Metalele grele sunt substanțe toxice foarte periculoase. În zilele noastre, monitorizarea nivelurilor diferitelor astfel de substanțe este deosebit de importantă în zonele industriale și urbane.
Deși toată lumea știe ce sunt metalele grele, nu toată lumea știe ce elemente chimice inca se încadrează în această categorie. Există multe criterii după care diferiți oameni de știință definesc metalele grele: toxicitatea, densitatea, masa atomică, ciclurile biochimice și geochimice, distribuția în natură. Conform unui criteriu, metalele grele includ arsenul (un metaloid) și bismutul (un metal fragil).
Date generale despre metalele grele
Sunt cunoscute peste 40 de elemente care sunt clasificate drept metale grele. Au o masă atomică mai mare de 50 a.u. Oricât de ciudat ar părea, aceste elemente sunt extrem de toxice chiar și la un cumul scăzut pentru organismele vii. V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo…Pb, Hg, U, Th… toate se încadrează în această categorie. Chiar și cu toxicitatea lor, multe dintre ele sunt oligoelemente importante, altele decât cadmiul, mercurul, plumbul și bismutul pentru care nu s-a găsit niciun rol biologic.
Conform unei alte clasificări (și anume, N. Reimers), metalele grele sunt elemente care au o densitate mai mare de 8 g/cm3. Astfel, vor fi mai puține dintre aceste elemente: Pb, Zn, Bi, Sn, Cd, Cu, Ni, Co, Sb.
Teoretic, metalele grele pot fi numite întregul tabel periodic al elementelor începând cu vanadiu, dar cercetătorii ne demonstrează că acest lucru nu este în întregime adevărat. O astfel de teorie se datorează faptului că nu toate sunt prezente în natură în limite toxice, iar confuzia în procesele biologice este minimă pentru mulți. Acesta este motivul pentru care mulți includ doar plumbul, mercurul, cadmiul și arsenul în această categorie. Comisia Economică pentru Europa a Națiunilor Unite nu este de acord cu această opinie și consideră că metalele grele sunt zincul, arsenul, seleniul și antimoniul. Același N. Reimers crede că prin eliminarea elementelor rare și nobile din tabelul periodic, metalele grele rămân. Dar nici aceasta nu este o regulă, alții adaugă în această clasă aur, platină, argint, wolfram, fier, mangan. De aceea va spun ca inca nu este clar acest subiect...
Discutarea echilibrului ionilor diverse substanteîn soluție, vom descoperi că solubilitatea unor astfel de particule este legată de mulți factori. Principalii factori de solubilizare sunt pH-ul, prezența liganzilor în soluție și potențialul redox. Sunt implicați în procesele de oxidare a acestor elemente de la o stare de oxidare la alta, în care solubilitatea ionului în soluție este mai mare.
În funcție de natura ionilor, în soluție pot apărea diferite procese:
- hidroliză,
- complexare cu diferiți liganzi;
- polimerizare hidrolitică.
Datorită acestor procese, ionii pot precipita sau pot rămâne stabili în soluție. Proprietățile catalitice ale unui anumit element și disponibilitatea lui pentru organismele vii depind de aceasta.
Multe metale grele formează complexe destul de stabile cu substanțele organice. Aceste complexe fac parte din mecanismul de migrare a acestor elemente în iazuri. Aproape toți chelații de metale grele sunt stabili în soluție. De asemenea, complexele de acizi din sol cu săruri ale diferitelor metale (molibden, cupru, uraniu, aluminiu, fier, titan, vanadiu) au o solubilitate bună într-un mediu neutru, ușor alcalin și ușor acid. Acest fapt este foarte important, deoarece astfel de complexe se pot deplasa în stare dizolvată pe distanțe lungi. Cele mai expuse resurse de apă- acestea sunt corpuri de apă slab mineralizate și de suprafață, unde nu are loc formarea altor astfel de complexe. Pentru a înțelege factorii care reglează nivelul unui element chimic în râuri și lacuri, reactivitatea chimică a acestora, biodisponibilitatea și toxicitatea, este necesar să se cunoască nu numai conținutul total, ci și proporția de liber și forme aferente metal.
Ca urmare a migrării metalelor grele în complexe metalice în soluție, pot apărea următoarele consecințe:
- În primul rând, cumularea ionilor unui element chimic crește datorită trecerii acestora de la sedimentele de fund la soluțiile naturale;
- În al doilea rând, există posibilitatea de a modifica permeabilitatea membranei complexelor rezultate, spre deosebire de ionii convenționali;
- De asemenea, toxicitatea unui element în formă complexă poate diferi de forma ionică obișnuită.
De exemplu, cadmiul, mercurul și cuprul în forme chelate au o toxicitate mai mică decât ionii liberi. De aceea, nu este corect să vorbim despre toxicitate, biodisponibilitate, reactivitate chimică doar în ceea ce privește conținutul total al unui anumit element, fără a ține cont de proporția de forme libere și legate ale unui element chimic.
De unde provin metalele grele din mediul nostru? Motivele prezenței unor astfel de elemente pot fi apele uzate de la diverse instalații industriale implicate în metalurgia feroasă și neferoasă, inginerie mecanică și galvanizare. Unele substanțe chimice se găsesc în pesticide și îngrășăminte și astfel pot fi o sursă de poluare pentru iazurile locale.
Și dacă intri în secretele chimiei, atunci principalul vinovat în creșterea nivelului de săruri solubile ale metalelor grele este ploaia acidă (acidificarea). O scădere a acidității mediului (o scădere a pH-ului) presupune trecerea metalelor grele de la compușii slab solubili (hidroxizi, carbonați, sulfați) la cei mai ușor solubili (nitrați, hidrosulfați, nitriți, bicarbonați, cloruri) în sol. soluţie.
Vanadiu (V)
Trebuie remarcat în primul rând că contaminarea cu acest element prin mijloace naturale este puțin probabilă, deoarece acest element este foarte dispersat în scoarța terestră. În natură, se găsește în asfalturi, bitumuri, cărbuni, minereuri de fier. Petrolul este o sursă importantă de poluare.
Conținutul de vanadiu din rezervoarele naturale
Rezervoarele naturale conțin o cantitate nesemnificativă de vanadiu:
- în râuri - 0,2 - 4,5 µg / l,
- în mări (în medie) - 2 μg / l.
Complecșii anionici (V 10 O 26) 6- și (V 4 O 12) 4- sunt foarte importanți în procesele de tranziție a vanadiului în stare dizolvată. Complexele de vanadiu solubile cu substanțe organice, cum ar fi acizii humici, sunt, de asemenea, foarte importante.
Concentrația maximă admisă de vanadiu pentru mediul acvatic
Vanadiul în doze mari este foarte dăunător pentru oameni. Concentrația maximă admisă pentru mediul acvatic (MAC) este de 0,1 mg/l, iar în iazurile piscicole, MAC-ul fermei piscicole este și mai mic - 0,001 mg/l.
