Методи дослідження екологічного стану водних об'єктів (стр. 1 из 4)

Міністерство Освіти та Науки України

Вінницький Державний Технічний Університет

ІнЕЕМ

Кафедра ХЕБ

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни "Аналітична хімія природного середовища" на тему:

Методи дослідження екологічного стану водних об`єктів

2003

Зміст

Вступ

1. Характеристика хімічного складу природних вод

2. Джерела надходження природних та антропогеннних хімічних інгредієнтів у водні об`єкти

3. Особливості відбору проб

4.Методи, які застосовуються для визначення стану водних об`єктів

Висновок

Список використаної літератури

Вступ

До водних об’єктів, які потребують екологічного вивчення, належать океани, моря, річки, озера, штучні водойми, болота, підземні та стічні води.

Важливими задачами контролю за станом водних об’єктів є спостереження, оцінка і прогноз змін їх складу. Аналіз - основне джерело інформації про стан природних вод. Контроль хімічного складу водних об`єктів дозволяє ідентифікувати забруднювачі, зафіксувати ступінь забрудненості того чи іншого об’єкта, визначити джерело забруднення та локалізувати його, оцінити ефективність застосованого методу чи заходу по очищенню. Оцінка якості води проводиться за гранично допустимими концентраціями (ГДК) компонентів.

Накопичення і узагальнення аналітичних даних з урахуванням необхідних відомостей дозволяють створювати математичні моделі окремих водних об’єктів. До якості води висуваються досить жорсткі вимоги: вміст компонентів, які нормуються, коливаються в межах 100-1000 мкг/л, а для дуже токсичних - 1-2 мкг/л. Оскільки природна вода - складна багатокомпонентна система, та враховуючи, що визначення компонентів потрібно проводити на рівні концентрації до

% - дослідження хімічного складу природних вод є складною задачею.

Хімічний аналіз - складний багатоетапний процес. Основними етапами є: відбір проби, підготовка проби до аналізу, виконання аналізу (визначення певного інгрідієнта або групи інгрідієнтів), обробка результатів аналізу. Точність визначення хімічного складу вод залежить від його сталості, правильності місця відбору проб, забезпечення умов їх зберігання, обраного методу аналізу.

Основними забруднювачами річок та водосховищ є: пестициди, сполуки нітрогену і фосфору, важкі метали, радіонукліди, нафтопродукти.

1. Характеристика хімічного складу природних вод

Хімічний склад природних вод формується як за рахунок природніх, так і антропогенних факторів та, зокрема, в результаті надходження забруднень і пов’язаних з ними хімічних перетворень. Викиди в біосферу часто перевищують її природні можливості до самоочищення і призводять до того, що в грунтах, природніх водах, приземному шарі повітря і, як наслідок, у флорі та фауні зростає вміст токсичних елементів - арсену, кадмію, ртуті, плюмбуму, селену та інших. Забруднення є результатом неповного та нераціонального використання добутих природних ресурсів і продуктів промислового виробництва і, головним чином, недосконалості технології.

Хімічний склад води, її фізичні характеристики, швидкість трансформації забрудників залежать від природних чинників:

· хімічного складу грунту берегів і мулу;

· температури;

· багатства рослинного й тваринного світу водойми;

· швидкості течії;

· глибини водойми;

· рН води;

· вмісту розчиненого кисню

та антропогенних, зокрема сусідства

· тваринницьких ферм, звалищ;

· сільськогосподарських угідь, особливо рисових чеків та виноградників, на яких використовують різноманітні пестициди;

· промислових підприємств, енергетичних об’єктів;

· штучних водосховищ;

· місць скидання господарсько-побутових чи промислових стічних вод.

Стабільність і трансформація хімічних сполук у воді залежать від наявності кількох забруднювальних речовин, які, взаємодіючи між собою, можуть утворювати як нетоксичні, так і більш токсичні, ніж вихідні, сполуки.

Значною мірою впливають на хімічний стан водойм водонаповнення, скидання теплих вод, активізація різних мікробіологічних процесів.

Природні води - це складні розчини різноманітних речовин. Хімічний склад природних вод - це комплекс розчинених газів, різноманітних мінеральних солей і органічних сполук, які містяться у вигляді зависей, колоїдних та розчинених форм.

За походженням ці інгрідієнти можна поділити на дві основні групи - природні та антропогенні. З екологічної точки зору надзвичайно важливим є те, що хімічні інгредієнти у природному середовищі можуть бути токсичними або нетоксичними. Токсичними називаються такі інгрідієнти, які при перевищенні певної гранично допустимої концентрації (ГДК) спричинюють загибель живих істот або пригнічують їхню життєдіяльність. Нетоксичними є інгрідієнти, які необхідні для розвитку живих організмів або не впливають на їхню життєдіяльність у певних межах концентрацій (вмісту), характерних для даного природного об’єкта.

