Показатели качества воды и их определение

Показатели качества воды и их определение

Температура

Температура является важной гидрологической характеристикой  водоема, показателям возможного теплового загрязнения. Основные источники промышленных тепловых загрязнений - тепловые воды электростанций. Тепловое загрязнение опасно тем, что вызывает интенсификацию процессов жизнедеятельности и ускорение естественных жизненных циклов водных организмов, изменение скоростей химических и биохимических циклов водных организмов, протекающих в водоеме.

Последствия:

• при повышенной температуре многие водные организмы, и в частности рыбы, находятся в состоянии стресса, что снижает их естественный иммунитет,
• происходит массовое размножение сине-зеленых водорослей,
• уменьшается видовое разнообразие.

Специалисты установили: чтобы не допускать необратимых нарушений экологического равновесия, температура воды в водоеме летом в результате спуска загрязненных вод не должна повышаться более чем на 3 ^оС по сравнению со среднемесячной температурой самого жаркого года за последние 10 лет.

Органолептические показатели

К органолептическим показателям  относятся 

• цветность,
• запах,
• вкус и привкус,
• мутность
• пенистость.

 

 Органолептическая оценка  качества воды - обязательная начальная  процедура санитарно-химического контроля воды. Ее правильному проведению специалисты придают большое значение.

Международные стандарты  ИСО 6658 и другие устанавливают специальные  требования к дегустаторам и методам проведения дегустации. Например, установлено, три квалификационных уровня дегустаторов: консультант, квалификационный консультант и эксперт

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

Цветность воды определяется визуально или фотометрически, сравнивая окраску пробы с окраской условной 100-градусной шкалы цветности воды, приготавливаемой из смеси K₂Cr₂O₇ и CoSO₄.

Методика  определения. Цвет воды определяют  путем измерением её оптической плотности на спектрофотометре при различных длинах волн проходящего света. Исследуемую воду предварительно профильтровывают, отбрасывая первые порции фильтрата. Оптическую плотность измеряют при толщине слоя 10 см, вторую кювету заполняют дистиллированной водой.

Длина волны света, максимально  поглощаемого водой, является характеристикой  её цвета. Значение оптической плотности  исследуемой воды при длине волны, близкой к максимому поглощения, является мерой интенсивности её окраски.

Определение степени разбавления. Практическое значение имеет определение степени разбавления сточной воды, поскольку по правилам спуска сточных вод в водоём требуется, чтобы вода в водоёме после смешения её со сточной водой не имела видимой окраски при толщине слоя 10 см т.е при указанной толщине цвет не должен различаться.  Для этого помещают на лист бумаги три цилиндра (диаметром 20-25 мм) из бесцветного стекла. В первый наливают исследуемую сточную воду (высота слоя 10 см), в третий – такое же количество дистиллированной воды, во второй цилиндр наливают в таком же объёме разбавленную сточную воду, увеличивая каждый раз степень разбавления (1:1, 1:2, 1:3 и т.д.), пока при просматривании сверху через воду во втором и третьем цилиндрах бумага не будет выглядеть одинаково белой.

 

Запах

Запах воды 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 в воде. Обычно запах определяют при нормальной (20 ⁰С) и при повышенной (60 ⁰С) температуре воды.

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

• естественного происхождения (от живущих и обмерших организмов, от влияния почв, водной растительности),
• искусственного происхождения. Такие запахи обычно значительно изменяются при обработке воды.

 

Характер запаха:

Естественного происхождения:	Искусственного происхождения:
землистый	нефтепродуктов
гнилостный	хлорный
плесневый	уксусный
торфяной	фенольный
травянистый	др.

 

Интенсивность запаха оценивают по 5 - бальной шкале (ГОСТ 3351):

Интенсивность запаха	Характер проявления запаха	Оценка интенсивности запаха
нет	Запах не ощущается	0
очень слабая	Запах сразу  не ощущается, но обнаруживается при тщательном исследовании	1
слабая	Запах замечается, если обратить на это внимание	2
заметная	Запах легко  замечается и вызывает неодобрительные отзывы о воде	3
отчетливая	Запах обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья	4
очень сильная	Запах настолько  сильный, что делает воду непригодной к употреблению	5

 

Для питьевой воды допускается  запах не более 2 баллов.

