Контрольні запитання
1 Чим зумовлена твердість води?
2 Що Ви знаєте про карбонатну твердість води та методи її визначення?
3 Що Ви знаєте про некарбонатну твердість води та методи її визначення?
4 Чому у твердій воді ускладнюється процес миття або прання?
5 Чи впливає тривале споживання води з високим вмістом йонів Са2+ і Mg2+ на здоров’я людини і як саме?
6 Чому в м’яких водах ГДК алюмінію значно нижче, ніж у твердих?
7 Чи є у водних системах організми, що знижують вміст кальцію у воді?
4.11 Розчинний кисень
(самостійне вивчення)
Мета: - розвинути у студента навики самостійної роботи зі спеціальною літературою, вміння вибирати головне, узагальнити і систематизувати знання;
- надати студентам інформацію про значення та методи визначення розчинного кисню у поверхневих водоймах.
Завдання: прочитати текст в підручнику Г.О. Білявський, Л.І. Бутченко «Основи екології: теорія та практикум» стр.220-222. Скласти конспект. Відповісти на питання для самоконтролю.
У природні водойми кисень надходить з атмосферним повітрям і виділяється в процесі фотосинтезу водяними рослинами, водоростями та фітопланктоном. Від вмісту кисню залежить життя водяних організмів, що використовують кисень для дихання, інтенсивність процесів окиснення та розкладання органічних решток, самоочищення водойм.
Різні види гідробіонтів потребують для життя різні кількості кисню: вибагливій форелі потрібно не менш як 10 мг/л, карасю достатньо й 2 мг/л кисню у воді.
Забруднення водойм органічними речовинами та сполуками, здатними окиснюватися, значно погіршує їх стан щодо забезпеченості киснем, тому визначення його вмісту у воді є дуже важливим. У разі нестачі кисню органічні рештки гниють, виділяючи у воду гідрогенсульфур, аміак та інші отруйні для гідробіонтів речовини. Виникають гіпоксичні умови.
Проби води для визначення розчиненого кисню не консервують. На місці відбору розчинений кисень фіксують, зв’язуючи його у малорозчинний MnO(OH)2.
У лабораторії осад розчиняють у кислоті в присутності йодиду калію; йод, що утворився внаслідок реакції, титрують стандартним розчином тіосульфату натрію за наявності індикатора крохмалю. Цим методом можна визначити ≥ 0,05 мг О2/л.
Визначенню кисню перешкоджають зависі, які видаляють адсорбцією на Al(OH)3, окисники, що реагують з KI (хлор, нітрити, ферум (III) тощо), відновники, які взаємодіють з виділеним йодом (сульфіти, деякі органічні сполуки).
Склавши конспект, закрийте зошит та відповідайте на запитання.
Запитання для самоконтролю
1 Як впливає температура на вміст кисню в природних водоймах?
2 Назвіть хімічні та біологічні процеси, інтенсивність яких залежить від вмісту кисню у воді.
3 Які чинники сприяють насиченню річкової води киснем?
4.12 Сполуки нітрогену та сульфуру
(лекція)
Мета: надати студентам загальні відомості про нітроген та сульфур, ознайомити з методами визначенням аміаку, нітритів, нітратів; ознайомити з методикою визначення сульфатів та сульфідів.
План
1 Кількісний фото колориметричний метод визначення аміаку
2 Методи визначення нітритів
3 Визначення нітратів
4 Способи визначення сульфатів
5 Методика визначення сульфідів
Нітроген є основним компонентом живих організмів. У природі, зокрема й у водоймах, постійно відбувається колообіг сполук нітрогену за участю численних процесів, як у живій природі, так і в неживій. Внаслідок розкладання білків у водоймах утворюється аміак, який із часом окиснюється до нітритів і нітратів.
Найбільшими забрудниками природних вод аміаком є тваринницькі ферми, нітратами – поверхневі води з полів та стічні води хімічних виробництв. Вони спричиняють бурхливий розвиток синьозелених водоростей і порушення функціонування водних екосистем.
Наявність тих чи інших сполук нітрогену дає змогу встановити час надходження забруднених аміачними сполуками стічних вод (рисунок 4. 2):
наявність аміаку і відсутність нітритів і нітратів – забруднення відбулося недавно;
одночасна наявність і відновлених, і окиснених сполук нітрогену – з часу скидання стічних вод пройшов певний час;
високий вміст нітритів і особливо нітратів за відсутності сполук амонію – забруднення давнє – аміак встиг окиснитися:
2 NH3 + 3O2 = 2HNO2 + 2H2O;
2HNO2 + O2 = 2HNO3.
Вміст нітратів у питній воді не має перевищувати 45 мг/л; нітритів – 3,3 мг/л
1
3
2
4
Час
Рисунок 4.2. Форми сполук нітрогену у стічних водах в анаеробних умовах:
1 – аміак; 2 – органічний нітроген;
3 – нітрат; 4 – нітрит.
Кількісний фотоколориметричний метод
Чутливість методу визначення аміаку дорівнює 0,05 мг/л, що значно нижче від ГДК. Без розбавляння можна визначити не більш як 4 мг/л NH4+ в 1 л води.
Безпосередньому визначенню аміаку у воді без його відгонки перешкоджає велика кількість речовин. За наявності амінів, хлорамінів, ацетону, альдегідів, спиртів та деяких інших органічних речовин, які взаємодіють з реактивом Несслера, визначення аміаку без відгонки неможливо. Тому потрібна попередня підготовка проби води до аналізу.
Твердість усувають додаванням сегнетової солі або комплексну ІІІ; ферум, сульфіди та каламутність води – за допомогою солі цинку. Вплив хлору усувають додаванням розчину тіосульфату або арсеніту натрію. Для відновлення 0,5 мг хлору достатньо 1 мл одного з названих розчинів.
Аміак відганяють із слабколужного середовища, яке створюють додаванням фосфатного буферного розчину до рН = 7,4 або розчином гідроксиду натрію. Під час аналізу вод, що містять білкові або інші речовини, які виділяють аміак, використовувати NaOH не можна. Залежно від вмісту аміаку в пробі для його поглинання використовують сульфатну або борну кислоту. Кількість сульфатної кислоти, витраченої на нейтралізацію перегнаного аміаку, визначають зворотнім титруванням розчином гідроксиду натрію. Якщо для поглинання аміаку використовували борну кислоту, відігнаний аміак визначають прямим титруванням сульфатною кислотою.
Фотометричне визначення аміаку в дистиляті з реактивом Несслера проводять при концентрації менш за 0,01 мг/л; при більш високих концентраціях використовують титриметричний метод. Перед відгонкою аміаку вільний хлор відновлюють тіосульфатом або арсенітом натрію. Леткі органічні сполуки видаляють кип’ятінням підкисленої проби води.