Химические показатели загрязнения воды органическими веществами. Загрязнение воды органическими веществами

Природная воды имеет слабощелочную реакцию (6,0-9,0). Увеличение щелочности указывает на загрязнение ее или цветение водоема. Кислая реакция воды отмечается при наличии гуминовых веществ или проникновении промышленных сточных вод.

Жесткость. Жесткость воды зависит от химического состава почвы, через которую проходит вода, содержания в ней оксида углерода, степени загрязнения ее органическими веществами. Измеряется либо в мг-экв/л, либо в градусах. По степени жесткости вода бывает: мягкая (до 3мг-экв/л); средней жесткости (7мг=экв/Л); жесткая (14мг=экв/л); очень жесткая (свыше 14мг-ээкв/Л). Очень жесткая вода имеет неприятный вкус, может ухудшать течение почечнокаменной болезни.

Окисляемость воды – это количество кислорода в миллиграммах, которое расходуется на химическое окислении е органических и неорганических веществ, содержащихся в 1л воды. Повышенная окисляемость может указывать на загрязнение воды.

Сульфаты в количествах, превышающих 500мг/л, придают воде горьковато-соленноватый вкус, при концентрации 1000-1500мг/л неблагоприятно влияют на желудочную секрецию, могут вызвать диспепсические явления. Сульфаты могут быть показателем загрязнения поверхностных вод животными отбросами.

Повышенное содержание железа вызывает окрашивание, помутнение, придает воде запах сероводорода, неприятный чернильный привкус, а в сочетании мс гуминовыми соединениями – болотный привкус.

Аммиак в воде расценивается как показатель опасного в эпидемиологическом отношении свежего загрязнения воды органическими веществами животного происхождения. Показателем более давнего загрязнения являются соли азотистой кислоты – нитраты, которые представляют собой продуты окисления аммиака под влиянием микроорганизмов в процессе нитрификации наличие в воде нитратов без аммиака си солей азотистой кислоты указывает на завершение процесса минерализации и при высоком их содержании в воде свидетельствуют о давнишнем загрязнении ее. Однако содержание в воде всех трех компонентов – аммиака, нитритов и нитратов – свидетельствует о незавершенности процесса минерализации и опасном в эпидемиологическом отношении загрязнении воды.

52. Методы улучшения качества воды .

I.Основные методы

1.Осветление и обесцвечивание (очистка): отстаивание, фильтрация, коагуляция.

2.Обеззараживание: кипячение, хлорирование, озонирование, облучение УФ-лучами, использование олигодинамического действия серебра, применение ультразвука, применение гамма-лучей.

II.Методы специальной обработки: дезодорация, дегазация, обезжелезивание, умягчение, опреснение, обесфторирование, фторирование, дезактивация.

На первом этапе очистки воды из открытого водоисточника проводится ее осветление и обесцвечивание. Под осветлением и обесцвечиванием понимается устранение из воды взвешенных веществ и окрашенных коллоидов (в основном гуминовых веществ) и достигается отстаиванием, фильтрацией. Эти процессы протекают медленно и эффективность обесцвечивания невелика. Стремление ускорить осаждение взвешенных частиц, ускорить процесс фильтрации привело к проведению предварительного коагулирования воды химическими веществами (коагулянтами), образующими гидроокиси с быстро оседающими хлопьями и ускоряющими осаждение взвешенных частиц.

В качестве коагулянтов применяют сернокислый алюминий – Al2(SO4)3; хлорное железо – FeCl3; сернокислое железо – FeSO4 и др. Коагулянты при правильно произведенной обработке воды безвредны для организма, так как остаточные количества алюминия и железа весьма малы (алюминия - 1,5 мг/л, железа – 0,5 – 1,0 мг/л).

После коагуляции и отстаивания вода подвергается фильтрации на скорых или медленных фильтрах.

При любой схеме заключительным этапом обработки воды на очистном сооружении водопровода должно быть обеззараживание. Его задача – уничтожение патогенных микроорганизмов, т.е. обеспечение эпидемической безопасности воды. Обеззараживание может быть проведено химиче-скими и физическими (безреагентными) методами.

Кипячение является простым и надежным методом. Вегетативные микроорганизмы погибают при нагревании до 800С уже через 20 – 40 се-кунд, поэтому в момент закипания вода фактически обеззаражена.

Ультразвук применяется для обеззараживания бытовых сточных вод. Он эффективен в отношении всех микроорганизмов, включая споровые формы, а так же его применение не приводит к пенообразованию при обеззараживании бытовых стоков.

