З. Физико-химические свойства воды, грунта, экспресс методы мониторинга.

Из отдельных физико-химических свойств грунтов наибольшую эко-логическую значимость имеют размеры частиц, плотность их прилегания друг к другу, степень смыва течениями, темп аккумуляции за счет оседания взвешенного материала и пр. Физические свойства грунтов, прежде всего, характеризуются гранулометрическим составом. Изменение тех или иных свойств грунтов может произойти при эвтрофикации водоема, при сносе мелкозема или иных почвенных фракций с прилегающих к водоему полей при ветровой эрозии и т.д. При анализе экологического состояния водоема эти изменения, безусловно, следует учитывать. В настоящее время имеется достаточно большое количество методик по определению основных гидрохимических показателей. Существуют готовые и разрабатываются новые системы аналитических приборов, которые позволяют сразу на месте определить ряд показателей качества воды, например, температуру водной среды, электропроводность, содержание растворенного кислорода и др.

Знание химических методик и умение произвести анализ воды позволяют правильно разобраться в биологических процессах, протекающих в водоеме, и в соответствии с полученными данными принимать оперативные решения, направленные на оптимизацию экологического состояния данного водоема,

В ряде случаев для оперативного контроля экологического состояния водоема вполне пригодны ориентировочные аналитические данные химического состава воды, в первую очередь «таких параметров среды, как температура, прозрачность и цветность, содержание кислорода и рН.

Для проведения оперативного контроля необходимы заранее приготовленные реактивы. Оценивают данные, полученные в ходе анализа воды, в соответствии с нормативами_, основных показателей газового режима, органического загрязнения и биогенных элементов (табл. 3) Отбор проб производя, как правило, в самой глубокой части водоема, утром (до или в момент восхода солнца) с поверхностного и придонного горизонтов (до глубины 1 м - только с придонного, свыше 1,5 м - с двух горизонтов), Если водоем имеет значительную глубину, то пробы отбирают на стандартных горизонтах: 0,5; 2; 5; 10; 20 м и т.д. При отклонении показателей от нормы (по отношению к кислороду, рН, прозрачность воды) пробы отбирают в нескольких характерных точках водоема. В специально заведенный журнал вносят данные наблюдения за погодными условиями: температура воздуха, сила и направление ветра; облачность в баллах, общее визуальное представление о водоеме (состояние водной поверхности, развития флоры и фауны и др.) Пробу воды отбирают батометром. Гидрохимический контроль по степени значимости подразделяют, как правило, на оперативный, текущий и полный. Показатели оперативного контроля (прозрачность, цветность, температура воды, рН, содержание кислорода определяются непосредственно у водоема, Показатели текущего контроля определяются в день взятия воды на анализ без консервации (СО₂, Н₂S агрессивная окисляемость, БПК, NH₄, NO₂, NO₃, P). Определение показателей полного контроля возможно уже после фиксации специальными консервантами, Нами будут рассматриваться лишь некоторые показатели оперативного и текущего контроля.

Каков должен быть объем отбираемой пробы? Для оперативного контроля достаточно отобрать 0,5 л воды, для текущего контроля -I л и для полного 1,5 - 2,0 л. Как уже было отмечен», пробы воды для химического анализа отбираю с помощью батометров. Существуют несколько конструкций батометров. В основу батометра, изготавливаемого из металла или органического стекла, лежит полый цилиндр, снабженный плотно прилегающими крышками. При погружении прибора в воду цилиндр открыт, и вода свободно проходит через него. Когда батометр достигает заданной глубины, крышки закрывают и прибор поднимают на поверхность. Из батометра воду переливаю» в склянки с помощью резинового шланга.

Предельно допустимые концентрации некоторых вредных веществ (мг/л) в водных объектах.

Таблица 3.

Предельно допустимые концентрации некоторых вредных веществ (мг/л) в водных объектах.

