Параметры качества природной воды и методы их контроля
Качество природной воды характеризуются следующими параметрами:
1) Содержанием грубодисперсных примесей (частиц песка, глины и др.), определяемых фильтрованием через бумагу с последующим взвешиванием.
2) Мутностью, которая зависит от присутствия в воде взвешенных и коллоидных веществ различного происхождения: взвешенного ила (сложная смесь твердых органических и минеральных веществ), органических коллоидов гидроксида железа и алюминия, микроорганизмов, фито- и зоопланктонов и т. д. Мутность определяется фотометрическим методом в зелёной части спектра, путем сравнения с образцами, замутненными стандартной взвесью каолина. Применяется также метод определения прозрачности (величины обратной мутности) которая определяется толщиной слоя воды через который просматривается стандартный шрифт.
3) Цветностью, обусловливаемой в основном растворенными в воде гуминовыми веществами, вымываемыми из торфяных болот и комплексных соединений трехвалентного железа. Цветность определяется фотометрическим методом с синим светофильтром, она измеряется в градусах цветности платинокобальтовой или хромокобальтовой шкал (от 0 до 70°).
4) Вкусом и привкусом которые зависят от присутствия в воде веществ природного происхождения или веществ, которые попадают в воду со сточными промышленными и хозяйственно-бытовыми водами. Подземные воды имеют специфический вкус, который вызван наличием железа, марганца, магния, натрия, калия, хлоридов и карбонатов;
Различают 4 основных вкуса: соленый, кислый, сладкий, горький. Все другие виды вкусовых ощущений называются привкусами: хлорный, рыбный; металлический.
Характер и интенсивность вкуса и привкуса определяют с помощью органолептических методов. Исследуемую воду набирают в рот малыми порциями, не проглатывают, задерживая 3–5 с, а затем сплевывают. Интенсивность вкуса и привкуса определяют при 20°C и оценивают по 5-балльной шкале.
5) Запахом, который обусловлен наличием в воде летучих пахнущих веществ естественного и искусственного происхождения.
Запах воды определяют в помещении, где воздух не имеет постороннего запаха. Для исключения субъективной ошибки целесообразно анализ производить в группе из 3–5 человек. Интенсивность запаха также оценивается по 5-балльной шкале.
6) Окисляемостью, обусловленной наличием в воде легко окисляющихся органических примесей. Количественно окисляемость характеризуется количеством мг кислорода, эквивалентным количеству окислителя, необходимого для окисления органических примесей, содержащихся в 1 дм 3 воды. Окисляемость определяется титрованием воды растворами перманганата или бихромата калия. Соответственно различают перманганатную и хроматную окисляемость.
Для питьевой воды, чистых подпочвенных, родниковых и поверхностных источников, окисляемость не превышает 5–10мг/дм 3 .
7) Показателем pH, который у большинства природных вод равен 6,6–8,6. Величина pH обусловлена наличием в воде карбонатов, гидроксидов, солей, подверженных гидролизу, гуминовых веществ и т. д. При выпадении pH воды определяется потенциометрическим методом с использованием в качестве индикаторного стеклянного электрода.
8) Щелочностью, которая определяется как сумма эквивалентных концентраций анионов слабых кислот ( гуматов).
9) Жесткостью. Совокупное определение содержания ионов Ca 2+ и Mg 2+ производится комплексонометрическим титрованием трилоном Б.
10) Сухим остатком – характеризующим общее содержание растворенных в воде минеральных и частично органических веществ, температура кипения которых превышает 110°C, нелетучих и неразлагающихся при указанной температуре. Величина сухого остатка выражается в мг/дм 3 .
11) Общим солесодержанием – суммарной концентрацией растворенных в воде минеральных солей, рассчитанной по данным отдельных определений.
12) Содержанием ионов . Определение содержания каждого из этих ионов производится по индивидуальным методикам.
13) Содержанием железа. Ионы железа Fe 3+ гидролизуясь, образуют коллоидную гидроокись железа Fe(OH)3, коагулирующуюся в виде хлопьевидной суспензии. В присутствии гуминовых веществ могут образоваться стойкие гуминовокислые соединения железа. Определение общего содержания железа производится колориметрическим методом с роданидом аммония.
