Определение содержания анионов в поверхностных водах

В поверхностных водах, кроме анионов HCO₃^-, СО₃^2-, OН^-, которые определялись в предыдущих работах, содержится ряд других анионов (SO₄^2-, Cl^-, HSiO₃^-, NO₃^-, PO₄^3- и др.).

Сульфат-ионы поступают в природные воды в результате растворения гипсовых пород, мирабилита, окисления сульфидов, органических серо-содержащих веществ. Содержание сульфат-ионов может быть достаточно высоким в водах атмосферных осадков вследствие загрязнения воздуха промышленными выбросами. Предельное содержание сульфат-ионов в воде источника централизованного водоснабжения – до 500 мг/л.

Хлориды по общему содержанию в природных водах занимают первое место среди анионов. Они появляются в природных водах при растворении горных пород, содержащих хлориды, выбрасываются в большом количестве при извержении вулканов, являются постоянным компонентом стоков многих предприятий. Содержание их колеблется от десятых долей до тысячи мг/л. Однако в воде рек концентрация хлоридов невелика – она превышает обычно 10-30 мг/л, поэтому повышенное количество хлоридов указывает на загрязнение источника сточными водами. Концентрация хлорид-ионов не должна превышать для питьевой воды 350 мг/л.

Лимитирование верхнего предела концентраций SO₄^2- и Cl^- обусловлено тем, что более высокие концентрации этих ионов придают воде солоноватый вкус и могут вызвать нарушение в работе желудочно-кишечного тракта у людей. При некоторых соотношениях SO₄^2- и Cl^- вода становится агрессивной по отношению к некоторым типам бетона.

В природных водах кремниевая кислота может находиться в формах метакремниевой H₂SiO₃ (H₂О·SiO₂), ортокремниевой H₄SiO₄ (SiO₂·2H₂О) и поликремниевой H₂SiO₅ (2SiO₂·H₂О) кислот. Все эти кислоты при обычных для природных вод значениях рН малорастворимы и образуют в воде коллоидные растворы. Силикаты – нежелательная примесь в воде, питающей котлы, так как дает силикатную накипь на стенках котлов.

Нитраты могут появляться в воде при разложении органических остатков, поступать с атмосферными осадками или стоками, содержащими органические вещества. Содержание их в чистых водоемах оценивается десятыми и сотыми долями мг/л. Допустимое содержание нитратов (по NO₃^-) в воде питьевого назначения – 45 мг/л.

Присутствие ряда анионов в воде является необходимым для питания растений, нормальной жизнедеятельности плавающих форм живых организмов. Однако избыток анионов может угнетать живые организмы. Избыток нитрат- и фосфат-ионов может привести к эвтрофикации водоемов. Содержание фосфатов в поверхностных водах обычно невелико – сотые и тысячные доли мг/л. Допустимое содержание в питьевой воде – 3,5 мг/л.

Под эвтрофикацией вод понимают обогащение их биогенными элементами (азотом, фосфором, углеродом или веществами, их содержащими); следствие эвтрофикации – интенсивный рост водорослей и других растений, накопление в водоемах органических веществ и других продуктов отмирания организмов. Это создает условия для увеличения численности организмов-редуцентов, питающихся мертвым органическим веществом и разлагающих его до исходных минеральных элементов и СО₂. Редуценты в процессе жизнедеятельности интенсивно поглощают кислород. Конечный результат явлений – обескислороживание водной среды и замена аэробных (с участием кислорода) процессов на анаэробные, протекающие в бескислородной среде. Результат анаэробных процессов – выделение в среду сероводорода, метана и других ядовитых загрязняющих веществ. Таким образом, обогащение вод необходимыми для жизни химическими элементами вызывает вторичный крайне отрицательный экологический и санитарно-гигиенический эффект. Явление вызывается природными и антропогенными факторами. Различия в их действии связаны не только с интенсивностью, но и с механизмом отдельных процессов. При эвтрофикации развиваются сине-зеленые водоросли, многие из которых ядовиты. Выделяемые ими вещества относятся к группе фосфор- и серосодержащих органических соединений (нервнопаралитических ядов).

Природная эвтрофикация прoтекает как правило, медленно и зависит от минералогического состава пород и грунтов, окружающих водоемы.

Водоемы с большими запасами воды и расположенные сре­ди кристаллических пород мало подвержены эвтрофикации. Они в те­чение тысячелетий могут оставаться в олиготрофиом (бедном пита­тельными веществами) состоянии. Пример такого водоема – озеро Байкал. Медленная эвтрофика­ция характерна также для озер ледникового происхождения. Это основные резервуары озерной чистой воды. Такие водоемы вмес­те с тем в силу малой насыщенности жизнью и низких температур имеют слабую способность к самоочищению. Поэтому они весь­ма чувствительно реагируют на загрязнения.

Антропогенной эвтрофикации в настоящее время подвержены прак­тически все внутренние водоемы и некоторые моря. Факторами ее являются минеральные удобрения, а в ряде случаев моющие средства, компоненты которых – поверхностно-активные вещества (ПАВ), изготавливаемые на фосфорной основе. Источниками эвтрофикации вод являются также бытовые и промышленные стоки, животноводческие комплексы, подогретые воды, рекреационные воздействия, преобразования текущих вод в стоячие и другие результаты человеческой деятельности.

Цель работы: Определить содержание основных анионов в природной воде, дать характеристику исследуемой воде, указать возможные пути и последствия от поступления анионов в данный водоем.

Оборудование: нитратомер ЭКО-01, нитратоселективный и хлорсеребряный электроды, пенал для определения фосфатного числа, бюретки для титрования, оловянная палочка.

Реактивы: 0,028 нраствор нитрата серебра, раствор хромовокислого калия, раствор сульфомолибдата аммония, раствор KNO₃ − 0,1 н.