Исследование воды озёр Калининского района г. Санкт- Петербурга

Поверхностные воды образуются из неуспевших впитаться в почву дождевых вод, вновь выступивших из неё, излившихся из глубин или стекших с ледников, но пока не успевших сбежать в океан. Уже из сказанного ясно, что их немного и на самой суше они недолговечны.

Вода имеет большое значение в жизни Земли. Являясь одним из распространенных и наиболее подвижных природных тел, она участвует практически во всех физических, климатических и биологических процессах, совершаемых на земле. Жидкая вода в тонких слоях бесцветна, а в толстых - имеет голубовато-зеленый оттенок. Чистая вода не проводит электрический ток, температура замерзания дистиллированной воды принята за 0 градусов Цельсия, а температура кипения за 100 градусов Цельсия. Природная вода никогда не бывает совсем чистой. Наиболее химически чистой является дождевая вода, но и она содержит примеси, которые захватывает из воздуха.

По данным гигиенического мониторинга атмосферного воздуха Калининского района хронический риск по меди 0,98. Прогнозируемый риск дополнительных случаев хронических заболеваний составляет 4494 случаев. Канцерогенный риск составляет 0,00226 по бензолу, прогноз дополнительных случаев онкологических заболеваний 10,37.

Известно, что в воды Калининского района имеют слабую минерализацию, бедны солями, реакция почти нейтральна. В водах имеется повышенное фоновое содержание гуминовых веществ болотного происхождения, а следовательно большие фоновые значения цветности и окисляемости. Высокий уровень бактериологического загрязнения. Вода не соответствует санитарно-гигиеническим нормам и требованиям по бактериологическим показателям.

Всего в Калининском районе - 14 прудов. Для моего научного исследования я выбрала два из них. Один из них располагается на пересечении улицы Ольги Форш и проспекта Просвещения второй - во дворах на пересечении Светлановского проспекта и Учительской улицы.

Информация об этих прудах: пруды остались от притока Муринского ручья, который впадал в ручей в районе улицы Ушинского. Время, когда засыпали этот приток, неизвестно. Водоохранная зона и прибрежная защитная полоса у обоих прудов одинакова, и равна 10 метрам. В 2007 году "Ленводхоз" выиграл конкурс на подряд по чистке водоемов от грязи, и в проект чистки также входили эти два пруда. Неизвестно отчистили ли их, но выглядят оба водоема не лучшим образом, на дне можно разглядеть мусор, ил и пыль, также на этих водоемах обитают утки, что свидетельствует о наличии гельминтов в этих прудах и непригодности их к купанию людей. В 2002 году летом зафиксировано самое большое количество по городу утопления отдыхающих в водоеме на улице Ольги Форш.

Говоря о качестве воды, мы имеем ввиду основанные на нормативах ее потребительские свойства, т. е. пригодность для пищевого, хозяйственного или другого использования. Важнейшее значение для правильной оценки показателей качества воды либо показателей состояния водоема имеет отбор проб. Существуют разные показатели качества воды: органолептические, гидрохимические, токсические показатели. К органолептическим показателям относятся цветность, запах, вкус и привкус, мутность и пенистость.

Определение показателей органолептической группы является обязательным при любом исследовании воды. (Иногда не рекомендуется определять вкус и привкус воды). В группу гидрохимических показателей входят такие показатели, которые свойственны воде в ее естественном, природном состоянии, характеризующие химический состав воды и определяемые, как правило, гидрохимическими методами. В число основных гидрохимических показателей качества воды входят: водородный показатель (pH),растворенный кислород, минерализация, сухой остаток, общая жесткость, биогенные элементы(нитраты, фосфаты, аммоний, нитриты),вторите, железо общее. Количественные данные по этим показателям занимают значительное место в совокупности данных о состоянии водного объекта. Показатели содержания химических токсикантов также характеризуют химический состав воды, однако, в отличие от показателей гидрохимической группы, они не свойственны природному составу воды и попадают в нее, как правило, в ходе загрязнения окружающей среды. К химическим соединениям - токсикантам данной группы относят: пестициды, хлорсодержащие органические вещества, фенолы, формальдегид, тяжелые металлы, синтетические поверхностно-активные вещества, нефтепродукты и прочие. Также существует оценка состояния донных отложений. Они являются особой средой в водоеме, имеющий большое значение в жизнедеятельности бентосах организмов, макрофагов, рыб и др.

Органолептические показатели.

Цветность

Цветность - естественное свойство природной воды, обусловленное присутствием гуминовых веществ и комплексных соединений железа. Цветность воды может определятся свойствами и структурой дна водоема, характером водной растительности, прилегающих к водоему почв, наличию в водосборном бассейне болот и торфяников и др.

Удовлетворительная цветность воды устраняет необходимость определения тех загрязнителей, ПДК которых установлены по цветности ( лимитирующий показатель — органолептический). К таким загрязнителям относятся многие красители и соединения, образующие интенсивно окрашенные растворы и имеющие высокий коэффициент светопоглощения.

Цветность воды определяют визуально или фотометрически, сравнивая окраску пробы с окраской условной 1000-градусной шкалы цветности воды, приготавливаемой из смести бихромата калия и сульфата кобальта. Для воды поверхностных водоемов этот показатель допускается не более 20 градусов по шкале цветности. Если окраска воды не соответствует природному тону, а также при интенсивной естественной окраске, определяют высоту столба жидкости, при котором обнаруживается окраска, а также качественно характеризуют цвет воды. Соответствующая высота столба воды не должна превышать для воды водоемов культурно-бытового назначения 10 см.

Запах воды.

Запах обусловлен наличием в ней летучих пахнущих веществ, которые попадают в воду естественным путем либо со сточными водами. Практически все органические вещества имеют запах и передают его воде. Обычно запах определяют при нормальной и повышенной температуре воды.

Запах по характеру распределяют на две группы, описывая его субъективно по своим ощущениям:

1)естественного происхождения

2)искусственного происхождения. Такие запахи обычно значительно изменяются при обработке воды.

Мутность и прозрачность.

Мутность воды обусловлена содержанием взвешенных в воде мелкодисперсных примесей - нерастворимых в воде мелкодисперсных примесей - нерастворимых или коллоидных частиц различного происхождения.

Мутность воды обусловливают и некоторые другие характеристики воды, такие как: а) наличие осадка, который может отсутствовать, быть незначительным, заметным, большим, очень большим, измеряясь в миллиметрах.

б) взвешенные вещества, или грубодисперсные примеси, - определяются гравиметрически после фильтрования пробы, по привесу высушенного фильтра. Этот показатель обычно малоинформативен и имеет значение, главным образом для сточных вод.

в) прозрачность, или светопропускание, воды обусловлена ее цветом и мутностью, т. е. содержанием в ней различных окрашенных и минеральных веществ. Прозрачность воды часто определяют наряду с мутностью, особенно в тех случаях, когда вода имеет незначительные окраску и мутность. Прозрачность, измеряется как высота столба воды, при взгляде на который можно различать узнаваемый знак.

Мутность определяют фотометрически, а также визуально — по степени мутности столба высотой 10-12 сантиметров в мутномерной пробирке. В последнем случае пробу описывают качественно следующим образом : прозрачно, слабо опалесцирующая, опалесцирующая, слабо мутная, мутная, очень мутная.

Пенистость

Пенистостью считается способность воды сохранять искусственно созданную пену. Данный показатель может быть использован для качественной оценки присутствия таких веществ как поверхностно-активные вещества природного или искусственного происхождения. Пенистость определяют, в основном при анализе сточных и загрязненных природных вод.

Гидрохимические показатели.

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 всё больше узнаем о химии природных вод, о 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 быть определены с помощью органов чувств. Нужны методы, позволяющие выявить наличие 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.