Сукупність компонентів хімічного складу природних вод умовно поділяють на 5 груп: 1) головні іони, або макрокомпоненти, до яких відносяться хлорид, сульфат, гідрокарбонат, карбонат, іони натрія, калія, магнія і кальція; 2) розчинні гази (кисень, азот, діоксид вуглецю, сірководень та ін.); 3) біогенні елементи (сполуки Нітрогену, Фосфору і Силіцію); 4) мікроелементи - сполуки всіх інших хімічних елементів; 5) органічні речовини.

Такий розподіл хімічного складу природних вод умовний, оскільки, деякі елементи (кальцій, калій) також засвоюються і необхідні організмам, як і біогенні елементи, а концентрації біогенних елементів часто бувають ще менші, ніж мікроелементів.

2. Джерела надходження природних та антропогеннних хімічних інгредієнтів у водні об`єкти

Макроелементи в природні води надходять з гірських порід і мінералів, грунту, а також в результаті виробничої діяльності людини. При вилуговуванні виверджених порід, іони кальцію, магнію, натрію і калію, які входять до складу кристалічної гратки, замінюються іонами водню води. Розчинність гірських порід і мінералів значно збільшується при їх взаємодії з кислими водами, особливо болотними з високим вмістом гумусових речовин. При цьому перехід катіонів з породи в розчин обумовлений не тільки обмінними реакціями, але і комплексоутворенням.

Грунти впливають на формування хімічного складу вод, з якими контактують - підвищується мінералізація маломінералізованих атмосферних опадів, змінюється іонний склад води, зростає здатність грунтового розчину атмосферних опадів (які фільтруються через грунт) розчиняти породи і мінерали. При взаємодії природних вод з грунтами катіони поглинаючого комплексу останніх обмінюються на еквівалентну кількість інших катіонів, які містяться в воді.

Не менш важливе значення в формуванні хімічного складу природних вод має виробнича діяльність людини, завдяки якій в обіг залучаються різноманітні речовини (

силікати, метали та ін.).

До групи біогенних елементів хімічного складу природніх вод належать азот, фосфор і кремній в різноманітних сполуках. Дуже часто в групу біогенних елементів включають і Ферум, оскільки його вміст в деяких випадках досягає міліграмових кількостей на 1 л води. Виділення біогенних елементів в окрему групу до деякої міри умовно, оскільки більшість інших елементів також необхідні для нормального функціонування організмів рослинного і тваринного світу.

Концентрація їх коливається в дуже широких межах: від слідів, які часто не уловлюються існуючими методами визначення, до одиниць і десятків міліграм на 1 л. В найменших кількостях в природніх водах зустрічається фосфор - вміст, як правило, не перевищує 0,5 мг/л. Найбільші концентрації характерні для Силіцію і досягають іноді 15 мг/л. Нітроген і Ферум займають проміжне положення, причому морські і оеканські води містять вказані елементи в менших кількостях, ніж річні.

Основні, найбільш важливі джерела надходження біогенних елементів в природні води слід розділити на дві великі групи: зовнішні і за рахунок внутрішньоводоймних процесів. Зовнішні джерела - надходження біогенних речовин в водойми з річковим стоком, атмосферними опадами, промисловими, господарсько-побутовими і сільськогосподарськими стічними водами. Особливе місце займає виробнича діяльність людини. В накопиченні біогенних елементів за рахунок внутрішньоводоймних процесів значна роль належить первинній продукції органічної речовини, мінералізації деревинної, лугової та вищої рослинності, відмерлого планктону, а також донним відкладам.

Органічна речовина є одною з найскладніших за якісним і кількісним складом груп сполук природних вод і включає різноманітні органічні сполуки, які належать до органічних кислот, фенолів, гумусових речовин, азотовмісних сполук, вуглеводів, вільних редуцуючих цукрів і багатьох інших.

Природні води містять органічні речовини в порівняно невисоких концентраціях. Лише деякі з органічних сполук, якщо не вважати гумусових речовин, містяться в кількостях, які перевищують

мг/л.

Середня концентрація органічного вуглеця (

) для річкових та озерних вод рідко перевищують 20 мг/л. морські і океанські води характеризуються ще більш низькими величинами . Склад білковоподібних речовин, вільних амінокислот і амінів коливається в межах 20-340, 2-25 і 6-200 мкг N/л відповідно. Концентрація органічних кислот і складних ефірів рідко перевищує межі 40-200 і 50-100 мкг-екв/л. Вміст редуцуючих цукрів і складних вуглеводів трохи вище і нерідко досягає одиниць міліграмів на 1 л. Значну частину органічної речовини природних вод складають гумусові речовини: гумінові і фульвокислоти.