Bismut (Bi)
În principal, bismutul poate pătrunde în râuri și lacuri ca urmare a proceselor de leșiere a mineralelor care conțin bismut. Există și surse artificiale de poluare cu acest element. Acestea pot fi fabrici de sticlă, parfumuri și produse farmaceutice.
Conținutul de bismut din rezervoarele naturale
- Râurile și lacurile conțin mai puțin de un microgram de bismut pe litru.
- Dar apele subterane pot conține chiar și 20 μg/l.
- În mări, bismutul, de regulă, nu depășește 0,02 µg/l.
Concentrația maximă admisă de bismut pentru mediul acvatic
Concentrația maximă admisă de bismut pentru mediul acvatic este de 0,1 mg/l.
Fier (Fe)
Fier - element chimic nu este rar, este conținut în multe minerale și roci și, astfel, în rezervoarele naturale nivelul acestui element este mai mare decât al altor metale. Poate apărea ca urmare a proceselor de intemperii. stânci, distrugerea acestor roci și dizolvarea. Formând diverse complexe cu substanțe organice dintr-o soluție, fierul poate fi în stări coloidale, dizolvate și suspendate. Este imposibil să nu menționăm sursele antropice de poluare cu fier. Apele reziduale de la fabricile metalurgice, de prelucrare a metalelor, de vopsele și lacuri și textile se desfac uneori din cauza excesului de fier.
Cantitatea de fier din râuri și lacuri depinde de compoziție chimică soluție, pH și parțial pe temperatură. Formele ponderate ale compușilor de fier au o dimensiune mai mare de 0,45 μg. Principalele substanțe care fac parte din aceste particule sunt suspensiile cu compuși de fier absorbit, oxid de fier hidrat și alte minerale care conțin fier. Particulele mai mici, adică formele coloidale de fier, sunt considerate împreună cu compușii de fier dizolvați. Fierul în stare dizolvată este format din ioni, hidroxocomplexuri și complexe. În funcție de valență, se observă că Fe(II) migrează sub formă ionică, în timp ce Fe(III) rămâne în stare dizolvată în absența diferitelor complexe.
În balanța compușilor de fier în soluție apoasă, este foarte important și rolul proceselor de oxidare, atât chimice, cât și biochimice (bacteriile de fier). Aceste bacterii sunt responsabile de tranziția ionilor de fier Fe(II) la starea Fe(III). Compușii ferici tind să se hidrolizeze și să precipite Fe(OH)3. Atât Fe(II) cât și Fe(III) sunt predispuse la formarea de complexe hidroxo de tip – , + , 3+ , 4+ , +, în funcție de aciditatea soluției. În condiții normale în râuri și lacuri, Fe(III) este asociat cu diverse substanțe anorganice și organice dizolvate. La pH mai mare de 8, Fe(III) se transformă în Fe(OH)3. Formele coloidale ale compușilor de fier sunt cele mai puțin studiate.
Conținutul de fier în apele naturale
În râuri și lacuri, nivelul de fier fluctuează la nivelul de n * 0,1 mg/l, dar poate crește în apropierea mlaștinilor la câțiva mg/l. În mlaștini, fierul este concentrat sub formă de săruri humate (săruri ale acizilor humici).
Rezervoarele subterane cu pH scăzut conțin cantități record de fier - până la câteva sute de miligrame pe litru.
Fierul este un micronutrient esențial și depinde de diverse importante procese biologice. Afectează intensitatea dezvoltării fitoplanctonului și de aceasta depinde calitatea microflorei din corpurile de apă.
Nivelul fierului din râuri și lacuri este sezonier. Cele mai mari concentrații în corpurile de apă se observă iarna și vara din cauza stagnării apei, dar primăvara și toamna nivelul acestui element scade vizibil din cauza amestecării maselor de apă.
Astfel, o cantitate mare de oxigen duce la oxidarea fierului din forma divalentă în forma trivalentă, formând hidroxid de fier, care precipită.
Concentrația maximă admisă de fier pentru mediul acvatic
Apa cu o cantitate mare de fier (mai mult de 1-2 mg/l) se caracterizează printr-un gust slab. Are un gust astringent neplăcut și nu este potrivit pentru scopuri industriale.
MPC-ul fierului pentru mediul acvatic este de 0,3 mg/l, iar în iazurile piscicole, MPC-ul fermelor piscicole este de 0,1 mg/l.
Cadmiu (Cd)
Contaminarea cu cadmiu poate apărea în timpul levigarii solului, în timpul descompunerii diferitelor microorganisme care îl acumulează, precum și din cauza migrării din minereurile de cupru și polimetalice.
Omul este, de asemenea, vinovat pentru contaminarea cu acest metal. Apele uzate de la diverse întreprinderi care desfășoară activități de prelucrare a minereurilor, producție galvanică, chimică, metalurgică pot conține cantități mari de compuși de cadmiu.
Procesele naturale de reducere a nivelului de compuși ai cadmiului sunt sorbția, consumul acestuia de către microorganisme și precipitarea carbonatului de cadmiu slab solubil.
În soluție, cadmiul este, de regulă, sub formă de complexe organo-minerale și minerale. Substanțele sorbite pe bază de cadmiu sunt cele mai importante forme în suspensie ale acestui element. Migrația cadmiului în organismele vii (hidrobionite) este foarte importantă.
Conținutul de cadmiu în corpurile naturale de apă
Nivelul de cadmiu în râuri curate iar lacurile fluctuează la un nivel mai mic de un microgram pe litru, în apele poluate nivelul acestui element ajunge la câteva micrograme pe litru.
Unii cercetători cred că cadmiul, în cantități mici, poate fi important pentru dezvoltarea normală a animalelor și a oamenilor. Concentrații crescute cadmiul este foarte periculos pentru organismele vii.
Concentrația maximă admisă de cadmiu pentru mediul acvatic
MPC pentru mediul acvatic nu depășește 1 µg/l, iar în iazurile piscicole, MPC-ul pentru fermele piscicole este mai mic de 0,5 µg/l.
Cobalt (Co)
Râurile și lacurile pot fi contaminate cu cobalt ca urmare a leșierii cuprului și a altor minereuri, din sol în timpul descompunerii organismelor dispărute (animale și plante) și, bineînțeles, ca urmare a activității întreprinderilor chimice, metalurgice și de prelucrare a metalelor. .
Principalele forme de compuși de cobalt sunt în stare dizolvată și suspendată. Pot apărea variații între aceste două stări din cauza modificărilor pH-ului, temperaturii și compoziției soluției. În stare dizolvată, cobaltul se găsește sub formă de complexe organice. Râurile și lacurile au caracteristica că cobaltul este reprezentat de un cation divalent. În prezența unui număr mare de agenți de oxidare în soluție, cobaltul poate fi oxidat la un cation trivalent.
Se găsește la plante și animale deoarece joacă un rol important în dezvoltarea lor. Este unul dintre principalele oligoelemente. Dacă există o deficiență de cobalt în sol, atunci nivelul acestuia în plante va fi mai mic decât de obicei și, ca urmare, pot apărea probleme de sănătate la animale (există riscul de anemie). Acest fapt se observă mai ales în zona non-cernoziom de taiga-pădure. Face parte din vitamina B 12, reglează absorbția substanțelor azotate, crește nivelul de clorofilă și acid ascorbic. Fără el, plantele nu pot acumula cantitatea necesară de proteine. Ca toate metalele grele, poate fi toxic cantitati mari.
