Санітарно-гігієнічні та екологічні показники якості навколишнього середовища

1. Екотоксикологія та її роль в екологічних дослідженнях.
2. Нормативні показники якості навколишнього середовища.
3. Методологія розробки і встановлення нормативних показників якості об`єктів довкілля:

Екотоксикологія та її роль в екологічних дослідженнях Шкідливі речовини – це речовини, які при контакті з організмом людини внаслідок порушення технологічного процесу викликають професійні захворювання, виробничі травми або відхилення стану здоров'я. Шкідливі речовини у повітря робочої зони поступають у вигляді пару, газів та пилу. Вплив на організм людини залежить від хімічного складу, розміру (дисперсності*, форми частинок та їх кількості у одиниці об’єму. Найбільш небезпечний високодисперсний пил (розміром <5 мкм*, який найбільш глибоко проникає та затримується у легенях. ГДК у повітрі робочої зони – така кiлькiсть шкідливих речовин, яка при щоденній роботі протягом 8 годин або іншої тривалості (40 годин у тиждень* протягом всього робочого стажу не може викликати захворювань або відхилень у стані здоров'я та не впливає на здоров'я майбутніх поколінь. Шкідливі речовини можуть проникати в організм людини через органи дихання, органи травлення, а також шкіру та слизові оболонки. Через дихальні шляхи потрапляють пари, газо- та пилоподібні речовини, через шкіру переважно рідкі речовини. Через шлунково-кишкові шляхи потрапляють речовини під час ковтання, або при внесенні їх в рот забрудненими руками. В сучасній техніці застосовують безліч речовин, небезпечних для здоров'я людей, які можуть потрапляти в повітря. Медики досліджують вплив цих речовин на організм людини і встановлюють безпечні для людини концентрації та дози, які можуть потрапити різними шляхами в організм. Для сучасної людини стало звичним життя в умовах екотоксикологічної напруги, зумовленої антропогенним впливом на об`єкти навколишнього природного середовища. Токсикологія – це наука, що вивчає взаємодію організму і отрути. В останні роки особливу значимість і актуальність набувають токсикологічні аспекти всебічного аналізу навколишнього середовища. Серйозною проблемою є встановлення межі ефекту токсикологічного впливу в системах «токсикант – навколишнє середовище» і «токсикант – живий організм» і визначення залежності «доза – відповідна реакція», що послужила активним імпульсом для розвитку нового напрямку в екології, що базується на фундаментальних основах токсикологічної, біонеорганічної та екологічної хімії. Цей напрям називають екотоксикологією. Забруднення навколишнього середовища – це процес внесення чи виникнення в ньому нових, не притаманних йому фізичних, хімічних та біологічних агентів, що чинять негативний вплив. Існує три типи забруднень: - фізичне (сонячна радіація, електромагнітне випромінювання і т.д.*, - хімічне (аерозолі, важкі метали і т.д.*, - біологічне (бактеріологічне, мікробіологічне*. Кожен тип забруднення має характерне і специфічне для нього джерело забруднення: природний чи господарський об'єкт, що є початком надходження речовини-забруднення в навколишнє середовище. Розрізняють природні й антропогенні джерела забруднення. Природні джерела надходження токсикантів у навколишнє середовище – вітровий пил, лісові пожежі, вулканічний матеріал, рослинність, морські солі. Антропогенні джерела – це первинне і вторинне виробництво кольорових металів, сталі, чавуну, заліза; видобуток корисних копалин; автомобільний транспорт; хімічна промисловість; виробництво міді, фосфатних добрив; процеси спалювання вугілля, нафти, газу, деревини, відходів тощо. Антропогенний потік надходження токсикантів у навколишнє середовище переважає над природним (50–80 %* і лише в деяких випадках рівний з ним.
Критерії кількісної оцінки рівня забруднення навколишнього середовища:
• індекс забруднення;
• гранично допустима концентрація;
• фонова концентрація;
• токсична концентрація.
Індекс забруднення (І3* – показник, який якісно і кількісно відображає присутність у навколишнім середовищі речовини-забрудника і ступінь його впливу на живі організми. Гранично допустима концентрація (ГДК* – кількість шкідливої речовини в навколишнім середовищі, яка при постійному впливі чи контакті за визначений проміжок часу практично не впливає на здоров'я людини. Значення ГДК розроблені і продовжують розроблятися для повітря промислової зони й атмосферного повітря населених пунктів, водних об`єктів господарсько-питного та культурно-побутового призначення, питної води, ґрунтів, продовольчої сировини та продуктів харчування. Фонова концентрація виражає вміст хімічної речовини в об'єкті навколишнього середовища, який сформувався історично під дією глобальних і регіональних природних і антропогенних чинників. Токсична концентрація – концентрація шкідливої речовини, яка викликає загибель живих організмів при одноразовій її дії, або концентрація шкідливої речовини, що викликає загибель живих організмів протягом 30 діб в результаті впливу на них шкідливих речовин. Говорячи про токсичність концентрації як про своєрідний індикатор токсичності природно-антропогенних екосистем, необхідно торкнутися таких важливих понять у екотоксикології, як шкідлива речовина чи токсикант. Токсиканти – це сполуки речовин, здатні чинити отруйну дію на живі організми. У залежності від характеру впливу і ступеня прояву токсичності їх класифікують на дві великі групи: токсичні і потенційно токсичні.
За хімічною природою шкідливі речовини, чи токсиканти, бувають неорганічного походження (кадмій, ртуть, свинець, миш'як, нікель, бор, марганець, хром, цинк та ін.* і органічного (феноли, аміни, нафтопродукти, поверхнево-активні речовини, пестициди, формальдегід, бенз(а*пірен і ін.*.
Факторами навколишнього середовища, що впливають на токсичність речовин, є температура, розчинений кисень, рН, твердість і лужність води, присутність хелатоутворюючих агентів і інших забруднювачів у воді. Зменшення парціального тиску кисню, збільшення рН і твердості води призводять до зниження токсикологічного впливу речовин-забрунювачів на навколишнє середовище і живі організми, що живуть у ньому.
Стійкість живого організму стосовно токсикантів може бути досягнута при:
• зменшенні надходження токсиканта;
• збільшенні коефіцієнта виділення токсиканта;
• переході токсиканта в неактивну форму в результаті його осадження чи ізоляції.
Ступінь забруднення навколишнього середовища токсикантами багато в чому визначається їх хімічно активними міграційними формами і механізмом міграції. Міграція елементів – це перенос і перерозподіл хімічних елементів у земній корі і на поверхні Землі. Складність біогеохімічних процесів, що відбуваються в атмосферному повітрі, атмосферних опадах, природних водах, донних відкладеннях, ґрунтах, не дозволяє висловити досить однозначної точки зору на сполуки важких металів, що визначають їхні рухливі форми, і перевага однієї з них у природних і техногенних процесах. Показниками негативного впливу елементів і сполук на живі організми є їхня токсичність і канцерогенність. Токсичність і канцерогенність – це властивості елементів та сполук, які негативно впливають на живі організми й життя, що призводить до зменшення їх тривалості. Кількість, при якій хімічні інгредієнти стають дійсно небезпечними для навколишнього середовища залежить не тільки від ступеня забруднення ними гідросфери чи атмосфери, але також і від хімічних особливостей цих інгредієнтів та від деталей їхнього біохімічного циклу. Нормативні показники якості навколишнього середовища З метою обмеження і контролювання антропогенних впливів на навколишнє середовище запроваджують екологічне нормування – комплекс заходів для встановлення граничних меж, в яких можуть коливатися параметри показників, які характеризують стан природного середовища. Екологічному нормуванню підлягають усі небезпечні речовини. До них належать речовини, що надходять до навколишнього середовища як продукти чи супутні продукти людської діяльності й становлять пряму чи опосередковану загрозу суспільству або довкіллю загалом, знешкодження яких у поточний момент часу може бути здійснено тільки завдяки значним техніко-економічним та організаційним витратам. Нормативи, що визначають якість навколишнього середовища, встановлюються і затверджуються спеціально уповноваженими державними органами у сфері охорони навколишнього природного середовища, санітарно-епідеміологічного нагляду та вдосконалюються по мірі розвитку науки і техніки з урахуванням міжнародних стандартів. Для речовин, про екотоксикологічну дію яких ще немає достатньої інформації, установлюють тимчасово допустимі концентрації (ТДК* - отримані розрахунковим шляхом нормативи, рекомендовані для використання терміном на 2–3роки. Санітарно-гігієнічні та екологічні нормативи визначають якість навколишнього середовища по відношенню до здоров'я людини і стану екосистем, але не вказують на джерело впливу і не регулюють його діяльність. Вимоги, що пред'являються власне до джерел впливу, відображають науково-технічні нормативи.
До науково-технічним нормативів належать нормативи викидів та скидів шкідливих речовин (ГДВ і ГДС*, а також технологічні, будівельні, містобудівні норми і правила, що містять вимоги з охорони навколишнього природного середовища. Науково-технічне нормування передбачає введення обмежень діяльності господарських об'єктів у забруднення навколишнього середовища, іншими словами, визначає гранично допустимі потоки шкідливих речовин, які можуть надходити від джерел впливу в повітря, воду, ґрунт.

Методологія розробки і встановлення нормативних показників якості об`єктів довкілля

3.1. Якість атмосферного повітря – сукупність властивостей повітря, яка визначає ступінь впливу фізичних, хімічних і біологічних факторів на людей, рослинний та тваринний світ, а також на матеріали, конструкції і довкілля загалом. За прямої дії забруднення людина відчуває загальне погіршення стану, яке виражається різними симптомами. Накопичення в організмі шкідливих речовин понад визначену дозу може спричиняти патологічні зміни окремих органів або організму в цілому. Опосередковано впливають такі зміни й на довкілля: вони не діють на живі організми, але погіршують звичні умови життєдіяльності (пошкоджують зелені насадження, збільшують кількість туманних днів тощо*. Гранично допустима концентрація шкідливої речовини в повітрі робочої зони (ГДКРЗ* – концентрація, яка при щоденній (крім вихідних днів* роботі протягом 8 годин, або при іншій тривалості, але не більше 41 години на тиждень, протягом усього робочого стажу не повинна викликати захворювання або відхилення в стані здоров'я. Шкідливі речовини, що потрапили в організм людини спричинюють порушення здоров'я лише в тому випадку, коли їхня кількість в повітрі перевищує граничну для кожної речовини величину. За величиною ГДК в повітрі робочої зони шкідливі речовини поділяються на чотири класи небезпеки:
• 1-й – речовини надзвичайно небезпечні, ГДК менше 0,1 мг/м3 (свинець, ртуть, озон*.
• 2-й –речовини високонебезпечні, ГДК 0,1...1,0 мг/м3 (кислоти сірчана та соляна, хлор, фенол, їдкі луги*.
• 3-й – речовини помірно небезпечні, ГДК 1,1...10,0 мг/м3(вінілацетат, толуол, ксилол, спирт метиловий*.
• 4-й – речовини малонебезпечні, ГДК більше 10,0 мг/м3 (аміак, бензин, ацетон, гас*.
В списку ГДК, поряд з величиною нормативу, може стояти літера, яка вказує на особливість дії речовини на організм людини: О – гостро-направленої дії; А – алергічної дії; К – канцерогенної дії; Ф – фіброгенної дії. Робочою зоною слід вважати простір висотою до 2 м над рівнем підлоги або площі, на якій знаходяться місця постійного або тимчасового перебування робітників. Гранично допустима концентрація максимально разова (ГДКмр* – концентрація шкідливої речовини в повітрі, яка не викликає при вдиханні протягом 20 хвилин рефлекторних реакцій в організмі людини. Гранично допустима концентрація середньодобова (ГДКСД*– це концентрація шкідливої речовини в повітрі населених місць, яка не повинна чинити на людину прямого або непрямого впливу при необмежено довгому (роки* вдиханні. Таким чином, ГДКСД розрахована на всі групи населення і на невизначено довгий період дії і, отже, є самим жорстким санітарно-гігієнічним нормативом, що встановлює концентрацію шкідливої речовини в повітряному середовищі.
Таблиця 1 Співвідношення різних видів ГДК в повітрі для деяких речовин
Речовина ГДКСД, мг/м3 ГДKМР, мг/м3 ГДKРЗ, мг/м3
Оксид Нітрогену (II* 0,06 0,6 30
Сульфат Kобальту(II* 0,0004 0,001 0,005 4-хлоранілін 0,01 0,04 0,30

3.2. Нормування якості води
Нормативи якості води водойм складаються із сукупності допустимих значень показників її складу і властивостей, у межах яких надійно забезпечуються здоров’я населення, сприятливі умови водокористування й екологічне благополуччя водного об’єкта. Слід зазначити, що не всі показники та їхні параметри, передбачені міжнародними “Єдиними критеріями якості вод”, нормуються у нашій країні. Згідно із Правилами, нормативи якості води у водоймах встановлюють залежно від характеру використання водних об’єктів, які поділяються на дві категорії. До І категорії зараховано поверхневі водойми, які використовують для централізованого чи децентралізованого господарсько-питного водопостачання, а також для водопостачання підприємств харчової промисловості. До II категорії належать поверхневі водойми, які виконують рекреаційну роль, тобто їх використовує населення для купання, занять спортом і відпочинку, а також як доповнення для архітектурної виразності населеного пункту. Відповідно до Санітарних правил і норм СанПіН 2.1.4.559-96 питна вода повинна бути безпечна в епідемічному й радіаційному відношенні, нешкідлива за хімічним складом і повинна мати сприятливі органолептичні властивості. Під якістю води в цілому розуміють показники, які зумовлюють її хімічний склад та фізико-хімічні властивості, які визначають придатність води для конкретних видів водокористування.
1. За санітарними показниками встановлюються мікробіологічні й паразитологічні показники води (число мікроорганізмів і число бактерій групи кишкових паличок в одиниці об'єму*.
2. Токсикологічні показники води характеризують нешкідливість її хімічного складу і визначаються вмістом хімічних речовин, концентрація яких не повинна перевищувати встановлені нормативи.
3. Органолептичні показники води характеризують її властивості (температура, прозорість, колір, запах, смак, жорсткість*, які сприймаються органами чуттів людини.
Гранично допустима концентрація у воді водойм господарсько-питного та культурно-побутового водокористування (ГДКВ* – це концентрація шкідливої речовини у воді, яка не повинна чинити прямого або опосердкованого впливу на організм людини протягом всього її життя і на здоров'я наступних поколінь, і не повинна погіршувати гігієнічні умови водокористування. Розмірність ГДКВ, мг/л. Гранично допустима концентрація у воді водойми, використовуваного для рибогосподарських цілей (ГДКВР* – це концентрація хімічної речовини у воді, яка не повинна мати негативного впливу на популяції риб, в першу чергу промислових.

3.3. Нормування якості ґрунту
В Україні існує лише один норматив, що визначає допустимий рівень забруднення ґрунту шкідливими хімічними речовинами – ГДКГ (мг/кг* для орного шару ґрунту. Гранично допустима концентрація в орному шарі ґрунту (ГДКГ* – це концентрація шкідливої речовини у верхньому, орному шарі ґрунту, яка не повинна надавати прямого або непрямого негативного впливу на дотичні з ґрунтом середовища та на здоров'я людини, а також на здатність ґрунту самоочищатися. Нормативи ГДКГ розроблені для речовин, які можуть мігрувати в атмосферне повітря або ґрунтові води, знижувати врожайність або погіршувати якість сільськогосподарської продукції. Оцінка рівня хімічного забруднення ґрунтів населених пунктів проводиться за показниками, розробленими в результати комплексних геохімічних і гігієнічних досліджень навколишнього середовища. Такими показниками є:
1* коефіцієнт концентрації хімічного елемента;
2* сумарний показник забруднення.
Коефіцієнт концентрації визначається як відношення реального вмісту елемента в ґрунті до фонового його вмісту у ґрунті. Оскільки часто ґрунти забруднені відразу декількома елементами, то для них розраховують сумарний показник забруднення, що відображає ефект впливу групи елементів. Оцінка небезпеки забруднення ґрунтів декількома хімічними елементами проводиться на основі вивчення стану здоров'я населення, яке проживає на територіях з різним рівнем забруднення ґрунтів.

Лекція 3 Загальна схема та основні етапи аналізу об’єктів довкілля ЛЕКЦІЯ 3 Загальна схема та основні етапи аналізу об’єктів довкілля План 1. Наукові основи і методологія вибору хіміко-аналітичних методів досліджень. 2. Методи підготовки проб до аналізу. 3. Технологія відбору аналітичних проб з об`єктів довкілля. Однією з глобальних екологічних проблем, що викликає стурбованість всього людства, є вплив людини на біосферу, який призводить до зміни її динамічної рівноваги внаслідок забруднення навколишнього природного середовища. В основі технологічних, економічних та політичних заходів щодо зниження чи запобігання забруднень навколишнього середовища лежить аналітичний контроль за вмістом шкідливих речовин в його об`єктах. Згідно з міждержавними стандартами і стандартами України для контролю параметрів складових компонентів навколишнього середовища використовують такі методи та їхні різновиди: • гравіметричні; • титриметричні; • колориметричні; • фотометричні; • нефелометричні; • атомно-абсорбційно спектрометричні; • атомно-емісійні спектрометричні; • мас-спектрометричні; • спектральні; • потенціометричні; • кондуктометричні; • вольтамперометричні; • хроматографічні; • радіометричні. Складність екохімічного аналізу об`єктів навколишнього природного середовища пов’язана: а* природою об’єкту, який аналізують; б* з неперервною мінливістю в просторі та часі визначуваних речовин; в* зміною фізичних, хімічних та біологічних параметрів досліджуваної системі в цілому, за рахунок процесів, які протікають одночасно; г* існуючою системою нормування, коли аналізу підлягає велика кількість індивідуальних речовин на рівні 10-9–10-6 моль/л; д* присутність у досліджуваному об’єкті великого числа супутніх, в більшості випадків, невідомих компонентів. Екохімічний аналіз – складний багатостадійний процес. Можна виділити наступні етапи аналізу: • вибір методу аналізу; • відбір проби; • підготовка проби до аналізу; • проведення вимірювання; • обробка результатів аналізу. Кожен етап може бути відносно складним, включати багато окремих стадій. Аналіз будь-якого об’єкту природного середовища проводиться за певною схемою. 1-ий етап: Вибір методу аналізу Метод (грец. methodos - шлях, спосіб дослідження, навчання* - система правил і прийомів підходу до вивчення процесів і закономірностей природи, суспільства і мислення. В інженерній екології метод використовується як прийом теоретичного або практичного дослідження закономірностей розвитку об'єктів НС під дією антропогенних факторів. На сьогодні розроблено декілька тисяч методів аналізу. Контроль хімічного і фізико-хімічного стану об`єктів довкілля (атмосферного повітря, поверхневих і підземних вод, ґрунтів та біооб`єктів* здійснюється за допомогою хімічних, фізико-хімічних, фізичних та біологічних методів аналізу. Результати цих аналізів є експериментальною базою для розробки стандартів якості довкілля та систем екологічного моніторингу. Хімічні методи основані на проведенні хімічних реакцій між визначуваною речовиною і речовиною-реагентом. Ідентифікація речовини в якісному аналізі проводиться за можливістю перебігу аналітичної реакції між речовиною, що контролюється і реагентом, а кількісний аналіз - за кількістю реагенту витраченого на реакцію. Фізико-хімічні методи основані на аналітичній реакції та явищах, якими ця реакція супроводжується. Вони є своєрідною комбінацією фізичних і хімічних методів. Оскільки фізичні властивості зручніше всього виміряти за допомогою фізичних приладів, то фізико-хімічний аналіз проводять на різних приладах і називають приладовим або інструментальним. Фізичні методи основані на реєстрації якого-небудь фізичного параметра, пов'язаного з наявністю або кількістю визначуваної речовини в аналізованому об'єкті. Хімічні реакції тут не використовуються, або виконують допоміжну роль (наприклад для розчинення досліджуваної речовини*. Біологічні методи основані на біологічних та біохімічних реакціях живих організмів у відповідь на зміну оточуючого їх середовища. Біологічні методи аналізу - це методи якісного виявлення і кількісного визначення неорганічних і органічних сполук, які базуються на застосуванні живих організмів як аналітичних індикаторів. Останніми можуть бути мікроорганізми (бактерії, дріжджі, плісняві гриби*, водорості й вищі рослини, водні безхребетні та хребетні тварини (найпростіші, ракоподібні, молюски, личинки комарів, п’явки, риби та ін.*, комахи, черви, а також теплокровні.. За розмірами проби, узятої на аналіз, методи екохімічного аналізу ділять на: макро- (0,1–1 г або 1–10 см3*, напівмікро- (0,01–0,1 г або 0,1–1,0 см3*, мікро- (0,001–0,01 г або 0,01–0,1 см3* і ультрамікрометоди (10-6–10-9 г або 10-3–10-4 см3*. 2-ий етап: Відбір проб для аналізу. Цей етап є досить важливим етапом хімічного аналізу і регламентується нормативними документами (стандартами*. При цьому слід враховувати дві обставини: по-перше, для різних об’єктів НС методи відбору проб різні, по-друге, помилки, які можуть виникнути внаслідок неправильного відбору, неможливо виправити ніякими експериментальними або розрахунковими методами. При відборі аналітичних проб необхідно керуватися такими рекомендаціями. 1. Відібрана проба повинна адекватно відображати якісний і кількісний склад досліджуваного об`єкту в просторовому і часовому відношеннях. 2. Кількість відібраної проби повинна забезпечувати, як мінімум трьохкратну повторність аналізу. 3. Відібрана проба не повинна перешкоджати наступним відборам проб. Після того, як пробу відібрано, її необхідно транспортувати, тому що, як правило, досліджувані об’єкти віддалені від аналітичної лабораторії. При цьому потрібно враховувати ту особливість, що з часом деякі речовини можуть змінювати свою концентрацію в досліджуваному об’єкті, тому попередньо проводять консервацію проби. Це дає змогу зберегти сталий склад визначуваного компоненту тривалий час. Для проведення аналізу беруть так звану середню пробу. Середня проба – це невелика частина об’єкту, який аналізують, середній склад і властивості якої повинні бути ідентичні середньому складу і властивостям досліджуваного об’єкту. Розрізняють генеральну і лабораторну пробу. Генеральна проба відбирається безпосередньо з об’єкту аналізу. Лабораторну пробу одержують шляхом скорочення генеральної. В свою чергу лабораторну пробу ділять на 3 частини: частину – для попередніх досліджень, частину – використовують безпосередньо для аналізу, а частину – зберігають для можливих повторних аналізів. Для визначення інгредієнта як правило проводять кілька паралельних визначень: з окремих наважок (якщо об'єкт аналізу – тверда речовина* або аліквот (якщо об’єкт аналізу – рідина або газ*. Зберігання і консервація проби Тривалість часу між відбором і аналізом залежить від складу проби, природи визначуваних інгредієнтів і умов зберігання проби. Чим більша ймовірність зміни вмісту компонентів, які визначають, тим швидше має бути проведений аналіз. Якщо неможливо відразу провести аналіз – пробу консервують. Деякі речовини стійкі довгий час і не потребують консервації. Для консервації визначуваних компонентів додають різні речовини, найчастіше це кислоти та речовини, які утворюють комплексні сполуки. Як правило консервації потребують проби води. Кожна проба відібрана з будь-якого об’єкту довкілля повинна обов’язково супроводжуватися паспортом проби!!! 3-й етап: Підготовка проб до аналізу Цей етап полягає в переведенні відібраної проби в зручний для аналізу агрегатний стан або сполуку. Для підготовки проб до аналізу використовують хімічні і фізичні методи. В хімічних методах пробу обробляють рідкими розчинниками (водою, кислотами, лугами*, або прожарюють, спалюють чи сплавляють з плавнями і після цього розчиняють. У фізичних методах перевід речовини в необхідний для аналізу стан (наприклад, газуватий* звичайно проводиться дією потоку енергії (іскри, індукційно-зв’язаної плазми, електричного струму тощо* Більшість аналітичних методів недостатньо селективна, тобто виявленню і кількісному визначенню контрольованої речовини можуть заважати інші речовини. Для усунення такого впливу використовують методи розділення аналізованої суміші або виділення з неї визначуваної речовини. У разі, коли концентрація визначуваної речовини нижча, ніж межа виявлення вибраним методом, застосовують концентрування визначуваної речовини. Концентрування – це підвищення відношення концентрації (або кількості* визначуваного мікрокомпонента до концентрації (або кількості* макрокомпоненту. Розрізняють абсолютне і відносне концентрування. При абсолютному концентруванні визначувану речовину збирають в меншому об’ємі або в меншій масі аналізованої суміші, а при відносному – визначувану речовину виділяють з суміші так, щоб відношення його концентрації до концентрації домішок збільшилося не менше, як в 10 разів. При підготовці проби до аналізу можна виділити 3 основні стадії: 1*висушування (використовується для твердих проб*; 2* розкладання (часто з переведенням проби в розчин*; 3* усунення впливу заважаючих компонентів. Вибір способу розкладання проби та переведення її у розчин залежить від природи проби (органічна або неорганічна*, від методу вимірювання аналітичного сигналу тощо. Методи розкладання проб ділять на „сухі” і „мокрі”. До „сухих” відносять: - термічний розклад – пробу нагрівають. При цьому утворюється кілька газуватих продуктів, може утворитись твердий залишок. Термічне розкладання, яке відбувається в присутності кисню, тобто на відкритому повітрі – це сухе оголення. А коли процес відбувається без доступу кисню, то такий варіант називають піролізом. -сплавлення – до проби додають твердий реагент-плавень і нагрівають. Утворюється розплав, який потім розчиняють у воді, кислотах або лугах. Частіше використовують при аналізі неорганічних речовин. „Мокрий спосіб” – це розчинення проби у розчинниках, переважно у кислотах (H2SO4, HNO3 (концентровані*, іноді можуть бути використані суміші кислот, або окисники *. 4-й етап: Аналітичне визначення Коли пробу вже підготовлено до аналізу, тоді проводять аналітичне визначення, яке являє собою вимірювання аналітичного сигналу. 5-й етап: Статистична обробка отриманих результатів Коли вже визначено аналітичний сигнал, проводять статистичну обробку отриманих результатів. Отже, з представленої схеми можна зробити наступний висновок, що кожен етап є важливим і його неможливо виключити з методики аналізу. Відбір проб природних вод Проби можуть бути простими та змішаними. Проста проба –одноразовий відбір об'єму води, який необхідний для аналізу. Змішані проби являють собою суміш простих проб, які відібрані одночасно але в різних місцях або навпаки, в одному місці через різні проміжки часу. Відбір проб води може бути одноразовим (нерегулярним* або серійним (регулярним*. Одноразовий відбір використовують переважно: 1. При аналізах глибинних підземних вод, хімічний склад яких є досить сталим за часом, у просторі та по глибині. 2. Для періодичного контролю якості води природного водного об'єкта, для якого раніше були вивчені закономірності зміни концентрацій визначуваних інгредієнтів. Метою періодичного контролю є виявлення можливих відхилень від встановлених закономірностей. Найбільш поширеним і вживаним є серійний відбір проб. Виділяють 3 варіанти серійного відбору проб: -зональний відбір, при якому проби води відбирають за певною схемою. Аналіз таких проб дає змогу виявити закономірності зміни хімічного складу води у просторі; -відбір проб через певні проміжки часу, зокрема, сезони, декади, доби та години. Даним методом можна встановити закономірність зміни якості води з часом; -погоджені проби, які відбирають в різних місцях за течією річки з урахуванням часу проходження води від одного пункту до другого. На підставі аналізу таких проб можна оцінити напрям та інтенсивність перебігу фізичних, фізико-хімічних та біологічних процесів, які спричиняють самоочищенню води. Проби води відбирають у скляний або поліетиленовий посуд ємністю 2-3 л і більше. Посуд повинен щільно закриватись. Для відбору проб з великих глибин (морського дна* використовують спеціальні водовідбірники – батометри, основна частина яких – циліндрична ємність об’ємом 1-3 л, який закривається зверху та знизу кришками. Відбір проб повітря В атмосферному повітрі міститься багато неорганічних і органічних сполук природного та антропогенного походження. Ці сполуки можуть знаходитися в газуватому і паруватому стані та у вигляді рідких і твердих аерозолей. При аналізі повітря проби відбирають переважно аспіраційним способом – пропускають повітря через поглинальну систему (рідкі поглиначі, тверді сорбенти або фільтруючі матеріали*. Використовують 2 види аспіраторів: механічний і електроаспіратор. Механічний аспіратор є ручним. Він призначений для прокачування повітря через індикаторні трубки, які заповнені сорбентом. На ці трубки нанесена шкала, і це дає змогу за зміною забарвлення одразу встановити деякі забруднення, наприклад SO2, оксиди нітрогену та інші газоподібні речовини. Електроаспіратор оснащений газозбірною трубкою. Якщо потрібно аналізувати повітря на вміст твердих аерозолів, то трубка оснащена патроном для фільтру. Якщо повітря аналізують на газо- і парозабруднювачі, то до газозбірної трубки приєднують абсорбер. Абсорбер – це скляна ємність заповнена певним розчинником (водою, кислотою, лугом, спиртом тощо*. Вони існують різної конфігурації. Наприклад є абсорбер, який оснащений пористою пластиною, яка розділяє потік повітря на менші потоки. В результаті, збільшується поверхня контакту повітря з рідиною. Крім абсорберів для вловлювання повітря використовують скляні шприци, газові піпетки, мішки з полімерних плівок тощо. Поглиначі служать для поглинання хімічних домішок з повітря за допомогою рідких або твердих поглинальних середовищ. Обирають поглинач і поглинальне середовище з урахуванням агрегатного стану та хімічної природи досліджуваної речовини. Відбір проб ґрунту Хімічний склад ґрунтів на відміну від природних вод та повітря є більш стабільним у часі та просторі. Відбір проб ґрунту проводять на пробних майданчиках – частині досліджуваної території, яка характеризується подібними умовами. Для хімічного аналізу маса генеральної проби повинна становити не менше 1 кг. Для контролю забруднення нафтою та нафтопродуктами, важкими металами – проби відбирають пошарово з глибини 0–5 і 5–20 см. Для отримання генеральної проби для хімічного аналізу ґрунт з одного пробного майданчика відбирають не менше ніж у 5 місцях. Для цього використовують різні методи (методом конверту, по діагоналі серпантину, або іншим способом*.

Лекція 4 Теорія і практика застосування хімічних методів аналізу в екологічних дослідженнях ЛЕКЦІЯ 4 Теорія і практика застосування хімічних методів аналізу в екологічних дослідженнях План 1. Гравіметричний метод аналізу в екологічних дослідженнях. 2. Титриметричні методи аналізу в екологічних дослідженнях. 3. Області застосування хімічних методів аналізу в екологічних дослідженнях. Склад речовин, процеси, які відбуваються в природі, в живих організмах, виробничі процеси, сировина, матеріали та готова продукція контролюють за допомогою різноманітних методів хімічного аналізу. Хімічний аналіз – це прикладна галузь знань, яка включає методи визначення якісного та кількісного хімічного складу речовин. За допомогою якісного аналізу визначають окремі хімічні елементи та їх сполуки, що входять до складу речовин. Завдання кількісного аналізу – визначення кількісного вмісту хімічних елементів, йонів, функціональних груп та сполук у досліджуваних речовинах. Гравіметричний метод аналізу Під час гравіметричного (від лат. Gravitas – вага* аналізу за допомогою відповідних хіміко-аналітичних операцій, досліджувану речовину або матеріал з певної наважки послідовно переводять в аналітичну, осаджувану та гравіметричну форми. Гравіметричний аналіз характеризується досить високою точністю та відтворюваністю. Відносна похибка результатів аналізу дорівнює ±0,5 %, нижня границя визначення 1•10-4 г. Методи гравіметричного аналізу в залежності від природи фізико-хімічних процесів, які використовують при визначенні, розділяють на три групи: • метод відгонки; • метод виділення; • метод осадження. У практиці екохімічного аналізу метод відгонки застосовують при визначенні нафти і нафтопродуктів у природних і стічних водах, а також при визначенні вологості грунтів і матеріалів та летких компонентів досліджуваних речовин (H2O, CO2, SO2, NH3*. Прикладом застосування методу відгонки може бути визначення карбонатів у природних мінералах, грунтах, донних відкладах. Для цього на досліджувану речовину діють кислотою, а вуглекислий газ, який при цьому виділяється, поглинають натронний вапном (суміш СaО і NaOH*. Кількість леткого компонента (у цьому випадку СО2* визначають відповідно за збільшенням маси поглинача і за одержаним результатом обчислюють вміст карбонату. Вміст Кальцію у грунтах можна визначити також методом осадження, використовуючи оксалат амонію як реагент-осаджувач: СaCl2+(NH4*2C2O4=CaC2O4↓+2NH4Cl Осад СаС2О4 промивають, висушують і прожарюють. При цьому оксалат кальцію перетворюється в оксид кальцію: СaС2О4=СaО+СО2+СО Оксид кальцію (гравіметрична форма досліджуваної речовини*, що утворився, зважують і за його масою розраховують уміст кальцію в аналізованій речовині. Залізо дуже поширене в природі і широко застосовується в техніці. Тому під час аналізу гірських порід, корисних копалин та різних матеріалів дуже часто доводиться визначати залізо. Суть визначення заліза гравіметричним методом полягає в тому, що його осаджують у вигляді гідроксиду за допомогою амоній гідроксиду, а потім Fe(OH*3 висушують і прожарюють до оксиду. При цьому відбуваються такі реакції: Fe3++3NH4OH=Fe(OH*3↓+3NH4+; 2Fе(OH*3=Fe2O3+3H2O. Ваговою (гравіметричною* формою є оксид заліза – Fе2O3. Таблиця Осаджувані і гравіметричні форми деяких елементів Іон Реагент для осадження Осаджувана форма Гравіметрична форма K+ HClO4 KClO4 KClO4 Ba2+ H2SO4 BaSO4 BaSO4 Zn2+ (NH4*2S ZnS ZnS Cd2+ (NH4*2S CdS CdS Al3+ NH3 Al(OH*3 Al2O3 Pb2- H2SO4 PbSO4 PbSO4 PО43- MgCl2, NH3 MgNH4PO4 Mg2P2O7 Bi3+ HCl, H2O BiOCl BiOCl Br- AgNO3 AgBr AgBr Ni2+ Диметилгліоксим Диметигліоксимат нікелю Диметигліоксимат нікелю Отже, з наведених прикладів видно, що у гравіметричному аналізі, незалежно від методу, кількісне визначення компонентів грунтується на обчисленні результатів зважування продуктів реакції. Ці обчислення здійснюють за допомогою аналітичних (вагових* факторів. Аналітичний фактор – це відношення молярної маси визначуваної речовини до молярної маси вагової форми. Наприклад, для гравіметричного визначення Алюмінію у вигляді Al2O3, аналітичний фактор обчислюють за формулою: Гравіметричний аналіз проводять у такій послідовності: 1* відбирають середню пробу; 2* беруть наважку (як правило, на аналітичних терезах*; 3* розчиняють наважку; 4* осаджують визначувану речовину (отримують так звану осаджувану форму*; 5* відокремлюють осад від рідкої фази фільтруванням; 6* промивають осад; 7* висушують, прожарюють і зважують осад (гравіметричну форму*; 8* обчислюють результат. 1. Відбір проб. За правилами беруть первинну або генеральну пробу, яку подрібнюють у ступці. Потім перемішують і методом квартування зменшують до маси лабораторної або паспортної проби, необхідної для проведення повністю всього аналізу. Аналітичну пробу відбирають з лабораторної для проведення одиничного визначення і зважування. 2. Зважування виконують на аналітичних терезах. З практичного досвіду гравіметричного аналізу відомо, що оптимальна маса гравіметричної форми для кристалічних осадів повинна бути приблизно 0,5 г., а для аморфних осадів приблизно 0,1 г. Через те, що осаджувана форма відрізняється за масою від вихідної наважки, необхідно робити розрахунок наважки аналітичного матеріалу. 3. Розчинення наважки. Наважку поміщають у хімічний стакан і розчиняють у дистильованій воді. У деяких випадках (при повільному розчиненні* підігрівають на водяній бані. Якщо речовина не розчиняється у воді, застосовують інші розчинники або проводять сплавлення з лугами з наступним розчиненням у воді. В отриманому розчині осаджують речовини, які заважають аналізу, і відфільтровують. Осад промивають водою до повного вимивання визначуваної речовини. Фільтрати об’єднують. 4. Осадження. Насамперед підбирають реагент-осаджувач, який забезпечує найбільш повне осадження. Осад має бути практично нерозчинним, добуток розчинності не більше 1•10-8–1•10-6 моль/дм3. Частіше усього застосовують реактиви, що дозволяють одержувати гідроксиди, карбонати, сульфати, сульфіди, оксалати, фосфати металів тощо. Для повноти осадження необхідно додавати надлишок осаджувача. Зазвичай додають осаджувач у півтора рази більше, ніж треба (необхідно розрахувати за рівнянням реакції осадження*. В деяких випадках садження доцільно проводити з підігрітих розчинів. При цьому відбувається коагуляція колоїдних часток, укрупнюються частинки колоїдних осадів. Кристалічні осади утворюють більші кристалики. Осадження кристалічних осадів необхідно вести з розведених розчинів, осади в цьому випадку укрупнюються. Осаджувач необхідно додавати повільно, перемішуючи розчин скляною паличкою. Після осадження необхідно перевірити повноту осадження. Кристалічні осади залишають на якийсь час для дозрівання, при якому відбувається укрупнення кристалів. Аморфні осади осаджують з концентрованих розчинів, при цьому відбувається ущільнення осадів, їх відфільтровують і промивають відразу після осадження. Щоб полегшити фільтрування, після осадження додають воду або розчин електроліту, який містить однойменні іони (для зменшення розчинності осаду* і легко видаляється при прожарюванні. Перед фільтруванням розчин з осадом охолоджують для зменшення розчинності осаду. Відіграє роль швидкість осадження: • аморфні осади треба осаджувати швидко; • кристалічні осади треба осаджувати повільно для укрупнення кристалів. 5. Фільтрування. Осади відфільтровують через скляні або паперові беззольні фільтри. Скляні фільтри застосовують при фільтруванні крупнокристалічних осадів, паперові – дрібнокристалічних і аморфних осадів. Беззольні фільтри розрізняють за щільністю: найменш щільні фільтри мають на обгортці чорну або червону стрічку, середньої щільності – білу стрічку, щільні – синю стрічку. Аморфні осади фільтрують через фільтри з малою щільністю, кристалічні – через фільтри середньої і великої щільності. 6. Промивання. Малорозчинні осади промивають гарячою дистильованою водою. Якщо осад частково розчинний, його промивають 1–3 %-ним розчином осаджувача (якщо він леткий* або речовини з однойменними іонами. Промивають осад спочатку (декантують промивні води* у стакані (3–4* рази, а потім декілька разів на фільтрі. Непромитий осад на фільтрі залишати не можна. Аморфні осади, щоб уникнути пептизації (розчинення*, промивають 2–3 %-ним розчином амоній нітрату, який як електроліт перешкоджає пептизації. Наприкінці промивання промивні води перевіряють на повноту видалення іонів, які можуть заважати гравіметричному визначенню. 7. Переведення осаду в гравіметричну форму. Промитий осад висушують і, якшо необхідно, озолюють і прожарюють. Умови переведення в гравіметричну форму залежить від властивостей отриманого осаду і його стабільності. Іноді застосовують висушування без нагрівання шляхом послідовного промивання осаду водою, спиртом і ефіром. Сліди ефіру видаляють продуванням сухого повітря. Висушування в сушильній шафі при 100–120°С використовують для осадів, які при більш високих температурах розкладаються з утворенням твердого продукту змінного складу. Висушування осадів здійснюють у сушильній шафі при 105–120°С протягом 5–10 хв. Речовини, які піддають висушуванню до постійної маси (наприклад, при визначенні вологості*, сушать у бюксах тривалий час, періодично зважують осад. Перед зважуванням бюкс з речовиною охолоджують у ексикаторі протягом 30–50 хв. Спалювання і прожарювання осадів здійснюють у тиглях, попередньо ретельно вимитих, прожарених, охолоджених в ексикаторі і зважених. Прожарювання і зважування тигля повторюють декілька разів до постійної маси. Якщо осаджувана і гравіметрична форми мають однакову хімічну формулу, то прожарювання ведуть при 300–600°С. Якщо треба перетворити осаджувану форму в гравіметричну, то при 900–1100° С. Фільтр у тиглі нагрівають над полум’ям газового пальника, так, щоб він повільно обвуглювався, але не горів, щоб уникнути втрат осаду. Потім поміщають у муфельну піч і прожарюють за певної температури 30–40 хв. Тигель з осадом після прожарювання охолоджують в ексикаторі і зважують. Процедуру прожарювання і зважування повторюють до постійної маси. Титриметричні методи аналізу Титриметричний або об'ємний метод аналізу відрізняється від вагового аналізу за суттю і методикою роботи. У ваговому аналізі вимірюють масу продукту реакції (кількість реактиву-осаджувача має другорядне значення*. В титриметричному аналізі вимірюють об'єм розчину реактиву відомої концентрації, який витрачено на взаємодію з визначуваною речовиною і за рівнянням хіміко-аналітичної реакції обчислюють кількість досліджуваної речовини. В об'ємному аналізі приготування робочих розчинів і точне вимірювання об'єму розчинів має основне значення. Розчин реактиву відомої концентрації називається робочим або титрованим розчином (титр виражається числом грамів речовини в 1 мл розчину*. Титрування — це процесс поступового добавляння робочого розчину до розчину речовини, яку визначають. Процес титрування проводять до досягнення точки еквівалентності, тобто моменту, коли кількість еквівалентів добавленего титранта дорівнює кількості еквівалентів речовини, яку визначають. Точку еквівалентності встановлюють за допомогою індикаторів, тобто речовин, здатних змінювати свій колір в момент, коли кількость добавленого титранта еквівалентна кількості визначуваної речовини. Розрізняють такі методи визначення точки еквівалентності: • візуальні – за допомогою спеціальних індикаторів; • за забарвленням самих реагуючих речовин, що змінюють свій колір в точці еквівалентності; • фізико-хімічні або інструментальні – за допомогою спеціальних приладів. Практично неможливо підібрати індикатор, який свідчив би про кінець титрування в точці еквівалентності. Тому момент титрування, коли індикатор змінює своє забарвлення, називають кінцевою точкою титрування. Кінцева точка титрування завжди відрізняється від точки еквівалентності. Чим більше ці точки різняться між собою, тим більша помилка титрування. Необхідно підбирати такий індикатор і умови титрування, щоб кінцева точка титрування була якнайближчою до точки еквівалентності. Залежно від типу хімічної реакції, що лежить в основі визначення, методи об'ємного аналізу поділяють на: 1* метод нейтралізації або кислотно-основного титрування; 2* методи окиснення -відновлення або редоксометричне титрування (перманганатометрія, йодометрія, броматометрія, хроматометрія*; 3* метод осадження або осаджувальне титрування; 4* метод комплексоутворення або комплексонометричне титрування. Хімічні реакції в об'ємному аналізі повинні відповідати вимогам: • відбуватися стехіометрично, тобто згідно з рівнянням хіміко-аналітичної реакції; • робочий розчин реактиву повинен реагувати тільки з речовиною, яку визначають, тобто не повинно відбуватися побічних реакцій; • реакції між титрантом і розчином речовини, яку визначають, мають відбуватися швидко. Загальні способи титрування поділяють на: • пряме титрування (найбільш поширене* – досліджуваний розчин титрують робочим розчином до досягнення точки еквівалентності (до зміни кольору індикатора*; • обернене титрування (титрування за залишком* – це спосіб, який передбачає додавання надлишку одного робочого розчину з наступним титруванням цього залишку другим робочим розчином; • непряме (титрування замісника* – проводиться у випадку, коли досліджувана речовина не взаємодіє з робочим розчином або взаємодіє у нестехіометричному відношенні. У цьому випадку досліджувану речовину за допомогою певних реакцій переводять у сполуку, яку титрують робочим розчином. Приготування титрованих (робочих* розчинів проводять безпосереднім зважуванням певної кількості речовини і розчиненням взятої наважки у відповідному об’ємі розчинника. Титр такого розчину визначається діленням маси вихідної речовини на об’єм розчину. Хімічні сполуки, придатні для виготовлення титрованих розчинів за точною наважкою називають вихідними речовинами. Як вихідні речовини (первинні стандарти* застосовують: натрій тетраборат (бура*, калій дихромат, натрій хлорид, калій бромат, натрій оксалат. Вихідні речовини повинні відповідати таким вимогам: • мати склад, який відповідає їхнім хімічним формулам; • бути хімічно стійкими по відношенню до оточуючого середовища; • мати велику молярну масу еквівалента. Приготування розчинів титрантів за розчинами вихідних речовин (вторинний стандарт* – найбільш поширений метод. Він полягає в тому, що вибирають вихідну речовину, яка реагує з робочим розчином концентрацію, якого слід встановити. Для цього готують розчин вихідної речовини точно відомої концентрації, а робочий розчин готують приблизної концентрації. Наважку робочої речовини зважують на технічних вагах і розчиняють у потрібному об’ємі води, який вимірюють теж приблизно. Потім відбирають точний об’єм розчину вихідної речовини і титрують його приготовленим робочим розчином. На підставі закону еквівалентів обчислюють точну концентрацію робочого розчину за формулою: Розчини вихідних речовин можна готувати, використовуючи стандарт-титри (фіксанали*. Стандарт-титр – це точна наважка (вміщена в запаяну скляну ампулу* сухої вихідної речовини чи точно виміряна кількість розчину речовини, які відповідають 1/10 молярної маси еквівалента вихідної речовини. Для виготовлення стандартного робочого розчину розбивають ампулу і кількісно переносять речовину у вимірювальну колбу місткістю 1 л. Області застосування хімічних методів аналізу в екологічних дослідженнях Хімічний аналіз природної води має вирішальне значення в практиці водопостачання. Результати аналізу дозволяють встановити придатність джерела для питного й технічного водопостачання, наявність у воді шкідливих для організму забруднень або сполук, які сприяють її корозійній активності, піненню, утворенню накипу та ін. Показники якості води поділяють на фізичні, бактеріологічні, гідробіологічні та хімічні. До основних фізичних показників якості води відносять: Температура води (вимірюють градусах Цельсія (°С**. У водних об’єктах температура є результатом одночасної дії сонячної радіації, теплообміну з атмосферою, переносу тепла течіями, змішування водних мас та надходження нагрітих вод із зовнішніх джерел. Температура впливає практично на всі процеси, від яких залежить склад та властивість води. Запах (вимірюють у балах*. Запах води спричинюють специфічні речовини, які потрапляють у воду в результаті життєдіяльності гідробіонтів, розкладання органічних речовин, хімічної взаємодії компонентів, які містяться у воді. Прозорість (вимірюють у см*. Прозорість води залежить від ступеня розсіювання сонячного проміння у воді речовинами органічного та мінерального походження. Прозорість визначає протікання біохімічних процесів, які потребують освітлення. Вміст завислих речовин. Джерелами завислих речовин можуть бути процеси ерозії ґрунту та гірських порід, продукти метаболізму та розкладання гідробіонтів, продукти хімічних реакцій та антропогенні джерела. Бактеріологічні показники характеризують забрудненість води патогенними мікроорганізмами. До них відносять: колі-індекс – кількість кишкових паличок в 1 л води; колі-титр – кількість води, в якій може знаходитись одна кишкова паличка. Гідробіологічні показники дають змогу оцінити якість води по тваринному населенню та рослинності водойми. До хімічних показників відносять рН води, окиснюваність, нітрогенвмісні речовини, розчинені у воді гази, твердість та лужність, а також хлориди, сульфати, залізо, марганець та інші елементи. Водневий показник (рН* – це іони водню, концентрація яких виражена через показник рН=-lg[H+], визначає кислотно-лужну рівновагу водних розчинів, визначається концентрацією водневих іонів, точніше їх активністю. На величину рН води впливає підвищена концентрація гумусних кислот, забруднення водоймища стоками промислових підприємств і т.д. рН води – один з найважливіших робочих показників її якості, який визначає перебіг хімічних і біологічних процесів, що відбуваються у воді. Залежно від величини рН воду можна умовно розділити на кілька груп: сильно кисла (рН<3); кисла (3–5); слабо кисла (5–6,5); нейтральна (6,5–7,5); слабо лужна (7,5–8,5); лужна (8,5–9,5); сильно лужна (>9,5*. Звичайно рівень рН перебуває в межах, за яких він не впливає на споживчі якості води, але за низького рН вода має високу корозійну активність, за високого – „милкість”, неприємний запах, подразнюючі властивості. Тому для питної і господарсько-побутової води оптимальним вважається рівень рН 6,5 – 8,5. Хімічні показники можуть бути загальними та специфічними. До числа загальних хімічних показників якості води відносять: Розчинений кисень. Основними споживачами розчиненого кисню є процеси дихання гідробіонтів та окиснення органічних речовин. Низький вміст розчиненого кисню відображається на всьому комплексі біохімічних та екологічних процесів у водному об’єкті. Хімічне споживання кисню (ХСК*. ХСК визначається як кількість кисню, який необхідний для хімічного окиснення в одиниці об’єму води органічних та мінеральних речовин. Величина ХСК дозволяє судити про забрудненість води окисненими речовинами але не дає інформації про склад забруднення. Біохімічне споживання кисню (БСК*. БСК визначається як кількість кисню, який необхідний на біохімічне окиснення в одиниці об’єму води органічних речовин за визначений проміжок часу. Існує БСК за п’ять діб (БСК5* та двадцять діб (БСК20*. Окиснюваність води. Наявність в природних водах органічних і деяких легко окиснюваних неорганічних домішок (сірководню, сульфітів та ін.* зумовлює певну величину окиснюваності води. У зв’язку з тим, що окиснюваність поверхневих вод пояснюється головним чином наявністю органічних речовин, то визначення окиснюваності є одним з непрямих методів визначення органічних речовин у воді. Найменшою величиною окиснюваності (2 мгО2/дм3* характеризуються артезіанські води. Окиснюваність ґрунтових вод залежить від глибини їх залягання. Ґрунтові незабруднені води мають окиснюваність близьку до окиснюваності артезіанських вод. Окиснюваність чистих озерних вод в середньому становить 5–8 мгО2/дм3 кисню; в річковій воді вона коливається в широких межах, доходячи до 60 мг О2/дм3 і більше. Підвищена окиснюваність води свідчить про забруднення джерела і вимагає застосування відповідних заходів щодо його охорони при використанні для водопостачання. Раптове підвищення окиснюваності води служить ознакою забруднення її побутовими стоками. Мінеральний склад. Мінеральний склад визначається за сумарним складом семи головних іонів: К+, Na+, Ca2+, Mg2+, Cl-, SO42-, HCO3-. Головними джерелами збільшення мінералізації є ґрунтові та стічні води. Нітрогенвмісні речовини (іони амонію, нітритні та нітратні іони* утворюються у воді внаслідок розкладання білкових сполук, що потрапляють зазвичай в неї зі стічними побутовими водами. Білкові речовини під дією мікроорганізмів зазнають розпаду, кінцевий продукт якого є аміак. Наявність останнього свідчить про забруднення води стічними водами. Іноді у воді присутні іони амонію неорганічного походження, що утворюються внаслідок відновлення нітрату і нітритів гумусовими речовинами, сірководнем тощо. Наявність у воді іонів, що утворилися таким шляхом, не є небезпечним в санітарному відношенні. Якщо поява у воді нітрогенвмісних сполук відбувається внаслідок гниття білкових речовин, то такі води непридатні для пиття. У природній воді іони амонію нестійкі і при окисненні киснем повітря під дією бактерій поступово перетворюються в нітрит- та нітрат-іони. Утворення нітратів і нітритів у воді може бути не тільки результатом описаних вище процесів. Нітрати, наприклад, утворюються при розчиненні нітратних солей грунтовими водами. Відновлюючись, нітрат служить джерелом збагачення води нітритами. За наявністю тих чи інших нітрогенвмісних сполук судять про час забруднення води стоками. Так, наявність у воді іонів амонію, і відсутність нітритів вказує на нещодавнє забруднення води. Одночасна присутність їх свідчить про те, що з моменту первинного забруднення пройшов вже якийсь проміжок часу. Відсутність іонів амонію за наявності нітритів і зокрема нітратів, говорить про те, що забруднення сталося вже давно і вода за цей час самоочистилася. Нафтопродукти. До нафтопродуктів відносять палива, оливи, бітуми та деякі інші продукти, які представляють собою суміш вуглеводнів різних класів. Джерелами надходження нафтопродуктів є їх втрати при видобутку, переробці та транспортуванні, а також стічні води. Пестициди. Під пестицидами розуміють велику групу штучних хлорорганічних та фосфорорганічних речовин, які використовують у боротьбі з бур’янами, комахами та гризунами. Головним джерелом їх надходження є поверхневий та дренажний стік зі сільськогосподарський територій. Пестициди мають токсичну, мутагенну та кумулятивну дію, руйнуються повільно. Важкі метали. До числа найбільш розповсюджених важких металів відносять свинець, мідь, марганець, цинк, залізо. Важкі метали мають мутагенну та токсичну дію, швидко знижують інтенсивність біохімічних процесів у водних об’єктах. Хімічні показники вимірюють в г/м3, мг/дм3 (мг/л*. З хімічних методів в аналізі водних об`єктів найбільш широко використовуюють титриметричні методи. Цими методами визначають: • лужність та кислотність води; • карбонатну і загальну твердість води; • хімічне та біохімічне споживання кисню; • вміст розчиненого кисню; • концентрацію хлорид-іонів, розчиненого сірководню та сульфідів; • загального нітрогену та нітрогену органічних сполук. За допомогою гравіметричного методу, в якому вимірюваним аналітичним сигналом є маса, у природних водах кількісно визначають: • сухий залишок; • іони сульфатної кислоти; • нафту і нафтопродукти.

Поиск по сайту: