«показатели качества воды и их определение» введение

Вид материала

ЗАПАХ Естественного происхождения Искусственного происхождения
Характер и интенсивность запаха
Интенсивность запаха оценивают по 5-балльной шкале
Интенсивность запаха
2.3. Вкус и привкус
При определении вкуса и привкуса воду не проглатывать!
Интенсивность вкуса и привкуса
Мутность воды
Слабо опалесцирующая
3. Водородный показатель (рН)
4. Щелочность и кислотность
5. Минеральный состав
Основные компоненты минерального состава воды
Предельно-допустимая концентрация (ПДК)
5.1. Карбонаты и гидрокарбонаты
Определение карбонат-анионов основано на реакции

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7 8

ЗАПАХ

Естественного происхождения

Искусственного происхождения

Землистый

Гнилостный

Плесневый

Торфяной

Травянистый и др.

Нефтепродуктов (бензиновый и др.)

Хлорный

Уксусный

Фенольный и др.

Запах воды обусловлен наличием в ней летучих пахнущих веществ, которые попадают в воду естественным путем либо со сточными водами. Практически все органические вещества (в особенности жидкие) имеют запах и передают его воде. Обычно запах определяют при нормальной (20 °С) и при повышенной (60 °С) температуре воды.

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

1) естественного происхождения (от живущих и отмерших организмов, от влияния почв, водной растительности и т.п.);

2) искусственного происхождения. Такие запахи обычно значительно изменяются при обработке воды.

Характер и интенсивность запаха

Естественного происхождения:	Искусственного происхождения:
Землистый Гнилостный Плесневый Торфяной, травянистый и др.	нефтепродуктов (бензиновый и др.) хлорный уксусный фенольный и др.

Интенсивность запаха оценивают по 5-балльной шкале, приведенной в табл. 5 (ГОСТ 3351).

Таблица для определения характера и интенсивности запаха

Интенсивность запаха	Характер проявления запаха	Оценка интенсивности запаха
Нет	Запах не ощущается	0
Очень слабая	Запах сразу не ощущается, но обнаруживается при тщательном исследовании (при нагревании воды)	1
Слабая	Запах замечается, если обратить на это внимание	2
Заметная	Запах легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв 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.

Можно количественно определить интенсивность запаха как степень разбавления анализируемой воды водой, лишенной запаха. При этом определяют «пороговое число» запаха.

2.3. Вкус и привкус

Оценку вкуса воды проводят питьевой природной водой при отсутствии подозрений на ее загрязненность. Различают 4 вкуса: соленый, кислый, горький, сладкий. Остальные вкусовые ощущения считаются привкусами (солоноватый, горьковатый, металлический, хлорный и т.п.).

Интенсивность вкуса и привкуса оценивают по 5-балльной шкале, приведенной в табл. 6 (ГОСТ 3351). При определении вкуса и привкуса воду не проглатывать!

Таблица для определения характера и интенсивности вкуса и привкуса

Интенсивность вкуса и привкуса	Характер проявления вкуса и привкуса	Оценка интенсивности вкуса и привкуса
Нет	Вкус и привкус не ощущаются	0
Очень слабая	Вкус и привкус сразу не ощущаются потребителем, но обнаруживаются при тщательном тестировании	1
Слабая	Вкус и привкус замечаются, если обратить на это внимание	2
Заметная	Вкус и привкус легко замечаются и вызывают неодобрительный отзыв о воде	3
Отчетливая	Вкус и привкус обращают на себя внимание и заставляют воздержаться от питья	4
Очень сильная	Вкус и привкус настолько сильные, что делают воду непригодной к употреблению	5

Для питьевой воды допускаются значения показателей вкус и привкус не более 2 баллов.

2.4. Мутность

Мутность воды обусловлена содержанием взвешенных в воде мелкодисперсных примесей — нерастворимых или коллоидных частиц различного происхождения.

Мутность воды обусловливает и некоторые другие характеристики воды — такие как:

— наличие осадка, который может отсутствовать, быть незначительным, заметным, большим, очень большим, измеряясь в миллиметрах;

— взвешенные вещества, или грубодисперсные примеси — определяются гравиметрически после фильтрования пробы, по привесу высушенного фильтра. Этот показатель обычно малоинформативен 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 см. раздел «Прозрачность».