Conținutul de cobalt din apele naturale
- Nivelurile de cobalt din râuri variază de la câteva micrograme la miligrame pe litru.
- În mări, nivelul mediu de cadmiu este de 0,5 µg/l.
Concentrația maximă admisă de cobalt pentru mediul acvatic
MPC pentru cobalt pentru mediul acvatic este de 0,1 mg/l, iar în iazurile piscicole, MPC pentru fermele piscicole este de 0,01 mg/l.
Mangan (Mn)
Manganul intră în râuri și lacuri prin aceleași mecanisme ca și fierul. În principal, eliberarea acestui element în soluție are loc în timpul leșierii mineralelor și minereurilor care conțin mangan (ocru negru, brownit, piroluzit, psilomelan). Manganul poate proveni și din descompunerea diferitelor organisme. Industria are, cred, cel mai mult mare rolîn poluarea cu mangan (apele uzate din mine, industria chimica, metalurgie).
Scăderea cantității de metal asimilabil în soluție are loc, ca și în cazul altor metale în condiții aerobe. Mn(II) este oxidat la Mn(IV), drept urmare precipită sub formă de MnO2. Factorii importanți în astfel de procese sunt temperatura, cantitatea de oxigen dizolvat în soluție și pH-ul. O scădere a manganului dizolvat în soluție poate apărea atunci când este consumat de alge.
Manganul migrează în principal sub formă de suspensii, care, de regulă, indică compoziția rocilor din jur. Îl conțin în amestec cu alte metale sub formă de hidroxizi. Predominanța manganului sub formă coloidală și dizolvată indică faptul că acesta este asociat cu compuși organici care formează complexe. Se observă complexe stabile cu sulfați și bicarbonați. Cu clor, manganul formează complexe mai rar. Spre deosebire de alte metale, este mai slab reținut în complexe. Manganul trivalent formează astfel de compuși numai în prezența liganzilor agresivi. Alte forme ionice (Mn 4+ , Mn 7+) sunt mai puțin rare sau nu se găsesc deloc în condiții normale în râuri și lacuri.
Conținut de mangan în corpurile naturale de apă
Mările sunt considerate cele mai sărace în mangan - 2 μg / l, în râuri conținutul său este mai mare - până la 160 μg / l, dar rezervoarele subterane sunt campioni de această dată - de la 100 μg la câțiva mg / l.
Manganul se caracterizează prin fluctuații sezoniere ale concentrației, precum fierul.
Au fost identificați mulți factori care afectează nivelul de mangan liber în soluție: legătura râurilor și lacurilor cu rezervoarele subterane, prezența organismelor fotosintetice, condițiile aerobe, descompunerea biomasei (organisme și plante moarte).
Un rol biochimic important al acestui element, deoarece este inclus în grupul de microelemente. Multe procese sunt inhibate în deficiența de mangan. Crește intensitatea fotosintezei, participă la metabolismul azotului, protejează celulele de efectele negative ale Fe (II) în timp ce îl oxidează într-o formă trivalentă.
Concentrația maximă admisă de mangan pentru mediul acvatic
MPC pentru mangan pentru rezervoare este de 0,1 mg/l.
Cupru (Cu)
Nici un singur microelement nu are un rol atât de important pentru organismele vii! Cuprul este unul dintre cele mai căutate oligoelemente. Face parte din multe enzime. Fără el, aproape nimic nu funcționează într-un organism viu: sinteza proteinelor, vitaminelor și grăsimilor este perturbată. Fără el, plantele nu se pot reproduce. Cu toate acestea, o cantitate în exces de cupru provoacă o mare intoxicație în toate tipurile de organisme vii.
Nivelurile de cupru în apele naturale
Deși cuprul are două forme ionice, Cu(II) apare cel mai frecvent în soluție. De obicei, compușii Cu(I) sunt greu solubili în soluție (Cu2S, CuCl, Cu2O). Cupru acvaionic diferiți pot apărea în prezența oricăror liganzi.
Cu utilizarea mare de astăzi a cuprului în industrie și Agricultură, acest metal poate provoca poluarea mediului. Uzinele chimice, metalurgice, minele pot fi surse de ape uzate cu un continut ridicat de cupru. Procesele de eroziune ale conductelor contribuie, de asemenea, la contaminarea cu cupru. cu cel mai mult minerale importante malachitul, bornitul, calcopiritul, calcozina, azurit, brontantina sunt considerate a fi bogate în cupru.
Concentrația maximă admisă de cupru pentru mediul acvatic
MPC-ul cuprului pentru mediul acvatic este considerat a fi de 0,1 mg/l; în iazurile piscicole, MPC-ul fermei piscicole a cuprului este redus la 0,001 mg/l.
Molibden (Mo)
În timpul leșierii mineralelor cu un conținut ridicat de molibden sunt eliberați diverși compuși ai molibdenului. Nivel inalt molibdenul poate fi văzut în râurile și lacurile care sunt aproape de fabricile de valorificare și întreprinderile de metalurgie neferoasă. Datorită diferitelor procese de precipitare a compușilor puțin solubili, adsorbției pe suprafața diferitelor roci, precum și consumului de către algele și plantele acvatice, cantitatea acestuia poate scădea semnificativ.
În cea mai mare parte în soluție, molibdenul poate fi sub formă de anion MoO 4 2-. Există posibilitatea prezenței complexelor molibden-organice. Datorită faptului că în timpul oxidării molibdenitei se formează compuși liberi fin dispersați, nivelul de molibden coloidal crește.
Conținutul de molibden în rezervoare naturale
Nivelurile de molibden din râuri variază între 2,1 și 10,6 µg/l. În mări și oceane, conținutul său este de 10 µg/l.
La concentrații mici, molibdenul ajută la dezvoltarea normală a organismului (atât vegetal, cât și animal), deoarece este inclus în categoria microelementelor. De asemenea, el este parte integrantă diverse enzime, cum ar fi xantin-oxilaza. Cu o lipsă de molibden, apare o deficiență a acestei enzime și astfel pot apărea efecte negative. Nici un exces din acest element nu este binevenit, deoarece metabolismul normal este perturbat.
Concentrația maximă admisă de molibden pentru mediul acvatic
MPC de molibden în suprafata apei oyomah nu trebuie să depășească 0,25 mg/l.
Arsenic (As)
Contaminate cu arsen sunt în principal zonele care se află în apropierea minelor de minerale cu un conținut ridicat de acest element (wolfram, cupru-cobalt, minereuri polimetalice). O cantitate foarte mică de arsen poate apărea în timpul descompunerii organismelor vii. Mulțumită organisme acvatice, poate fi asimilat de acestea. Asimilarea intensivă a arsenului din soluție se observă în perioada de dezvoltare rapidă a planctonului.
Cei mai importanți poluanți cu arsenic sunt considerați a fi industria de îmbogățire, fabricile de pesticide și coloranți și agricultura.
