Запитання для самоконтролю

1 Що називають критерієм забрудненості водойм?

2 Від чого залежить інтенсивність процесів самоочищення?

3 Поняття самоочищення водойм.

4 Які фізичні процеси відбуваються у водоймах під час самоочищення?

5 Які хімічні процеси задіяні під час самоочищення?

6 За участі кого відбуваються біохімічні процеси самоочищення поверхневих вод?

7 Чи достатньо лише процесів самоочищення для забезпечення задовільного стану водойм?

4.5 Особливості відбору проб на аналіз

(лекція)

Мета: надати студентам загальні відомості про особливості відбору проб води на аналіз, ознайомити з методами консервування та підготовкою проб води до аналізу, вивчити методи аналізу води.

План

1 Одноразовий та серійний відбір проб води.

2 Прості, змішані та середньо пропорційні проби.

3 Консервування та підготовка проб води до аналізу.

4 Методи аналізу води

Місце відбору проб залежить від поставленого завдання. Проби води відбирають у маловодні і багатоводні періоди.

Відбір проб може бути одноразовим (нерегулярним) або серійним (регулярним). Проба чи серія проб має бути характерною для місця відбору, а обсяг залежить від кількості визначуваних компонентів та обраної методики аналізу.

Прості проби одержують одноразовим відбором об’єму води, необхідного для аналізу; змішані – це суміш простих проб, відібраних одночасно з різних місць досліджуваного об’єкта чи в одному місці через різні проміжки часу (вони характеризують склад води у просторі й часі). В окремих випадках, якщо стічні води скидаються у водойму, в якій аналізують воду, нерегулярно і в різних кількостях, відбирають середню пропорційну пробу (суміш простих проб, об’єм яких пропорційний кількості скинутих стічних вод).

Проби води відбираються у склянку з поліетилену чи боросилікатного скла «пайрекс». Посуд миють синтетичними мийними засобами, розчином хлоридної кислоти, скляний – хромовою сумішшю, після чого споліскують спочатку водопровідною, а потім дистильованою водою. Перед відбором проб посудину 2 – 3 рази промивають у воді, яку беруть для досліджень ( для достовірності результатів відбирають одночасно по 2 проби).

Посудину заповнюють водою вщерть, щоб не залишилося повітря і закривають пробкою. Записують місце забору, час, прізвище особи, яка відбирала проби.

Відібрану пробу води аналізують впродовж 2 – 3 год. після відбору; крайній термін – 12 годин. В іншому випадку її зберігають у холодильнику або консервують (способи підготовки проб наведені в таблиці 4.4).

Консервант може мати бактерицидні властивості, перешкоджаючи розмноженню

Таблиця 4.4

Способи підготовки проб води

мікроорганізмів, запобігати гідролізу, осаджувати той чи інший компонент води тощо.

Слід пам’ятати, що під час визначення окремих характеристик води консервування хімічними реагентами недопустиме (визначення кислотності, лужності, вмісту розчиненого кисню тощо).

Деякі компоненти містяться в природних водах у мізерних кількостях і визначення їх концентрації проводять чутливими методами (полуменева фотометрія, мас-спектрометрія, люмінесценція тощо), що можливо зовсім не в кожній лабораторії. З метою підвищення концентрації визначуваного інгредієнта здійснюють його попереднє концентрування і подальше визначення наступними методами.

Методи концентрації поділяють на 2 групи.

До першої групи належать випарювання і заморожування (останнє має переваги, оскільки під час нагрівання виділяється з води леткі речовини, прискорюються гідроліз, відбувається дегазація і руйнування окремих органічних сполук). Об’єм розчину зменшується, а концентрація зростає (загальне концентрування).

Другу групу становлять методи, за якими загальний об’єм проб води не змінюється, а одночасно з концентруванням мікрокомпонентів усуваються домішки, що перешкоджають визначенню. До них належать адсорбція, хроматографія, екстракція, співосадження, електрохімічне виділення (вибіркове концентрування).

Перед проведенням аналізу часто необхідно заздалегідь позбавитися від домішок;які перешкоджають визначенню. Вплив домішок усувають:

• фізичними методами (пропусканням води крізь шар катіоніту чи аніоніту; нагрівання, якщо домішка летка; екстрагування органічними розчинниками чи попереднє зв’язування реагентами, що утворюють сполуку, яка переходить в органічну фазу; хроматографія);

• хімічними методами (окиснення або відновлення домішок; осадження у вигляді малорозчинних сполук; зв’язування у стійкі малодисоційовані комплекси; зміна рН, що зумовлює розчинення чи осадження домішок).

Результат експерименту залежить від вибраного методу аналізу. Стандартна методика має бути перевірена на конкретній воді, яку аналізують, оскільки зміна компонентів, їх співвідношення чи умов середовища може зумовити необхідність коригування в ході аналізу.

Чутливість методу має відповідати вимогам; висока чутливість потрібна лише в разі дуже малих проб води. Точність визначення хімічного складу вод залежить від його сталості, правильності місця відбору проб, забезпечення умов їх зберігання, методики аналізу, селективності методу.

Методи аналізу води

Контактні методи. Проби води відбирають в певних місцях. Мережі спостереження за якістю води у водоймах поділяють на три типи:

• Стаціонарні

• Експедиційні

• Спеціальні

Стаціонарні пости спостереження встановлюють у містах і селищах поблизу місць скидання у водойми стічних вод підприємств, ТЕС, АЕС; у місцях стікання вод із територій, які осушують, та поливних земель; у місцях великих нерестовищ; на прикордонних річках тощо.

На стаціонарних станціях проводять спостереження за станом води за трьома програмами: обов’язковою, повною та скороченою. Обов’язкова програма включає візуальне спостереження, визначення витрат води, температури, рН, кольоровості, каламутності, вмісту зависей, розчиненого кисню, вуглекислого газу, біогенних речовин (нітроген загальний та амонійний, нітрати, нітрити, фосфор загальний, фосфати), органічних сполук (розчинених у вигляді зависей), нафтопродуктів, пестицидів, катіонів, важких металів (меркурію, кадмію іноді алюмінію); аніонів SO₄^2-,Cl^-, HCO₃^- та деякі інші визначення (ХСК; БСК).

Дистанційні методи. За допомогою акустичних хвиль (10см) визначають температуру і солоність вод відкритого океану, а також глибину, оскільки швидкість звуку при 1С температури води зростає на 3 м/с; при 1 г солоності – на 1,2 м/с, при 10⁶ Па (10 атм.) тиску - на 1,6 м/с.

Перші виміри з повітря кольору водного середовища виконані в 1960-ті роки спектрофотометричним методом при =400-700 нм.

Дистанційним методом за утворенням і утриманням піни вітром визначають силу шторму, оскільки при 3 балах кількість піни зростає, при 7 – лягає смугами; при 8 – вся акваторія вкривається піною.

Неконтактні методи дають можливість визначати нафтове забруднення Світового океану: площу покриття, товщину плівки, приблизний хімічний склад, просторово-часову динаміку цих показників. В інфрачервоній ділянці спектру коефіцієнти відбивання чистої і забрудненої нафтою поверхонь дуже різняться. Активні надвисокочастотні радіолокаційні методи виявляють плями вночі, в туман, під час шторму в 2 бали.

Надзвичайно чутливий метод аналізу – флуоресцентний - дає змогу виявити нафту за концентрації до 10^-10 г в 1 л води, він селективний; спектри легких (=360-460нм) і важких (=520нм) фракцій значно різняться.