Мутность воды

Мутность не заметна (отсутствует)

Слабо опалесцирующая

Опалесцирующая

Слабо мутная

Мутная

Очень мутная

2.5. Прозрачность

Прозрачность, или светопропускание, воды обусловлено ее цветом и мутностью, т.е. содержанием в ней различных окрашенных и минеральных веществ. Прозрачность воды часто определяют наряду с мутностью, особенно в тех случаях, когда вода имеет незначительные окраску и мутность, которые затруднительно обнаружить.

2.6. Пенистость

Пенистостью считается способность воды сохранять искусственно созданную пену. Данный показатель может быть использован для качественной оценки присутствия таких веществ, как детергенты (поверхностно-активные вещества) природного и искусственного происхождения и др. Пенистость определяют, в основном, при анализе сточных и загрязненных природных вод.

3. Водородный показатель (рН)

Водородный показатель (рН) представляет собой отрицательный логарифм концентрации водородных ионов в растворе: рН= -lgH⁺.

Для всего живого в воде (за исключением некоторых кислотоустойчивых бактерий) минимально возможная величина рН=5; дождь, имеющий рН < 5,5, считается кислотным дождем.

В питьевой воде допускается рН 6,0-9,0; в воде водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования — 6,5—8,5. Величина рН природной воды определятся, как правило, соотношением концентраций гидрокарбонат-анионов и свободного СО₂;. Пониженное значение рН характерно для болотных вод за счет повышенного содержания гуминовых и других природных кислот.

Измерение рН при контроле качества природной и питьевой воды проводится практически повсеместно.

4. Щелочность и кислотность

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

1) сильные щелочи (КОН, NaOH) и летучие основания (например, NНз x Н₂О), а также анионы, обуславливающие высокую щелочность в результате гидролиза в водном растворе при рН>8,4 (S^2-, P0₄^3-, SiOз^2- и др.);

2) слабые основания и анионы летучих и нелетучих слабых кислот (НСОз^-; СОз^2-, Н₂Р0₄^-; НРО₄^2-, СНзСОО^-, HS^-, анионы гуминовых кислот и др.).

Щелочность пробы воды измеряется в г-экв/л или мг-экв/л и определяется количеством сильной кислоты (обычно используют соляную кислоту с концентрацией 0,05 или 0,1 г-экв/л), израсходованной на нейтрализацию раствора.

При нейтрализации сильных щелочей до значений рН 8,0-8,2 в качестве индикатора используют фенолфталеин. Определяемая таким образом величина называется свободной щелочностью.

При нейтрализации слабых оснований и анионов летучих и нелетучих слабых кислот до значений рН 4,2-4,5 в качестве индикатора используют метиловый оранжевый. Определяемая таким образом величина называется общей щелочностью. При рН 4,5 проба воды имеет нулевую щелочность.

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. Мы уделим этим компонентам достаточно внимания, рассмотрев подробно в разделе «Карбонаты и гидрокарбонаты». 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:

1) сильные кислоты: соляная (НСl), азотная (НNОз), серная (H₂S0₄);

2) слабые кислоты: уксусная (СНзСООН); сернистая (Н₂SОз); угольная (Н₂СОз); сероводородная (H₂S) и т.п.;

3) катионы слабых оснований: аммоний (NH₄⁺) катионы органических аммонийных соединений.

Кислотность пробы воды измеряется в г-экв/л или мг-экв/л и определяется количеством сильной щелочи (обычно используют растворы КОН или NaOH с концентрацией 0,05 или 0,1 г-экв/л), израсходованной на нейтрализацию раствора. Аналогично показателю щелочности, различают свободную и общую кислотность. Свободная кислотность определяется при титровании сильных кислот до значений рН 4,3-4,5 в присутствии в качестве индикатора метилового оранжевого. В этом диапазоне оттитровываются НСl, HNOз, H₂SO₄ НзРO₄.

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 вод промышленных предприятий и др.

Общая кислотность обусловлена содержанием катионов слабых оснований, 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.

5. Минеральный состав

Минеральный состав воды интересен тем, что отражает результат взаимодействия воды как физической фазы и среды жизни с другими фазами (средами): твердой, т.е. береговыми и подстилающими, а также почвообразующими минералами и породами; газообразной (с воздушной средой) и содержащейся в ней влагой и минеральными компонентами. Кроме того, минеральный состав воды обусловлен целым рядом протекающих в разных средах физико-химических и физических процессов — растворения и кристаллизации, пептизации и коагуляции, седиментации, испарения и конденсации и др. Большое влияние на минеральный состав воды поверхностных водоемов оказывают протекающие в атмосфере и в других средах химические реакции с участием соединений азота, углерода, кислорода, серы и др.

Ряд показателей качества воды, так или иначе, связан с определением концентрации растворенных в воде различных минеральных веществ. Содержащиеся в воде минеральные соли вносят разный вклад в общее солесодержание, которое может быть рассчитано суммированием концентраций каждой из солей. Пресной считается вода, имеющая общее солесодержание не более 1 г/л. Можно выделить две группы минеральных солей, обычно встречающихся в природных водах.

Основные компоненты минерального состава воды

Компонент минерального состава воды	Предельно-допустимая концентрация (ПДК)¹⁵
ГРУППА 1
1. Катионы:
Кальций (Са²⁺)	200 мг/л
Натрий (Na⁺)	200 мг/л
Магний (Mg²⁺)	100 мг/л
2. Анионы:
Гидрокарбонат (НСОз^-)	1000 мг/л
Сульфат (S04^2-)	500 мг/л
Хлорид (Сl^-)	350 мг/л
Карбонат (СОз^2-)	100 мг/л
ГРУППА 2
/. Катионы
Аммоний (NH₄⁺)	2,5 мг/л
Тяжелые металлы	0,001 ммоль/л
(сумма)
Железо общее (сумма Fе²⁺иFе³⁺)	0,3мг/л
2.Анионы
Нитрат (NOз^-)	45 мг/л
Ортофосфат (РО₄^3-)	3,5 мг/л
Нитрит (N0₂^-)	0,1 мг/л

Как видно из табл. 8, основной вклад в минеральный состав вносят соли 1-й группы), и образуют так называемые «главные ионы»), которые определяют в первую очередь. К ним относятся хлориды, карбонаты, гидрокарбонаты, сульфаты. Соответствующими катионами для названных анионов являются калий, натрий, кальций, магний. Соли 2-й группы также необходимо учитывать при оценке качества воды, т.к. на каждую из них установлено значение ПДК, хотя они вносят незначительный вклад в солесодержание природных вод.

5.1. Карбонаты и гидрокарбонаты

Как отмечалось выше (в разделе «Щелочность и кислотность), карбонаты и гидрокарбонаты представляют собой компоненты, определяющие природную щелочность воды. Их содержание в воде обусловлено процессами растворения атмосферной С0₂, взаимодействия воды с находящимися в прилегающих грунтах известняками и, конечно, протекающими в воде жизненными процессами дыхания всех водных организмов.

Определение карбонат - и гидрокарбонат-анионов является титриметрическим и основано на их реакции с водородными ионами в присутствии фенолфталеина (при определении карбонат-анионов) или метилового оранжевого (при определении гидрокарбонат-анионов) в качестве индикаторов. Используя эти два индикатора, удается наблюдать две точки эквивалентности: в первой точке (рН 8,0-8,2) в присутствии фенолфталеина полностью завершается титрование карбонат-анионов, а во второй (рН 4,1-4,5) — гидрокарбонат-анионов. По результатам титрования можно определить концентрации в анализируемом растворе основных ионных форм, обуславливающих потребление кислоты (гидроксо-, карбонат- и гидрокарбонат-анионов), а также величины свободной и общей щелочности воды, т.к. они находятся в стехиометрической зависимости от содержания гидроксил-, карбонат- и гидрокарбонат-анионов.

Определение карбонат-анионов основано на реакции:

СО₃^2-+H⁺=HСОз^-

Присутствие карбонат-аниона в концентрациях, определяемых аналитически, возможно лишь в водах, рН которых более 8,0-8,2. В случае присутствия в анализируемой воде гидроксо-анионов при определении карбонатов протекает также реакция нейтрализации:

Blog