Lacurile și râurile conțin arsen în două stări: suspendat și dizolvat. Proporțiile dintre aceste forme pot varia în funcție de pH-ul soluției și de compoziția chimică a soluției. În stare dizolvată, arsenul poate fi trivalent sau pentavalent, intrând în forme anionice.
Nivelurile de arsen din apele naturale
În râuri, de regulă, conținutul de arsenic este foarte scăzut (la nivelul de µg/l), iar în mări - o medie de 3 µg/l. niste apă minerală poate conține cantități mari de arsenic (până la câteva miligrame pe litru).
Majoritatea arsenului poate conține rezervoare subterane - până la câteva zeci de miligrame pe litru.
Compușii săi sunt foarte toxici pentru toate animalele și pentru oameni. În cantități mari, procesele de oxidare și transportul oxigenului către celule sunt perturbate.
Concentrația maximă admisă de arsenic pentru mediul acvatic
MPC pentru arsen pentru mediul acvatic este de 50 μg/l, iar în iazurile piscicole, MPC pentru fermele piscicole este de asemenea de 50 μg/l.
Nichel (Ni)
Conținutul de nichel din lacuri și râuri este influențat de rocile locale. Dacă în apropierea rezervorului există depozite de minereuri de nichel și fier-nichel, concentrația poate fi chiar mai mare decât în mod normal. Nichelul poate pătrunde în lacuri și râuri atunci când plantele și animalele se descompun. Algele albastre-verzi conțin cantități record de nichel în comparație cu alte organisme vegetale. Apele uzate importante cu un conținut ridicat de nichel sunt degajate în timpul producției de cauciuc sintetic, în timpul proceselor de nichelare. De asemenea, nichelul este eliberat în cantități mari în timpul arderii cărbunelui și petrolului.
pH-ul ridicat poate determina precipitarea nichelului sub formă de sulfați, cianuri, carbonați sau hidroxizi. Organismele vii pot reduce nivelul de nichel mobil prin consumul acestuia. Procesele de adsorbție pe suprafața rocii sunt de asemenea importante.
Apa poate conține nichel în forme dizolvate, coloidale și în suspensie (echilibrul dintre aceste stări depinde de pH-ul mediului, temperatură și compoziția apei). Hidroxidul de fier, carbonatul de calciu, argila absorb bine compușii care conțin nichel. Nichelul dizolvat este sub formă de complexe cu acizi fulvici și humici, precum și cu aminoacizi și cianuri. Ni 2+ este considerată cea mai stabilă formă ionică. Ni 3+ se formează de obicei la pH ridicat.
La mijlocul anilor 1950, nichelul a fost adăugat pe lista oligoelementelor deoarece joacă un rol important în diferite procese ca catalizator. În doze mici, are un efect pozitiv asupra proceselor hematopoietice. Dozele mari sunt încă foarte periculoase pentru sănătate, deoarece nichelul este un element chimic cancerigen și poate provoca diferite boli ale sistemului respirator. Ni 2+ liber este mai toxic decât sub formă de complexe (de aproximativ 2 ori).
Nivelul de nichel în apele naturale
Concentrația maximă admisă de nichel pentru mediul acvatic
MPC pentru nichel pentru mediul acvatic este de 0,1 mg/l, dar în iazurile piscicole, MPC pentru fermele piscicole este de 0,01 mg/l.
staniu (Sn)
izvoare naturale staniul sunt minerale care conțin acest element (stanin, casiterit). Sursele antropice sunt fabricile și fabricile pentru producerea diverselor vopsele organice și industria metalurgică care lucrează cu adaos de cositor.
Staniul este un metal cu toxicitate scăzută, motiv pentru care mâncând din cutii de metal nu ne riscăm sănătatea.
Lacurile și râurile conțin mai puțin de un microgram de staniu pe litru de apă. Rezervoarele subterane pot conține câteva micrograme de staniu pe litru.
Concentrația maximă admisă de staniu pentru mediul acvatic
Concentrația maximă admisă de staniu pentru mediul acvatic este de 2 mg/l.
Mercur (Hg)
în principal, nivel ridicat mercurul în apă este văzut în zonele în care există depozite de mercur. Cele mai comune minerale sunt livingstone, cinabru, metacinabarit. Apele uzate din fabricile farmaceutice, de pesticide și de coloranți pot conține cantități importante de mercur. O altă sursă importantă de poluare cu mercur este centrale termice(care folosesc cărbunele drept combustibil).
Nivelul său în soluție scade în principal din cauza animalelor și plantelor marine, care acumulează și chiar concentrează mercur! Uneori conținutul de mercur în viața marină se ridică de câteva ori mai mult decât în mediul marin.
Apa naturală conține mercur sub două forme: în suspensie (sub formă de compuși absorbiți) și dizolvat (compuși complexi, minerali ai mercurului). În anumite zone ale oceanelor, mercurul poate apărea ca complexe de metilmercur.
Mercurul și compușii săi sunt foarte toxici. La concentrații mari, are un efect negativ asupra sistem nervos, provoacă modificări în sânge, afectează secreția tractului digestiv și funcția motorie. Produsele prelucrării mercurului de către bacterii sunt foarte periculoase. Ei pot sintetiza substanțe organice pe bază de mercur, care sunt de multe ori mai toxice decât compușii anorganici. Când consumăm pește, compușii de mercur pot pătrunde în corpul nostru.
Concentrația maximă admisă de mercur pentru mediul acvatic
MPC-ul mercurului în apa obișnuită este de 0,5 µg/l, iar în iazurile de pescuit, MAC-ul fermelor piscicole este mai mic de 0,1 µg/l.
Plumb (Pb)
Râurile și lacurile pot fi poluate cu plumb în mod natural atunci când mineralele de plumb sunt spălate (galena, anglesite, cerusită) și într-un mod antropic (arderea cărbunelui, utilizarea plumbului tetraetil în combustibil, deversările din fabricile de prelucrare a minereurilor, ape uzate din mine şi uzine metalurgice). Precipitarea compușilor de plumb și adsorbția acestor substanțe pe suprafața diferitelor roci sunt cele mai importante metode naturale de scădere a nivelului acestuia în soluție. Din factori biologici, hidrobiontii duc la scaderea nivelului de plumb in solutie.
Plumbul din râuri și lacuri este în formă suspendată și dizolvată (complexe minerale și organo-minerale). De asemenea, plumbul este sub formă de substanțe insolubile: sulfați, carbonați, sulfuri.
Conținut de plumb în apele naturale
Am auzit multe despre toxicitatea acestui metal greu. Este foarte periculos chiar și în cantități mici și poate provoca intoxicație. Plumbul intră în organism prin sistemele respirator și digestiv. Excreția sa din organism este foarte lentă și se poate acumula în rinichi, oase și ficat.
Concentrația maximă admisă de plumb pentru mediul acvatic
MPC pentru plumb pentru mediul acvatic este de 0,03 mg/l, iar în iazurile piscicole, MPC pentru fermele piscicole este de 0,1 mg/l.
