Тежките метали са много опасни токсични вещества. Днес наблюдението на нивото на различни такива вещества е особено важно в промишлените и градските райони.
Въпреки че всеки знае какво представляват тежките метали, не всеки знае кои химически елементи попадат в тази категория. Има много критерии, по които различните учени определят тежките метали: токсичност, плътност, атомна маса, биохимични и геохимични цикли, разпространение в природата. Според някои критерии тежките метали включват арсен (металоид) и бисмут (крехък метал).
Общи факти за тежките метали
Известни са повече от 40 елемента, които се класифицират като тежки метали. Те имат атомна маса над 50 AU. Колкото и да е странно, именно тези елементи имат висока токсичност дори при ниска кумулация за живите организми. V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo ... Pb, Hg, U, Th ... всички те попадат в тази категория. Въпреки че са токсични, много от тях са важни микроелементи, с изключение на кадмий, живак, олово и бисмут, за които не е открита биологична роля.
Според друга класификация (а именно N. Reimers) тежките метали са елементи, които имат плътност над 8 g / cm 3. По този начин ще има по-малко такива елементи: Pb, Zn, Bi, Sn, Cd, Cu, Ni, Co, Sb.
Теоретично цялата таблица на елементите на Менделеев, започвайки с ванадий, може да се нарече тежки метали, но изследователите ни доказват, че това не е съвсем вярно. Тази теория се дължи на факта, че не всички от тях присъстват в природата в токсични граници и объркването в биологичните процеси е минимално за много. Ето защо много от тях включват само олово, живак, кадмий и арсен в тази категория. Икономическата комисия на ООН за Европа не е съгласна с това мнение и смята, че тежките метали са цинк, арсен, селен и антимон. Същият Н. Раймерс смята, че след премахването на редки и благородни елементи от периодичната таблица остават тежките метали. Но това също не е правило, други добавят злато, платина, сребро, волфрам, желязо, манган към този клас. Затова ви казвам, че все още не е ясно по тази тема...
Обсъждане на йонния баланс различни веществав разтвор ще открием, че разтворимостта на такива частици е свързана с много фактори. Основните фактори на разтваряне са pH, наличието на лиганди в разтвора и редокс потенциал. Те участват в окисляването на тези елементи от едно окислително състояние в друго, при което разтворимостта на йона в разтвор е по-висока.
В зависимост от естеството на йоните в разтвора могат да възникнат различни процеси:
- хидролиза,
- комплексиране с различни лиганди;
- хидролитична полимеризация.
Поради тези процеси йоните могат да се утаят или да останат стабилни в разтвор. От това зависят каталитичните свойства на даден елемент и неговата достъпност за живите организми.
Много тежки метали образуват доста стабилни комплекси с органични вещества. Тези комплекси са включени в механизма на миграция на тези елементи в езерата. Почти всички хелатни комплекси на тежки метали са стабилни в разтвор. Също така, комплексите от почвени киселини със соли на различни метали (молибден, мед, уран, алуминий, желязо, титан, ванадий) имат добра разтворимост в неутрална, слабо алкална и слабо кисела среда. Този факт е много важен, тъй като такива комплекси могат да се движат в разтворено състояние на дълги разстояния. Най-податливи водни ресурси- това са нискоминерализирани и повърхностни водни тела, където не се образуват други подобни комплекси. За да се разберат факторите, които регулират нивото на химичен елемент в реките и езерата, тяхната химическа реактивност, бионаличност и токсичност, е необходимо да се знае не само брутното съдържание, но и съотношението на свободните и свързани формиметални.
В резултат на миграцията на тежки метали в метални комплекси в разтвор могат да възникнат следните последици:
- Първо, натрупването на йони на химичен елемент се увеличава поради прехвърлянето им от дънни седименти към естествени разтвори;
- Второ, става възможно да се промени пропускливостта на мембраната на получените комплекси, за разлика от обикновените йони;
- Също така, токсичността на елемент в неговата сложна форма може да се различава от обичайната йонна форма.
Например, кадмий, живак и мед в хелатни форми са по-малко токсични от свободните йони. Ето защо не е правилно да се говори за токсичност, бионаличност, химическа реактивност само по отношение на общото съдържание на даден елемент, без да се отчита съотношението на свободните и свързаните форми на химичния елемент.
Откъде идват тежките метали в нашето местообитание? Причините за наличието на такива елементи могат да бъдат отпадъчни води от различни промишлени съоръжения, занимаващи се с черна и цветна металургия, машиностроене, поцинковане. Някои химични елементи се намират в пестицидите и торовете и по този начин могат да бъдат източник на замърсяване в местните езера.
И ако влезете в тайните на химията, тогава основният виновник за повишаване на нивото на разтворимите соли на тежките метали е киселинният дъжд (подкиселяване). Намаляването на киселинността на средата (намаляване на pH) води до преход на тежки метали от слабо разтворими съединения (хидроксиди, карбонати, сулфати) към по-лесно разтворими (нитрати, хидросулфати, нитрити, хидрокарбонати, хлориди) в почвения разтвор.
ванадий (V)
Преди всичко трябва да се отбележи, че замърсяването с този елемент по естествен начин е малко вероятно, тъй като този елемент е много разпръснат в земната кора. В природата се среща в асфалт, битум, въглища, железни руди. Нефтът е важен източник на замърсяване.
Съдържание на ванадий в естествените резервоари
Естествените водни тела съдържат следи от ванадий:
- в реки - 0,2 - 4,5 μg / l,
- в моретата (средно) - 2 μg / l.
В процесите на преход на ванадия в разтворено състояние много важни са анионните комплекси (V 10 O 26) 6- и (V 4 O 12) 4-. Също така много важни са разтворимите ванадиеви комплекси с органични вещества, като хуминови киселини.
Максимално допустима концентрация на ванадий за водната среда
Ванадий във високи дози е много вреден за хората. Максимално допустимата концентрация за водна среда (ПДК) е 0,1 mg / l, а в езерата за рибарство ПДК на рибовъдното стопанство е още по-ниска - 0,001 mg / l.
бисмут (Bi)
Основно бисмутът може да навлезе в реки и езера в резултат на излугването на бисмут-съдържащи минерали. Съществуват и изкуствени източници на замърсяване с този елемент. Това могат да бъдат фабрики за стъкло, парфюмерия и фармацевтични фабрики.
Съдържание на бисмут в естествени резервоари
- Реките и езерата съдържат по-малко микрограмове бисмут на литър.
- Но подземните води могат да съдържат дори 20 μg / l.
- В моретата бисмутът обикновено не надвишава 0,02 μg / l.
Максимално допустима концентрация на бисмут за водната среда
ПДК за бисмут за водна среда - 0,1 mg/l.
желязо (Fe)
Желязо - химичен елементне рядко, той се среща в много минерали и скали и по този начин в естествените резервоари нивото на този елемент е по-високо от другите метали. Може да възникне в резултат на атмосферни процеси скали, разрушаване на тези скали и разтваряне. Образувайки различни комплекси с органични вещества от разтвор, желязото може да бъде в колоидно, разтворено и суспендирано състояние. Невъзможно е да не споменем антропогенните източници на замърсяване с желязо. Отпадъчните води от металургични, металообработващи, бои и лакове и текстилни фабрики понякога излизат извън мащаба поради излишък на желязо.