Гамма – излучение – очень надежный и эффективный метод, мгновенно уничтожающий все виды микроорганизмов.

К реагентам, которые не изменяют химического состава воды при обеззараживании, относится озон.

В настоящее время основным методом, используемым для обеззараживания воды на водопроводных станциях в силу технико – экономических причин, является метод хлорирования.

Эффективность обеззараживания воды зависит от подобранной дозы хлора, времени контакта активного хлора с водой, температуры воды и от многих других факторов.

К модификациям хлорирования относят: двойное хлорирование, хлорирование с аммонизацией, перехлорирование.

Кондиционирование минерального состава воды можно разделить на удаление из воды солей или газов, находящихся в ней в избыточном количестве (умягчение, обессоливание и опреснение, обезжелезивание, дефторирование, дегазация, дезактивация и др.) и добавление минеральных веществ с целью улучшения органолептических и физиологических свойств воды (фторирование, частичная минерализация после опреснения и др.).

Для обеззараживания индивидуальных запасов воды применяются таблетированные формы, содержащие хлор. Аквасепт, таблетки, содержащие 4 мг активного хлора мононатриевой соли дихлоризоциануровой кислоты. Пантоцид – препарат из группы органических хлораминов, растворимость – 15- 30 минут. Выделяет 3 мг активного хлора.

Нитриты указывают на некоторую давность загрязнения (время, необходимее для превращения аммиака в нитриты). Нитраты свидетельствуют о более давних сроках загрязнения. По азотсодержащим веществам можно судить о характере загрязнений водоисточников. Если в воде обнаружен аммиак, а при повторных анализах он отсутствует, то можно говорить о случайном загрязнении. Наличие в воде аммиака и нитритов свидетельствует о том, что вода ранее не загрязнялась, но сравнительно недавно появился постоянно действующий источник загрязнения. Обнаружение аммиака, нитритов и нитратов свидетельствует о явном неблагополучии водоисточника, подвергающегося постоянному загрязнению. Если в воде обнаруживаются нитраты, но нет аммиака, это указывает на то, что ранее существовал постоянно действующий источник загрязнения, а в настоящее время загрязнение источника не происходит. Наличие в воде аммиака и нитратов при отсутствии промежуточного продукта - нитритов, говорит о том, что водоисточник загрязняется периодически. Обнаружение нитратов говорит об окончании процессов минерализации.

Азотсодержащие вещества могут быть и минерального происхождения. Это следует особо учитывать при исследовании артезианских вод, В таких случаях необходимо обращать внимание на наличие других показателей загрязнения, особенно на бактериологические показатели и величины окисляемости. Последняя будет высокой без нагревания воды, что также свидетельствует о минеральном происхождении данного показателя.

Однако высокая окисляемость при кипячении воды говорит о наличии в ней органических загрязнений.

Определение азота аммиака (аммонийных солей) (качественное с приближенной количественной оценкой)

Азот аммонийных солей в питьевой воде качественно и количественно определяют с помощью реактива Несслера, который дает желтое окрашивание в присутствии солевого аммиака.

В пробирку налить 1/3 исследуемой воды, прибавить 2-3 капли раствора сегнетовой соли для удержания солей Ca и Mg и 5 капель реактива Несслера. Через 10 мин определяют содержание аммонийного азота.

Определение азота нитритов

Принцип метода основан на образовании ярко окрашенных азокрасок при взаимодействии нитритов в кислой среде с реактивом Грисса. Наливают 1/2 пробирки испытуемой воды, прибавляет 10 капель реактива Грисса и нагревают на водяной бане 5 мин. Приближенное содержание определяют по таблице 2.

Определение азота нитратов

Принцип метода основан на переводе салициловой кислоты растворенного в воде азота нитратов в нитропроизводные фенола, образующие со щелочью соединения, окрашенные в желтый цвет.

Качественная реакция: в пробирку налить 1/3 исследуемой воды, прибавить 2 капли 8% раствора поваренной соли, добавить 4-5 кристаллов дифениламина, взболтать. По стенке пробирки осторожно прилить 10 капель концентрированной серной кислоты.

Наличие азота нитратов в воде дает образование синего кольца.

Определение окисляемости воды.