Tetraetil plumb
Acesta servește ca agent antidetonant în carburanții pentru motoare. Astfel, vehiculele sunt principalele surse de poluare cu această substanță.
Acest compus este foarte toxic și se poate acumula în organism.
Concentrația maximă admisă de tetraetil plumb pentru mediul acvatic
Nivelul maxim admis al acestei substanțe se apropie de zero.
Plumbul tetraetil nu este în general permis în compoziția apelor.
Argint (AG)
Argintul pătrunde în principal în râuri și lacuri din rezervoarele subterane și ca urmare a deversării apelor uzate din întreprinderi (întreprinderi fotografice, fabrici de îmbogățire) și mine. O altă sursă de argint poate fi agenții algicizi și bactericizi.
În soluție, cei mai importanți compuși sunt sărurile cu halogenură de argint.
Conținut de argint în apele naturale
În râurile și lacurile curate, conținutul de argint este mai mic de un microgram pe litru, în mări - 0,3 µg/l. Rezervoarele subterane conțin până la câteva zeci de micrograme pe litru.
Argintul sub formă ionică (la anumite concentrații) are efect bacteriostatic și bactericid. Pentru a putea steriliza apa cu argint, concentrația acesteia trebuie să fie mai mare de 2 * 10 -11 mol / l. Rolul biologic argintul din corp nu este încă bine cunoscut.
Concentrația maximă admisă de argint pentru mediul acvatic
Argintul maxim admisibil pentru mediul acvatic este de 0,05 mg/l.
V Federația Rusă calitatea apei potabile trebuie să îndeplinească anumite cerințe stabilite de SanPiN 2.1.4.10749-01 „Apă potabilă”. În Uniunea Europeană (UE), directiva „Cu privire la calitatea apei potabile destinate consumului uman” 98/83/CE definește standardele. Organizația Mondială(OMS) stabilește cerințele privind calitatea apei în Ghidul din 1992 pentru controlul calității apei potabile. Există, de asemenea, reglementări ale Agenției pentru Protecția Mediului din SUA (U.S.EPA). În norme, există diferențe ușoare în diverși indicatori, dar numai apa cu compoziția chimică adecvată asigură sănătatea umană. Prezența contaminanților anorganici, organici, biologici, precum și un conținut crescut de săruri netoxice în cantități care depășesc cele specificate în cerințele prezentate, conduce la dezvoltarea diverse boli.
Principalele cerințe pentru apa potabilă sunt ca aceasta să aibă caracteristici organoleptice favorabile, să fie inofensivă în compoziția sa chimică și să fie sigură din punct de vedere epidemiologic și de radiații. Inainte de alimentarea cu apa la retelele de distributie, la punctele de captare a apei, la retelele externe si interne de alimentare cu apa, calitatea apei potabile trebuie sa respecte standardele de igiena.
Tabelul 1. Cerințe pentru calitatea apei potabile
| Indicatori | Unități | Concentrații maxime admise (MAC), nu mai mult de | Factorul nociv | Clasa de pericol | CARE | U.S.EPA | UE |
| Indicator de hidrogen | pH | 6-9 | - | - | 6,5-8,5 | 6,5-8,5 | |
| Mineralizare totală (reziduu uscat) | mg/l | 1000 (1500) | - | - | 1000 | 500 | 1500 |
| Duritate generală | mg-echiv./l | 7,0 (10) | - | - | - | - | 1,2 |
| Permanganat de oxidabilitate | mg/l | 5,0 | - | - | - | - | 5,0 |
| Produse petroliere, total | mg/l | 0,1 | - | - | - | - | - |
| Surfactanți (surfactanți), anionici | mg/l | 0,5 | - | - | - | - | - |
| Indicele fenolic | mg/l | 0,25 | - | - | - | - | - |
| Alcalinitate | mgHCO3-/l | - | - | - | - | - | 30 |
| Indicele fenolic | mg/l | 0,25 | - | - | - | - | - |
| substante anorganice | |||||||
| Aluminiu (Al 3+) | mg/l | 0,5 | Cu. -T. | 2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 |
| Azot amoniac | mg/l | 2,0 | Cu. -T. | 3 | 1,5 | - | 0,5 |
| Azbest | Mill.fibre/l | - | - | - | - | 7,0 | - |
| Bariu (Ba2+) | mg/l | 0,1 | -"- | 2 | 0,7 | 2,0 | 0,1 |
| Beriliu (Be2+) | mg/l | 0,0002 | - | 1 | - | 0,004 | - |
| Bor (V, total) | mg/l | 0,5 | - | 2 | 0,3 | - | 1,0 |
| Vanadiu (V) | mg/l | 0,1 | Cu. -T. | 3 | 0,1 | - | - |
| Bismut (Bi) | mg/l | 0,1 | Cu. -T. | 2 | 0,1 | - | - |
| Fier (Fe, total) | mg/l | 0,3 (1,0) | org. | 3 | 0,3 | 0,3 | 0,2 |
| Cadmiu (Cd, total) | mg/l | 0,001 | Cu. -T. | 2 | 0,003 | 0,005 | 0,005 |
| potasiu (K+) | mg/l | - | - | - | - | - | 12,0 |
| Calciu (Ca+2) | mg/l | - | - | - | - | - | 100,0 |
| Cobalt (Co) | mg/l | 0,1 | Cu. -T. | 2 | - | - | - |
| Siliciu (Si) | mg/l | 10,0 | Cu. -T. | 2 | - | - | - |
| Magneziu (Mg+2) | mg/l | - | Cu. -T. | - | - | - | 50,0 |
| Mangan (Mn, total) | mg/l | 0,1 (0,5) | org. | 3 | 0,5 (0,1) | 0,05 | 0,05 |
| Cupru (Cu, total) | mg/l | 1,0 | -"- | 3 | 2,0 (1,0) | 1,0-1,3 | 2,0 |
| Molibden (Mo, total) | mg/l | 0,25 | Cu. -T. | 2 | 0,07 | - | - |
| Arsenic (As, total) | mg/l | 0,05 | Cu. -T. | 2 | 0,01 | 0,05 | 0,01 |
| Nichel (Ni, total) | mg/l | 0,1 | Cu. -T. | 3 | - | - | - |
| Nitrați (conform NO 3 -) | mg/l | 45 | Cu. -T. | 3 | 50,0 | 44,0 | 50,0 |
| Nitriți (conform NO 2 -) | mg/l | 3,0 | - | 2 | 3,0 | 3,5 | 0,5 |
| Mercur (Hg, total) | mg/l | 0,0005 | Cu. -T. | 1 | 0,001 | 0,002 | 0,001 |
| Plumb (Pb, total) | mg/l | 0,03 | -"- | 2 | 0,01 | 0,015 | 0,01 |
| Seleniu (Se, total) | mg/l | 0,01 | - | 2 | 0,01 | 0,05 | 0,01 |
| Argint (Ag+) | mg/l | 0,05 | - | 2 | - | 0,1 | 0,01 |
| Hidrogen sulfurat (H2S) | mg/l | 0,03 | org. | 4 | 0,05 | - | - |
| Stronțiu (Sr 2+) | mg/l | 7,0 | -"- | 2 | - | - | - |
| Sulfați (S0 4 2-) | mg/l | 500 | org. | 4 | 250,0 | 250,0 | 250,0 |
| Fluoruri F - (pentru regiuni climatice) | |||||||
| I si II | mg/l | 1,5 | Cu. -T. | 2 | 1,5 | 2,0-4,0 | 1,5 |
| III | mg/l | 1,2 | -"- | 2 | |||
| Cloruri (Сl -) | mg/l | 350 | org. | 4 | 250,0 | 250,0 | 250,0 |
| Crom (Cr 3+) | mg/l | 0,5 | Cu. -T. | 3 | - | 0,1 (total) | - |
| Crom (Cr 6+) | mg/l | 0,05 | Cu. -T. | 3 | 0,05 | 0,05 | |
| Cianuri (CN -) | mg/l | 0,035 | -"- | 2 | 0,07 | 0,2 | 0,05 |
| Zinc (Zn2+) | mg/l | 5,0 | org. | 3 | 3,0 | 5,0 | 5,0 |
Sf. – sanitar-toxicologic; org. – organoleptic.