Температура

Температура является важной гидрологической характеристикой водоема, показателем возможного теплового загрязнения. Измерения температуры воды необходимы также при выполнении некоторых гидрохимических анализов. Тепловое загрязнение водоема обычно происходит в результате использования воды для отвода избыточного тепла и сбрасывания воды с повышенной температурой в водоем. При тепловом загрязнении происходит повышение температуры воды в водоеме по сравнению с естественными значениями температур в тех же точках в соответствующие периоды сезона. Тепловое загрязнение опасно тем, что вызывает интенсификацию процессов жизнедеятельности и ускорение естественных жизненных циклов водных организмов, изменение скоростей химических и биохимических реакций, протекающих в водоеме. В условиях теплового загрязнения значительно изменяется интенсивность фотосинтеза и др. В результате этого нарушается, часто необратимо, природный баланс водоема, складываются особые экологические условия, негативно сказывающиеся на животном и растительном сообществе. При наличии разницы в измеренных температурах на разных точках одного водоема в несколько градусов, можно говорить о тепловом загрязнении водоема.

Водородный показатель

Водородный показатель (рН) представляет собой отрицательный логарифм концентрации водородных ионов в растворе : pH= - lg[H+]

Для всего живого в воде ( за исключением некоторых кислотоустойчивых бактерий) минимально возможная величина рН= 5, дождь, рН<5,5, считается кислотным дождем. В воде хозяйственных водоемов допускается концентрация 6,5 — 8,5. Величина рН природной воды определяется, как правило, соотношением концентраций гидрокарбонат-ионов и свободного углекислого газа. Пониженное значение рН характерно для болотных вод за счет повышенного содержания гуминовых и других природных кислот.

Ион водорода самый распространенный в водах. Он обязательно присутствует (наряду с гидроксид-ионом), даже в дистиллированной воде.

Концентрация ионов водорода меняется в водах в очень широком диапазоне.

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 зависит 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.

Концентрация ионов водорода подвержена сезонным колебаниям. Зимой величина рН для большинства природных водоемов 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 водный бассейн.

В соответствии с требованиями государственных стандартов к составу и свойствам воды для водных объектов – источников питьевого водоснабжения величина рН не должна выходить за пределы интервала значений 6,5 – 8, 5. Такие же требования предъявляются к воде в зонах рекреации, а также, если водные объекты имеют рыбохозяйственное значение.

Понижение значения рН свидетельствует о закислении водного объекта, причинами закисления являются как антропогенные, так и природные факторы. Наиболее типичным природным фактором является поступление кислых вод природного происхождения, например, из болот с подземными водами. Однако, в последнее время основными факторами закисления воды являются антропогенные факторы, как атмосферные осадки (в атмосферу при сгорании топлива попадает большое количество кислых оксидов серы, азота и др. , которые при соединении с атмосферной влагой образуют кислоты), сбросы недостаточно очищенных сточных вод ( в производствах часто используют кислоты).

Природные воды в зависимости от величины рН рационально делить на 7 групп:

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

Сильнощелочные воды >9,5

При попадании кислых осадков в виде дождей, при таянии снега в водные объекты закисление проходит три стадии.

1. На первой стадии величина рН почти не меняется. Это объясняется самоочищающей способностью водоема, так называемой буферной емкостью, которая в основном обусловлена присутствием в воде диоксида углерода, гидрокарбонатных и карбонатных ионов.

2. Величина рН на второй стадии обычно не поднимается выше 5,5 в течение всего года. О таких водоемах говорят как об умеренно кислых.

3. На третьей стадии закисления величина рН водоемов стабилизируется на значениях рН меньше 5 ( Обычно рН = 4. 5).

При этом если в воде присутствуют загрязняющие вещества содержащие металлы в связанном состоянии (например, более токсичные медь, цинк и др. ) то при снижении величины рН наблюдается переход металлов в растворимые, более подвижные формы, значительно более токсичные.