Наименование ингредиентов	Водные объекты хоз.-питьевого и культ.-бытового назначения	Водные объекты рыбохозяйственного назначения
Аммиак	2,0	0,05
Ацетон	0,05	-
Бензол	0,5	0,5
ДДТ	0,1	Недопустим
Железо	0,5	-
Кобальт	1,0	0,01
Карбофос	0,03	0,05
Медь	1,0	-
Мышьяк	0,05	0,5
Нитраты	10,0	0,1
Нефть многосернистая	0,1	0,05
Ртуть	0,05	-
Свинец	0,1	0,1
Сульфиды	Отсутствие	-
Хлор активный	Отсутствие	-

 

При отсутствии батометра пробы можно отбирать прямо в бутыль, которую опускают на заданную глубину с помощью специального приспособления, например шеста. Для уменьшения перемешивания пробы воды с воздухом, находящимся в бутыли, в горлышко вставляют пробку с двумя трубочками, одна трубочка доходит почти до дна бутыли, другая заканчивается сразу под пробкой, через нее из бутыли выходит воздух.

3.1. Температура воды - один из наиболее важных экологических факторов. Температура воздействует на распределение гидробионтов в водоемах, на характер протекания жизненных процессов. Например, растворимость кислорода в воде при высокой температуре существенно падает, что может обусловить возникновение замора рыб (для большинства водоемов подобное явление может произойти при 30-32 С). Температуру воды измеряют всегда одновременно с отбором пробы ртутным термометром с делениями 0,1 - 0,2°С. Традиционный водным термометр вмонтирован: в металлическую оправу с чашечкой, имеющей отверстия, через которые проходит вода. Термометр крепят на проволоку или веревке, опускают на нужную глубину, выдерживают не менее 3-5 мин, а затем поднимают на поверхность и как можно быстрее определяют температуру.

3.2. Прозрачность. Степень прозрачности воды зависит от количества взвешенных и растворенных в ней органических и минеральных веществ. В летний период прозрачность зависит и от развития водорослей, Значение показателя прозрачности определяется тем, что' интенсивность фотосинтеза зависит от характера распространения света в воде.

Наиболее простой метод определения прозрачности воды состоит в том, что в воду опускают белый диск на размеченном шнуре или тросе до тех пор, пока он не исчезнет из поля зрения. Глубина (в см, или в м.), на которой диск перестает быть видимым, считается прозрачностью воды. Измерение следует повторить и взять среднее значение двух определений. Возможно определение прозрачности цветным диском по Баранову.

3.3. Цветность. Большое влияние на цветность воды оказывают растворенные и взвешенные в ней органические вещества. Чаще всего цветность воды определяют при сравнении пробы воды с эталонами (растворы хлористой платины с хлоридом кобальта или бихромата калия и сульфата кобальта), Цвет выражается в условных единицах - градусах платиново-кобальтовой шкалы. Нормальным цветом водной среды следует считать цветность в области 500-590 нм.

3.4. Запах и вкус. Показатели, помогающие определить загрязнители воды. Так, даже небольшая концентрация фенола придает воде запах карболки. Запах воды легче уловить при нагревании. Для этого исследуемую воду нагревают до 60⁰ С и определяют каким именно запахом она обладает. Для выражения интенсивности запаха используют термины: без запаха; слабый; заметный; сильный; очень сильный. При этом указывают, каким именно запахом обладает вода (неопределенным, болотным, гнилостным, сероводородным и пр.).

Вкусовые свойства обусловлены присутствием веществ природного происхождения или антропогенных поллютантов. Органолептически определяют вкус только питьевых вод. Различаю четыре основных вкуса соленый, горький, сладкий, кислый. Кроме них можно отмечать привкус, например щелочной, металлический. Вкус определяют при температуре пробы в момент ее отбора, при комнатной температуре или при 40°С.

Экспресс - методы.

3.5. Растворенный кислород. Для определения растворенного кислорода используется йодометрический метод, основанный на способности гидрата закиси марганца реагировать в щелочной среде с кислородом, растворенным в воде. При отборе пробы воды важно исключить ее перемешивании с воздухом, поэтому при переносе воды из батометра в кислородные склянки из последних сливают верхние слои воды.

Для фиксации кислорода в склянку объемом 100 - 150 мл вводят 2 мл раствора MnCl₂ и 2 мл (NaOH + Ki). Пипетки с реактивами погружают в склянку и затем по мере выливания из них реактива поднимают вверх. Для каждого реактива должна быть своя пипетка. После прибавления хлористого марганца и щелочи склянки закрывают, и содержимое тщательно перемешивают. Когда осадок опустится на дно, склянку открывают и пипеткой вводят 5 мл серной кислоты (1:4) или концентрированной соляной кислоты. После растворения осадка при отсутствии кислорода в воде жидкость окажется бесцветной, а в присутствии кислорода - от бледно-желтой до коричневой.