Количеството желязо в реките и езерата зависи от химичен съставразтвор, рН и отчасти от температурата. Суспендираните форми на железни съединения имат размер над 0,45 μg. Основните вещества, които са част от тези частици, са суспензии със сорбирани железни съединения, хидрат на железен оксид и други желязосъдържащи минерали. По-малките частици, т.е. колоидни форми на желязо, се разглеждат заедно с разтворените железни съединения. Желязото в разтворено състояние се състои от йони, хидроксо комплекси и комплекси. В зависимост от валентността се отбелязва, че Fe (II) мигрира в йонна форма, а Fe (III), при липса на различни комплекси, остава в разтворено състояние.
Балансът на железните съединения в воден разтвор, ролята на окислителните процеси, както химически, така и биохимични (железни бактерии), също е много важна. Тези бактерии са отговорни за прехода на железните йони Fe (II) в Fe (III) състояние. Железните съединения са склонни да хидролизират и утаяват Fe (OH) 3. Както Fe (II), така и Fe (III) са склонни да образуват хидроксо комплекси от типа -, +, 3+, 4+, +, в зависимост от киселинността на разтвора. При нормални условия в реките и езерата Fe (III) се свързва с различни разтворени неорганични и органични вещества. Над pH 8, Fe (III) се превръща в Fe (OH) 3. Колоидните форми на съединенията на желязото са най-малко проучени.
Съдържание на желязо в естествените водоеми
В реките и езерата нивото на желязото се колебае на ниво n * 0,1 mg / l, но може да се повиши в близост до блата до няколко mg / l. В блатата желязото е концентрирано под формата на хуматни соли (соли на хуминови киселини).
Подземните резервоари с ниско pH съдържат рекордни количества желязо - до няколкостотин милиграма на литър.
Желязото е важен микроелемент и различни важни биологични процеси... Той влияе върху интензивността на развитие на фитопланктона и от него зависи качеството на микрофлората във водоемите.
Нивата на желязо в реките и езерата са сезонни. Най-високите концентрации във водните обекти се наблюдават през зимата и лятото поради стагнация на водата, но през пролетта и есента нивото на този елемент намалява значително поради смесване на водни маси.
По този начин голямо количество кислород води до окисляване на желязото от двувалентна форма в тривалентна, образувайки железен хидроксид, който попада в утайка.
Максимално допустима концентрация на желязо за водната среда
Водата с голямо количество желязо (повече от 1-2 mg / l) се характеризира с лош вкус. Има неприятен стипчив вкус и не е подходящ за промишлени цели.
Максимално допустимата концентрация на желязо за водната среда е 0,3 mg / l, а в рибарските езера максимално допустимата концентрация на рибните стопанства е 0,1 mg / l.
кадмий (Cd)
Замърсяване с кадмий може да се получи при излужване на почвата, при разлагане на различни микроорганизми, които го натрупват, както и поради миграция от медни и полиметални руди.
Човекът също е виновен за замърсяването с този метал. Отпадъчните води от различни предприятия, занимаващи се с преработка на руда, галванично, химическо, металургично производство, могат да съдържат големи количества кадмиеви съединения.
Естествени процеси за намаляване нивото на кадмиевите съединения са сорбция, консумацията му от микроорганизми и утаяване на слабо разтворим кадмиев карбонат.
В разтвор кадмият обикновено се намира под формата на органо-минерални и минерални комплекси. Сорбираните вещества на базата на кадмий са най-важните суспендирани форми на този елемент. Миграцията на кадмий в живите организми (хидробионити) е много важна.
Съдържание на кадмий в естествените водоеми
Ниво на кадмий в чисти рекии езерата се колебаят на ниво по-малко от микрограм на литър, в замърсени води нивото на този елемент достига няколко микрограма на литър.
Някои изследователи смятат, че кадмият в малки количества може да бъде важен за нормалното развитие на животните и хората. Повишени концентрациикадмият е много опасен за живите организми.
Максимално допустима концентрация на кадмий за водната среда
ПДК за водната среда не надвишава 1 μg / l, а в рибарските езера ПДК на рибовъдните стопанства е под 0,5 μg / l.
кобалт (Co)
Реките и езерата могат да бъдат замърсени с кобалт в резултат на извличане на медни и други руди от почвата при разлагането на изчезнали организми (животни и растения) и разбира се в резултат на дейността на химически, металургични и металообработващи предприятия.
Основните форми на кобалтовите съединения са в разтворено и суспендирано състояние. Различия между тези две условия могат да възникнат поради промени в pH, температурата и състава на разтвора. В разтворено състояние кобалтът се съдържа под формата на органични комплекси. Реките и езерата се характеризират с това, че кобалтът е представен от двувалентен катион. В присъствието на голямо количество окислители в разтвор, кобалтът може да се окисли до тривалентен катион.
Той е част от растенията и животните, тъй като играе важна роля в тяхното развитие. Той е един от основните микроелементи. Ако има дефицит на кобалт в почвата, тогава нивото му в растенията ще бъде по-малко от обикновено и в резултат на това могат да се появят здравословни проблеми при животните (има риск от анемия). Този факт се наблюдава особено в тайго-горската нечерноземна зона. Той е част от витамин В 12, регулира усвояването на азотните вещества, повишава нивото на хлорофил и аскорбинова киселина... Без него растенията не могат да натрупат необходимото количество протеин. Както всички тежки метали, той може да бъде токсичен големи количества.
Съдържание на кобалт в естествените резервоари
- Нивата на кобалт в реките варират от няколко микрограма до милиграма на литър.
- В моретата средното ниво на кадмий е 0,5 μg / l.
Максимално допустима концентрация на кобалт за водната среда
ПДК за кобалт за водната среда е 0,1 mg/l, а в езера за рибарство ПДК за рибовъдни стопанства е 0,01 mg/l.
манган (Mn)
Манганът навлиза в реките и езерата по същите механизми като желязото. Основно освобождаването на този елемент в разтвор се случва при излугването на минерали и руди, които съдържат манган (черна охра, браунит, пиролузит, псиломелан). Също така, манганът може да дойде от разлагането на различни организми. Според мен индустрията има най-много голяма ролязамърсени с манган (отпадъчни води от мини, химическа индустрия, металургия).
Настъпва намаляване на количеството на усвояемия метал в разтвор, какъвто е случаят с други метали при аеробни условия. Mn (II) се окислява до Mn (IV), в резултат на което се утаява под формата на MnO 2. Температурата, количеството разтворен кислород в разтвора и pH се считат за важни фактори в такива процеси. Намаляване на разтворения манган в разтвора може да настъпи, когато се консумира от водорасли.
Манганът мигрира главно под формата на суспендирани вещества, които по правило показват състава на околните скали. Съдържат го като смес с други метали под формата на хидроксиди. Преобладаването на манган в колоидна и разтворена форма показва, че той е свързан с органични съединения, за да образува комплекси. Стабилни комплекси се наблюдават със сулфати и бикарбонати. С хлора манганът образува комплекси по-рядко. За разлика от други метали, той се задържа по-слабо в комплекси. Тривалентният манган образува такива съединения само в присъствието на агресивни лиганди. Други йонни форми (Mn 4+, Mn 7+) са по-малко редки или изобщо не се срещат при нормални условия в реки и езера.
Съдържание на манган в естествените водоеми
Моретата се считат за най-бедни на манган - 2 μg / l, в реките съдържанието му е по-високо - до 160 μg / l, но и този път рекордьори са подземните резервоари - от 100 μg до няколко mg / l.
Манганът се характеризира със сезонни колебания в концентрацията, подобно на желязото.
Идентифицирани са много фактори, които влияят върху нивото на свободния манган в разтвора: връзката на реките и езерата с подземните резервоари, наличието на фотосинтетични организми, аеробни условия, разлагане на биомаса (мъртви организми и растения).