Vladimir Homutko
Timp de citire: 5 minute
A A
Problema prezenței produselor petroliere în apă și cum să o faceți
Printre cele mai comune și toxic periculoase substanțe care servesc drept surse de poluare a mediului acvatic natural, experții includ produsele petroliere (NP).
Uleiul și derivații săi sunt amestecuri instabile de hidrocarburi din grupele saturate și nesaturate, precum și derivații acestora alt fel. Hidrochimia interpretează condiționat conceptul de „produse petroliere”, limitate doar la fracțiile lor hidrocarburi alifatice, aromatice și aciclice, care constituie partea principală și cea mai comună a uleiului și a componentelor sale eliberate în timpul procesului de rafinare a petrolului. Pentru a desemna conținutul de produse petroliere în apă, în practica internațională există termenul Hydrocarbon Oil Index („indicele uleiului de hidrocarburi”).
Concentrația maximă admisă (MPC) în apă a petrolului și a produselor petroliere pentru unitățile de utilizare a apei culturale și menajere și menajere este de aproximativ 0,3 miligrame pe decimetru cub, iar pentru instalațiile de utilizare a apei pentru pescuit - 0,05 miligrame pe decimetru cub.
Determinarea produselor petroliere conținute în apă este posibilă folosind diverse instrumente și metode, pe care le vom discuta pe scurt în acest articol.
Până în prezent, există patru metode principale pentru determinarea concentrației petrolului și a derivaților săi în apă, care se bazează pe diferite proprietăți fizice produse petroliere determinate:
- metoda gravimetriei;
- spectrofotometrie IR;
- metoda fluorimetrică;
- tehnica cromatografiei gazoase.
Metodologia de aplicare a uneia sau alteia metode de măsurare a conținutului de uleiuri și produse petroliere în apă, precum și standardele MPC pentru diferite feluri produse petroliere, este reglementată de mediu documente normative semnificație federală (abreviată ca PND F).
metoda gravimetrică
Utilizarea acestuia este reglementată de PND F numărul 14.1:2.116-97.
Esența acesteia este extracția (deshidratarea) produselor petroliere din probele prevăzute pentru analiză folosind un solvent organic, urmată de separarea de compuși polari prin cromatografia pe coloană pe oxid de aluminiu din alte clase de compuși, după care conținutul substanței în apă este cuantificat.
În studiile privind apele uzate, această metodă este utilizată la concentrații cuprinse între 0,30 și 50,0 miligrame pe decimetru cub, ceea ce nu permite determinarea conformității apei cu standardele MPC la instalațiile de utilizare a apei pentru pescuit.
Un alt dezavantaj semnificativ al acestei metode este perioada lungă de timp necesară măsurătorilor. Prin urmare, nu este utilizat în controlul tehnologic actual în producție, precum și în alte cazuri în care viteza de obținere a rezultatelor este de o importanță capitală.
Experții atribuie absența calibrărilor standard pentru probe, care sunt tipice pentru alte metode de analiză, avantajelor acestei tehnici.
Eroarea la utilizarea acestei metode cu o valoare P de 0,95 (±δ, %) în analiza apelor naturale variază de la 25 la 28 la sută, iar în analiza apelor uzate - de la 10 la 35.
spectrofotometrie IR
Utilizarea acestei tehnici este reglementată de PND F numărul 14.1: 2: 4.168, precum și de instrucțiuni MUK 4.1.1013-01.
Esența acestei tehnici de determinare a conținutului de produse petroliere în apă este izolarea contaminanților uleios dizolvați și emulsionați prin extragerea acestora cu tetraclorură de carbon, urmată de separarea cromatografică a produsului petrolier de alți compuși din grupa organică, pe o coloană plină. cu oxid de aluminiu. După aceea, determinarea cantității de NP din apă se efectuează în funcție de intensitatea absorbției în regiunea infraroșu. Spectrul C-H conexiuni.
Spectroscopia în infraroșu este în prezent una dintre cele mai puternice tehnici analitice și este utilizată pe scară largă atât în cercetarea aplicată, cât și în cea fundamentală. Aplicarea sa este posibilă și pentru nevoile controlului curent al procesului de producție.
Cea mai populară tehnică pentru o astfel de analiză spectrală IR astăzi este Fourier IR. Spectrometrele bazate pe această tehnică, chiar și cele din nișa de preț inferioară și medie, concurează deja în parametrii lor cu instrumente tradiționale precum spectrometrele de difracție. Ele sunt acum utilizate pe scară largă în numeroase laboratoare analitice.
Pe lângă optică, pachetul standard al unor astfel de dispozitive include în mod necesar un computer de control, care nu numai că îndeplinește funcția de control al procesului de obținere a spectrului necesar, ci servește și pentru procesarea operațională a datelor primite. Folosind astfel de spectrometre IR, este destul de ușor de obținut spectrul vibrațional al compusului prezentat pentru analiză.
Principalele avantaje ale acestei tehnici sunt:
- cantități mici de probe inițiale de apă analizată (de la 200 de tone la 250 de mililitri);
- sensibilitate ridicată a metodei (pas de determinare - 0,02 miligrame pe decimetru cub, care vă permite să determinați conformitatea rezultatelor cu standardele MPC pentru rezervoarele de pescuit).
Cel mai important dezavantaj al acestei metode de analiză (mai ales atunci când se folosește un capăt fotocolorimetric), experții îl numesc ca un grad ridicat al dependenței acesteia de tipul de produs petrolier analizat. Determinarea cu un fotocolorimetru necesită construirea de curbe de calibrare separate pentru fiecare tip de produs uleios. Acest lucru se datorează faptului că discrepanța dintre standard și produsul petrolier analizat denaturează semnificativ rezultatele.
Această metodă este utilizată la concentrații de NP de la 0,02 la 10 miligrame pe decimetru cub. Eroarea de măsurare la P egală cu 0,95 (± δ,%) variază de la 25 la 50 la sută.
Reglementată de PND F numărul 14.1:2:4.128-98.