Щелочность

Щелочность обусловлена присутствием в воде веществ, содержащих гидроксид-анион, а также веществ, реагирующих с сильными кислотами (соляной, серной). К таким соединениям относятся :

1) Сильные щелочи и летучие основания, а также анионы обуславливающие высокую щелочность в результате гидролиза в водном растворе при рН>8,4

2) Слабые основания и анионы летучих и нелетучих слабых кислот.

Щелочность пробы воды измеряется в моль/л. экв или ммоль/л. экв и определяется количеством сильной кислоты израсходованной на нейтрализацию раствора. При нейтрализации до значений рН 8,0-8,22 в качестве индикатора используют фенолфталеин.

Растворенный кислород

Кислород постоянно присутствует в растворенном виде в поверхностных водах. Содержание растворенного кислорода в воде характеризует кислородный режим водоема и имеет важнейшее значение для оценки его экологического и санитарного состояния. Кислород должен содержаться в воде в достаточном количестве, обеспечивая условия для дыхания гидробионтов. Он также необходим для самоочищения водоемов, т. к. Участвует в процессах окисления органических и других примесей, разложения отмерших организмов. Снижение концентрации растворенного кислорода свидетельствует об изменении биологических процессов в водоеме, о загрязнении водоема биохимически интенсивно окисляющимися веществами. Потребление кислорода обусловлено также химическими процессами окисления содержащихся в воде примесей, а также дыханием водных организмов.

Поступление кислорода происходит путем растворения его при контакте с воздухом ( абсорбции), а также в результате фотосинтеза водными растениями, т. е. в результате физико-химических и биохимических процессов Кислород также поступает в водные объекты с дождевыми и снеговыми водами. Поэтому существует много причин, вызывающих повышение или снижение концентрации в воде растворенного кислорода.

Растворенных в воде кислород находится в виде гидратированных молекул кислорода. Содержание РК зависит от температуры, атмосферного давления, степени турбулизации воды, количества осадков, минерализации воды др. При каждом значении температуры существует разновесная концентрация кислорода, которую можно определить по специальным справочным таблицам, составленным для нормального атмосферного давления. Степень насыщения воды кислородом, соответствующая равновесной концентрации, принимается равной 100%. Растворимость кислорода возрастает с уменьшением температуры и минерализации и с увеличением атмосферного давления. В поверхностных водах содержание РК может колебаться от 0 до 14 мг на литр. И подвержено значительным сезонным и суточным колебаниям. В эвтрофированных и сильно загрязненных органическими соединениями водных объектов может иметь место значительный дефицит кислорода. Уменьшение концентрации РК до 2 мг на литр вызывает массовую гибель рыб и других гидробионтов. В воде водоемов в любой период года до 12 часов дня концентрация РК должна не менее 4ех мг на литр. Растворенный кислород является весьма неустойчивым компонентом химического состава вод. Контроль содержания кислорода в воде — чрезвычайно важная проблема, в решении которой заинтересованы практически все отрасли народного хозяйства. Содержания РК определяют как в незагрязненных природных водах, так и в сточных водах после очистки.

Хлориды

Хлориды присутствуют практически во всех пресных поверхностных и грунтовых водах.

Обычно их наличие связано с растворённым NaCl в воде. Соленые воды очень коррозионно активны по отношению к металлам, пагубно влияют на рост растений, вызывают засоление почв. В поверхностных водах количество хлоридов зависит от характера пород слагающих бассейн водоема и варьирует в значительных пределах от десятых долей до тысячи миллиграмм на литр. Много хлоридов попадает в водоемы со сбросами хозяйственно-бытовых вод и промышленно-сточных вод.

