Показатели контроля качества воды

1	2
Вид контроля	Показатели
Органолептические и физ.-хим. показатели	– цвет – запах и вкус – мутность – электропроводность – рН – жесткость – окисляемость перманганатная – ХПК – БПК – щелочность – сухой остаток
Растворенные газы	– кислород – хлор
Неорганические вещества	– тяжелые металлы – металлоиды
	– анионы (всего 60 компонентов)
Органические вещества	– общий органический углерод – хлорофилл – ПАВ – тяжелые и легкие галогенорганические соединения – нефтяные УВ – фенолы – инсектициды – ПХБ – хлорбензол
Бактериальный контроль	– общее число микроорганизмов – сальмонеллы
Биотестирование	– по рыбам – по водорослям – по бактериям
Радиационный контроль	– α-, β-, γ-активность – тритий, стронций

Цвет. Качественную оценку цветности воды производят, сравнивая ее с дистиллированной водой. Для этого в стаканы из бесцветного стекла наливают исследуемую и дистиллированную воду и рассматривают их на фоне белой бумаги при дневном освещении сбоку и сверху. При наличии окраски указывают цвет воды (слабо-желтый, бурый); при отсутствии окраски воду называют бесцветной. Количественно цветность воды определяют методом колориметрии, сравнивая ее со шкалой эталонов, имитирующих эту цветность.

Запах. При оценке запаха сначала дают его качественную характеристику (болотный, землистый, гнилостный, рыбный, ароматический); затем оценивают запах воды по пятибалльной системе. Для этого воду наливают в колбу с притертой пробкой до 2/3 объема и сильно встряхивают в закрытом состоянии, затем открывают колбу и сразу же отмечают интенсивность запаха. Наличие запаха в очищенных водах свидетельствует о недостаточной степени очистки или неполном удалении использованных при очистке реагентов (например, хлора).

Мутность. Наличие в воде мути объясняется недостаточной степенью удаления грубодиспергированных неорганических и органических примесей. Мутность можно определить гравиметрическим методом, отделив взвеси фильтрованием через плотный фильтр.

Сухой остаток. Сухой остаток характеризует количество нелетучих веществ, содержащихся в сточных водах. Его выделяют выпариванием взятого объема анализируемой воды и определяют гравиметрическим методом. Потери при прокаливании осадка позволяют установить содержание органических веществ, находящихся в воде во взвешенном состоянии; разность между массой сухого осадка и потерями при прокаливании соответствует общей массе содержащихся в воде минеральных примесей.

Кислотность. Кислотность воды обусловлена присутствием

в ней свободной угольной кислоты, а также других кислот или гидролитически кислых солей. Перед сбросом кислых стоков

в водоем кислотность должна быть нейтрализована. Кислотность сточных вод определяют титриметрическим методом, используя

в качестве индикатора фенолфталеин.

Щелочность. Щелочность воды зависит от присутствия в ней свободных щелочей и гидролитически щелочных солей. Общая щелочность сточных вод определяется титриметрически, путем титрования воды соляной кислотой по индикатору метиловому оранжевому.

Степень кислотности или щелочности сточных вод (рН) определяют потенциометрически с помощью специальных приборов – рН-метров.

Азот. При анализе сточных вод определяют содержание азота аммонийного (NH ) и азота нитритов и нитратов (NO , NO ).

Обычно концентрацию NH , NO и NO определяют колориметрическим методом, основанным на реакции этих ионов с соответствующими реактивами с образованием окрашенных соединений и последующим определением интенсивности окраски на фотоколориметре.

Окисляемость. Окисляемость воды обусловлена наличием в ней органических веществ и легко окисляющихся неорганических соединений (Fe²⁺, сульфитов, нитритов, сероводорода и др.) и выражается массой кислорода, потраченного на окисление органических веществ, содержащихся в 1 л воды (мг О₂·л^–1). При ее определении в качестве окислителя органических веществ применяют КМnО₄ (перманганатная окисляемость).

Химическая потребность в кислороде (ХПК) (бихроматная окисляемость). ХПК дает представление о содержании в анализируемой воде органических веществ, способных к окислению сильными окислителями, и определяется титриметрически с использованием в качестве окислителя бихромата калия. Это основной метод определения окисляемости, его следует применять при анализе сточных загрязненных вод, окисляемость которых равна или превышает 100 мг/л. ХПК – это количество кислорода в миллиграммах на 1 л воды, необходимое для окисления углеродсодержащих веществ до СО₂ и Н₂О, азотсодержащих – до нитратов, серусодержащих – до сульфатов, фосфорсодержащих – до фосфатов. Установлено, что окисляются практически все органические вещества (95–98 %). Недостающие 2–5 % – это часть неокисленных веществ (пиридин, бензол, нафталин), а также следствие образования летучих, устойчивых к окислению продуктов распада (СО, СН₄).

Окисление проводят в 50 % по объему серной кислоте

в присутствии катализатора сульфата серебра. Мешающее влияние хлоридов устраняют, вводя в раствор сульфат ртути. После окисления избыток бихромата оттитровывают солью Мора (Fe(NH₄)₂(SO₄)₂) в присутствии индикаторов ферроина и N-фенилантраниловой кислоты.

Биохимическая потребность в кислороде (БПК). БПК – показатель, используемый для характеристики степени загрязнения сточных вод органическими примесями, способными разлагаться микроорганизмами с потреблением кислорода. БПК показывает, какое количество кислорода (мг·л^–1) расходуется аэробными микроорганизмами на окисление органических примесей.

Полное биохимическое окисление органических веществ в воде требует длительного времени. В лабораторных условиях обычно определяют биохимическое потребление кислорода за 5 суток (БПК₅). Сущность метода сводится к тому, что в анализируемой воде определяют содержание растворенного кислорода до и после термостатирования. Определение проводят йодометрическим методом.

Наряду с перечисленными выше показателями в сточных водах определяют содержание сульфатов, хлоридов, фосфатов, кислорода и свободного хлора. По содержанию сульфатов судят о минеральном составе воды. Определение концентрации хлоридов позволяет контролировать постоянство солевого состава воды.

Важнейшим показателем качества питьевой воды является жесткость – содержание в ней хлоридов, сульфатов и гидрокарбонатов кальция и магния, иногда принимают во внимание также соли железа. Различают три вида жесткости.

Карбонатная или временная жесткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния. Она устраняется кипячением.

Ca(HCO₃)₂ = CaCO₃↓ + H₂O + CO₂↑.

Некарбонатная или постоянная жесткость вызывается присутствием в воде хлоридов и сульфатов натрия, кальция и магния. Кипячением не устраняется.

Общая жесткость – сумма постоянной и карбонатной жесткости.

Жесткость выражается числом миллимолей (ммоль) растворимых солей в 1 л воды.

Общую жесткость воды определяют комплексонометрическим титрованием. Карбонатную жесткость определяют титрованием воды соляной кислотой в присутствии метилоранжа. Постоянную жесткость рассчитывают по разности результатов этих определений.

По величине жесткости различают следующие типы вод (табл. 1.5).

Т а б л и ц а 1.5

Характеристика воды

Тип воды	Жесткость, ммоль/л
Очень мягкая	0–1,5
Мягкая	1,5–3,0
Средне-жесткая	3,0–4,5
Довольно жесткая	4,5–6,5
Жесткая	6,5–11,0
Очень жесткая	Выше 11,0

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называется качеством окружающей среды? Какие критерии качества окружающей среды вы знаете?

2. Что такое экологический стандарт? Какие виды ПДК вы знаете? Для каких случаев установлен каждый из них?

3. В чем заключается эффект суммации? Когда необходимо учитывать эффект суммации?

4. Какой показатель характеризует минерализацию воды? Почему непригодна для питья вода, имеющая как слишком большую, так и слишком низкую минерализацию? Что такое ХПК и БПК?

5. От чего зависит жесткость воды? Какие виды жесткости воды вы знаете?

6. Почему необходимо контролировать содержание нитратов

в овощах и фруктах? Какие методы снижения содержания нитратов

в продуктах растениеводства вы знаете?

7. Какие принципы используются при выборе того или иного метода анализа объектов окружающей среды?

8. Какие параметры питьевой воды нормируются? Охарактеризуйте каждый из них. (Временная и постоянная жесткость).

9. Какие типы реакций используются при обнаружении катионов меди и нитрат-анионов в сточных водах?

Тестовые задания к Лабораторной работе по экологии №1

«Оценка качества окружающей среды»

1. Одним из антропогенных источников парникового газа метана являются…(2 ответа)

а. свалки отходов крупных городов

б. гелиоэнергетика

в. автотранспорт

г. гидроэнергетика

д. отходы животноводства

2. Основной стандарт для оценки качества водных объектов…

а. ПДВ –предельно допустимые выбросы

б. ОБУВ- ориентировочно безопасные уровни воздействия

в. ПДК –предельно допустимые концентрации

г. ПДС-предельно допустимые сбросы

д. ПДД - предельно допустимые дозы

3. Жесткость воды зависит от наличия солей, содержащих ионы…

а. Fe²⁺ и Na⁺;

б. K⁺ и Na⁺

в. Fe³⁺ и Mg²⁺

г. Mg²⁺ и Ca²⁺

д. Fe²⁺, Mg²⁺ и Ca²⁺

4. При глобальном экологическом мониторинге для оценки состояния биосферы используются показатели…(2ответа)

а. шумового загрязнения в городах

б. газопылевых выбросов конкретных предприятий

в. радиационного и теплового баланса атмосферы

г. площадного смыва с сельхозугодий

д. глобального круговорота и баланса углекислого газа, кислорода и других веществ

5. Для успешного выполнения профессиональных задач, связанных с использованием природных ресурсов, специалист должен…

а. уметь использовать экологические нормативы

б. обладать суммой знаний в области организации охраны живой природы

в. знать глобальные экологические проблемы

г. иметь экологическое мировоззрение

д. уметь определять содержание загрязнителей в объектах окружающей среды

6. Степень соответствия характеристик окружающей среды потребностям людей и технологическим требованиям отражает …

а. качество окружающей природной среды

б. полнота информации о состоянии окружающей среды

в. экологическое состояние атмосферного воздуха

г. качество природоохранного законадательства

д. высокая рентабельность производства

7. Сброс сточных вод приводит к быстрому росту загрязнений в водоеме, если …

а. концентрация загрязнителей в стоках превышает суммарную ПДК

б. концентрация загрязнителя в сточных водах выше, чем в водоеме

в. концентрация загрязнителя в водоеме ниже ПДК

г. концентрация каждого загрязнителя ниже индивидуальных пдк

д. нарушен гидрологический режим водоема

8. Главной мишенью ультрафиолетовых лучей в живой клетке являются молекулы ДНК, что может привести к …

а. катаракте

б. мутациям

в. язве желудка

г. повышению иммунитета

д. ревматизму

9. Один из факторов, контролируемых при экологическом мониторинге круговорота веществ и энергии, это альбедо, который характеризует …

а. величину отражательной способности поверхности Земли

б. окраску участков земной поверхности

в. антропогенное опустынивание планеты

г. состояние лесных массивов

д. цвет морской воды

10. Проверять соблюдение установленных нормативов выбросов вредных веществ в атмосферный воздух и работу очистных сооружений (согласно закону РФ «Об охране окружающей среды») имеют право…

а. эксперты общественного экологического контроля

б. эксперты общественной экологической экспертизы

в. государственные инспекторы, осуществляющие контроль за охраной атмосферного воздуха

г. инспекторы производственного экологического контроля

д. сотрудники «Гринпис»

11. Меньше всего выбрасывается газов на …(2 ответа)

а. атомных электростанциях

б. электростанциях, работающих на угле

в. электростанциях, работающих на нефтепродуктах

г. электростанциях, работающих на природном газе

д. гидроэлектростанциях

12. Зоны в водоемах, где наблюдается повышенная способность воды к самоочищению …