Аналіз одержаних результатів

Висновок за результатами_________________________________________________

Запитання для самоперевірки

1. Які джерела надходження кальцію і магнію у природні води?

2. Які нормативні показники вмісту кальцію і магнію у водах різного походження?

3. На чому ґрунтуються комплексонометричні визначення кальцію і магнію?

4. Принцип розрахункового визначення магнію.

5. Які фактори мають заважаючий вплив на процес аналізу? Їх усунення.

6. Методика визначення точної концентрації розчину комплексну ІІІ.

РОЗДІЛ 2. Біогенні елементи

До біогенних елементів належать азот, фосфор, силіцій та залізо, які входять до складу різноманітних сполук. Вони мають велике значення для розвитку гідробіонтів, від життєдіяльності яких значною мірою залежить формування хімічного складу поверхневих вод суходолу.

Азот. Азот міститься в природних водах у вигляді неорганічних та органічних сполук. Неорганічними формами азоту є іони NH₄⁺, NO₂^-, NO₃^- та молекули NH₃. В органічних сполуках азот входить до складу білків, амінокислот, амінів, амідів, сечовини, продуктів метаболізму гідробіонтів тощо («органічний азот» N_орг). Неорганічні сполуки азоту, особливо нітрати, засвоюються водяними рослинами в процесі фотосинтезу. Тому за інтенсивної вегетації концентрація нітратів у воді може знижуватись практично до нуля. Неорганічні сполуки азоту з'являються у водах внаслідок біохімічного розкладання азотовмісних органічних сполук. Взаємний перехід одних сполук азоту в інші є складним біохімічним і фізико-хімічним процесом, який у загальному вигляді можна подати схемою

Рослини (тварини) → Продукти розкладання (N_орг)

↑ ↓

NO₃^-↔ NO₂^-↔NH₄⁺

Найменш стабільними в умовах природних вод є іони NО₂^-, які залежно від рН, E_h, концентрації розчиненого кисню та активності водяних бактерій легко окиснюються до NO₃^- або відновлюються до NH₄⁺. Збільшення концентрації NO₂^- (й особливо NH₄⁺) є однією з ознак забруднення природних вод.

З неорганічних сполук азоту надзвичайно токсичним є аміак NH₃, гранично допустима концентрація якого є найнижчою (0,08 мг/дм³) серед усіх сполук азоту. Співвідношення між вмістом NН₃ і значно менш токсичних іонів NH₄⁺ залежить від рН і температури води (див. табл. 1).

Таблиця 1. Відносний вміст NН₃ від загального вмісту амонійного азоту,%

t,°С	рН
			8,5		9,5		10,5
	0,05	0,49	4,70	13,4		32,9	60,7	83,1	93,9
	0,02	0,23	2,30	6,7		19,0	42,6	70,1	88,1
	0,01	0,11	0,90	3,3		9,7	25,3	51,7	77,0

З підвищенням загальної концентрації амонійного азоту до 0,2 мг/дм³ і більше нагромадження значних кількостей токсичного для риб аміаку можна очікувати, якщо рН 9 і температура води висока.

Крім процесів, які відбиває наведена вище схема, джерелами надходження сполук азоту у природні води є мінеральні добрива, що вимиваються атмосферними опадами з ґрунту, дощові води, які містять продукти окиснення азоту під дією електричних розрядів в атмосфері, промислові азотовмісні викиди, комунально-побутові стоки та ін.

Фосфор. Фосфор міститься в поверхневих водах суходолу у вигляді ортофосфатів, поліфосфатів та органічних сполук (Р_орг). Надходять сполуки фосфору в природні води у процесі життєдіяльності гідробіонтів та при мінералізації їхніх решток. Концентрація фосфору зменшується внаслідок споживання, в основному ортофосфатів, водяними рослинами. Ці процеси відбиває така схема:

Рослини (тварини) → Р_орг

↑ ↓

Ортофосфати

Основними антропогенними джерелами надходження неорганічних сполук фосфору (ортофосфатів та поліфосфатів) у поверхневі води суходолу є змивання фосфоровмісних добрив дощем із сільськогосподарських угідь, а також стічні води лазне-пральних комбінатів.

Силіцій. Силіцій є постійним компонентом природних вод, оскільки входить до складу різноманітних мінералів, з якими вони контактують. У поверхневих водах суходолу силіцій міститься переважно у формі малорозчинної слабкої ортосиліціевої й полісиліцієвих кислот, а також у колоїдному стані. Вміст розчинених сполук силіцію у поверхневих водах приблизно відповідає розчинності мономерної ортосиліціевої кислоти (~6 мг/дм³). Зменшення концентрації сполук силіцію, особливо у вегетаційний період, засвідчує, що його споживають водяні організми. Крім того, малорозчинна силіцієва кислота як слабкіша може витіснятися з води в осад сильнішою від неї вугільною кислотою.

Залізо. Сполуки заліза у вигляді розчинених форм, колоїдів і суспензій надходять у поверхневі води суходолу внаслідок хімічного вивітрювання гірських порід, що супроводжується їх механічним руйнуванням та розчиненням. Значні кількості сполук заліза надходять також із підземним стоком та зі стічними водами підприємств металургійної й металообробної промисловості. Водночас у природних водах відбуваються біологічні та фізико-хімічні процеси, які супроводжуються споживанням сполук заліза водяними рослинами та його осадженням в основному у вигляді гідроксиду.

За низьких значень рН та E_h, характерних для придонних шарів води, особливо в зимовий період, домінують сполуки двовалентного заліза Fе²⁺, FеОН⁺, FеС0₃ та комплекси з органічними речовинами, здебільшого з фульвокислотами.

Зі збільшенням рН та залізо(ІІ) окиснюється розчиненим у воді киснем до заліза(ПІ), тому для поверхневих вод суходолу з рН 6 і Е_h > 200...300 мВ характернішою є наявність сполук заліза(ІІІ). Відповідно до розрахунків з використанням значень добутку розчинності гідроксиду заліза(ІІІ) та конс­тант стійкості гідроксокомплексів, за цих умов у розчині домінують гідроксокомплекси [Fе(ОН)₃] й концентрація заліза(ІІІ) теоретично не може перевищувати 0,017 мг/дм³. Однак для поверхневих вод суходолу характерна значно вища концентрація, яка може досягати 2 мг Fе/дм³ і навіть більше. Це свідчить про зв'язування іонів заліза(ІІІ) в розчинні стійкі комплексні сполуки в основному з високомолекулярними органічними речовинами, зокрема з гуміновими та фульвокислотами.

Середній ступінь зв'язування заліза(ІІІ) в комплексні сполуки різних молекулярних мас у природних водах ілюструють такі дані:

Молекулярна

маса, кДа 100 100−10 10−1 1

Зв'язування, % 29,0 32,7 25,3 13,0

Утворення згаданих комплексів значною мірою впливає на аналітичне визначення вмісту заліза в поверхневих водах суходолу.

Лабораторна робота № 4

Визначення вмісту сполук фосфору

Мета роботи: навчитися визначати вміст сполук фосфору у природних водах.

Завдання для виконання роботи

Визначити вміст ортофосфатів та фосфатів у водопровідній, бюветній і річковій воді.