 |
Водородный показатель (рН) как мониторинговый показатель. Классификация природных вод в зависимости от рН.
|
|
|
|
Содержание ионов водорода (гидроксония -H3O+) в природных водах определяется в основном количественным соотношением концентраций угольной кислоты и ее ионов:
CO2 + H2О-> H+ + HCO3-> 2 H+ + CO32-.
Для удобства выражения содержания водородных ионов была введена величина, представляющая собой логарифм их концентрации, взятый с обратным знаком:
pH = -lg[H+].
Классификация ионов:
| Группа | рН | Примечание |
| Сильнокислые воды | <3 | результат гидролиза солей тяжелых металлов (шахтные и рудничные воды) |
| Кислые воды | 3-5 | поступление в воду угольной кислоты, фульвокислот и других органических кислот в результате разложения органических веществ |
| Слабокислые воды | 5-6,5 | присутствие гумусовых кислот в почве и болотных водах (воды лесной зоны) |
| Нейтральные воды | 6,5-7,5 | наличие в водахCa(HCO3)2,Mg(HCO3)2 |
| Слабощелочные воды | 7,5-8,5 | наличие в водахCa(HCO3)2,Mg(HCO3)2 |
| Щелочные воды | 8,5-9,5 | присутствиеNa2CO3илиNaHCO3 |
| Сильнощелочные воды | 9,5 | присутствиеNa2CO3илиNaHCO3 |
Окислительно-восстановительный потенциал (Eh) как мониторинговый показатель.
Мера химической активности элементов или их соединений в обратимых химических процессах, связанных с изменением заряда ионов в растворах. Выражается в вольтах.
В природной воде значение Eh колеблется от - 400 до + 700 мВ и определяется всей совокупностью происходящих в ней окислительных и восстановительных процессов, и в условиях равновесия характеризует среду сразу относительно всех элементов, имеющих переменную валентность.
Типы геохимической обстановки в природных водах:
1) окислительный - характеризуемый значениями Еh=(100-150) мВ, присутствием свободного кислорода, а также целого ряда элементов в высшей форме своей валентности (Fe3+,Mo6+,As5-,V5+,U6+,Sr2+,Cu2+,Pb4+);
|
|
|
2) переходный окислительно-восстановительный - определяемый величинами Еh = (100-0) мВ, неустойчивым геохимическим режимом и переменным содержанием сероводорода и кислорода. В этих условиях протекает как слабое окисление, так и слабое восстановление целого ряда металлов;
3) восстановительный - характеризуемый отрицательными значениями Еh. В подземных водах присутствуют металлы низких степеней валентности (Fe2+,Mn2+,Mo4+,V4+,U4+), а также сероводород.
Растворенный кислород как мониторинговый показатель. Содержание кислорода в водоемах с различной степенью загрязненности.
Важный показатель, т.к. определяет существование активной жизни в водоемах. Различные процессы, влияющие на содержание кислорода: абсорбция кислорода из атмосферы, выделение водной растительностью (возможно пеоренасыщение кислородом), поступление в водоемы с дождевой и талой водой.
Процессы, снижающие концентрацию кислорода: трата на окисление органических веществ (биологическое окисление – дыхание, биохимическое – окисление органического вещества бактериями, химическое окисление элементов), повышение температуры.
| Уровень загрязненности воды и класс качества | Растворенный кислород | ||
| лето, мг/дм3 | зима, мг/дм3 | % насыщения | |
| Очень чистые, I | 14-13 | ||
| Чистые, II | 12-11 | ||
| Умеренно загрязненные, III | 7-6 | 10-9 | |
| Загрязненные, IV | 5-4 | 5-4 | |
| Грязные, V | 3-2 | 5-1 | |
| Очень грязные, VI |
Окисляемость перманганатная и бихроматная (ХПК) как мониторинговые показатели. Физико – географическая зональность природных вод по окисляемости.
ХПК - величина, характеризующая содержание в воде органических и минеральных веществ, окисляемых одним из сильных химических окислителей. Наибольшая степень окисления достигается бихроматом. Выражается в мг О2/л. Зависит от многих факторов: развитие жизни, географическая зона, стоки в водоем, водосбор
|
|
|
| Окисляемость | мг О/дм3 | Зона |
| Очень малая | 0-2 | Высокогорье |
| Малая | 2-5 | Горные районы |
| Средняя | 5-10 | Зоны широколиственных лесов, степи, полупустыни и пустыни, а также тундра |
| Повышенная | 15-20 | Северная и южная тайга |
Биохимическое потребление кислорода как мониторинговый показатель.
БПК – то количество кислорода, которое необходимо для окисления органических соединений организмами (микроорганизмами) в аэробных условиях. Окисляется лобильная фракция органического вещества.
БПК5 – то количество вещества, которое может окислиться за 5 суток
полное БПК – определяется до ситуации, когда показатели не изменяются
Измерение БПК5: высокие значение связаны с большим количеством органического вещества. Для питьевой воды наличие органических веществ должно быть как можно меньше.
Содержание ионов аммония как мониторинговый показатель. Содержание аммония в водоемах с различной степенью загрязненности.
Необходим многим организмам. Основные источники: сельское хозяйство, животноводнические фермы, аммонийные удобрения, сток некоторых видов промышленности.
| Степень загрязнения, класс качества | Концентрация аммония, мг/л |
| Очень чистые, I | Менее 0,05 |
| Чистые, II | 0,05 – 0,1 |
| Умеренно загрязненные, III | 0,1-0,3 |
| Загрязненные, IV | 0,3 – 1 |
| Грязные, V | 1-3 |
| Очень грязные, VI | Более 3 |
Содержание нитратов и нитритов в воде как мониторинговые показатели.
Содержание азота – необходим растениям и микроорганизмам для обеспечения жизнедеятельности.
Процессы, способствующие увеличению концентрации:
· внутриводоемные процессы: нитрификации при присутствии кислорода ионов аммония
· атмосферные осадки (в результате электрических разрядов), концентрация может быть до 1 мг/л
· промышленные и хозяйственные сточные воды (опасны воды, сбрасываемые после биологической очистки)
· стоки сельскохозяйственных угодий, где используются нитратные удобрения
Процессы, способствующие снижению концентрации:
· потребление нитрат – ионов растениями, денитрафицирующие бактерии
· сезонная зависимость гидробиологического режима
|
|
|
ПДК = 45 мг/л (санитарно-гигиенический норматив, рыбохозяйственный норматив)
Нитраты (NO2) – промежуточная ступень окисления ион аммония до нитрата. Концентрация очень низка в водоеме (потребление, неустойчивая форма). Высокое содержание может говорить о загрязнении. Зависит от времени года.
ПДК = 3,3 мг/л (санитарно – гигиенический норматив)
ПДК = 0,8 мг/л (рыбохозяйственный норматив)
|
|
|