Для колориметрического определения содержания кислорода удобна цветная шкала Т. Т. Соловьева, изготовленная из целлофановой пленки, окрашенной специальным красителем. Цветная шкала окрашена с интервалом в 0,5 мг/л. Определение проводится следующим образом. После растворения осадка часть пробы отливают в пробирку, которую вставляю в крайнее гнездо компаратора. В смежное гнездо вставляют пробирку с чистой водой из того же водоема. Вращая ручку дисковой шкалы, подбирают пленку, совпадающую по цвету с пробой, и записывают цифру шкалы, соответствующую содержанию кислорода в воде.

3.6. Водородный показатель воды. Один из важнейших показателей, так раковинные моллюски не выдерживают рН<7, а коловратка Elosa worallii, обитатель сфагновых болот, живет в воде с рН до 3,8. Оперативное колориметрическое определение с универсальным индикатором РКС (выпускается в готовом виде или приготовляется) производится следующим образом: в пробирку наливают 5-10 мл исследуемой воды, прибавляют 0,1 - 0,2 мл индикатора, перемешивают жидкость и определяют рН, сравнивая окраску раствора с бумажной цветной шкалой или по следующей шкале:

рН Окраска раствора рН Окраска раствора

 

2,0 Красно-розовая 7,0 Желто-зеленая

3,0 Красно-оранжевая 8,0 Зеленая

4,0 Оранжевая 9,0 Сине-зеленая

5,0 Желто-оранжевая 10,0 Фиолетовая

6,0 Лимонно-желтая

3.7. Железо. В природных водах железо встречается в закисной и в окисной формах. Закисное железо переходит в окисное при наличии в воде кислорода. При наличии гуминовых веществ или при увеличенном рН железо может переходить в осадок. Высокие концентрации железа (выше 2 мг/л) неблагоприятны для рыб.

При ориентировочном определении общего железа в пробирку наливают 10 мл исследуемой воды, прибавляют 2-3 капли концентрированной соляной кислоты и несколько кристаллов персульфата аммония или 1-2 капли 3%-нои перекиси водорода, смесь взбалтывают. Затем к ней добавляют 0,2 мл 50%-ного раствора роданистого аммония и снова взбалтывают. По интенсивности полученного окрашивания определяют примерное содержание железа:

Цвет раствора Содержание железа, мг/л (проба рассматривается сверху вниз)

окрашивания нет менее 0,05

едва заметный желтовато-розовый 0,03 - 0,1

слабый желтовато-розоватый 0,1-0,5

желтовато-розоватый 0,5-1,0

желтовато-красный 1,0 -2,0

красный более 2,0

3.8. Аммиак. Свободный аммиак - сильнейший яд для гидробионтов, его присутствие может быть связано с поступлением сточных вод. Предельно допустимая концентрация его в воде рыбохозяйственных водоемов равняется 0,05 мг/л.

При качественном определении аммиака в пробирку, предварительно* сполоснутую исследуемой водой, наливают 10 мл воды и добавляют 0,3 мл 50%- ного раствора сегнетовои соли и 0,3 мл раствора Несслера. Через 10 мин количественное содержание аммиака приближенно определяют по табл. 4

Таблица 4.

Ориентировочное содержание аммиака, мг/л

Окрашивание при рассматривании пробирки сбоку	Окрашивание при рассматривании пробирки сверху	Содержание аммиака
Нет	Нет	Меньше 0,04
Нет	Слабо, слабо-жёлтое	0,08
Слабо, слабо-жёлтое	Слабо-жёлтое	0,2
Слабо-жёлтое	Желтоватое	0,4
Слабо-желтоватое	Слабо-зелёное	0,8
Светло-желтоватое	Жёлтое	2,0
Жёлтое	Интенсивно-зелёное, буроватое
Интенсивно-бурое, раствор мутный	Бурое, раствор мутный
Мутноватое, резко-желтоватое	То же

3.9. Нитриты. Повышенные дозы нитритов в воде указывают на постороннее ее загрязнение азотсодержащей органикой. В поверхностных водах нитриты переходят в нитрата. Нитриты необходимо определять тотчас же после отбора пробы из-за их нестойкости.

