-кальциев; система.

Н2СОз <=> Н+ + НСОз — о 2 Н+ + СОз2 СаСОз + С02 + Н20 Са2+ + 2 НСОэ"

каждая реакция характеризуется своей константой равновесия, так что при наличии в воде определенной концентрации ионов кальция обязательно устанавливаются опреде- ленные концентрации диоксида углерода, гидрокарбонатных и карбонатных ионов. При попадании кислых осадков в водоем происходит следующая реакция:

нсо3 + Н+ => н2со3,

т.е. ионы гидрокарбоната «нейтрализуют» ионы водорода.

на первой стадии закисления водного объекта ионы гидрокарбоната успевают полно- тью нейтрализовать ионы Н+ и рН остается неизменной.

На второй стадии закисления количества гидрокарбонат-ионов уже не хватает для [ейтрализации ионов Н+. Растворение углекислого газа из атмосферы способствует юддержанию величины рН на определенном уровне. Величина рН воды на второй ста­ли обычно не поднимается выше 5,5 в течение всего года. О таких водоемах говорят ак об умеренно кислых.

На третьей стадии закисления величина рН водоемов стабилизируется на значениях iH<5 (обычно рН = 4,5). При этих значениях рН «нейтрализация» ионов Н+ происходит следствие присутствия гумусовых веществ и соединений алюминия в водных объектах I почвенном слое.

I понижением рН в водном объекте происходят следующие реакции: А1(ОН + ЗН+о А13+ + 3 Н20 (при рН < 4,5) А1(ОН)3 + Н+ А1(ОН)2+ + Н20 (при рН = 5 - 6)


'Ракообразные, улитки Лососевые, форель

Фитопланктон и частично зоопланктон Белорыбица Окунь и щука Уторь, ерш

Рис.14. Диапазоны рН, благоприятные (заштриховано) для развития популяций водных организмов
1ри этом если в воде присутствуют загрязняющие вещества, содержащие металлы в вязанном состоянии (например, более токсичные медь, цинк и пр.), то при снижении «личины рН наблюдается переход металлов в растворимые, более подвижные формы, значительно более токсичные.



В результате снижения рН (закисления водных объектов) происходят значительны менения в видовом составе живых организмов. Влияние рН на состояние и разнск зие водных организмов представлено на рисунке 14.

Для определения рН можно использовать прибор рН-метр или специальную индик ную бумагу, продающуюся в специализированных магазинах (см. Приложение 5. П ные адреса). Следует помнить, что индикаторная бумага не дает точного результат более доступна. Универсальная лакмусовая бумага есть практически в каждой школе. Перед определением пробирку или другую чистую стеклянную емкость следуе сколько раз ополоснуть. Затем наливают достаточное количество воды, опускают н секунды листок индикаторной бумаги и сравнивают ее цвет с контрольной шкалой.

Следует отметить, что перечисленные выше параметры не представляют сложнос определении и могут активно использоваться школьниками для анализа состояния ного объекта и определения качества воды.

Кроме описанных методов, для определения других важных веществ в природньо дах используют более сложные методы, которые предназначены для выполн школьниками старших классов под наблюдением учителя.

Для многих анализов требуются специальные приборы и реактивы, которые связа] затратами. В некоторых случаях это представляет определенную проблему. Поэто данном методическом пособии описаны только основные параметры, отражающи грязнение водного объекта, а также возможная интерпретация результатов и прич! вызывающие то или иное загрязнение. Химизм методов и сами методики определи изложены в специализированной литературе, на которую даны ссылки в Прилож< 6. Рекомендуемая литература. Также они обычно есть в специальных наборах для лиза воды полевыми методами (тест-комплектах), выпускаемых отечественными и : бежными фирмами («Кристамас+», HACH, HANNA, см. Приложение 5. Полезные а са).

Жесткость

Жесткость воды представляет собой свойство природной воды, зависящее от налич ней, главным образом, растворенных солей кальция и магния. Это типичные вещеа природных водах. Кальций и магний входят в состав большинства минералов, ела; щих поверхностные слои земли. В естественных условиях ионы кальция, магния и гих щелочноземельных металлов, обуславливающих жесткость, поступают в воду i зультате взаимодействия растворенного в воде диоксида углерода с карбонатными нералами и при других процессах растворения, химического выветривания горны> род. Источником этих ионов могут являться также микробиологические процессы.

текающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий. Вследствие распространенности этих элементов в природных водах неудивительно, что они играют важную роль в жизнедеятельности организмов: влияют на проницаемость клеточных мембран, формируют состав костной ткани выс­ших животных.

Суммарное содержание солей кальция и магния называют общей жесткостью. Общая жесткость подразделяется на карбонатную, обусловленную концентрацией гидрокар­бонатов (и карбонатов при рН>8,3) солей кальция и магния, и некарбонатную — кон­центрацию в воде кальциевых и магниевых солей сильных кислот (хлоридов, сульфатов и пр.). При кипячении воды гидрокарбонаты переходят в карбонаты, которые выпадают в осадок, поэтому карбонатную жесткость называют временной или устранимой. Ос­тающаяся после кипячения жесткость называется постоянной.

Результаты определения жесткости обычно выражают в мг-экв/л. Жесткость воды ко­леблется в широких пределах. Пресная вода с жесткостью менее 4 мг-экв/л считается мягкой, от 4 до 8 мг-экв/л — средней жесткости, от 8 до 12 мг-экв/л — жесткой и выше 12 мг-экв/л — очень жесткой. Общая жесткость колеблется от единиц до десятков, ино­гда сотен мг-экв/л, причем карбонатная жесткость обычно составляет до 70-80% от об­щей жесткости.

Химическим эквивалентом называется масса химического элемента, которая присоединя­ет или замещает массу водорода (в г), численно равную его атомной массе (практически 1). Поэтому 1 г-экв — это масса вещества в граммах, численно равная его атомной массе, если ион однозарядный, и численно равная половине его атомной массы, если ион двух- зарядный. Например, 1 г-экв гидрокарбонат-иона НСОз" равен 61 г(1 + 12 + 3х 16 = 61), а 1 г-экв карбонат-иона СОз2-равен (12 + 3х 16 )/2=30 г. Чаще всего преобладает жесткость, обусловленная ионами кальция; однако в отдельных случаях магниевая жесткость может достигать 50-60%. Жесткость морской воды и океанов значительно выше (десятки и сотни мг-экв/л). Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период половодья. Это связано с характером питания в разные сезоны года. Во время паводка происходит разбавление талыми, мягкими вода­ми, а зимнее питание в основном подземное. Минерализация подземных вод обычно высокая.

Высокая жесткость ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горькова­тый вкус и оказывая действие на органы пищеварения. Величина общей жесткости питьевой воды не должна превышать 10,0 мг-экв/л.





Карбонаты и гидрокарбонаты

Выше мы говорили о той большой роли в гидрохимии водного объекта, которую игр ют гидрокарбонатные и карбонатные ионы. Они определяют буферные свойства вод то есть способность нейтрализовать попадание в водный объект кислых вод. Основнь источником гидрокарбонатных и карбонатных ионов в поверхностных водах являют процессы химического выветривания и растворения карбонатных пород типа извести ков, мергелей, доломитов, например:

СаСОз + С02 + Н20 <=> Са2+ + 2НС03" MgC03 + С02 + Н20 о Mg2+ + 2НС03".

Некоторая часть гидрокарбонатных ионов поступает с атмосферными осадками и гр) товыми водами. Гидрокарбонатные и карбонатные ионы выносятся в водоемы со ст< ными водами предприятий химической, силикатной, содовой промышленности и т.д.

По мере накопления гидрокарбонатных и особенно карбонатных ионов последние » гут переходить в нерастворимые соединения и выпадать в осадок:

Са2+ + 2 НС03" <=> СаС03 + Н20 + С02

Са2+ + СОз2" <=> СаСОз

В речных водах содержание гидрокарбонатных и карбонатных ионов колеблется от до 400 мг НС03"/л, в озерах — до 500 мг НСОз'/л, в морской воде — от 100 до 200 м: в атмосферных осадках — от 30 до 100 мг/л, в грунтовых — от 150 до 300 мг/л, в п земных водах — от 150 до 900 мг/л.

Растворенный кислород

Растворенный кислород находится в природной воде в виде молекул 02. На его со; жание в воде влияют две группы противоположно направленных процессов: одни } личивают концентрацию кислорода, другие уменьшают ее. К первой группе процео обогащающих воду кислородом, следует отнести:

  • процесс поглощения кислорода из атмосферы;

  • выделение кислорода водной растительностью в процессе фотосинтеза;

  • поступление в водоемы с дождевыми и снеговыми водами, которые обычно п сыщены кислородом.

Поглощение кислорода из атмосферы происходит на поверхности водного объект понижением температуры, повышением атмосферного давления и понижением кон трации растворенных неорганических веществ в воде равновесие процесса поглош< и высвобождения кислорода смещается в сторону поглощения. Обогащение глуби* слоев воды кислородом происходит в результате перемешивания водных масс, в числе под действием ветра.
Фотосинтетическое выделение кислорода происходит при поглощении диоксида угле­рода водной растительностью (прикрепленными, плавающими растениями и фито­планктоном). Процесс фотосинтеза протекает тем интенсивнее, чем выше температура воды, больше биогенных (питательных) веществ (соединений фосфора, азота и др.) в воде. Фотосинтез возможен только при наличии солнечного освещения, поскольку в нем наряду с химическими веществами участвуют фотоны света (фотосинтез происхо­дит даже в несолнечную погоду и прекращается в ночное время). Производство и выде­ление кислорода происходит в поверхностном слое водоема, глубина которого зависит от прозрачности воды (для каждого водоема и сезона может быть различной — от не­скольких сантиметров до нескольких десятков метров).

К группе процессов, уменьшающих содержание кислорода в воде, относятся реакции потребления его на окисление органических веществ: биологическое (дыхание орга­низмов), биохимическое (дыхание бактерий, расход кислорода при разложении органи­ческих веществ) и химическое (окисление Fe2+, Mn2+, N02\ NH4+, СН4, H2S). Скорость потребления кислорода увеличивается с повышением температуры, количества бакте­рий, других водных организмов и веществ, подвергающихся химическому и биохими­ческому окислению. Кроме того, уменьшение содержания кислорода в воде может про­исходить вследствие выделения его в атмосферу из поверхностных слоев, но только в том случае, если вода при данных температуре и давлении окажется пересыщенной ки­слородом.

В поверхностных водах содержание растворенного кислорода изменяется в широких пределах — от 0 до 14 мг/л — и подвержено сезонным и суточным колебаниям. Суточ­ные колебания зависят от интенсивности процессов его производства и потребления и могут достигать 2,5 мг/л растворенного кислорода и более. В зимний и летний периоды в водных объектах с высокими концентрациями загрязняющих органических веществ и в эвтрофированных водоемах, содержащих большое количество биогенных и легко- окисляемых органических веществ, может наблюдаться дефицит кислорода. Кислородный режим оказывает глубокое влияние на жизнь водоема. Минимальное со­держание растворенного кислорода, обеспечивающее нормальное развитие рыб, со­ставляет около 5 мг02/л. Понижение его до 2 мг/л вызывает массовую гибель (замор) рыбы. Неблагоприятно сказывается на состоянии водного населения и пересыщение воды кислородом в результате процессов фотосинтеза при недостаточно интенсивном перемешивании слоев воды.

В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питье­вого и санитарного водопользования содержание растворенного кислорода в пробе, отобранной до 12 часов дня, не должно быть ниже 4 мг 02/л в любой период года. Для водоемов рыбохозяйственного назначения концентрация растворенного в воде кисло-

рода в этом случае не должна быть ниже 4 мг 02/л в зимний период (при ледоставе) и 6 мг 02/л — в летний.

Зависимость класса качества водного объекта от содержания растворенного кислорода приведена в таблице 14.

1   2   3   4   5   6   7   8

Похожие:

Прежде чем приступить к изучению малых рек iconОпыт! Скажи, чем гордишься ты?
Прежде чем приступить к созданию готового продукта  вашей деятельности (непосредственно проекта)  давайте 
Прежде чем приступить к изучению малых рек icon«Технологии конкурентной разведки»  
Прежде чем приступить к чтению…   7 
Прежде чем приступить к изучению малых рек iconПрежде, чем приступить к монтажу и эксплуатации  печи
Назначение
Прежде чем приступить к изучению малых рек iconПрежде чем приступить к рассмотрению темы "Капризы, упрямство и способы их преодоления", необходимо определить область этой темы, т е. поставить её в
Прежде чем приступить к рассмотрению темы "Капризы, упрямство и способы их преодоления", необходимо определить область этой темы,...
Прежде чем приступить к изучению малых рек iconПереработка и хранение 
Прежде чем приступить к описанию способов приготовления мясных консервов, необходимо 
Прежде чем приступить к изучению малых рек iconРусский
Прежде чем подключить прибор и приступить к  его использованию, просим Вас внимательно
Прежде чем приступить к изучению малых рек iconРусский
Прежде чем подключить стиральную машину и приступить к её использованию, просим Вас внимательно
Прежде чем приступить к изучению малых рек iconКонкурс экологических проектов
Прежде чем приступить к заполнению краткой аннотации проекта и заявки вы должны знать несколько вещей
Прежде чем приступить к изучению малых рек iconПрежде чем подключить прибор и приступить к его исполь- зованию, просим Вас внимательно прочитать инструкцию по  эксплуатации
Модель:     дата приобретения: 
Прежде чем приступить к изучению малых рек icon  Если  у  вас  появятся  вопросы  в  процессе  эксплуатации  нашего  оборудования, 
Важно!  Прежде  чем  приступить  к  работе  с  установкой  «Доктор  Губер»  внимательно 
Разместите кнопку на своём сайте:
kak.znate.ru


База данных защищена авторским правом ©kak.znate.ru 2012
обратиться к администрации
KakZnate
Главная страница