Общая жесткость

Жесткость воды — одно из важнейших свойств, имеющее большое значение при водопользовании. Жесткость воды обусловлена присутствием растворимых и малорастворимых солей-минералов, главным образом кальция и магния. Величина жесткости воды может варьироваться в широких пределах в зависимости от типа пород и почв, слагающих бассейн водосбора, а также от сезона года, погодных условий. Жесткость воды представляет собой свойство природной воды, зависящее от наличия в ней, главным образом, растворенный солей кальция и магния. Это типичные вещества в природных водах. Кальций и магний входят в состав большинства минералов, слагающих поверхностные слои земли. В естественных условиях ионы кальция, магния и др. щелочноземельных металлов, обуславливающих жесткость, поступает в воду в результате взаимодействия растворенного в воде диоксида углерода с карбонатными минералами и при других процессах растворения, химического выветривания горных пород. Источником этих ионов могут являться также микробиологические процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий. В следствие распространения этих элементов в природных волах неудивительно, что они играют важную роль в жизнедеятельности организмов : влияют на проницаемость клеточных мембран, формируют состав костных тканей высших животных. Суммарное содержание солей кальция и магния называют общей жесткостью. Результаты определения жесткости обычно выражают в мг. -экв/л. Жесткость воды колеблется в широких пределах. Пресная вода жесткость менее 4 мг. -экв/л – считается мягкой, от 4 до 8 мг. -экв/л - средней жесткостью, от 8 до 12 мг. -экв/л - жесткой, и выше 12 мг. -экв/л – очень жесткой. Химическим эквивалентом называется масса химического элемента, которая присоединяет или замещает массу водорода (в г), численно равную его атомной массе. 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, 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. 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 мг. -экв/л.

Аммоний

Соединения аммония содержат атом азота в минимальной степени окисления -3.

Катионы аммония являются продуктом микробиологического разложения белков животного и растительного происхождения. Образовавшийся таким образом аммоний вновь вовлекается в процесс синтеза белков, участвуя тем самым в биологическом круговороте веществ. По этой причине аммоний и его соединения в небольших концентрациях обычно присутствуют в природных водах. Существуют два основных источника загрязнения окружающей среды аммонийными соединениями. Аммонийные соединения в больших количествах входят в состав минеральных и органических удобрений, избыточное и неправильное применение которых приводит к соответствующему загрязнению водоемов. Кроме того, аммонийные соединения в значительных количествах присутствуют в нечистотах. Не утилизованные должным образом нечистоты могут проникать в грунтовые воды или смываться поверхностными стоками в водоемы. ПДК в воде водоемов хозяйственно-питьевого и культурно бытового водоиспользования установлена в размере 2 мг/л по азоту или 2,6 мг/л в виде иона аммония. Повышенная концентрация ионов аммония может быть использована в качестве индикаторного показателя отражающего ухудшение санитарного состояния водного объекта, в первую очередь бытовыми и сельско-хозяйственными стоками.

Железо общее

Железо — один из самых распространенных элементов в природе. Его содержание в земной коре составляет около 4,7% по массе, поэтому железо с точки зрения его распространенности в природе принято называть макроэлементом. В малых концентрациях железо всегда встречается почти во всех природных водах. Железо образует 2 рода растворимых солей, образующих катионы Fe3+ и Fe 2+, однако в растворе железо может находится и во многих других формах, в частности:

1)В виде истинных растворов (аквакомплексов) содержащих железо (). На воздухе железо быстро окисляется до железа (, растворы которого имеют бурую окраску из-за быстрого образования гидроксосоединений

2) в виде коллоидных растворов из-за пептизации (распада агрегированных частиц) гидроксида железа под воздействием органических соединений

3) в виде комплексных соединений с органическими и неорганическими лигандами.

В нерастворимой форме железо может быть представлено в виде взвешенных в воде твердых минеральных частиц различного состава.

Сульфаты.

Сульфаты — распространенные компоненты природных вод. Их присутствие в воле обусловлено растворением некоторых минералов — природных сульфатом (гипс), а также переносом с дождями содержащихся в воздухе сульфатов. Последние образуются при реакциях окисления в атмосфере оксида серы (IV) до оксида серы (VI), образования серной кислоты и ее нейтрализации (полной или частичной)

2SO2 + O2 = 2SO3

SO3 + H2O = H2SO4

Наличие сульфатов в промышленных сточных водах обычно обусловлено технологическими процессами протекающими с использованием серной кислоты.

