Экологические проблемы химической технологии (стр. 2 из 5)
Таблица 2. Определение концентрации хлорид-ионов
| Внешний вид раствора | Концентрация ионов Сl - ‚ мг/л |
| Опалесценция, слабая муть Сильная муть Хлопья осаждаются не сразу Белый объемистый осадок | 1-10 10-50 50-100 более 100 |
Концентрацию ионов SО2-4 можно определить, сравнивая полученный результат с данными, содержащимися в таблице 3:
Опыт № 9. Определение ионов железа (II) и железа (III).
Высокое содержание железа ухудшает органолептические свойства воды, делает воду непригодной в масло-сыродельном и текстильном производстве, усиливает размножение железоусваивающих микроорганизмов в водопроводных трубах, что ведет к зарастанию труб. В водопроводной воде содержание железа не должно превышать 0,3 мг/л. В некоторых сточных водах железо встречается в больших количествах, например, в стоках травильных цехов, в сточных водах от крашения тканей и др.
Общая жесткость (Нобщ) - это природное свойство воды, обусловленное наличием в ней двухвалентных катионов (главным образом кальция и магния).
Различают общую, карбонатную, постоянную и устранимую жесткость.
Устранимая‚ или временная‚ (Нвр) и карбонатная (Нк) жесткости обусловлены наличием бикарбонатов (и карбонатов) кальция и магния.
Вода с жесткостью свыше 10 мг-экв/л часто имеет неприятный вкус. Резкий переход при пользовании от мягкой к жесткой воде (а иногда и наоборот) может вызвать у людей диспепсические явления.
Течение почечно-каменной болезни ухудшается при использование очень жесткой воды. Жесткие воды способствуют появлению дерматитов. При повышенном поступлении в организм кальция с питьевой водой на фоне йодной недостаточности чаще возникает зобная болезнь.
При кипячении бикарбонаты переходят в малорастворимые карбонаты и выпадают в осадок, что приводит к образованию накипи, а жесткость воды уменьшается. Но кипячение полностью не разрушает бикарбонаты, и часть их остается в растворе. Устранимая (временная) жесткость определяется экспериментально и показывает, насколько уменьшилась жесткость воды за 1 час кипячения. Устранимая жесткость всегда меньше карбонатной. Неустранимая, постоянная (НПОСТ) и некарбонатная жесткость (ННк) обусловлены хлористыми, сернокислыми и другими некарбонатными солями кальция и магния. Эти виды жесткости вычисляют по разности:
Нпост. = Нобщ - Нвр; Ннк = Ноб. - Нк
Мягкая вода - общая жесткость < 3,5 мг-экв/л.
Вода средней жесткости - общая жесткость от 3,5 до 7 мг-экв/л.
Жесткая вода - общая жесткость от 7 до 10 мг-экв/л.
Очень жесткая вода - общая жесткость > 10 мг-экв/л.
Для питьевых целей предпочитают воду средней жесткости, для хозяйственных и промышленных целей - мягкую воду.
Исходя из этого общая жесткость для воды, не подвергающейся специальной обработке, установлена на уровне 7 мг-экв/л.
Для определения общей жесткости пользуются трилонометрическим методом. Основным рабочим раствором является трилон Б - двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты:
Определение суммарного содержания ионов кальция и магния основано на способности трилона Б образовывать с этими ионами прочные комплексные соединения в щелочной среде, замещая свободные ионы водорода на катионы Са2+и Мg2+:
Са2+ + Na2H2R → Na2CaR + 2Н+,
где R - радикал этилендиаминтетрауксускной кислоты.
В качестве индикатора используется хромоген черный, дающий с Mg2+ соединение винно-красного цвета, при исчезновении Мg2+он приобретает голубую окраску. Реакция идет при рН-10, что достигается добавлением в пробу аммиачного буферного раствора (NH4OH+NH4CI). В первую очередь связываются ионы кальция, а затем магния.
Определению мешают ионы меди (>0,002 мг/л), марганца (>0,05 мг/л), железа (>1,0 мг/л), алюминия (>2,0 мг/л).
Вычисление общей жесткости в мг-экв/л производят по формуле:
Нобщ. мг/экв = n∙ N ∙ 1000/V‚
где:
n - количество трилона Б, израсходованное на титрование, в мл;
V - объем пробы, в мл;
N - нормальность трилона Б.
Определение сухого остатка
Сухой остаток - это количество растворенных солей в миллиграммах, содержащееся в 1 л воды.Т. к. масса органических веществ в сухом остатке не превышает 10-15%, сухой остаток дает представление о степени минерализации воды.
Минеральный состав воды на 85% и более обусловлен катионами Са2+ Мg2+, Na+и анионами НСО3-, CI-,SO42-
Остальная часть минерального состава представлена макроэлементами Na+, K+, РО43 - и др. и микроэлементами Fe2+, Fe3+, I - , Си2+, Mo и др.
