Автор работы: Пользователь скрыл имя, 13 Февраля 2013 в 14:51, курсовая работа
Задачи:
Выбор точки отбора проб воды для сравнительного анализа.
Выбор параметров по которым будет осуществляться контроль.
Провести работу по отбору и анализу проб воды по выбранным параметрам.
Осуществить расчеты по полученным результатам исследования.
Сделать сравнительную характеристику и выводы по полученным данным о воздействии города на качество воды в р. Преголя.
Распределение частиц по размерам в различных образцах воды может различаться в очень широких пределах. Поэтому не существует корреляции между результатами, полученными на фильтрах с различным диаметром пор и коэффициентов перевода результатов, полученных на одном фильтре другой, не существует.
Сущность метода состоит в фильтровании образца через стекловолокнистый фильтр под вакуумом или под давлением. Затем фильтр высушивают при 105°С и определяют взвешиванием массу остатка на фильтре.
Содержание растворенного
Поступление кислорода в
водоем происходит путем
Содержание РК зависит от температуры, атмосферного давления, степени турбулизации воды, количества осадков, минерализации воды др. Растворимость кислорода возрастает с уменьшением температуры и минерализации и с увеличением атмосферного давления.
В поверхностных водах
Определение концентрации РК в воде проводится методом йодометрического титрования – методом Винклера, широко используемым и общепринятым при санитарно-химическом и экологическом контроле. Метод определения концентрации РК основан на способности гидроксида марганца (II) окисляться в щелочной среде до гидроксида марганца (IV), количественно связывая при этом кислород. В кислой среде гидроксид марганца (IV) снова переходит в двухвалентное состояние, окисляя при этом эквивалентное связанному кислороду количество йода. Выделившийся йод оттитровывают раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала в качестве индикатора.
Реакции описываются уравнениями:
J2 + крахмал --» синее окрашивание
О завершении титрования судят по исчезновению синей окраски (обесцвечиванию) раствора в точке эквивалентности. Количество раствора тиосульфата натрия, израсходованное на титрование, пропорционально концентрации растворенного кислорода.
В природной
воде водоемов всегда
В естественных условиях находящиеся в воде органические вещества разрушаются бактериями, претерпевая аэробное биохимическое окисление с образованием двуокиси углерода. В процессе биохимического окисления органических веществ в воде происходит уменьшение концентрации РК, и эта убыль косвенно является мерой содержания в воде органических веществ. Соответствующий показатель качества воды, характеризующий суммарное содержание в воде органических веществ, называется биохимическим потреблением кислорода (БПК).
Определение БПК основано
на измерении концентрации РК
в пробе воды непосредственно
после отбора, а также после
инкубации пробы. Инкубацию
Величина БПК увеличивается со временем, достигая некоторого максимального значения – БПКполн, причем загрязнители различной природы могут повышать (понижать) значение БПК. Динамика биохимического потребления кислорода при окислении органических веществ в воде приведена на рис. 2.
а – легкоокисляющиеся («биологически мягкие») вещества – сахара, формальдегид, спирты, фенолы и т.п.;
в – нормально окисляющиеся вещества – нафтолы, крезолы, анионогенные ПАВ, сульфанол и т.п.;
с – тяжело окисляющиеся («биологически жесткие») вещества – неионогенные ПАВ, гидрохинон и т.п.
Рис. 2. Динамика биохимического потребления кислорода.
Таким образом, БПК – количество кислорода в миллиграммах, требуемое для окисления находящихся в 1 л воды органических веществ в аэробных условиях, без доступа света, при 20°С, за определенный период в результате протекающих в воде биохимических процессов. Ориентировочно принимают, что БПК5 составляет около 70% БПКполн, но может составлять от 10 до 90% в зависимости от окисляющегося вещества.
Особенностью биохимического
окисления органических
Рис. 3. Изменение характера потребления
кислорода при нитрификации.
Нитрификация протекает под воздействием особых нитрифицирующих бактерий – Nitrozomonas, Nitrobacter и др. Эти бактерии обеспечивают окисление азотсодержащих соединений, которые обычно присутствуют в загрязненных природных и некоторых сточных водах, и тем самым способствуют превращению азота сначала из аммонийной в нитритную, а затем и нитратную формы. Соответствующие процессы описываются уравнениями:
где: Q – энергия, высвобождающаяся при
реакциях.
Процесс нитрификации происходит и при инкубации пробы в кислородных склянках. Количество кислорода, пошедшее на нитрификацию, может в несколько раз превышать количество кислорода, требуемое для биохимического окисления органических углеродсодержащих соединений. Начало нитрификации можно зафиксировать по минимуму на графике суточных приращений БПК за период инкубации. Нитрификация начинается приблизительно на 7-е сутки инкубации (см. рис. 3), поэтому при определении БПК за 10 и более суток необходимо вводить в пробу специальные вещества – ингибиторы (тиомочевину или тиокарбамид в концентрации 0,5 мг/мл.),подавляющие жизнедеятельность нитрифицирующих бактерий, но не влияющие на обычную микрофлору.
В поверхностных водах величина БПК5 колеблется в пределах от 0,5 до 5,0 мг/л; она подвержена сезонным и суточным изменениям, которые, в основном, зависят от изменения температуры и от физиологической и биохимической активности микроорганизмов.
Наиболее распространен для определения РК при анализе БПК метод йодометрического титрования – метод Винклера (подробно описан в разделе 4.2.5. Растворенный кислород).
Мешающее влияние на определение БПК оказывают процессы, происходящие в пробе в промежуток времени между отбором пробы и ее обработкой в лаборатории. Для исключения этого влияния начинать определение необходимо сразу же на месте отбора пробы. При этом следует соблюдать те же условия, что и при работе в лаборатории (хранение пробы в темноте, без доступа воздуха, при температуре 20°С). Полевой вариант метода является адаптированным вариантом метода, приведенного в РД 52.24.420-95 и ИСО 5815.
Показатель, характеризующий суммарное содержание в воде органических веществ по количеству израсходованного на окисление химически связанного кислорода, называется химическим потреблением кислорода (ХПК). Являясь интегральным (суммарным) показателем, ХПК в настоящее время считается одним из наиболее информативных показателей антропогенного загрязнения вод. Этот показатель, в том или ином варианте, используется повсеместно при контроле качества природных вод, исследовании сточных вод и др.
Однако не все органические вещества в равной степени участвуют в реакции химического окисления. Так же, как и при биохимическом окислении, при химическом окислении можно выделить группы легко, нормально и тяжело окисляющихся органических веществ. Поэтому всегда существует разница между теоретически возможным и практически достигаемым значениями ХПК.
Теоретическим значением ХПК (ХПКтеор) называют количество кислорода (или окислителя в пересчете на кислород) в мг/л, необходимое для полного окисления содержащихся в пробе органических веществ, т.е. всех способных окисляться элементов из состава органического соединения. В качестве окислителей обычно используют бихромат- и перманганат-анионы, и соответственно называются основные методы определения ХПК – бихроматный и перманганатный.
Практически используемые
Бихроматная окисляемость позволяет получить значение ХПК, наиболее приближенное к ХПКтеор, т.е. наиболее полное окисление достигается бихроматом калия. Поэтому определение бихроматной окисляемости является основным методом определения ХПК. Именно бихроматную окисляемость часто называют «химическим потреблением кислорода». В условиях этого метода большинство органических соединений окисляется на 95% и более, однако окисляются не все соединения (толуол, бензол, пиридин, парафин и др. практически не окисляются). Катализатором окисления является сульфат серебра, который добавляется в аналитическую рецептуру для ускорения реакции и повышения полноты окисления органических веществ. Избыток бихромата оттитровывается раствором соли Мора. Реакцию проводят в жестких условиях – в 50%-ной серной кислоте при кипячении. Содержание неорганических восстановителей в пробе определяют отдельно специальными методами и вычитают из ХПК пробы.
Бихромат при этом восстанавливается согласно уравнению:
В таких условиях получаемый результат обычно составляет 95–98% от ХПКтеор.
Бихроматная окисляемость определяется методом титрования. Соответствующие методики регламентированы как отечественными руководящими документами, так и международным стандартом ИСО 6060.
Мешающее влияние при определении ХПК оказывают, в первую очередь, хлорид-анионы. Хлориды окисляются в условиях анализа до элементарного хлора, поэтому при содержании в пробе в концентрации свыше 300 мг/л их влияние устраняется (или минимизируется) путем добавления сульфата ртути (II) в количестве 22,2 мг HgSO4 на 1 мг Cl–.Определению также мешают нитриты, часто присутствующие в водах, прошедших биохимическую очистку. Для их устранения в пробу вводят по 10 мг сульфаминовой кислоты на 3 мг NO2–. При кипячении раствора нитрит-анионы удаляются в виде азота, а избыток сульфаминовой кислоты переходит в сульфат аммония.
Помимо хлоридов и нитритов, определению мешают сульфиды, сероводород и железо (II).
В зависимости от целей анализа,
определение ХПК можно
Исследования проводились в середине марта. Для снижения погрешности результатов было произведено по три отбора проб воды в каждой из намеченных точек водозабора (район Берлинского моста и район Двухъярусного моста). Вода анализировалась по выбранным ранее параметрам.
Результаты исследований представлены в таблицах 4,5.
Сравнительная характеристика по исследуемым показателям представления на диаграммах 1 – 4.
Таблица 4. Отчет по аналитическому контролю качества природных вод.
Точка водозабора: река Преголя в районе Берлинского моста | ||||||||
№ п/п |
Наименование показателя |
Ед. изм. |
Дата отбора проб |
Среднее значение |
max знач. |
min знач. | ||
09.05. |
13.05. |
19.05 | ||||||
1. |
Температура |
°С |
13,5 |
17,2 |
14,5 |
15,07 |
17,2 |
13,5 |
2. |
Водородный показатель |
рН-ед |
7,8 |
7,8 |
7,9 |
7,8 |
7,8 |
7,9 |
3. |
Запах |
балл |
3 |
2 |
2 |
2 |
2 |
3 |
4. |
Цветность |
град. |
35 |
35 |
30 |
33 |
35 |
30 |
5. |
Прозрачность |
см |
35 |
40 |
37 |
37 |
40 |
35 |
6. |
Минерализация по сухому остатку |
мг/дм3 |
334 |
512 |
409 |
418 |
512 |
334 |
7. |
Взвешенные вещества |
мг/дм3 |
8,8 |
9,4 |
10,6 |
9,6 |
10,6 |
8,8 |
8. |
Растворенный кислород |
мг/дм3 |
8,62 |
7,44 |
9,20 |
8,42 |
9,20 |
7,44 |
9. |
БПК5 |
мг/дм3 |
3,52 |
4,55 |
4,23 |
4,10 |
4,55 |
3,52 |
10. |
ХПК |
мг/дм3 |
142 |
154 |
142 |
146 |
154 |
142 |
Информация о работе Влияние города Калининграда на качество воды в реке Преголе