Материалы и методы.

Материалами являются пробы отобранные с озёр в сентябре и ноябре 2008, а также химические реактивы, о которых будет сказано в методах.

Определение концентрации растворенного кислорода (РК)

Определение концентрации РК в воде проводится методом йодометрического титрования - методом Винклера, широко используемым и общепринятым при санитарно-химическом и экологическом контроле. Метод определения концентрации РК основан на способности гидроксида марганца два окисляться в щелочной среде до гидроксида марганца четыре, количественно связывая при этом кислород. В кислой среде гидроксид марганца четыре снова переходит в двухвалентное состояние, окисляя при этом эквивалентное связанному кислороду количество йода. Выделившийся йод оттитровывют раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала в качестве индикатора.

Определение РК проводится в несколько этапов. Сначала в анализируемую воду добавляют соль Mn (II), который в щелочной среде реагирует с растворенным кислородом с образованием нерастворимого дегидратированного Mn (VI) по уравнению :

2Mn + 02 + 4OH = 2MnO(OH)2 осадок

Таким образом производится фиксация, т. е. количественное связывание кислорода в пробе. Фиксация РК, являющегося неустойчивым компонентов в составе воды, должна быть проведена сразу после отбора пробы.

Далее к пробе добавляют раствор сильной кислоты, как правило соляной или серной, для растворения осадка и раствор йодида калия, в результате чего протекает химическая реакция с образованием свободного йода по уравнению:

MnO(OH)2 + 2J + 4H = Mn + J2 + 3H2O

Затем свободный код титруют раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала, который добавляют для лучшего определения момента окончания титрования. Реакции описываются уравнениями:

J2 + 2S2O3 = 2J + S4O6

J2 + крахмал => синее окрашивание

О завершении титрования судят по исчезновению синей окраски ( обесцвечиванию) раствора в точке эквивалентности. Количество раствора тиосульфата натрия, израсходованного на титрование, пропорционально концентрации растворенного кислорода.

В ходе анализа воды определяют концентрацию РК и степень насыщения им воды в процентах по отношению к равновесному содержанию при данных температуре и атмосферном давлении.

Отбор пробы

Отбор проб на содержание РК имеет ряд особенностей.

Для отбора проб из поверхностных горизонтов используют эмалированную или стеклянную посуду. Водой из отобранной пробы ополаскивают 2-3 раза чистые калиброванные склянки или стеклянные бутыли. Заполняют склянку целиком водой, закрывают так под водой так, чтобы не попал воздух, затем производится фиксация кислорода, как описано ниже. Также измеряется температура воды водоема, и атмосферное давление, так как это понадобится для расчета количества РК.

Проведение анализа

А) Фиксация кислорода в пробе.

1) Ввести в склянку разными пипетками 1 мл раствора соли марганца, затем 1 мл раствора йодида калия, после чего закройте склянку пробкой.

2) Перемешайте содержимое склянки с помощью имеющейся внутри мешалки, держа склянку в руке. Дайте отстоятся образующемуся осадку не менее 10 минут, но и не более 24 часов.

Б) Титрование

3) Введите в склянку пипеткой 2 мл раствора серной кислоты, погружая пипетку до осадка ( не взмучивать) и постепенно поднимая ее вверх по мере опорожнения.

4) Склянку закройте пробкой и содержимое перемешайте до полного растворения осадка.

5) Содержимое склянки полностью перенесите в коническую колбу на 250 мл.

6) В бюретку ( пипетку), закрепленную на штативе, наберите 10 мл раствора тиосульфата и титруйте пробу до слабо желтой окраски. Затем добавьте пипеткой 1 мл раствора крахмала ( раствор в колбе синеет ) и продолжайте титрование до полного обесцвечивания раствора.

7) Определите общий объем раствора тиосульфата, израсходованный на титрование ( как до, так и после добавления раствора крахмала)

При наличии в анализируемой воде мешающих примесей ( взвешенных и окрашенных веществ, восстановителей , железа в концентрациях более 1 мг\л) выполняют специальную обработку пробы. Далее пробой заполняют кислородную склянку, выполняют фиксацию и титрование, как описано выше.

Вычисление результатов анализа.

В случае титрования всего количества раствора в кислородной склянке массовую концентрацию РК в анализируемой пробе воды (Срк) в мг\л рассчитайте по формуле:

Срк = (8 х Ст х Vт х 1000)\V — V1 где :

8 — эквивалентная масса атомарного кислорода;

Ст — концентрация титрованного стандартного раствора тиосульфата моль\л. экв. ;

Vт - общий объем раствора тиосульфата, израсходованного на титрования ( до и после добавления раствора крахмала);

V — внутренний объем калиброванной кислородной склянки с закрытой пробкой ( определяется заранее для каждой склянки отдельно), мл

V1 — суммарный объем растворов хлорида марганца и йодида калия, добавленных в склянку при фиксации РК, а также мешалки, мл.

1000 — коэффициент пересчета единиц измерения из г\л в мг\л

Далее рассчитывается степень насыщения воды кислородом ( R ) в % с учетом фактической величины атмосферного давления по формуле.

R= (Cрк х 100 х 760) \ Сн х Р где:

100 — коэффициент пересчета единиц измерения из мг\л в %

760 — нормальное атмосферное давление, мм рт. ст.

Сн — величина концентрации насыщенного раствора кислорода для условий отбора ( таблица)

Р — фактическая величина атмосферного давления в момент отбора пробы.

Метод определения массовой концентрации сульфат-аниона основан на реакции сульфат-аниона с катионами бария с образованием нерастворимой суспензии сульфата бария по реакции:

Ba2+ + SO42- =BaSO4

О концентрации сульфат-анионов судят по количеству сульфата бария, которое определяют турбидиметрическим методом. Предлагаемый, наиболее простой вариант турбидиметрического метода, основан на измерении, с помощью мутнометра высоты столба суспензии по его прозрачности, и применением при концентрации сульфат-анионов не менее 30мгл.

Определение карбонат-и гидрокарбонат-анионов является титриметрическим и основано на реакции карбонат- и гидрокарбонат-анионов с водородными ионами в присутствии фенолфталеина (при определении гидрокарбонат-анионов) в качестве индикаторов в водной среде. По результатам титрования проб могут быть рассчитаны величины свободной и общей щелочности, т. к. они находятся в стехиометрической зависимости от содержания гидроксил-, карбонат- и гидрокарбонат-анионов.

Определение карбонат-анионов основано на реакции:

CO32- +H+ =HCO3-

Определение гидрокарбонат-анионов основано на реакции:

HCO3- + H+ =CO2 +H2O

Величина карбонатной жесткости рассчитывается с учетом эквивалентных масс карбонат- и гидрокарбонат-анионов в реакциях нейтрализации.

Отсутствие аналитических концентраций карбонат-аниона возможно лишь в водах, рН которых более 8,0-8,2.

Определение общего железа (суммарной концентрации катионов Fe2+ и Fe3+). Определение является визуально-колориметрическим и основано на способности катиона железа (2) образовывать с ортофенантролином в интервале рН 3-9 комплексное оранжево-красное соединение.

При наличии в воде железа(3) оно восстанавливается до железа(2) солянокислым гидроксиламином в нейтральной или слабокислой среде по реакции:

Fe3+ + 2NH2OH*HCL =Fe2++N2 +2H2O +2HCL+2H+

Таким образом, определяется суммарное содержание железа (2) и (3). Анализ проводится в ацетатном буферном растворе при рН =4,5-4,7.

Концентрация железа в анализируемой воде определяется по окраске пробы, визуально сравнивая ее с окраской образцов на контрольной шкале.

Метод определения активного хлора (йодометрический) основан на свойстве всех содержащих активный хлор соединений в кислой среде выделять из иодида калия свободный йод. Свободный йод оттитровывают тиосульфатом натрия в присутствии крахмала. Реакцию проводят в кислой среде при рН 4,5, тогда определению не мешают нитриты, озон и другие соединения.

Концентрацию суммарного остаточного активного хлора(САХ) в мг/л вычисляют по формуле:

где – количество капель раствора тиосульфата натрия, израсходованного на титрование;

0,089- содержание остаточного активного хлора, эквивалентное содержанию в 1мл раствора тиосульфата натрия с концентрацией 0,0025г-экв/л;

–объем капли, равный 0,04мл;

–объем пробы взятой для анализа, мл.

Определение нитрат - анионов. НИТРАТ- ТЕСТ работоспособен в кислой , нейтральной и слабощелочной средах и позволяет проводить экспресс-определение содержания нитрат-анионов при температуре растворов 5-50 градусов температуре воздуха 5-35 градусов.

ПКД нитрат - анионов в питьевой воде -45 мг/ л

Определение общей жесткости проводилось при помощи тест- комплекта « общая жесткость», который предназначен для количественного экспрессного определения общей жесткости в воде.

Метод определения общей жесткости является титриметрическим и основан на образовании прочного комплексного соединения катионов кальция и магния с трилоном Б в аммиачном буферном растворе (pH 10,0- 10,5) в присутствии индикатора- хромогена темно- синего.

Расчет общей жесткости вмг-экв/л производят по формуле:

ОЖ = 5 x N / V

Где N – количество капель раствора титранта

V – объем анализируемой пробы

Тест-комплект “pH”предназначен для экспрессного определения водородного показателя в питьевой , природной и нормативно- очищенной сточной воде.

Определение является визуально – калориметрическим , используя раствор универсального индикатора.

Результаты и выводы

Озеро на ул. Ольги Озеро на ул. Ольги Озеро на ул. Учительской Озеро на ул. Учительской ПДК

Форш Форш (сентябрь) (ноябрь)

(сентябрь) (ноябрь)

Растворенный кислород,проценты 80,7 75,0 73,7 66,69 -

Железо мг/л 0,3 0,1 0,1 0,2 0,3

рН 6,5 7,6 5 7 -

Аммоний-анион, мг/л 0,2 0,2 3 0,1 2,6

Общая жесткость, ммоль/л. экв. 4 3 4 4 -

Сульфат-ионы Не обнаружены Не обнаружены Не обнаружены Не обнаружены -

Хлорид-ионы мг/л 0,25 0,3 0,75 0,3 0,3

Температура,градусы +14 +1 +14 +5 -

Цветность, градусы 30 30 30 30 -

Результаты исследования и выводы.

1)Содержание ионов аммония озер в водах озер не превышает ПДК равного 0,39 мг/л , за исключением пробы в сентябре в озере №2, где концентрация равнялась 3,0. Такое высокое содержания иона аммония можно объяснить тем, что рядом с озером начали создавать газоны и клумбы, видимо, применяли большое количество аммонийных удобрений, которые попали в воды озера. В ноябре концентрация уже понизилась и не превышает ПДК.

2) По показателям рН вода озер колеблется от нейтральной до слабокислой. Причем рН с понижением t повышается. Самая низкая рН в озере №2 в сентябре, что свидетельствует о засолении водного объекта, что связано с применением удобрений.

3) Содержания ионов железа 0,1-0,3 мг/л, что не превышает ПДК.

4) Содержание хлорид ионов о,25-0,3, что находится на уровне ПДК — 0,3, за исключением озера на Учительской в сентябре 0,75 , что свидетельствует о засолении водного объекта.

5) Общая жесткость 3-4 ммоль/л. экв

Для окончательной характеристики качества воды в исследуемых озерах кроме гидрохимических показателей, необходимо определить санитарно-гигенические параметры воды. Тем более, что территория рядом с изучаемыми водными объектами загрязена мусором, в воде плавают остатки пищи, поверхность водоемов покрыта нефтяной плёнкой.

Данные работы представлены в Центр ГосСанЭпиднадзора Калининского района.