Под окисляемостью воды понимается потребность в кислороде, необходимая для окисления продуктов распада органических веществ растительного и животного происхождения, содержащихся в воде. Окисляемость выражается количеством мг кислорода, расходуемого на окисление веществ в 1 литре воды

Высокая окисляемость воды обусловлена наличием в ней продуктов распада органических веществ растительного и животного происхождения. В чистых питьевых водах окисляемость не превышает 2-4 мг кислорода на 1 л воды. В болотных водах при отсутствии азотсодержащих веществ допускается окисляемость до 5-6 мг/л, т.к. в подобной воде органические вещества содержат гумус (растительное коллоидное вещество), являющейся питательной средой для микроорганизмов.

Определение окисляемости воды проводится титрованным раствором марганцовокислого калия в кислой среде. Принцип этого метода основан на способности марганцовокислого калия в кислой среде в присутствии органических веществ выделять атомарный кислород, идущий на их окисление. Раствор марганцовокислого калия при этом обесцвечивается вследствие превращения KMnO4 в MnSO4. По количеству разложившегося KMnO4 вычисляют окисляемость.

Реактивы:

0,01 н раствор KMnO4, 1 мл которого выделяет 0,08 мг кислорода;

0,01 н раствор щавелевой кислоты (1 мл которого идет на окисление 0,08 мг кислорода);

25% р-р серной кислоты.

22.12.2016

2880

Сегодня мы рассказываем все, что вы хотели знать об органических загрязнителях воды.

Органические загрязнители воды

Помимо неорганических веществ (железо , марганец , фториды) в воде содержатся и органические вещества. В нашем блоге вы узнаете о видах органических загрязнителей и о том, как обнаружить их превышение.

Источники загрязнения воды:

Выделяют 3 основных вида источников загрязнения воды:

• Населенные пункты. Канализационные стоки являются в данном случае основным местом скопления бытовых отходов. Ежедневно люди используют огромное количество воды для употребления, приготовления пищи, гигиенических процедур и уборки, после чего эта вода вместе с моющими средствами и пищевыми отходами попадает в канализацию. Затем происходит очистка коммунальными сооружениями, и вода возвращается на повторное использование.
• Промышленность. Является основным загрязнителем в развитых странах с огромным количеством предприятий. Количество выбрасываемых ими сточных вод в три раза превышает коммунально-бытовые стоки.
• Сельское хозяйство. В этой области интенсивно загрязняет водоемы растениеводство, благодаря применению удобрений и пестицидов. Около четверти азотных удобрений, треть калийных и 4 % фосфорных удобрений попадает в водоемы.

Влияние органических загрязнителей на здоровье человека

Существует множество заболеваний, вызванных загрязнением воды. Например, умываясь зараженной водой, можно заболеть коньюктивитом. Моллюски и водоросли, живущие в воде, могут вызвать шистосоматоз(лихорадка, боли в печени).

Как определить количество органических веществ в воде

Величина, характеризующая содержание в воде органических и минеральных веществ называется окисляемостью. Для оценки химического потребления кислорода, т.е. окисляемости воды, используют бихроматный и перманганатный метод. Определение бихроматной окисляемости требует довольно продолжительного времени, поэтому для массового контроля работы очистных сооружений он малоудобен. Именно перманганатная окисляемость регламентирует качество питьевой воды согласно СанПиН.

Что такое перманганатная окисляемость?

Перманганатная окисляемость — показатель, получаемый для оценки ХПК перманганатным методом, иными словами, это показатель общего количества органических веществ в воде. Перманганатная окисляемость выражается в миллиграммах кислорода, пошедшего на окисление этих веществ, содержащихся в 1 дм3 воды. Данный показатель не называет органические вещества, содержащиеся в воде, а говорит лишь о превышении их количества.

Признаки превышения пермаганатной окисляемости

Если вода имеет неприятный запах или коричневатый цвет, то можно заподозрить загрязнение воды органическими веществами. Это может быть вызвано природными факторами или деятельностью человека. Независимо от причины, наличие в питьевой воде органических веществ может привести к проблемам со здоровьем. По каким показателям можно определить степень загрязнения воды, чем это чревато для организма и как очистить воду – читайте в нашей статье.

Источники загрязнения воды

Источники загрязнения воды органическими веществами можно условно разделить на две группы:

• источники природного происхождения
• источники, связанные с хозяйственной деятельностью человека

К первым относятся органические соединения, входящие в состав почвы, а также образующиеся при разложении растительных и животных остатков и т.п.

То, что синтетические органических вещества попадают в питьевую воду – прямой результат человеческой деятельности. Главные «загрязнители» это:

• сбросы предприятий

Особую опасность представляют нефтеперерабатывающие заводы, фабрики по производству изделий из меха и кожи, где используют дубильные вещества.

• остатки удобрений
• отходы животноводческих хозяйств
• моющие средства
• бытовые стоки

Загрязнение воды органическими веществами также способствует размножению там патогенных микроорганизмов. Поэтому такая вода непригодна для питья и приготовления пищи.

Как определить количество органических веществ в воде?

Как же можно лабораторно определить степень загрязнения воды органическими веществами? Выводы можно сделать по такому важному параметру качества воды как химическое потребление кислорода (ХПК). Чем больше кислорода требуется для полного окисления органических веществ, тем больше их концентрация в воде. Именно поэтому определяет ХПК как один из главных критериев качества воды. Существуют ещё два показателя, определяющие содержание органических веществ в воде. Это перманганатная окисляемость и органический углерод.

Если норма ХПК превышена, то это говорит о непригодности воды для питья. Выбирая источник водоснабжения, этот показатель контролируют прежде всего. Согласно Государственных санитарных норм, ХПК не должно превышать 8 мгО2/дм3.Чем выше показатель ХПК, тем больше кислорода идёт на окисление органики. От дефицита кислорода страдает не только растительность и обитатели водоёмов. В бескислородной среде прекрасно себя чувствуют анаэробные бактерии, в результате жизнедеятельности которых из соединений серы образуется токсичный сероводород. О серьёзных проблемах с водой может свидетельствовать и факт несоответствия некоторых других показателей в комплексе с превышением ХПК.

Окисляемость, как правило, выше в поверхностных источниках водоснабжения. И это не удивительно: органические вещества растительного происхождения и органика из почвы легче попадают в поверхностные источники. Хотя бывают и исключения. Например, подземные воды в местностях, богатых торфом, имею очень высокую окисляемость.

Влияние органических загрязнителей на здоровье человека

Когда речь идёт о загрязнении воды органическими веществами, далеко не все понимают реальную опасность такой ситуации. Разумеется, если вам скажут, что в воду попали токсические вещества, вы сразу начнёте бить тревогу. Но на самом деле, наличие в питьевой воде органических веществ может спровоцировать серьёзные расстройства здоровья. И несоответствие нормам по этому показателю может свидетельствовать, в том числе, и о наличии вредных химических соединений.

• кишечные инфекции
• заболевания желудка, расстройство пищеварения
• нарушения в эндокринной системе
• кожные заболевания

Всё это происходит потому, что вода с повышенным содержанием органики – прекрасная среда для размножения болезнетворных микробов.

Очистка воды от органических соединений

Учитывая всё вышесказанное, актуальным становится вопрос: как очистить воду от органических соединений. Тут есть несколько способов.

Для суждения об эпидемиологической опасности воды используются бактериологические и химические показатели загрязнения.

Бактериологические показатели загрязнения воды. С эпидемиологической точки зрения при оценке воды имеют значение преимущественно патогенные микроорганизмы. Однако даже при современных достижениях микробиологической техники исследование воды на присутствие в ней патогенных микроорганизмов, а тем более вирусов является довольна трудоемким процессом. Поэтому оно не проводится при массовых анализах воды и осуществляется лишь при наличии эпидемиологических показаний, например при вспышках инфекционных заболеваний, в которых подозревается водный путь передачи.

В оценке качества воды в санитарной практике широко используются косвенные бактериологические показатели загрязнения воды. При этом считается, что чем менее вода загрязнена сапрофитами, тем менее опасна она в эпидемиологическом отношении.

Одним из показателей загрязнения воды сапрофитной микрофлорой является так называемое микробное число.

Микробное число - это количество колоний, вырастающих при посеве 1 мл воды на мясо-пептонный агар после 24 часов выращивания при температуре 37°.

Микробное число характеризует общую бактериальную обсемененность воды. При оценке качества воды по этому показателю пользуются данными наблюдений о том, что в воде незагрязненных и хорошо оборудованных артезианских скважин микробное число не превышает 10-30 в 1 мл, в воде незагрязненных шахтных колодцев - 300-400 в 1 мл, в воде сравнительно чистых открытых водоемов - 1000-1500 в 1 мл. При эффективной очистке и обеззараживании воды на водопроводе число не превышает 100 в 1 мл.

Еще большее значение имеет определение наличия в воде кишечной палочки, которая выделяется с испражнениями человека и животных. Поэтому присутствие в воде кишечной палочки сигнализирует о фекальном загрязнении и, следовательно, о возможном заражении воды патогенными микроорганизмами кишечной группы (брюшной тиф, паратиф, дизентерия и пр.).

Исследование воды на содержание кишечной палочки позволяет предвидеть возможность заражения воды патогенной микрофлорой в будущем и, следовательно, создает возможность путем своевременного проведения необходимых мероприятий предотвратить его.

Степень обсеменения воды кишечной палочкой выражается величиной коли-титра или коли-индекса.

Коли-титр представляет собой то наименьшее количество исследуемой воды, в котором при соответствующей методике обнаруживается (выращивается) кишечная палочка. Чем меньше (ниже) коли-титр, тем значительнее фекальное загрязнение воды.

Коли-индекс - количество кишечных палочек в 1 л воды.

В чистой воде артезианских скважин коли-титр обычно выше 500 (коли-индекс меньше 2), в незагрязненных и хорошо оборудованных колодцах коли-титр не ниже 100 (коли-индекс не более 10).

Ряд экспериментальных исследований показал, что кишечная палочка более устойчива к дезинфицирующим агентам, чем возбудители кишечных инфекций, туляремии, лептоспироза и бруцеллеза, и поэтому может служить не только показателем загрязнения воды, но и индикатором надежности ее обеззараживания, например на водопроводе.

Если после обеззараживания воды титр кишечной палочки поднимается до 300 (коли-индекс не более 3), то такую воду можно считать безопасной в отношении главнейших возбудителей заболеваний, распространяющихся водным путем.

Химические показатели загрязнения воды. К химическим показателям загрязнения воды относят органические вещества и продукты их распада: аммонийные соли, нитриты и нитраты. Кроме нитратов, названные соединения сами по себе в тех количествах, в которых они обычно встречаются в природных водах, не оказывают влияния на здоровье человека. Наличие их лишь может свидетельствовать о загрязнении почвы, через которую протекает вода, питающая водоисточник, и о том, что наряду с этими веществами в воду могли попасть патогенные микроорганизмы.

В отдельных случаях каждый из химических показателей может иметь другую природу, например органические вещества - растительное происхождение. Поэтому признать водоисточник загрязненным можно лишь при наличии следующих условий: 1) в воде присутствует не один, а несколько химических показателей загрязненности; 2) в воде одновременно обнаружены бактериальные показатели загрязненности, например кишечная палочка; 3) возможность загрязнения подтверждается санитарным обследованием водоисточника.

Показателем наличия органических веществ в воде служит окисляемость, выражаемая в миллиграммах кислорода, расходуемого на окисление органических веществ, содержащихся в 1 л воды. Наименьшую окисляемость имеют артезианские воды - до 2 мг 02 на 1 л, в водах шахтных колодцев окисляемость достигает 3-4 мг 02 на 1 л, причем с увеличением цветности воды она возрастает. В воде открытых водоемов окисляемость может быть еще выше.

Повышение окисляемости воды сверх названных величин указывает на возможное загрязнение водоисточника.

Основным источником появления аммонийного азота и нитритов в природных водах является разложение белковых остатков, трупов животных, мочи, фекалий.

При свежем загрязнении отбросами в воде возрастает содержание аммонийных солей (превышает 0,1 мг/л). Являясь продуктом дальнейшего химического окисления аммонийных солей, нитриты в количестве превышающем 0,002 мг/л, также служат важным показателем загрязненности водоисточника. Необходимо учитывать, что в глубоких подземных водах возможно образование нитритов и аммонийных солей из нитратов при восстановительных процессах. Нитраты представляют собой конечный продукт окисления аммонийных солей. Наличие их в воде при отсутствии аммиака и нитритов указывает на сравнительно давнее попадание в воду азотсодержащих веществ, которые успели уже минерализоваться.

Некоторым показателем загрязненности водоисточника служат хлориды, поскольку они содержатся в моче и различных отбросах, но при этом необходимо учитывать, что присутствие больших количеств хлоридов в воде (больше 30-50 мг/л) может быть обусловлено и вымыванием хлористых солей из засолоненных почв.

Для правильной оценки происхождения хлоридов нужно учитывать oхарактер водоисточника, наличие хлоридов в воде соседних однотипных водоисточников, а также присутствие других показателей загрязнения воды.