Esența acestei tehnici este deshidratarea produselor petroliere, urmată de extragerea acestora din apă cu hexan, apoi purificarea extractului rezultat (dacă este necesar) și măsurarea ulterioară a intensității fluorescente a extractului, care rezultă din excitația optică. Pentru a măsura intensitatea fluorescenței, se folosește un analizor de lichid Fluorat-2.
Avantajele incontestabile ale acestei metode includ:
Hidrocarburile aromatice pentru excitare și înregistrarea ulterioară a radiațiilor fluorescente necesită diverse conditii. Experții notează dependența modificărilor spectrale ale fluorescenței de lungimea de undă deținută de lumina excitantă. Dacă excitația are loc în partea apropiată a spectrului ultraviolet și cu atât mai mult în regiunea sa vizibilă, atunci fluorescența apare numai în hidrocarburile polinucleare.
Deoarece ponderea acestora este destul de mică și depinde direct de natura produsului petrolier studiat, există un grad ridicat de dependență a semnalului analitic obținut de un anumit tip de produs petrolier. Când sunt expuse la radiații ultraviolete, doar unele hidrocarburi luminesc, în principal hidrocarburi aromatice cu greutate moleculară mare din grupul hidrocarburilor policiclice. Mai mult, intensitatea radiației lor variază foarte mult.
În acest sens, pentru a obține rezultate fiabile, este necesar să existe o soluție standard care să conțină aceleași componente luminiscente (și în aceleași proporții relative) care sunt prezente în proba analizată. Acest lucru este cel mai adesea dificil de realizat, prin urmare, metoda fluorimetrică pentru determinarea conținutului de produse petroliere în apă, care se bazează pe înregistrarea intensității radiațiilor fluorescente în partea vizibilă a spectrului, este nepotrivită pentru analizele de masă.
Această metodă poate fi aplicată la concentrații de ulei cuprinse între 0,005 și 50,0 miligrame pe decimetru cub.
Eroarea rezultatelor obținute (la P egal cu 0,95, (± δ, %)) variază de la 25 la 50 la sută.
Utilizarea acestei tehnici este reglementată de GOST nr. 31953-2012.
Această tehnică este utilizată pentru determinarea concentrației în masă a diferitelor produse petroliere atât în apă potabilă (inclusiv ambalate în recipiente), cât și în apa naturală (atât de suprafață, cât și subterană), precum și în apa conținută în sursele menajere și potabile. Această metodă este eficientă și în analiza apelor uzate. Principalul lucru este că concentrația de masă a produselor petroliere nu trebuie să fie mai mică de 0,02 miligrame pe decimetru cub.
Esența metodei cromatografiei gazoase este extragerea NP din proba de apă analizată folosind un extractant, purificarea ulterioară a acestuia din compușii polari folosind un sorbent și analiza finală a substanței rezultate pe un cromatograf în gaz.
Rezultatul se obține după însumarea zonelor vârfurilor cromatografice ale hidrocarburilor eliberate și prin calculul ulterior al conținutului de NP din proba de apă analizată folosind o dependență de calibrare predeterminată.
Cu ajutorul cromatografiei gazoase se determină nu numai concentrația totală a produselor petroliere în apă, ci se identifică și compoziția specifică a acestora.
Cromatografia gazoasă este în general o tehnică bazată pe separarea compușilor volatili termostabili. Aproximativ cinci procente din numărul total de compuși organici cunoscuți de știință îndeplinesc aceste cerințe. Cu toate acestea, ele ocupă 70-80 la sută din numărul total de compuși utilizați de om în producție și viața de zi cu zi.
Rolul fazei mobile în această tehnică este jucat de un gaz purtător (de obicei un grup inert), care curge prin faza staționară cu mult suprafata mai mare suprafete. Deoarece gazul purtător al fazei mobile este utilizat:
- hidrogen;
- azot;
- dioxid de carbon;
- heliu;
- argon.
Cel mai adesea, se folosește cel mai accesibil și mai ieftin azot.
Cu ajutorul gazului purtător sunt transportate componentele care trebuie separate prin coloana cromatografică. În acest caz, acest gaz nu interacționează nici cu componentele separate în sine, nici cu sau cu substanța fazei staționare.
Principalele avantaje ale cromatografiei gazoase:
- simplitatea relativă a echipamentului utilizat;
- un domeniu de aplicare destul de larg;
- posibilitatea determinării de înaltă precizie a concentrațiilor suficient de mici de gaze în compuși organici;
- viteza de obținere a rezultatelor analizei;
- o gamă largă de absorbanți utilizați și substanțe pentru faze staționare;
- un nivel ridicat de flexibilitate care vă permite să schimbați condițiile de separare;
- posibilitatea de reacții chimiceîntr-un detector cromatografic sau într-o coloană cromatografică, care mărește semnificativ acoperirea compușilor chimici supuși analizei;
- conținut de informații crescut atunci când este utilizat cu alte metode instrumentale de analiză (de exemplu, cu spectrometrie de masă și spectrometrie Fourier-IR).
Eroarea rezultatelor acestei tehnici (P este egal cu 0,95 (±δ,%)) variază de la 25 la 50 la sută.
Trebuie remarcat faptul că numai metoda de măsurare a conținutului de produse petroliere în apă prin cromatografia gazoasă este standardizată în organizatie internationala conform standardizării, pe care o cunoaștem cu toții sub abrevierea ISO, deoarece doar aceasta face posibilă identificarea tipurilor de poluare cu petrol și produse petroliere.
Indiferent de metodologia folosită, monitorizarea constantă a apelor utilizate în producție și în sfera casnică este vitală. Potrivit ecologiștilor, în unele regiunile rusești Mai mult de jumătate din toate bolile sunt legate într-un fel sau altul de calitatea apei potabile.
Concentrație mare de produse petroliere în apă
În plus, potrivit acelorași oameni de știință, îmbunătățirea calității apei potabile poate prelungi viața cu cinci până la șapte ani. Toți acești factori indică importanța monitorizării constante a stării apei în apropierea întreprinderilor din industria petrolului, care sunt principalele surse de poluare a mediului cu petrol și derivații acestuia.
Detectarea în timp util a depășirii MPC al produselor petroliere în apă va permite evitarea perturbărilor la scară mare ale ecosistemului și luarea în timp util a măsurilor necesare pentru a elimina situația actuală.
Cu toate acestea, oamenii de știință din domeniul mediului au nevoie de sprijin guvernamental pentru a lucra eficient. Și nu atât sub formă de subvenții în numerar, cât mai degrabă în crearea unui cadru de reglementare care reglementează responsabilitatea întreprinderilor din economia națională pentru încălcarea standardelor de mediu, precum și în controlul strict asupra implementării standardelor adoptate.
PEEP - concentrația maximă admisă a unei substanțe în apa unui rezervor pentru consumul de apă potabilă și menajeră, mg / l. Această concentrație nu trebuie să aibă un efect direct sau indirect asupra corpului uman de-a lungul vieții, precum și asupra sănătății generațiilor următoare și nu ar trebui să înrăutățească condițiile de igienă pentru utilizarea apei. PEEP.r. - Concentrația maximă admisă a unei substanțe în apa unui rezervor folosit în scopuri piscicole, mg/l.