Количественно интенсивность запаха оценивают, определяя «пороговое число» запаха, выражающее во сколько раз надо разбавить анализируемую воду чистой водой, не имеющей запаха, чтобы запах пробы перестал ощущаться.

Наименьшее из разбавлений, при котором запах исчезает, и  есть пороговое число.

Пороговое число = ,

где А- объём введённой анализируемой  пробы, мл; В – объём прибавленной разбавляющей воды, мл

Определение порогового числа избавляет  от необходимости определять количественное содержание в воде всех тех веществ, для которых ПДК установлена по запаху.

 

Вкус и привкус

Различают 4 вкуса: соленый, кислый, горький, сладкий.

Остальные вкусовые ощущения считаются привкусами: (солоноватый, горьковатый, металлический, хлорный и т. д.). Интенсивность вкуса и привкуса оценивают по 5 - бальной шкале. Для питьевой воды допускаются значения показателей вкус и привкус не более 2 баллов.

Мутность

Мутность воды обусловлена  содержанием взвешенных в воде мелкодисперсных  примесей - нерастворимых или коллоидных частиц различного происхождения. Мутность воды обуславливает и некоторые другие характеристики воды - такие как:

• Наличие осадка, который может отсутствовать, быть незначительным, заметным, большим, очень большим (в мм).
• Взвешенные вещества, или грубодисперсные примеси определяются гравиметрически после фильтрования пробы, по привесу высушенного фильтра. Этот показатель обычно мало информативен и имеет значение, главным образом, для сточных вод.
• Прозрачность, измеряется как высота столба воды, при взгляде сквозь который на белой бумаге можно различать стандартный шрифт.

Мутность определяют фотометрически, либо визуально по степени мутности столба высотой 10-12 см. В последнем случае пробу описывают качественно следующим образом: прозрачная, слабо опалесцирующая, опалесцирующая, слабо мутная, мутная, очень мутная (ГОСТ 1030).

 

 

Пенистость

Пенистостью считается способность  воды сохранять искусственно созданную  пену. Данный показатель может быть использован для качественной оценки присутствие таких веществ как поверхностно-активные вещества природного и искусственного происхождения. Пенистость определяют, в основном, при анализе сточных и загрязненных природных вод. Проба положительна, если пена сохраняется больше 1 мин (рН 6,5 - 8,5).

Пробу воды объемом 500 мл вливают  в колбу вместимостью 1 л с притертой пробкой, затем колбу закрывают и интенсивно взбалтывают в течении 30 сек. Результат определения расценивают как положительный в том случае, если пена сохраняется в колбе больше 1 мин

 

Водородный  показатель

Для всего живого в воде минимально возможная величина рН=5, дождь, имеющий рН<5,5, считается кислотным. В питьевой воде допускается рН= 6,0-9,0, в воде водоемов хозяйственно-бытового и культурно-бытового водопользования - 6,5-8,5.

 

Щелочность  и кислотность

Щелочность обусловлена присутствием в воде веществ, содержащих гидроксо-анион, а также веществ, реагирующих с сильными (соляной, серной)кислотами.

К таким соединениям относятся:

1. сильные щелочи (КОН, NaOH) и летучие основания (например, NH₄OH), а также анионы, обуславливающие высокую щелочность в результате гидролиза в водном растворе при рН>8,4 (CO₃²-, S²-, PO₄^3-, SiO₃^2- и др.);
2. слабые основания и анионы летучих и нелетучих слабых кислот (НСО₃^-, Н₂РО₄^-, НРО₄^2-, СН₃СОО^-, HS^-, анионы гуминовых кислот и др.).

Щелочность пробы воды измеряется в моль-экв/л или ммольэкв/л и определяется количеством сильной кислоты (обычно используют соляную кислоту с концентрацией 0,05 или 0,1 мольэкв/л), израсходованной на нейтрализацию раствора. При нейтрализации до значений рН 8,0 - 8,2 в качестве индикатора используют фенолфталеин. Определяемая таким образом величина называется свободной щелочностью. При нейтрализации до значений рН 4,2 - 4,5 в качестве индикатора используют метиловый оранжевый. Определяемая таким образом величина называется общей щелочностью.