Воду с сухим остатком до 1000 мг/л называют пресной, свыше 1000 мг/л - минерализованной. Вода, содержащая избыточное количество минеральных солей, непригодна для питья, т.к имеет соленый или горько-соленый вкус, а ее употребление (в зависимости от состава солей) приводит к различным неблагополучным физиологическим отклонениям в организме. С другой стороны, слабоминерализованная вода с сухим остатком ниже 50-100 мг/л неприятна на вкус, длительное ее употребление также может привести к некоторым неблагоприятным физиологическим сдвигам в организме (уменьшение содержания хлоридов в тканях и др.). Такая вода, как правило, содержит мало фтора и других микроэлементов.
Слабо минерализованная вода - содержит < 20-100 мг/л солей.
Удовлетворительно минерализованная вода - 100-300 мг/л солей.
Повышенно минерализованная вода - содержит 300-500 мг/л солей.
Определение структуры почвы.
Под структурой почвы понимают способность её распадаться на отдельные частицы, которые называются структурными отдельностями. Они могут иметь различную форму: комки, призмы, пластинки и др.
Неправильное и избыточное внесение минеральных удобрений, способы их хранения являются причиной загрязнения почв и сельхозпродукции. Водорастворимые формы азотных удобрений стекают в пруды, реки, ручьи, достигают грунтовых вод, вызывая повышенное содержание в них нитратов, что неблагоприятно сказывается на здоровье человека.
Очень часто удобрения вносят в почву неочищенными, что является причиной загрязнения почв радиоактивными (например, изотопами калия при использовании калийных удобрений), а также токсическими веществами. Различные формы суперфосфатов, обладая кислой реакцией, способствуют подкислению почвы, что нежелательно для районов, где рН почвы понижена. Избыточное количество фосфорных удобрений, стекая в стоячие и медленно текущие воды, вызывает развитие большого количества водорослей и другой растительности, что ухудшает кислородный режим водоемов и способствует их зарастанию.
Нитраты - неотъемлемая часть всех наземных и водных экосистем, поскольку процесс нитрификации, ведущий к образованию окисленных неорганических соединений азота, носит глобальный характер. В то же время в связи с применением в больших масштабах азотных удобрений поступление неорганических соединений азота в растения возрастает. Избыточное потребление азота удобрений не только ведет к аккумуляции нитратов в растениях, но и способствует загрязнению водоемов и грунтовых вод остатками удобрений, в результате чего территория загрязнения сельхозпродукции нитратами расширяется. Однако накопление нитратов в растениях может происходить не только от переизбытка азотных удобрений, но и при недостатке других их видов (фосфорных, калийных и др.) путем частичной замены недостающих ионов нитрат-ионами при минеральном питании, а также при снижении у ряда растений активности фермента нитратредуктазы, превращающего нитраты в белки.
Ввиду этого наблюдается четкое различие видов и сортов растений по накоплению и содержанию нитратов. Так, накопителями нитратов являются семейства тыквенных, капустных, сельдерейных. Наибольшее их количество содержится в листовых овощах: петрушке, укропе, сельдерее (Приложение 3), наименьшее - в томатах, баклажанах, чесноке, зеленом горошке, винограде, яблоках и др. И между отдельными сортами существуют в этом отношении сильные различия. Так, сорта моркови "Шантэне", "Пионер" отличаются низким содержанием нитратов, а "Нантская", "Лосиноостровская" - высоким. Зимние сорта капусты мало накапливают нитратов по сравнению с летними.
Наибольшее количество нитратов содержится в сосущих и проводящих органах растений - корнях, стеблях, черешках и жилках листьев. У кабачков, огурцов и т.п. плодов нитраты убывают от плодоножки к верхушке (Приложение 4).
В результате употребления продуктов, содержащих повышенное количество нитратов, человек может заболеть метгемоглобинией. При этом заболевании ион NO3 - взаимодействует с гемоглобином крови, окисляя железо, входящее в гемоглобин, до трехвалентного, а образовавшийся в результате этого метгемоглобин не способен переносить кислород‚ и человек испытывает кислородную недостаточность‚ задыхается при физических нагрузках. В желудочно-кишечном тракте избыточное количество нитратов под действием микрофлоры кишечника превращается в токсичные нитриты, а далее возможно превращение их в нитрозоамины - сильные канцерогенные яды, вызывающие опухоли. В связи с этим при употреблении в пищу растений-накопителей нитратов важно нитраты разбавлять и употреблять в малых дозах. Содержание нитратов можно уменьшить вымачиванием, кипячением продуктов (если отвар не используется), удалением тех частей, которые содержат большое количество нитратов.
Допустимые нормы нитратов (по данным ВОЗ) составляют 5 мг (по нитрат-иону) в сутки на 1 кг массы взрослого человека, т.е. при массе 50-60 кг - это 220-300 мг, а при 60-70 кг - 300-350 мг.