Важна биохимична роля на този елемент е, защото принадлежи към групата на микроелементите. Много процеси с недостиг на манган се инхибират. Повишава интензивността на фотосинтезата, участва в азотния метаболизъм, защитава клетките от негативните ефекти на Fe (II), като го окислява до неговата тривалентна форма.
Максимално допустима концентрация на манган за водната среда
ПДК за манган за резервоари - 0,1 mg / l.
мед (Cu)
Нито един микроелемент няма толкова важна роля за живите организми! Медта е един от най-търсените микроелементи. Намира се в много ензими. Без него почти нищо не работи в живия организъм: синтезът на протеини, витамини и мазнини е нарушен. Растенията не могат да се размножават без него. И все пак, прекомерното количество мед причинява голяма интоксикация при всички видове живи организми.
Ниво на мед в естествените водоеми
Въпреки че медта има две йонни форми, Cu (II) най-често се намира в разтвор. Обикновено Cu (I) съединенията са трудно разтворими в разтвор (Cu 2 S, CuCl, Cu 2 O). Различна акваионна мед може да възникне с всички налични различни лиганди.
С днешното високо използване на медта в промишлеността и селско стопанство, този метал може да причини замърсяване на околната среда. Химически заводи, металургични заводи, мини могат да бъдат източници на отпадъчни води с високо съдържание на мед. Ерозията на тръбопровода също допринася за замърсяването с мед. Повечето важни минералималахит, борнит, халкопирит, халкоцит, азурит, бронантин се считат за високо съдържание на мед.
Максимално допустима концентрация на мед за водната среда
ПДК на мед за водната среда се счита за 0,1 mg / l, в езера за рибарство ПДК на рибното стопанство за мед се намалява до 0,001 mg / l.
молибден (Mo)
При излугването на минерали с високо съдържание на молибден се отделят различни молибденови съединения. Високо нивомолибден може да се види в реки и езера, които са близо до фабрики за обогатяване и цветна металургия. Поради различни процеси на отлагане на трудно разтворими съединения, адсорбция върху повърхността на различни скали, както и консумация от водорасли и растения, количеството му може да бъде значително намалено.
Главно в разтвор, молибденът може да бъде под формата на аниона MoO 4 2-. Има възможност за наличие на органомолибденови комплекси. Поради факта, че по време на окисляването на молибденита се образуват насипни фино диспергирани съединения, нивото на колоиден молибден се повишава.
Съдържание на молибден в естествените водоеми
Нивата на молибден в реките варират между 2,1 и 10,6 μg / L. В моретата и океаните съдържанието му е 10 μg / l.
При ниски концентрации молибденът подпомага нормалното развитие на организма (както растителен, така и животински), тъй като е включен в категорията на микроелементите. Той също е част отразлични ензими като ксантиноксилаза. При липса на молибден този ензим е в дефицит и по този начин могат да възникнат негативни ефекти. Излишъкът от този елемент също не е добре дошъл, тъй като нормалният метаболизъм е нарушен.
Максимално допустима концентрация на молибден за водната среда
MPC на молибден в повърхностни води oomah не трябва да надвишава 0,25 mg / l.
арсен (като)
Арсенът замърсява предимно райони, които са в близост до минерални мини с високо съдържание на този елемент (волфрам, медно-кобалт, полиметални руди). По време на разлагането на живите организми могат да се появят много малки количества арсен. Благодарение на водни организми, може да се асимилира от тези. В периода на бързо развитие на планктона се забелязва интензивно усвояване на арсен от разтвора.
Най-важните замърсители за арсена са преработващата промишленост, индустрията за пестициди и багрила и селското стопанство.
Езерата и реките съдържат арсен в две състояния: суспендиран и разтворен. Пропорциите между тези форми могат да варират в зависимост от рН на разтвора и химичния състав на разтвора. В разтворено състояние арсенът може да бъде тривалентен или петвалентен, влизайки в анионни форми.
Нива на арсен в естествените води
В реките, като правило, съдържанието на арсен е много ниско (на ниво μg / L), а в моретата - средно 3 μg / L. някои минерална водаможе да съдържа големи количества арсен (до няколко милиграма на литър).
Най-много арсен може да се съдържа в подземните резервоари - до няколко десетки милиграма на литър.
Неговите съединения са много токсични за всички животни и за хората. В големи количества се нарушават окислителни процеси и транспортиране на кислород до клетките.
Максимално допустима концентрация на арсен за водната среда
Максимално допустимата концентрация на арсен за водната среда е 50 μg / l, а в рибарските езера максимално допустимата концентрация на рибните стопанства също е 50 μg / l.
никел (Ni)
Съдържанието на никел в езерата и реките се влияе от местните скали. Ако в близост до резервоара има находища на никелови и желязо-никелови руди, концентрацията може да бъде дори по-висока от нормалната. Никелът може да влезе в езера и реки чрез разлагане на растения и животни. Синьо-зелените водорасли съдържат рекордни количества никел в сравнение с други растителни организми. Важни отпадъчни води с високо съдържание на никел се отделят при производството на синтетичен каучук, по време на процесите на никелиране. Никелът също се отделя в големи количества при изгарянето на въглища и нефт.
Високото pH може да доведе до утаяване на никел под формата на сулфати, цианиди, карбонати или хидроксиди. Живите организми могат да намалят нивото на подвижния никел, като го консумират. Важни са и процесите на адсорбция върху повърхността на скалите.
Водата може да съдържа никел в разтворена, колоидна и суспендирана форма (балансът между тези състояния зависи от pH на средата, температурата и състава на водата). Железен хидроксид, калциев карбонат, глина добре сорбират съединения, съдържащи никел. Разтвореният никел е под формата на комплекси с фулви и хуминови киселини, както и с аминокиселини и цианиди. Най-стабилната йонна форма е Ni 2+. Ni 3+ обикновено се образува при високо pH.
В средата на 50-те години никелът е включен в списъка на микроелементите, тъй като играе важна роля в различни процеси като катализатор. В ниски дози има положителен ефект върху хемопоетичните процеси. Големите дози все още са много опасни за здравето, тъй като никелът е канцерогенен химичен елемент и може да провокира различни заболявания на дихателната система. Свободният Ni 2+ е по-токсичен, отколкото под формата на комплекси (около 2 пъти).
Ниво на никел в естествените резервоари
Максимално допустима концентрация на никел за водната среда
Максимално допустимата концентрация на никел за водната среда е 0,1 mg / l, докато в рибарските езера максимално допустимата концентрация на рибните стопанства е 0,01 mg / l.
калай (Sn)
Природни източницикалай са минерали, които съдържат този елемент (станин, каситерит). За антропогенни източници се считат заводите и фабриките за производство на различни органични бои и металургичната промишленост, работещи с добавка на калай.
Калайът е нискотоксичен метал, поради което, като ядем храна от метални консерви, не рискуваме здравето си.
Езерата и реките съдържат по-малко микрограмове калай на литър вода. Подземните резервоари могат да съдържат няколко микрограма калай на литър.
Максимално допустима концентрация на калай за водната среда
Максималната граница на концентрация на калай за водната среда е 2 mg/l.
живак (Hg)
главно, повишено нивоживак във водата се вижда в райони, където има находища на живак. Най-разпространените минерали са ливингстонит, цинобър, метацинобър. Отпадъчните води от фабрики, произвеждащи различни лекарства, пестициди, багрила, могат да съдържат значителни количества живак. Разглежда се друг важен източник на замърсяване с живак топлоелектрически централи(които се използват като горими въглища).