Для ориентировочного определения нитритов в пробирку, предварительно сполоснутую исследуемой водой, наливают 10 мл воды, I мл раствора сульфаниловой кислоты и I мл раствора 2-нафтиламмна. В присутствии нитритов появляется розовая или красно-фиолетовая окраска. Рассматривая через 10 мин появившуюся в пробирке окраску на белом фоне рядом с пробиркой с таким же количеством исследуемой воды, можно оценить примерное содержание нитритов, пользуясь табл. 5

Таблица 5.

Ориентировочное содержание нитритов, мг/л

Окрашивание при рассматривании пробирки сбоку	Окрашивание при рассматривании пробирки сверху	Содержание нитритов
Нет	Нет	Мене 0,001
----	Очень слабо-розовое	0,002
Очень слабо-розовое	Слабо-розовое	0,01
Слабо-розовое	Светло-розовое	0,05
Светло-розовое	Розовое	0,1
Розовое	Сильно-розовое	0,2
Сильно-розовое	Красное	0,5
Красное	Ярко красное	1,0

3.10. Нитраты. Для ориентировочного определения нитратов в фарфоровую чашечку отмеряют 0,5 мл исследуемой воды, прибавляют на кончике лопаточки бруцин и перемешивают пробу. Затем прибавляют I мл концентрированной серной кислоты и снова перемешивают пробу. По истечении 5 мин по окраске раствора определяют примерное содержание нитратов:

 

Цвет раствора Содержание мг/л

Окраски нет 0,0-0,5

Слабо-розовый 1-2

Розово-оранжевый 2-10

Оранжевый 10 - 20

Желтый более 20

Увеличение концентрации нитратных ионов в воде связано с процессами нитрификации, химическим окислением аммония, а также с поступлением со сточными водами и атмосферными осадками.

3.11. Сульфаты. Сами по себе безвредны для гидробионтов, но в случае загрязнения водоема промышленными стоками может произойти восстановление сернокислых солей и образование высокотоксичного сероводорода.

При ориентировочном определении содержания сульфатов в пробирку с 5 мл исследуемой воды прибавляют 3 капли соляной кислоты (1:1) и 5 капель 2,5%'-ного раствора хлористого бария. По образовавшемуся осадку можно определить содержание SO₄ в исследуемой воде:

Характер осадка Содержание, мг/л

Слабая муть, появляющаяся через несколько минут 1-10

Сразу появляющаяся слабая муть 10- 100

Сильная муть 100-500

Осадок, быстро осаждающийся на дно Более 500

3.12. Хлориды. Содержание хлоридов в природных водах может существенно колебаться от долей до тысяч мг/л. Повышенное содержание хлоридов может быть обусловлено загрязнением водоема сточными водами.

 

При ориентировочном определении хлоридов к 5 мл исследуемей воды, помещенной в пробирку, прибавить 3 капли раствора азотнокислого серебра и по образовавшемуся осадку определить содержание хлоридов:

Характер осадка Содержание хлоридов

Опалесценция, слабая муть 1- 10

Сильная муть 10 – 50

Хлопья, оседающие не сразу 50 – 100

Белый объёмистый осадок более 100

3.13. Сероводород. Присутствие сероводорода в воде в незначительных количествах губительно для рыб. Появление сероводорода в придонных слоях водоема обычно служит признаком острого дефицита кислорода и развития заморных явлений.

Качественное определение сероводорода проводится по наличию специфического запаха тухлых яиц, а также по почернению уксусно-свинцовой бумажки приготавливаемой следующим образом. К насыщенному раствору уксусно-кислого свинца прибавляют 10%-ный раствор щелочи (едкого натра), до тех пор, пока образующийся сначала осадок гидроокиси свинца не растворится. В приготовленную жидкость опускают белую фильтрованную бумагу, затем ее высушивают, нарезают на полосы и хранят в герметичной банке. При определении сероводорода в пол-литровую бутылку с анализируемой водой опускают (не касаясь уровня воды и стенок бутылки) уксусно-свинцовую бумажку, смоченную дисцилированной водой и укрепленную на пробке. Через 2 часа возможное почернение бумажки укажет на наличие сероводорода.

 

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: