Влияние ПАВ на состояние природных вод
Конве́кция (от лат. convectiō — «перенесение») — вид теплопередачи, при котором внутренняя энергия передается струями и потоками.
Конвекцией также называют перенос теплоты, массы или электрических зарядов движущейся земной средой.
Ламина́рное тече́ние (лат. lāmina — «пластинка») — течение, при котором жидкость или газ перемещается слоями без перемешивания и пульсаций (то есть беспорядочных быстрых изменений скорости и давления).
Потенциа́льное тече́ние — безвихревое движение жидкости или газа, при котором деформация и перемещение малого объёма жидкости происходит без вращения (вихря).
Турбуле́нтность, устар. турбуле́нция (от лат. turbulentus — бурный, беспорядочный), турбуле́нтное тече́ние — явление, заключающееся в том, что при увеличении скорости течения жидкости или газа в среде самопроизвольно образуются многочисленные нелинейныефрактальные волны и обычные, линейные различных размеров, без наличия внешних, случайных, возмущающих среду сил и/или при их присутствии.
Уда́рная волна́ — поверхность разрыва, которая движется внутри среды, при этом давление, плотность, температура и скорость испытывают скачок [1] . Часто путают с понятием волна от удара, это не одно и то же, во втором случае испытывают скачок не сами параметры, а их производные.
Апвеллинг (англ. upwelling) или подъём — это процесс, при котором глубинные воды океана поднимаются к поверхности. Наиболее часто наблюдается у западных границ материков, где перемещает более холодные, богатые биогенами воды с глубин океана к поверхности, замещая более тёплые, бедные биогенами поверхностные воды. Также может встречаться практически в любом районе мирового океана.
Различают как минимум четыре типа апвеллинга: прибрежный апвеллинг; крупномасштабный ветровой апвеллинг в открытом океане; апвеллинг, связанный с вихрями; апвеллинг, связанный с топографией.
Процессом, обратным апвеллингу, является даунвеллинг.
Поверхностно-активные вещества (ПАВ) – вещества, способные накапливаться (сгущаться) на поверхности соприкосновения двух тел, называемой поверхностью раздела фаз, или межфазной поверхностью. На межфазной поверхности ПАВ образуют слой повышенной концентрации – адсорбционный слой.
Любое вещество в виде компонента жидкого раствора или газа (пара) при соответствующих условиях может проявить поверхностную активность, т.е. адсорбироваться под действием межмолекулярных сил на той или иной поверхности, понижая ее свободную энергию. Однако поверхностно-активными обычно называются лишь те вещества, адсорбция которых из растворов уже при весьма малых концентрациях (десятые и сотые доли %) приводит к резкому снижению поверхностного натяжения.
По типу гидрофильных групп ПАВ делят на ионные, или ионогенные, и неионные, или неионогенные. Ионные ПАВ диссоциируют в воде на ионы, одни из которых обладают адсорбционной (поверхностной) активностью, другие (противоионы) – адсорбционно неактивны. Если адсорбционно активны анионы, ПАВ называются анионными, или анионоактивными, в противоположном случае – катионными, или катионо-активными. Анионные ПАВ – органические кислоты и их соли, катионные – основания, обычно амины различной степени замещения, и их соли. Некоторые ПАВ содержат и кислотные, и основные группы. В зависимости от условий они проявляют свойства или анионных, или катионных ПАВ, поэтому их называют амфотерными, или амфолитными.
В водные объекты ПАВ поступают в значительных количествах с хозяйственно-бытовыми (использование синтетических моющих средств в быту) и промышленными сточными водами (текстильная, нефтяная, химическая промышленность, производство синтетических каучуков), а также со стоком с сельскохозяйственных угодий (входят в состав инсектицидов, фунгицидов, гербицидов и дефолиантов в качестве эмульгаторов). Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных странах. Значительный объем органических веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками.
ПАВ – жиры, масла, смазочные материалы образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом.
Что касается вод России, то в них присутствуют индустриальные и сельскохозяйственные загрязнители – тяжелые металлы (Fe, Mn, Zn, Cu, Ba, Cd, Pb, Ni, Cr), нефтепродукты, хлор-, фтор- и азотсодержащие пестициды, фенолы, ароматические углеводороды, формальдегид, ксантогенаты, аммонийный и нитритный азот.
Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ – загрязнителей, ухудшающих качество воды.
Источник
СПАВ анионоактивные
Описание: искусственные соединения, которые накапливаются на поверхности водных ресурсов и являются причиной уменьшения поверхностного натяжения.
Анионоактивные СПАВ отличаются тем, что за их физические свойства отвечают анионы, то есть частички с отрицательным зарядом. Приобретение заряда происходит при попадании соединений в воду. При этом образуются анионы, относящиеся к органическим соединениям.
Наиболее распространенные вещества – это:
Указанные выше анионоактивные СПАВ, сульфаты и сульфонаты, чаще всего встречаются в промышленно-бытовых стоках.
Распространение
Поскольку все виды СПАВ являются синтетическими, то есть искусственно созданными веществами, их попадание в различные водные пробы является исключительно следствием антропогенной деятельности. Большую часть соединений представляют составные части моющих средств. Следовательно, наиболее частое место распространения СПАВ – это технологические и бытовые сточные воды.
Присутствие СПАВ в отстойниках и прочих сооружениях провоцирует активное образование пены в коммуникациях и аэрационных установках. Кроме того, пена служит переносчиком взвешенных веществ, из-за чего снижается эффективность их удаления из состава воды. А физические и химические свойства анионоактивных поверхностно активных веществ оказывает влияние на биохимические фильтрационные материалы. Активный ил, сталкиваясь с воздействием СПАВ, теряет концентрацию ферментов, что приводит к падению его активности. Также зараженный ил хуже размножается, что приводит не только к сиюминутному, но и к долговременному ухудшению очистки.
Образовавшаяся в аэротенках и прочих установках пена, очень медленно оседает, из-за чего ее высота может исчисляться метрами. Такая концентрация также представляет опасность, поскольку жидкость, еще не прошедшая все этапы очистки, легко разносится из-за ветра или вентиляционных установок. Помимо неудобств в работе, персонал очистных сооружений также рискует получить заражение гельминтами или бактериальными инфекциями. По этой причине требуется выполнять очистку воды от СПАВ как можно раньше, чтобы пена не способствовала распространению загрязнений.
Влияние на окружающую среду
Синтетические поверхностно активные вещества оказывают влияние не только на очистные установки и обслуживающий персонал. Попадая в водоемы, данные соединения также вызывают устойчивую пену, которая долго оседает. Для проявления такого эффекта требуется, чтобы концентрация СПАВ составляла 0,3 мг/л и более. Интенсивное пенообразование больше всего проявляется в зонах водосбросов, водоворотов, водопадов и прочих местах, где имеют место бурные потоки. Также провоцировать образование пены могут моторы плавучих средств и другие технические установки.
Пена и ощутимый химический запах – это факторы, которые влияют не только на неприятные визуальные ощущения от наблюдения за водой. Пленка поверхностного натяжения – это часть водоема, через которую идет активный обмен газами, и ее удовлетворительное состояние является ключевым фактором для того, чтобы в водных ресурсах была нормальная концентрация кислорода. Из-за пены происходят сбои в процессах газообмена, в результате чего количество растворенного в воде кислорода неуклонно снижается. В итоге происходит угнетение флоры и фауны, а некоторые живые организмы могут даже погибнуть.
Стоит отметить, что источниками СПАВ могут быть не только канализационные стоки. Было замечено, что вода, расположенная за водосбросами тепловых электростанций, также содержит стойкую пену – явный признак поверхностно активных веществ. Следовательно, в процессе охлаждения механизмов ТЭС также происходит определенное загрязнение воды.
Нормирование
Поскольку высокое содержание СПАВ несет прямую угрозу для нормального функционирования природных экосистем, санитарными нормами были выставлены ограничения на нахождение поверхностно активных веществ в хозяйственно-бытовых стоках – единственном доказанном источнике их попадания в открытые водоемы.
Предельно допустимая концентрация анионных СПАВ в сточных водах составляет 10 мг/дм3 (Постановление Правительства РФ от 29.07.2013 N 644 (ред. от 30.11.2021)).
Методы очистки
Поскольку в число СПАВ входят соединения, различающиеся по степени биохимического распада, требуется точно определить характер загрязнителя. Для легко окисляемых хватит обработки активным илом. Трудно окисляемые ударяются за счет адсорбции и механического удаления поверхностной пены.
О компании
за 5 минут
Источник
Анионные поверхностно-активные вещества (АПАВ) в воде
Поверхностно-активные вещества (ПАВ) — вещества, способные накапливаться на поверхности соприкосновения двух фаз, понижая их поверхностное натяжение. Это органические соединения, молекулы которых состоят из двух частей: полярной (гидрофильной) и неполярной (гидрофобной).
Токсическое действие АПАВ: способность нарушать проницаемость биологических мебран. Особенно легко повреждаются мембраны эритроцитов, миелиновых оболочек нервов и эпителия кишечника. В связи с этим ПАВ обладают политропным действием, вызывают сдвиги в ЦНС, системе крови, желудочно-кишечном тракте, выделительной системе — поражают печень и почки.
Многие ПАВ оказывают аллергенное действие при любом пути поступления в организм: через кожу, верхние дыхательные пути или желудочно-кишечный тракт. На кожу оказывают местное раздражающее действие, обезжиривая ее. ПАВ всех классов хорошо проникают через кожу, вызывая в равной степени токсический и аллергенный эффект. Поверхностно-активные вещества, попадая в водоемы, загрязняют воду.
Предельно допустимые концентрации АПАВ в питьевой воде регламентируются следующими нормативными документами: ТР ЕАЭС 044/2017 «Технический регламент Евразийского экономического союза «О безопасности упакованной питьевой воды, включая природную минеральную воду»; СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения»; СанПиН 2.1.4.1116-02 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости».
Специалисты отдела исследований пищевой продукции испытательного центра ФГБУ «Кемеровская МВЛ» проводят исследование питьевой воды на такой показатель, как «Массовая концентрация АПАВ» флуориметрическим методом по ГОСТ 31857-2012 «Вода питьевая. Методы определения содержания поверхностно-активных веществ». С начала 2020 г. было проведено исследование двух проб воды на данный показатель. Обе пробы соответствовали требованиям нормативной документации.
Источник