Рекомендации способов умягчения воды для жителей с. Трескино с. 22 (стр. 2 из 4)
- определена жесткость воды Святого источника с. Трескино;
- определена жесткость воды реки Колышлейки в среднем течении;
- проведен сравнительный анализ жесткости воды водозаборных источников с. Трескино.
Практическая значимость исследования:
- установлена возможность использования датчика электропроводности ДЭ-1 входящего в комплект компьютерного измерительного комплекса КИБ-1 для определения жесткости воды;
- на основании материалов исследования сформулированы рекомендации для жителей села по вопросу необходимости умягчения потребляемой воды, а также выбора способа этой процедуры.
1. Жесткость воды
1.1. Жесткость воды и единицы ее измерения.
Жёсткость воды - это параметр, показывающий содержание катионов кальция, магния в воде. Существует два типа жесткости: временная и постоянная.
Временная жесткость связана с присутствием в воде, наряду с катионами Ca2+, Mg2+, гидрокарбонатных анионов (HCO3-).
Постоянная жесткость (или некарбонатная) возникает, если в растворе присутствуют сульфатные, хлоридные, нитратные и другие анионы, соли кальция и магния которых хорошо растворимы и так просто не удаляются.
Общая жесткость определяется как суммарное содержание всех солей кальция и магния в растворе
Ионы кальция (Ca2+) и магния (Mg2+), обуславливающие жесткость, присутствуют во всех минерализованных водах. Их источником являются природные залежи известняков, гипса и доломитов. Ионы кальция и магния поступают в воду в результате взаимодействия растворенного диоксида углерода с минералами и при других процессах растворения и химического выветривания горных пород. Источником этих ионов могут служить также микробиологические процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях.
Для численного выражения жёсткости воды указывают концентрацию в ней катионов кальция и магния. Рекомендованная единица СИ для измерения концентрации — моль на кубический метр (моль/м3), однако, на практике для измерения жёсткости чаще используется миллимоль на литр (ммоль/л).
В России для измерения жёсткости чаще используется нормальная концентрация ионов кальция и магния, выраженная в миллиграмм-эквивалентах на литр (мг-экв/л). Один мг-экв/л соответствует содержанию в литре воды 20,04 миллиграмм Ca2+ или 12,16 миллиграмм Mg2+ (атомная масса, делённая на валентность).
В разных странах используются до сих пор различные внесистемные единицы — градусы жёсткости. Существующее многообразие единиц измерения жесткости приведено в таблице 1.Приложения №1.(1. стр 66)
Выводы по параграфу:
- жесткость определяется содержанием в воде катионов кальция и магния;
- жесткость воды бывает карбонатной (временной), постоянной и общей;
- на практике применяют различные единицы измерения жесткости.
1.1.2. Нормы содержания катионов жесткости в питьевой воде.
В разных странах установлены разные нормативы по содержанию в воде солей жесткости. Единые рекомендации ВОЗ по данной проблеме отсутствуют. Согласно санитарным правилам и нормам СанПиН 2.1.4.559-96 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» (п.4.4.1), предельно-допустимой является жесткость воды 7 мг.экв/л. В то же время указанная величина может быть увеличена до 10 мг.экв/л по постановлению главного государственного санитарного врача на соответствующей территории для конкретной системы водоснабжения по результатам оценки санитарно-эпидемиологической обстановки в населенном пункте и применяемой технологии водоподготовки. (7 п.4.4.1)
выводы по параграфу:
- в нашей стране жесткость воды не должна превышать 7 мг.экв/л.( по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы допускается жесткость воды до 10 мг.экв/л.)
1.1.3. Классификация вод по признаку жесткости.
Жесткость воды колеблется в широких пределах и существует множество типов классификаций воды по степени ее жесткости. В таблице 2 Приложения №1 приведены четыре примера классификации. Две классификации из российских источников: из справочника “Гидрохимические показатели состояния окружающей среды” и учебника для вузов "Водоподготовка" Две - из зарубежных: «Нормы жесткости немецкого института стандартизации» (DIN 19643) и классификация, принятая Агентством по охране окружающей среды США (USEPA) в 1986.(1стр50). Следует отметить более «мягкий» подход к проблеме жесткой воды в нашей стране по сравнению с зарубежными странами.
На территории России используемая вода существенно различается по показателю жесткости, зачастую превышая указанные выше нормативы.
Наиболее высокая жесткость воды (до 20-30 мг.экв/л ) характерна для Калмыкии, южных регионов России и Кавказа.
В подземных водах Центрального района (включая Подмосковье) жесткость воды колеблется от 3 до 10 мг.экв/л.
В Северных регионах России жесткость воды невелика: в пределах от 0,5 до 2 мг.экв/л.
Жесткость воды в Санкт-Петербурге не превышает 1 мг- экв/л.
Жесткость дождевой и талой воды колеблется в интервале от 0,5 до 0,8 мг.экв/л.
Московская вода, имеет жесткость 2- 3 мг.экв/л. (1 стр52)
Жесткость воды источников Пензенской области находится в зависимости от водоносного горизонта. Район нижнемеловых водоносов охватывает северную часть области. Жесткость воды этого района колеблется от 4 до 15 о
В районе третичных водоносов (восточная часть области, западная граница проходит по реке Суре до с. Ильмено Б.-Вьясовского района, проходит по линии на с. Русский Ишим Городищенского района через станцию железнодорожную Селикса, с. Сердобинка Кондольского района проходит на с. Старое Славкино Малосердобинского района и уходит южнее за пределы области) жесткость редко превышает 10о.
Район верхнемеловых водоносов расположен в юго-западной части области падением пластов юго-западном, южном и юго-восточном направлении ( от с. Петровского Соседского района, через с. Невежкино Поимского района, с. Владыкино и Александровку Каменского района, с Константиновку Нечаевского района до с. Засечное Пензенского района.) Вода района верхнемеловых водоносов значительно минерализована. Жесткость колеблется от 10 до 18 о. (6.стр 166-168)
Село Трескино Колышлейского района по предложенной классификации водоносов оказывается довольно близко от границы района третичных и верхнемеловых водоносов.
Выводы по параграфу:
- по признаку жесткости выделяют мягкую воду, воду средней жесткости, жесткую и очень жесткую воду;
- жесткость воды природных источников колеблется в широких пределах;
- в нашем регионе жесткость воды природных источников колеблется от 4- 6 до 18 О ;
- с. Трескино располагается в районе с достаточно жесткими природными водами.
1.2. Методы определения жесткости воды.
1.2.1. Определение жесткости методом комплексометрического титрования.
Титриметрический анализ является методом количественного анализа, в котором измеряют количество реактива, затраченного в ходе химической реакции, при этом используют точное измерение объемов реагирующих веществ. Окончание химической реакции происходит в точке эквивалентности, которая фиксируется различными методами, чаще всего при помощи индикаторов.(5. cтр.256)
Комплексометрическое титрование основано на свойстве этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТУ) и ее солей давать прочные комплексные соединения с катионами кальция и магния. На практике чаще всего применяется Трилон Б - кислая двузамещенная натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты. Это соединение в слабощелочной среде при рН > 9 связывает во внутрикомплексные соединения катионы кальция и магния.
Уравнение взаимодействия трилона Б (комплексона III) с ионами металлов (Ca2+ , Mg2+ , Fe2+), содержащимися в воде:
Некоторые красители, например эриохром черный, дают с катионами солей жесткости непрочные окрашенные соединения красного цвета. При добавлении в воду с подобными окрашенными соединениями раствора трилона Б в эквивалентной точке происходит их полное разрушение с изменением окраски раствора в синий цвет. Измеряется объем раствора трилона с известной концентрацией, израсходованный на титрование. Расчет содержания катионов жесткости в исследуемом растворе производится по измеренному объему раствора трилона с известной концентрацией.(5. cтр.320)
Доступный вариант применения данного метода описан в статье кандидата биологических наук В. Ковалева «Гидрохимия воды в аквариуме». Ниже приводится методика комплексонометрического титрования в том варианте, в каком она предложена у В. Ковалева и в каком была использована нами.
Вывод по параграфу:
- жесткость воды определяют методом комплексометрического титрования;
- при соблюдении аккуратности при приготовлении растворов и титровании метод достаточно точен, но занимает много времени.
1.2.2. Определение жесткости воды методом электропроводности.
Перенос электричества в электролитах осуществляется ионами. В электрическом поле анионы (отрицательно заряженные ионы) движутся к положительно заряженному электроду — аноду, катионы (положительно заряженные ионы) движутся к отрицательно заряженному электроду — катоду. В электрохимии принято измерять не сопротивление растворов, а величину, обратную сопротивлению – электропроводность.
Чаще всего используют удельную электропроводностью (κ - каппа) Удельной электропроводностью называется электропроводность электрического проводника площадью сечения 1 кв. метр и длиной 1 метр. Единицей измерения является Сименс на метр (См/м), хотя чаще используются и другие единицы измерения. Например, приборы, измеряющие удельную электропроводность, имеют обыкновение показывать результат в мкСм/см, а в различных справочниках встречается другая единица измерения - Ом-1м-1. ( См/м = Ом-1м-1.)