Соединения первой группы из приведенных выше определяются по фенолфталеину, второй - по метилоранжу.

 Щелочность природных  вод в силу их контакта с  атмосферным воздухом и известняками, обусловлена, главным образом, содержанием в них гидрокарбонатов и карбонатов, которые вносят значительный вклад в минерализацию воды.

Соединения первой группы могут содержаться также в  сточных и загрязненных поверхностных  водах. Аналогично щелочности, иногда, главным образом при анализе сточных и технологических вод, определяют кислотность воды.

 

Кислотность воды обусловлена содержанием в воде веществ, реагирующих с гидроксо-анионами. К таким соединениям относятся:

 

• сильные кислоты: соляная (НСl), азотная (HNO3), серная (H2SO4);
• слабые кислоты: уксусная (СН₃СООН); сернистая (H₂SO₃); угольная (H₂CO₃), сероводородная (H₂S) и т.п.
• катионы слабых оснований: аммоний (NH₄⁺); катионы органических аммонийных соединений.

 

Кислотность пробы воды измеряется в моль-экв/л или ммоль-экв/л  и определяется количеством сильной щелочи (обычно используют растворы КОН или NaOH с концентрацией 0,05 или 0,1 моль-экв/л), израсходованной на нейтрализацию раствора. Аналогично показателю щелочности, различают свободную и общую кислотность.

 Свободная кислотность определяется при титровании до значений рН 4,3-4,5 в присутствии в качестве индикатора метилового оранжевого. В этом диапазоне оттитровываются HCl, HNO₃, H₂SO₄, Н₃РO₄.

Общая кислотность определяется при титровании до значений рН 8,2-8,4 в присутствии фенолфталеина в качестве индикатора. В этом диапазоне оттитровываются слабые кислоты - органические, угольная, сероводородная, катионы слабых оснований.

 Естественная кислотность обусловлена содержанием слабых органических кислот природного происхождения (например, гуминовых кислот). Загрязнения, придающие воде повышенную кислотность, возникают при кислотных дождях, при попадании в водоемы не прошедших нейтрализацию сточных предприятий и др.

 

Сухой остаток

Сухой остаток  – это масса остатка, получаемого  выпариванием профильтрованной пробы  воды и выслушиванием при 103-105⁰С или 178-182⁰С. Величина эта должна выражать суммарное количество растворенных в пробе веществ, неорганических и органических. Если остаток высушивали при 103-105⁰С, то в нем сохранится вся или почти вся кристаллизационная вода солей, образующих кристаллогидраты. Если остаток высушивали при 178-182⁰С, то кристаллизационная вода удаляется.

 

Прокаленный остаток.

Цель этого определения  – получить приближенное представление  о содержании органических и неорганических веществ в пробе, при прокаливании органические вещества удаляются, а неорганические вещества остаются. Однако такое разделение далеко не точно. Вместе с органическими веществами при прокаливании удаляется диоксид углерода из карбонатов.

Для определения  прокаленного остатка чашку с  сухим остатком помещают в муфельную печь, предварительно разогретую до 575-600⁰С, и прокаливают 15-20 мин. После охлаждения чашку с остатком взвешивают.

 

Суммарные показатели воды и их определение

Тяжелые металлы, суммарное определение. Тяжелые металлы – свинец, медь, кадмий, цинк, никель –

• извлекаются из раствора в виде их дитизонатных комплексов (экстракцией раствором дитизона в четыреххлористом углероде),
• избыток дитизона удаляют,
• полученную смесь дитизонатов обрабатывают солью ртути (II).

Поскольку ртуть образует с дитизоном наиболее устойчивые комплексные соединения, дитизонаты всех перечисленных металлов превращаются в дитизонат ртути Hg(HD₂)₂. Измеряют оптическую плотность его раствора при длине волны 485 нм (ε=7·10⁴).

Результат определения находят  по калибровочному графику. ПДК тяжелых металлов (в мэкв/л) располагается в следующем ряду по возрастанию: кадмий (1,8·10^-4), свинец (9,7·10^-4),медь (3,1·10^-3), никель (3,4·10^-3), цинк (3,1·10^-2).