Нивото му в разтвора намалява основно поради морски животни и растения, които натрупват и дори концентрират живак! Понякога съдържанието на живак в морски животсе повишава няколко пъти повече, отколкото в морската среда.
Естествената вода съдържа живак в две форми: суспендиран (под формата на сорбирани съединения) и разтворен (комплексни, минерални живачни съединения). В определени области на океаните живакът може да се появи под формата на метилживачни комплекси.
Живакът и неговите съединения са силно токсични. При високи концентрации има отрицателен ефект върху нервна система, провокира изменения в кръвта, повлиява секрецията на храносмилателния тракт и двигателната функция. Продуктите от преработката на живак от бактерии са много опасни. Те могат да синтезират органични вещества на базата на живак, които са в пъти по-токсични от неорганичните съединения. Когато ядем риба, живачните съединения могат да влязат в тялото ни.
Максимално допустима концентрация на живак за водната среда
ПДК за живак в обикновена вода е 0,5 μg / l, а в езера за рибарство ПДК за рибни стопанства е по-малко от 0,1 μg / l.
олово (Pb)
Реките и езерата могат да бъдат замърсени с олово по естествен начин, когато оловните минерали се отмиват (гален, англезит, церусит), и по антропогенни средства (изгаряне на въглища, използване на тетраетил олово в горивото, изхвърляния от фабрики за преработка на руда, отпадни води от мини и металургични заводи). Отлагането на оловни съединения и адсорбцията на тези вещества върху повърхността на различни скали са най-важните природни методи за понижаване на нивото му в разтвор. От биологични фактори, водните организми водят до намаляване на нивото на олово в разтвора.
Оловото в реките и езерата е в суспендирана и разтворена форма (минерални и органоминерални комплекси). Също така, оловото е под формата на неразтворими вещества: сулфати, карбонати, сулфиди.
Съдържание на олово в естествените водоеми
Чували сме много за токсичността на този тежък метал. Той е много опасен дори в малки количества и може да причини интоксикация. Проникването на олово в тялото се осъществява чрез дихателната и храносмилателната системи. Изхвърлянето му от тялото е много бавно и е в състояние да се натрупва в бъбреците, костите и черния дроб.
Максимално допустима концентрация на олово за водната среда
Максималната граница на концентрация на олово за водната среда е 0,03 mg/l, а в рибарските езера максималната граница на концентрация за рибни стопанства е 0,1 mg/l.
Тетраетил олово
Той служи като антидетонатор в моторното гориво. По този начин основните източници на замърсяване с това вещество са превозните средства.
Това съединение е силно токсично и може да се натрупва в тялото.
Максимално допустима концентрация на тетраетил олово за водната среда
Максимално допустимото ниво на това вещество се приближава до нула.
Тетраетил олово обикновено не се допуска във води.
сребро (Ag)
Среброто влиза в реки и езера главно от подземни резервоари и в резултат на заустване на отпадъчни води от предприятия (фотографски предприятия, обогатителни фабрики) и мини. Алгицидните и бактерицидните средства могат да бъдат друг източник на сребро.
В разтвор най-важните съединения са сребърните халогениди.
Съдържание на сребро в естествени резервоари
В чистите реки и езера съдържанието на сребро е по-малко от микрограм на литър, в моретата - 0,3 μg / l. Подземните резервоари съдържат до няколко десетки микрограма на литър.
Среброто в йонна форма (при определени концентрации) има бактериостатичен и бактерициден ефект. За да може да се стерилизира вода със сребро, нейната концентрация трябва да бъде повече от 2 * 10 -11 mol / l. Биологична ролясреброто в тялото все още не е добре познато.
Максимално допустима концентрация на сребро за водната среда
Максимално допустимото сребро за водната среда е 0,05 mg / l.
V Руска федерациякачеството на питейната вода трябва да отговаря на определени изисквания, установени от SanPiN 2.1.4.10749-01 "Питейна вода". В Европейския съюз (ЕС) стандартите са определени от директивата „За качеството на питейната вода, предназначена за консумация от човека“ 98/83/EC. Световна организацияЗдравеопазването (СЗО) установява изисквания за качество на водата в Насоките за качество на питейната вода от 1992 г. Съществуват и разпоредби на СИП на САЩ. В нормите има малки разлики в различни показатели, но само вода със съответния химичен състав гарантира здравето на човека. Наличието на неорганични, органични, биологични замърсители, както и повишено съдържание на нетоксични соли в количества, надвишаващи посочените в представените изисквания, води до развитие на различни заболявания.
Основните изисквания към питейната вода са тя да има благоприятни органолептични характеристики, да е безвредна по химичен състав и безопасна в епидемиологично и радиационно отношение. Преди подаване на вода към разпределителните мрежи, във водоприемните пунктове, външните и вътрешните водоснабдителни мрежи, качеството на питейната вода трябва да отговаря на хигиенните норми.
Таблица 1. Изисквания към качеството на питейната вода
| Индикатори | Единици | Максимално допустима концентрация (МДК), не повече | Индикатор за вредност | Клас на опасност | КОЙ | СИП на САЩ | ЕС |
| Водороден експонент | рН | 6-9 | - | - | 6,5-8,5 | 6,5-8,5 | |
| Пълна минерализация (сух остатък) | mg/l | 1000 (1500) | - | - | 1000 | 500 | 1500 |
| Обща твърдост | meq / l | 7,0 (10) | - | - | - | - | 1,2 |
| Окисляемост на перманганат | mg/l | 5,0 | - | - | - | - | 5,0 |
| Общо петролни продукти | mg/l | 0,1 | - | - | - | - | - |
| Повърхностноактивни вещества (повърхностно активни вещества), анионни | mg/l | 0,5 | - | - | - | - | - |
| Фенолен индекс | mg/l | 0,25 | - | - | - | - | - |
| Алкалност | mgHCO3- / l | - | - | - | - | - | 30 |
| Фенолен индекс | mg/l | 0,25 | - | - | - | - | - |
| Неорганични вещества | |||||||
| Алуминий (Al 3+) | mg/l | 0,5 | с. -T. | 2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 |
| Амонячен азот | mg/l | 2,0 | с. -T. | 3 | 1,5 | - | 0,5 |
| азбест | Мил.фибри / л | - | - | - | - | 7,0 | - |
| барий (Ba2+) | mg/l | 0,1 | -"- | 2 | 0,7 | 2,0 | 0,1 |
| берилий (Be2+) | mg/l | 0,0002 | - | 1 | - | 0,004 | - |
| Бор (В, общо) | mg/l | 0,5 | - | 2 | 0,3 | - | 1,0 |
| ванадий (V) | mg/l | 0,1 | с. -T. | 3 | 0,1 | - | - |
| бисмут (Bi) | mg/l | 0,1 | с. -T. | 2 | 0,1 | - | - |
| желязо (Fe, общо) | mg/l | 0,3 (1,0) | орг. | 3 | 0,3 | 0,3 | 0,2 |
| Кадмий (Cd, общо) | mg/l | 0,001 | с. -T. | 2 | 0,003 | 0,005 | 0,005 |
| калий (K+) | mg/l | - | - | - | - | - | 12,0 |
| Калций (Ca +2) | mg/l | - | - | - | - | - | 100,0 |
| кобалт (Co) | mg/l | 0,1 | с. -T. | 2 | - | - | - |
| силиций (Si) | mg/l | 10,0 | с. -T. | 2 | - | - | - |
| Магнезий (Mg +2) | mg/l | - | с. -T. | - | - | - | 50,0 |
| Манган (Mn, общо) | mg/l | 0,1 (0,5) | орг. | 3 | 0,5 (0,1) | 0,05 | 0,05 |
| Мед (Cu, общо) | mg/l | 1,0 | -"- | 3 | 2,0 (1,0) | 1,0-1,3 | 2,0 |
| Молибден (Mo, общо) | mg/l | 0,25 | с. -T. | 2 | 0,07 | - | - |
| Арсен (As, общо) | mg/l | 0,05 | с. -T. | 2 | 0,01 | 0,05 | 0,01 |
| Никел (Ni, общо) | mg/l | 0,1 | с. -T. | 3 | - | - | - |
| Нитрати (от NO 3 -) | mg/l | 45 | с. -T. | 3 | 50,0 | 44,0 | 50,0 |
| Нитрити (от NO 2 -) | mg/l | 3,0 | - | 2 | 3,0 | 3,5 | 0,5 |
| Живак (Hg, общо) | mg/l | 0,0005 | с. -T. | 1 | 0,001 | 0,002 | 0,001 |
| Олово (Pb, общо) | mg/l | 0,03 | -"- | 2 | 0,01 | 0,015 | 0,01 |
| Селен (Se, общо) | mg/l | 0,01 | - | 2 | 0,01 | 0,05 | 0,01 |
| Сребро (Ag +) | mg/l | 0,05 | - | 2 | - | 0,1 | 0,01 |
| Сероводород (H 2 S) | mg/l | 0,03 | орг. | 4 | 0,05 | - | - |
| стронций (Sg 2+) | mg/l | 7,0 | -"- | 2 | - | - | - |
| Сулфати (S0 4 2-) | mg/l | 500 | орг. | 4 | 250,0 | 250,0 | 250,0 |
| Флуориди F - (за климатични региони) | |||||||
| I и II | mg/l | 1,5 | с. -T. | 2 | 1,5 | 2,0-4,0 | 1,5 |
| III | mg/l | 1,2 | -"- | 2 | |||
| Хлориди (Cl -) | mg/l | 350 | орг. | 4 | 250,0 | 250,0 | 250,0 |
| хром (Cr 3+) | mg/l | 0,5 | с. -T. | 3 | - | 0,1 (общо) | - |
| хром (Cr 6+) | mg/l | 0,05 | с. -T. | 3 | 0,05 | 0,05 | |
| цианиди (CN -) | mg/l | 0,035 | -"- | 2 | 0,07 | 0,2 | 0,05 |
| Цинк (Zn 2+) | mg/l | 5,0 | орг. | 3 | 3,0 | 5,0 | 5,0 |
с.-т. - санитарно-токсикологични; орг. – Органолептичен.
Владимир Хомутко
Време за четене: 5 минути
А А
Проблемът с наличието на нефтопродукти във водата и как да се справим с него
Експертите считат нефтопродуктите (ОП) за най-често срещаните и токсични опасни вещества, които служат като източници на замърсяване на естествената водна среда.
Нефтът и неговите производни са нестабилни смеси от наситени и ненаситени въглеводороди, както и техните производни. различен вид... Хидрохимията конвенционално тълкува понятието "нефтопродукти", ограничавайки се само до техните въглеводородни алифатни, ароматни и ациклични фракции, които съставляват основната и най-често срещаната част от петрола и неговите компоненти, отделяни по време на рафинирането на нефт. За да се обозначи съдържанието на нефтопродукти във водата, в международната практика има терминът Hydrocarbon Oil Index („индекс на въглеводородно масло“).
Максимално допустимата концентрация (ПДК) във водите на нефт и нефтопродукти за културни, битови и питейни водоползвания е около 0,3 милиграма на кубичен дециметър, а за обекти за водоползване на риболов - 0,05 милиграма на кубичен дециметър.
Определянето на нефтопродукти, съдържащи се във водата, е възможно с помощта на различни инструменти и методи, които ще разгледаме накратко в тази статия.
Към момента съществуват четири основни метода за определяне на концентрацията на нефт и неговите производни във вода, които се основават на различни физични свойстваопределени петролни продукти:
- метод на гравиметрия;
- IR спектрофотометрия;
- флуорометричен метод;
- техника на газова хроматография.
Методът на приложение на един или друг метод за измерване на съдържанието на нефт и нефтопродукти във вода, както и стандартите MPC за различни видовепетролни продукти, регулирани от околната среда регулаторни документифедерално значение (съкратено - PND F).
Гравиметричен метод
Използването му е регламентирано от PND F номер 14.1: 2.116-97.
Неговата същност е извличането (дехидратирането) на петролни продукти от пробите, предоставени за анализ с помощта на органичен разтворител, последвано от отделяне от полярни съединения с помощта на колонна хроматография върху алуминиев оксид от други класове съединения, след което съдържанието на веществото във водата е количествено определени.
При изследвания на отпадъчни води този метод се използва при концентрации в диапазона от 0,30 до 50,0 милиграма на кубичен дециметър, което не позволява да се определи съответствието на водата със стандартите за ПДК в съоръжения за използване на рибни води.
Друг съществен недостатък на този метод е дългият период от време, необходим за измерванията. Поради това не се използва за текущ технологичен контрол в производството, както и в други случаи, когато бързината на получаване на резултати е от първостепенно значение.
Специалистите приписват предимствата на тази техника на липсата на стандартно калибриране от проби, което е типично за други методи за анализ.
Грешката при използване на този метод с индекс P, равен на 0,95 (± δ,%) при анализа на естествените води варира от 25 до 28 процента, а при анализа на отпадъчни води - от 10 до 35.
IR спектрофотометрия
Използването на тази техника се регулира от PND F номер 14.1: 2: 4.168, както и насоки MUK 4.1.1013-01.
Същността на тази техника за определяне съдържанието на нефтопродукти във вода е отделянето на разтворени и емулгирани нефтени замърсители чрез екстрахирането им с тетрахлорметан, последвано от хроматографско отделяне на нефтопродукта от други съединения от органичната група върху колона, пълна с алуминиев оксид. След това определянето на количеството петролни продукти във водата се извършва според показателите за интензитет на абсорбция в инфрачервената област спектър С-Нвръзки.
Инфрачервената спектроскопия в момента е една от най-мощните аналитични техники и се използва широко както в приложните, така и в фундаменталните изследвания. Използването му е възможно и за нуждите на наблюдението на производствения процес.
Най-популярният метод за такъв спектрален IR анализ в момента е FTIR. Спектрометри, чиято работа се основава на тази техника, дори тези в нишата на по-ниски и средни цени, по своите параметри вече се конкурират с такива традиционни инструменти като дифракционните спектрометри. Сега те се използват широко в много аналитични лаборатории.
В допълнение към оптиката, стандартният набор от такива устройства задължително включва контролен компютър, който не само изпълнява функцията за управление на процеса на получаване на необходимия спектър, но и служи за бърза обработка на получените данни. С помощта на такива IR спектрометри е доста лесно да се получи вибрационният спектър на съединението, представено за анализ.
Основните предимства на тази техника са:
- малки количества изходни проби от анализираната вода (от 200 до 250 милилитра);
- висока чувствителност на метода (стъпката на определяне е 0,02 милиграма на кубичен дециметър, което позволява да се определи съответствието на резултатите със стандартите за MPC за риболовни резервоари).
Основният недостатък на този метод на анализ (особено при използване на фотоколориметрично завършване), експертите наричат висока степен на неговата зависимост от вида на анализираното масло. Определянето с фотоколориметър изисква изграждането на отделни калибровъчни криви за всеки вид нефтопродукт. Това се дължи на факта, че несъответствието между стандарта и анализирания нефтопродукт значително изкривява получените резултати.
Този метод се използва при концентрации на NP от 0,02 до 10 милиграма на кубичен дециметър. Грешката при измерване при P равно на 0,95 (± δ,%) е от 25 до 50 процента.
Регулиран от PND F номер 14.1: 2: 4.128-98.
Същността на тази техника е дехидратирането на нефтопродукти, последвано от извличането им от вода с хексан, след това пречистване на получения екстракт (ако е необходимо) и последващо измерване на флуоресцентния интензитет на екстракта, който възниква от оптичното възбуждане. За измерване на интензитета на флуоресценция се използва флуиден анализатор от марката "Fluorat-2".
Безспорните предимства на този метод включват:
Необходими са ароматни въглеводороди за възбуждане и последващо регистриране на флуоресцентно излъчване различни условия... Експертите отбелязват зависимостта на спектралните промени във флуоресценцията от дължината на вълната на вълнуващата светлина. Ако възбуждането се случи в близката част на ултравиолетовия спектър и още повече във видимата му област, тогава флуоресценцията се появява само в полиядрени въглеводороди.
Тъй като техният дял е доста малък и пряко зависи от естеството на изследвания нефтопродукт, възниква висока степен на зависимост на получения аналитичен сигнал от конкретния вид нефтопродукт. Когато са изложени на ултравиолетово лъчение, само някои въглеводороди луминесцират, главно високомолекулни ароматни от полицикличната група. Освен това интензитетът на тяхното излъчване варира значително.
В тази връзка, за да се получат надеждни резултати, е наложително да има стандартен разтвор, който съдържа същите луминесцентни компоненти (и в същите относителни пропорции), които присъстват в анализираната проба. Най-често това е трудно постижимо, поради което флуорометричният метод за определяне на съдържанието на нефтопродукти във вода, който се основава на записване на интензитета на флуоресцентното лъчение във видимата част на спектъра, е неподходящ за масови анализи.
Този метод може да се прилага при концентрации на петролни продукти в диапазона от 0,005 до 50,0 милиграма на кубичен дециметър.
Грешката в получените резултати (при P равно на 0,95, (± δ,%)) варира от 25 до 50 процента.
Използването на тази техника е регламентирано от GOST 31953-2012.
Тази техника се използва за определяне на масовата концентрация на различни петролни продукти както в питейни (включително опаковани в контейнери), така и в естествени (както повърхностни, така и подземни) води, както и във вода, съдържаща се в битови и питейни източници. Този метод е ефективен и при анализ на отпадъчни води. Основното е, че масовата концентрация на нефтопродуктите е не по-малко от 0,02 милиграма на кубичен дециметър.
Същността на метода на газовата хроматография е извличането на NP от анализираната водна проба с помощта на екстрагент, последващото му пречистване от полярни съединения с помощта на сорбент и крайният анализ на полученото вещество на газов хроматограф.
Резултатът се получава след сумиране на площите на хроматографските пикове на емитираните въглеводороди и чрез последващо изчисляване на съдържанието на ОП в анализираната водна проба, като се използва предварително определена калибровъчна зависимост.
Газовата хроматография не само определя общата концентрация на нефтопродукти във водата, но също така идентифицира техния специфичен състав.
Газовата хроматография обикновено е техника, основана на разделяне на термостабилни летливи съединения. Приблизително пет процента от общия брой органични съединения, известни на науката, отговарят на тези изисквания. Но именно те заемат 70-80 процента от общия брой съединения, използвани от човека в производството и ежедневието.
Ролята на подвижната фаза в тази техника се играе от газ-носител (обикновено от инертна група), който протича през неподвижна фаза с много по-голяма площповърхност. Като газ-носител на мобилната фаза се използват следните:
- водород;
- азот;
- въглероден двуокис;
- хелий;
- аргон.
Най-често се използва най-достъпният и евтин азот.
Именно с помощта на газ-носител отделените компоненти се пренасят по хроматографската колона. Освен това този газ не взаимодейства нито с отделяните компоненти, нито с веществото на неподвижната фаза.
Основните предимства на газовата хроматография:
- относителната простота на използваното оборудване;
- достатъчно широко поле на приложение;
- възможността за високоточно определяне на достатъчно ниски концентрации на газове в органични съединения;
- скоростта на получаване на резултатите от анализа;
- широка гама от използвани сорбенти и вещества за стационарни фази;
- високо ниво на гъвкавост, което ви позволява да променяте условията на разделяне;
- възможност за задържане химична реакцияв хроматографски детектор или в хроматографска колона, което значително увеличава обхвата на анализираните химични съединения;
- повишено информационно съдържание в случай на приложение с други инструментални методи за анализ (например с мас-спектрометрия и FTIR спектрометрия).
Грешката в резултатите от тази техника (P е 0,95 (± δ,%)) варира от 25 до 50 процента.
Трябва да се отбележи, че само методът за измерване на съдържанието на нефтопродукти във вода с помощта на газова хроматография е стандартизиран в международна организацияотносно стандартизацията, която всички познаваме под абревиатурата ISO, тъй като само тя дава възможност да се идентифицират видовете замърсявания с нефт и нефтопродукти.
Независимо от използвания метод, постоянният мониторинг на водите, използвани в производството и в битовата сфера е жизненоважен. Според експерти по околната среда някои руски региониповече от половината от всички заболявания по някакъв начин са свързани с качеството на питейната вода.
Висока концентрация на нефтопродукти във водата
Освен това, според оценките на същите учени, само едно подобрение на качеството на питейната вода може да удължи живота за период от пет до седем години. Всички тези фактори показват значението на постоянния мониторинг на състоянието на водите в близост до предприятията на нефтената промишленост, които са основни източници на замърсяване на околната среда с петрола и неговите производни.
Навременното откриване на превишаване на ПДК на нефтопродукти във водата ще позволи да се избегнат широкомащабни смущения в екосистемата и своевременно да се вземат необходимите мерки за отстраняване на тази ситуация.
Въпреки това, за ефективна работа, учените по околната среда се нуждаят от държавна подкрепа. Освен това не толкова под формата на парични субсидии, колкото в създаването на регулаторна рамка, регулираща отговорността на предприятията на националната икономика за нарушаване на екологичните стандарти, както и в строг контрол върху прилагането на приетите стандарти.
PEEP е максимално допустимата концентрация на вещество във водата на водоем за битова и питейна и културно-битова вода, mg/l. Тази концентрация не трябва да има пряк или косвен ефект върху човешкия организъм през целия живот, както и върху здравето на следващите поколения и не трябва да влошава хигиенните условия на използване на водата. MPCV.r. - Максимално допустима концентрация на вещество във водата на водоем, използван за риболовни цели, mg/l.
Оценката на качеството на водните екосистеми се основава на регулаторни и политически документи, като се използват директни хидрогеохимични оценки. Таблица 2.4 като пример са дадени критериите за оценка на химическото замърсяване на повърхностните води.
За водата са установени максимално допустими концентрации на повече от 960 химични съединения, които са обединени в три групи според следните ограничителни показатели на опасност (LPV): санитарно-токсикологични (с.-т.); общо санитарно (общо); органолептичен (орг.).
ПДК на някои вредни вещества във водната среда са представени в табл. 2.1.4.
Най-високи изисквания се поставят към питейната вода. Държавен стандартвърху водата, използвана за пиене и в Хранително-вкусовата промишленост(SanPiN 2.1.4.1074-01), определя органолептичните характеристики на водата, които са благоприятни за хората: вкус, мирис, цвят, прозрачност, както и безвредността на химичния й състав и епидемиологична безопасност.
Таблица 2.1.4
ПДК на вредни вещества във водни обекти на битови, питейни и
културно и битово водоползване, mg/l
(GN 2.1.5.689-98)
| Вещества | LPV | pdk |
| 1 | 2 | 3 |
| /> Бор | С.-т. | 0,5 |
| бром | С.-т. | 0,2 |
| Бисмут | С.-т. | 0,1 |
| Хексахлорбензен | С.-т. | 0,05 |
| диметиламин | С.-т. | 0,1 |
| дифлуородихлорометан (фреон) | С.-т. | 10 |
| Диетилов етер | Org. | 0,3 |
| Желязо | Org. | 0,3 |
| Изопрен | Org. | 0,005 |
| кадмий | С.-т. | 0,001 |
| Карбофос | Org. | 0,05 |
| керосин: | | |
| Окислен | Org. | 0,01 |
| Осветление (GOST 4753-68) | Org. | 0,05 |
| Технически | Org. | 0,001 |
| киселина: | | |
| бензоин | често срещани | 0,6 |
| Дифенилоцетен | често срещани | 0,5 |
| масло | често срещани | 0,7 |
| Мравчена | често срещани | 3,5 |
| Оцетна | често срещани | 1,2 |
| Синтетични мастни киселини | често срещани | 0,1 |
| C5-C20 | | |
| манган | Org. | 0,1 |
| медни | Org. | 1 |
| метанол | S-t. | 3 |
| Молибден | S-t. | 0,25 |
| урея | често срещани | 1 |
| нафталин | Org. | 0,01 |
| масло: | | |
| Поли-сяра | Org. | 0,1 |
| Издръжлив | Org. | 0,3 |
| Нитрати от: | | |
| NO3- | S-t. | 45 |
| NO2- | S-t. | 3,3 |
| Полиетиленамин | S-t. | 0,1 |
| тиоцианати | S-t. | 0,1 |
| живак | S-t. | 0,0005 |
| Водя | S-t. | 0,03 |
| Въглероден дисулфид | Org. | 1 |
| Терпентин | Org. | 0,2 |
| Сулфиди | често срещани | Отсъствие |
| Тетраетил олово | S-t. | Отсъствие |
| Трибутил фосфат | често срещани | 0,01 |
Питейната вода по всяко време на годината не трябва да съдържа по-малко от 4 g / m3 кислород, а наличието на минерални примеси (mg / l) в нея не трябва да надвишава: сулфати (SO4 -) - 500; хлориди (Cl-) - 350; желязо (Fe2 + + Fe3 +) - 0,3; манган (Mn2 +) - 0,1; мед (Cu2 +) - 1,0; цинк (Zn2+) - 5,0; алуминий (Al) - 0,5; метафосфати (PO3") - 3,5; фосфати (PO4
3") - 3,5; сух остатък - 1000. Така водата е подходяща за пиене, ако нейната обща минерализация не надвишава 1000 mg / l. Много ниската минерализация на водата (под 1000 mg / l) също влошава вкуса й, а водата , обикновено лишен от соли (дестилиран), е вреден за здравето, тъй като употребата му нарушава храносмилането и дейността на ендокринните жлези. Понякога, по съгласие с органите на санитарно-епидемиологичната служба, съдържание на сух остатък до 1500 mg / l е позволено.
Показатели, характеризиращи замърсяването на водоеми и питейни води с вещества, класифицирани като класове на опасност 3 и 4, както и физикохимични свойстваи органолептичните характеристики на водата са по избор. Те се използват за потвърждаване на степента на интензивност на антропогенното замърсяване на водоизточниците, установена по приоритетни показатели.
Прилагането на различни критерии за оценка на качеството на водата трябва да се основава на предимството на изискванията на това водоползване, чиито критерии са по-строги. Например, ако воден обект едновременно служи за питейни и риболовни цели, тогава към оценката на качеството на водата могат да бъдат наложени по-строги изисквания (екологични и рибни).
PCZ-10 (индикатор за химическо замърсяване). Този показател е особено важен за райони, където се наблюдава химическо замърсяване за няколко вещества наведнъж, всяко от които е многократно по-високо от ПДК. Изчислява се само когато се идентифицират зони на аварийна екологична ситуация и зони на екологично бедствие.
Изчислението се извършва за десет съединения, които надвишават максимално допустимата концентрация, съгласно формулата:
PCZ-10 = С1 / PDK1 + С2 / PDK2 + С3 / PDK3 + ... С10 / PDK10,
където Сь С2, С3 ... Сю - концентрация на химични вещества във водата: ПДК - риболов.
При определяне на PCZ-10 за химикали, за които няма относително задоволителна стойност на замърсяването на водата, съотношението C / MPC условно се приема равно на 1.
За да се установи PCZ-10, се препоръчва да се анализира водата според максималния възможен брой показатели.
Допълнителните показатели включват общоприетите физикохимични и биологични характеристикидаване Главна идеяза състава и качеството на водите. Тези показатели се използват за по-нататъшна характеристика на процесите, протичащи във водните обекти. В допълнение, допълнителните характеристики включват показатели, които отчитат способността на замърсителите да се натрупват в дънните седименти и водните организми.
Коефициентът на натрупване на дъното KDA се изчислява по формулата:
KDA = SDO / Sv,
където Sd. О. и Sv е концентрацията на замърсители в дънните седименти и водата, съответно.
Коефициент на натрупване във водни организми:
Kn = Cr / Sv,
където Cr е концентрацията на замърсители във водните организми.
Критичните концентрации на химикали (ХК) се определят по метода за определяне на критичните концентрации на замърсители, разработен от Държавния комитет по хидрометрия през 1983 г.
Средните стойности на CC на някои замърсители са, mg / l: мед - 0,001 ... 0,003; кадмий - 0,008 ... 0,020; цинк - 0,05 ... 0,10; ПХБ - 0,005; бензо (а) пирен - 0,005.
При оценката на състоянието на водните екосистеми характеристиките на състоянието и развитието на всички екологични групи от водната общност са доста надеждни показатели.
При идентифициране на разглежданите зони се използват индикатори за бактерио-, фито- и зоопланктон, както и за ихтиофауната. Освен това, за да се определи степента на токсичност на водите, се използва интегрален индикатор - биотест (върху по-ниски ракообразни). В същото време трябва да се наблюдава съответната токсичност на водната маса във всички основни фази на хидроложкия цикъл.
Основните показатели за фито- и зоопланктона, както и за зообентоса, са приети на базата на данни от регионалните служби за хидробиологичен контрол, характеризиращи степента на екологична деградация на сладководни екосистеми.
Параметрите на индикаторите, предложени за идентифициране на зони в дадена територия, трябва да се формират на базата на материали от достатъчно дълги наблюдения (най-малко три години).
Трябва да се има предвид, че индикаторните стойности на видовете могат да бъдат различни в различните климатични зони.
При оценката на състоянието на водните екосистеми са важни показателите за ихтиофауната, особено за уникални, специално защитени водни тела и резервоари от първа и най-висока рибна категория.
BOD - биологична нуждав кислород - количеството кислород, използвано в биохимичните процеси на окисление на органични вещества (с изключение на процесите на нитрификация) за определено време на инкубация на пробата (2, 5, 20, 120 дни), mg O2 / l вода (BODp - за 20 дни, БПК5 - за 5 дни).
Окислителният процес при тези условия се осъществява от микроорганизми, които използват органични компоненти като храна. Методът BOD е както следва. Изследваните отпадъчни води се разреждат след два часа утаяване чиста вода, взето в такова количество, че съдържащият се в него излишък кислород е достатъчен за пълното окисляване на всички органични вещества в отпадъчните води. След като се определи съдържанието на разтворен кислород в получената смес, тя се оставя в затворена бутилка за 2, 3, 5, 10, 15 дни, като се определя съдържанието на кислород след всеки от изброените периоди от време (инкубационен период). Намаляването на количеството кислород във водата показва колко от него през това време се изразходва за окисляване на органичните вещества в отпадъчните води. Това количество, отнесено към 1 литър отпадъчна вода, е индикатор за биохимичната нужда от кислород. отпадъчни водиза даден период от време (BPK2, BPKz, BPK5, BPKyu, BPK15).
Трябва да се отбележи, че биохимичната консумация на кислород не включва консумацията на кислород за нитрификация. Следователно, пълната БПК трябва да се извърши преди началото на нитрификацията, която обикновено започва след 15-20 дни. БПК на отпадъчните води се изчислява по формулата:
BOD = [(a1 ~ b1) ~ (a2 ~ b2)] X 1000
V '
където ai е концентрацията на кислород в пробата, подготвена за определяне в началото на инкубацията (в „нулевия ден“), mg/l; a2 — концентрация на кислород във водата за разреждане в началото на инкубацията, mg / l; b1 — концентрация на кислород в пробата в края на инкубацията, mg / l; b2 — концентрация на кислород във водата за разреждане в края на инкубацията, mg / l; V е обемът на отпадъчната вода, съдържаща се в 1 литър от пробата, след всички направени разреждания, ml.
ХПК е химическата нужда от кислород, определена по бихроматния метод, т.е. количеството кислород, еквивалентно на количеството изразходван окислител, необходимо за окисляването на всички редуциращи агенти, съдържащи се във водата, mg O2 / l вода.
Химичната нужда от кислород, изразена като брой милиграми кислород на литър отпадъчна вода, се изчислява по формулата:
Khpk - 8 (a - b) x N1000
V '
където а е обемът на разтвора на сол на Мор, изразходван за титруване в празен опит, ml; b е обемът на същия разтвор, изразходван за титруване на пробата, ml; N е нормалността на титриран разтвор на сол на Мор; V е обемът на анализираната отпадъчна вода, ml; 8 - кислороден еквивалент.
Съотношението BODp / COD се използва за оценка на ефективността на биохимичното окисление на веществата.
МАКСИМАЛНО ДОПУСТИМА КОНЦЕНТРАЦИЯ (MAC) НА ОПАСНИ ВЕЩЕСТВА- това е максималната концентрация на вредно вещество, което за определено време на експозиция не засяга здравето на човек и неговото потомство, както и на компонентите на екосистемата и природната общност като цяло.
Много примеси от различни промишлено производствои превозни средства. За контролиране на съдържанието им във въздуха са необходими добре дефинирани стандартизирани екологични стандарти, поради което е въведено понятието за максимално допустима концентрация. Стойностите на ПДК за въздуха се измерват в mg / m 3. MPC са разработени не само за въздух, но и за хранителни продукти, вода (питейна вода, резервоарна вода, отпадни води), почва.
За максимална концентрация за работната зона се счита такава концентрация на вредно вещество, което при ежедневна работа през целия работен период не може да причини заболяване по време на работа или в отдалечените периоди от живота на настоящето и следващите поколения.
Граничните концентрации за околния въздух се измерват в населени места и се отнасят за определен период от време. За въздуха се разграничават максимална единична доза и средна дневна доза.
В зависимост от стойността на MPC химични веществавъв въздуха те се класифицират според степента на опасност. За изключително опасни субстанции(живачни пари, сероводород, хлор) ПДК във въздуха на работната зона не трябва да надвишава 0,1 mg / m 3. Ако максимално допустимата концентрация е повече от 10 mg / m 3, тогава веществото се счита за ниско опасно. Такива вещества включват например амоняк.
| Маса 1. ДОПУСТИМИ КОНЦЕНТРАЦИИнякои газообразни веществав атмосферния въздух и въздуха промишлени помещения | ||
| Вещество | ПДК в атмосферния въздух, mg / m 3 | MPC във въздуха произв. помещения, mg / m 3 |
| Азотен диоксид | Максимум еднократно 0,085 Средно дневно 0,04 |
2,0 |
| серен диоксид | Максимум еднократно 0,5 Средно дневно 0,05 |
10,0 |
| Въглероден окис | Максимум еднократно 5.0 Средно дневно 3.0 |
През работния ден 20.0 В рамките на 60 минути * 50.0 В рамките на 30 минути * 100.0 В рамките на 15 минути * 200.0 |
| Флуороводород | Максимум еднократно 0,02 Средно дневно 0,005 |
0,05 |
| * Повтаряща се работав условия високо съдържание CO във въздуха на работната зона може да се извършва с почивка от най-малко 2 часа | ||
ПДК са определени за обикновения човек, но хората, отслабени от заболяване и други фактори, могат да се чувстват неудобно при концентрации на вредни вещества, по-ниски от ПДК. Това например важи за заклетите пушачи.
Стойностите на максимално допустимите концентрации на някои вещества в редица страни се различават значително. Така максимално допустимата концентрация на сероводород във въздуха при 24-часова експозиция в Испания е 0,004 mg / m 3, а в Унгария - 0,15 mg / m 3 (в Русия - 0,008 mg / m 3).
В нашата страна стандартите за максимално допустима концентрация се разработват и утвърждават от органите на санитарно-епидемиологичната служба и държавни органив областта на опазването на околната среда. Стандартите за качество на околната среда са единни за цялата територия на Руската федерация. Като се вземат предвид природно-климатичните особености, както и повишената социална стойност на отделните територии, за тях могат да се установят нормативи за максимално допустима концентрация, отразяващи специални условия.
При едновременното присъствие на няколко вредни вещества с еднопосочно действие в атмосферата, сумата от съотношенията на техните концентрации към ПДК не трябва да надвишава единица, но това не винаги е така. Според някои оценки 67% от руското население живее в региони, където концентрацията на вредни вещества във въздуха е по-висока от установената максимално допустима концентрация. През 2000 г. съдържанието на вредни вещества в атмосферата в 40 града с общо население около 23 милиона души от време на време надвишава максимално допустимата концентрация с повече от десет пъти.
При оценката на риска от замърсяване, изследванията, проведени в биосферни резервати... Но в големите градове природната среда далеч не е идеална. Така че, по отношение на съдържанието на вредни вещества, река Москва в града се счита за „мръсна река“ и „много мръсна река“. На изхода на река Москва от Москва съдържанието на нефтопродукти е 20 пъти по-високо от максимално допустимите концентрации, желязо - 5 пъти, фосфати - 6 пъти, мед - 40 пъти, амониев азот - 10 пъти. Съдържанието на сребро, цинк, бисмут, ванадий, никел, бор, живак и арсен в дънните седименти на река Москва надвишава нормата с 10-100 пъти. Тежките метали и други токсични вещества от водата навлизат в почвата (например по време на наводнения), растения, риба, селскостопански продукти, питейна вода, както в Москва, така и надолу по течението в Московска област.
Химичните методи за оценка на качеството на околната среда са много важни, но те не дават пряка информация за биологичната опасност от замърсителите – това е задачата на биологичните методи. Максимално допустимите концентрации са определени стандарти за щадящо въздействие на замърсителите върху човешкото здраве и природната среда.
Елена Савинкина