14) Количеством растворенных газов: O2, N2, CO2, и H2S, поглощаемых водой при ее выпадении в виде атмосферных осадков, а также при проникновении их в почву. Одним из источников поступления O2 в воду является фотосинтез, а CO2 – окисление органических примесей в поверхностных водах.
15) Содержанием токсических неорганических веществ в частности ионов меди, свинца, мышьяка, ртути и др. Определение содержания каждого из этих ионов производится по отдельным методикам с использованием методов химического и физикохимического анализа.
16) Количеством микроорганизмов (бактерии, грибы, водоросли), а также патогенных микробов и вирусов. Определение производится микробиологическими методами.
17) Содержанием токсических органических веществ искусственного происхождения – пестицидов, ароматических, гетероциклических соединений и др.
18) Уровнем радиоактивности. Обычно производится измерение общей радиоактивности в a-, b- и g-диапазонах. При необходимости может быть произведено отдельное определение содержания радиоактивных изотопов цезия-137, стронция-90, иттрия-90 и др.
Источник
3. Методы анализа природных вод.
Методы анализа, разработанные для поверхностных пресных и соленых вод, применимы, несомненно, и для анализа других водных объектов, в том числе грунтовых и лизиметрических вод, почвенных растворов и вытяжек.
Аналитическая процедура определения содержаний элементов в водах различного состава включает несколько стадий:
— собственно инструментальный анализ.
В зависимости от концентраций определяемых элементов и возможностей инструментальной техники вышеперечисленные стадии могут быть усложнены введением дополнительных этапов, связанных с консервацией анализируемых образцов, предварительным концентрированием элементов и модернизацией оборудования (например, введением дополнительных приспособлений для ввода пробы, перевода из одного агрегатного состояния в другое и т.д.).
Пробоотбор и пробоподготовка как важнейший этап анализа.Отбор пробы воды следует рассматривать как стадию, в значительной степени определяющую правильность последующего анализа, причем ошибки, допущенные в процессе пробоотбора, в дальнейшем не могут быть исправлены даже самым квалифицированным аналитиком. Место и условия отбора пробы воды в каждом случае определяют конкретными задачами исследований, однако основные правила отбора проб носят общий характер:
— проба воды, взятая для анализа, должна отражать условия и место отбора;
— отбор пробы, ее хранение и транспортировка должны исключать возможность изменения ее первоначального состава (содержаний определяемых компонентов или свойств воды);
-объем пробы должен быть достаточным для проведения аналитической процедуры в соответствии с методикой.
Отбор проб воды.Отбор проб воды может быть разовым и серийным. Разовый отбор обычно применяют для получения первоначальной информации о качестве анализируемой воды. Принимая во внимание изменяющийся во времени и пространстве состав анализируемых вод, более оправдан серийный отбор, который проводят либо с разных глубин источника, либо в различные моменты времени. При таком отборе можно судить об изменении качества воды во времени или в зависимости от ее расхода.
По своему виду пробы бывают простыми и смешанными. Простая пробаобеспечивается путем однократного отбора всего требуемого для анализа количества воды, при этом полученная информация отвечает составу в данной точке в данный момент времени.Смешанную пробуполучают путем сливания простых проб, отобранных в разные промежутки времени или в различных точках, характеризуя таким образом усредненный состав воды. Если пробу отбирают из открытого водотока, необходимо соблюдать условия, при которых она будет типичной: лучшие места для пробоотбора — бурные участки, где происходит более полное смешение. При отборе пробы сточной воды нужно соблюдать следующие условия:
— скорость отбора не менее 0,5 м/с;
— диаметр отверстия пробоотборника не менее 9-12 мм;
— высокая турбулентность (в случае отсутствия создают искусственно).
При отборе пробы питьевой воды необходимо предварительно спустить воду в течение 15 мин при полностью открытом кране. Перед закрытием сосуда пробкой верхний слой воды сливают так, чтобы под пробкой оставался слой воздуха объемом 5-10 см 3 .
Для отбора и хранения проб используют посуду из стекла, полиэтилена, тефлона. Для определения ультрамикроконцентраций элементов идеальным материалом для отбора и особенно для хранения проб является новый полимер политетрафтор-алкокси-этилен (PFA). Его главные преимущества по сравнению с тефлоном, применяющимся в аналитической химии микроэлементов, — высокая гидрофобность и практически полное отсутствие внутренних пор, а значит и отсутствие эффекта «памяти».
Консервация и хранение.Отобранная проба природной воды представляет собой двухфазную систему, состоящую из раствора и взвешенного вещества. Чтобы избежать потерь микроэлементов за счет биохимических процессов и сорбции на стенках сосуда пробу после фильтрования консервируют, в отдельных случаях даже нефильтрованные образцы, если это согласуется с задачей исследования.
Пробы питьевой воды консервируют лишь в том случае, если невозможно провести анализ в день отбора.
Сложно консервировать сточные воды, так как введение консерванта может привести к побочным процессам, осложняющим анализ. В ряде случаев биохимические процессы в пробах сточных вод могут быть замедлены охлаждением и хранением при 3 — 4″С. Последнее эффективно и для проб природных вод.
Следует отметить, однако, что несмотря на приведенные рекомендации по отбору проб воды, доля погрешности пробостбора в общей погрешности анализа может достигать 80% и более. Повышение точности анализа может быть достигнуто средствами мобильного анализа.
Источник
30 Методы контроля состава природных и сточных вод. Показатели качества воды и методы их определения. Реакция среды и органолептические показатели.
а) Температура влияет на скорость биохимических реакций и растворимость в воде кислорода, на вязкость воды и, следовательно, на скорость осаждения взвешенных частиц. Для питьевых целей желательно иметь воду с температурой 7 – 150С.
Ее определяют ртутным термометром с ценой деления 0,1 – 0,50С, для глубоководных измерений – опрокидывающимся термометром.
Термометр выдерживают в воде не менее 10 минут и определяют температуру сразу же после подъема из воды.
или водородный показатель рН влияет на развитие и жизнедеятельность водных растений, на агрессивное воздействие воды на металлы и бетон; величина рН изменяет токсичность загрязняющих веществ
Источником ионов Н+ являются
1) соли тяжелых металлов, попадающих в воду и подвергающиеся в ней гидролизу, например:
2)гумусовые кислоты, присутствующие в почвах
Вода хозяйственно – питьевого назначения должна иметь рН = 6,5 8,5
рН определяют электрометрическим и колориметрическим методами.
Электрометрический метод основан на измерении разности потенциалов на границах между внешней поверхностью стеклянной мембраны электрода и исследуемым раствором с одной стороны и внутренней поверхностью мембраны и стандартным раствором — с другой стороны. Стандартный раствор имеет постоянную активность ионов водорода, поэтому потенциал на внутренней поверхности мембраны не меняется. Сдвиг рН на единицу вызывает изменение потенциала электрода на 58,1 мВ при 200С. Метод отличается высокой точностью (до 0,02 ).
К исследуемой воде добавляют соответствующий индикатор, в строго определенном количестве, который в зависимости от рН воды принимает определенную окраску.
Эту окраску сравнивают со шкалой стандартных буферных растворов, имеющих определенное содержание ионов Н+. Сравнение производят в тени или при рассеянном освещении. Положительным качеством метода является простота, отрицательным – невысокая точность, особенно при анализе мутных и окрашенных вод.
31. Методы определения примесей.
Взвешенные вещества (грубодисперсные примеси)количество загрязнений, которые задерживаются на бумажном фильтре при фильтрации пробы. Они представляют частицы глины, песка, ила, планктона и различных микроорганизмов.
Для фильтрования загрязненных вод используют фильтры типа “ белая лента” или “синяя лента”, а при исследовании воды с загрязнением не более 25 мг/л – тонкие мембранные фильтры. Фильтр со взвешенными веществами высушивается при 1050С до постоянной массы, количество примесей определяют гравиметрическим методом по разнице массы фильтра до и после фильтрации. Этот показатель используют для расчета отстойников и определения количества образующихся осадков. В городских сточных водах концентрация взвешенных веществ 100 — 500 мг/л.
Источник