Evaluarea calității ecosistemelor acvatice se bazează pe documente normative și directive folosind evaluări hidrogeochimice directe. În tabel. 2.4, de exemplu, sunt date criteriile de evaluare a poluării chimice a apelor de suprafață.
Pentru apă s-au stabilit concentrații maxime admise de peste 960 de compuși chimici, care sunt combinați în trei grupe conform următorilor indicatori limitatori de pericol (LPV): sanitar-toxicologici (s.-t.); sanitare generale (gen.); organoleptic (org.).
MPC-urile unor substanțe nocive din mediul acvatic sunt prezentate în tabel. 2.1.4.
Cele mai înalte cerințe sunt impuse pentru apa potabilă. Standard de stat pe apa folosita pentru baut si Industria alimentară(SanPiN 2.1.4.1074-01), determină indicatorii organoleptici ai apei care sunt favorabili omului: gust, miros, culoare, transparență, precum și inofensivitatea compoziției sale chimice și siguranța epidemiologică.
Tabelul 2.1.4
MPC de substanțe nocive în corpurile de apă de uz casnic și potabil
utilizare culturală și menajeră a apei, mg/l
(GN 2.1.5.689-98)
| Substanțe | LPV | MPC |
| 1 | 2 | 3 |
| />Bor | Sf. | 0,5 |
| Brom | Sf. | 0,2 |
| Bismut | Sf. | 0,1 |
| Hexaclorbenzen | Sf. | 0,05 |
| Dimetilamină | Sf. | 0,1 |
| Difluordiclormetan (freon) | Sf. | 10 |
| dietil eter | Org. | 0,3 |
| Fier | Org. | 0,3 |
| Izopren | Org. | 0,005 |
| Cadmiu | Sf. | 0,001 |
| Karbofos | Org. | 0,05 |
| Kerosen: | | |
| oxidat | Org. | 0,01 |
| Iluminat (GOST 4753-68) | Org. | 0,05 |
| Tehnic | Org. | 0,001 |
| Acid: | | |
| benzoic | Tot. | 0,6 |
| Difenilacetic | Tot. | 0,5 |
| uleios | Tot. | 0,7 |
| Formic | Tot. | 3,5 |
| Acetic | Tot. | 1,2 |
| Acizi grași sintetici | Tot. | 0,1 |
| C5-C20 | | |
| Mangan | Org. | 0,1 |
| Cupru | Org. | 1 |
| metanol | Sf. | 3 |
| Molibden | Sf. | 0,25 |
| Uree | Tot. | 1 |
| Naftalină | Org. | 0,01 |
| Ulei: | | |
| polisulfuroasă | Org. | 0,1 |
| durabil | Org. | 0,3 |
| Nitrați pentru: | | |
| NUMARUL 3- | Sf. | 45 |
| NO2- | Sf. | 3,3 |
| Polietilenamină | Sf. | 0,1 |
| Tiocianați | Sf. | 0,1 |
| Mercur | Sf. | 0,0005 |
| Conduce | Sf. | 0,03 |
| disulfură de carbon | Org. | 1 |
| Terebentină | Org. | 0,2 |
| sulfuri | Tot. | Absența |
| Tetraetil plumb | Sf. | Absența |
| Tributil Fosfat | Tot. | 0,01 |
Apa de băut în orice moment al anului nu trebuie să conțină mai puțin de 4 g/m de oxigen, iar prezența impurităților minerale (mg/l) în ea nu trebuie să depășească: sulfați (SO4 -) - 500; cloruri (Cl -) - 350; fier (Fe2+ + Fe3+) - 0,3; mangan (Mn2+) - 0,1; cupru (Cu2+) - 1,0; zinc (Zn2+) - 5,0; aluminiu (Al) - 0,5; metafosfați (PO3 ") - 3,5; fosfați (PO4
3") - 3,5; reziduu uscat - 1000. Astfel, apa este potrivită pentru băut dacă conținutul total de minerale nu depășește 1000 mg / l. Conținutul mineral foarte scăzut de apă (sub 1000 mg / l) îi înrăutățește și gustul și apa , în general lipsită de săruri (distilată), este dăunătoare sănătății, deoarece utilizarea ei perturbă digestia și activitatea glandelor endocrine. Uneori, în acord cu serviciul sanitar și epidemiologic, un conținut de reziduuri uscate de până la 1500 mg/l este permis.
Indicatori care caracterizează poluarea lacurilor de acumulare și a apei potabile cu substanțe clasificate în clasele de pericol 3 și 4, precum și caracteristici fizico-chimice iar caracteristicile organoleptice ale apei sunt suplimentare. Acestea sunt utilizate pentru a confirma gradul de intensitate al poluării antropice a surselor de apă, stabilit prin indicatori prioritari.
Aplicarea diferitelor criterii de evaluare a calității apei ar trebui să se bazeze pe avantajul cerințelor de utilizare a apei ale cărei criterii sunt mai stricte. De exemplu, în cazul în care un corp de apă servește simultan scopuri de băut și pescuit, atunci pot fi impuse cerințe mai stricte (de mediu și pescuit) cu privire la evaluarea calității apei.
PCP-10 (indicator al poluării chimice). Acest indicator este deosebit de important pentru zonele în care se observă poluare chimică pentru mai multe substanțe simultan, fiecare dintre acestea depășind de multe ori MPC. Se calculează numai la identificarea zonelor de urgență ecologică și a zonelor de dezastru ecologic.
Calculul se efectuează pentru zece compuși care depășesc maxim MPC, conform formulei:
PKhZ-10 = C1 / MPC1 + C2 / MPC2 + C3 / MPC3 + ... C10 / MPC10,
unde Cb C2, C3 ... Cb - concentrația de substanțe chimice în apă: MPC - pescuit.
La determinarea PCP-10 pentru substanțele chimice pentru care nu există o valoare relativ satisfăcătoare a poluării apei, raportul C/MAC este considerat condiționat egal cu 1.
Pentru stabilirea PCP-10, se recomandă analizarea apei în funcție de numărul maxim posibil de indicatori.
Indicatorii suplimentari includ fizico-chimici general acceptați și caracteristici biologice dând ideea generala asupra compoziției și calității apei. Acești indicatori sunt utilizați pentru a caracteriza suplimentar procesele care au loc în corpurile de apă. În plus, caracteristicile suplimentare includ indicatori care iau în considerare capacitatea poluanților de a se acumula în sedimentele de fund și hidrobionți.
Coeficientul de acumulare inferioară a CDA este calculat prin formula:
KDA \u003d Sd.o. / Sv,
unde Sd. O. și Sv - concentrația de poluanți în sedimentele de fund și, respectiv, în apă.
Coeficientul de acumulare în hidrobionți:
Kn \u003d Sg / Sv,
unde Cr este concentrația de poluanți din hidrobionți.
Concentrațiile critice de substanțe chimice (CC) sunt determinate conform metodei de determinare a concentrațiilor critice de poluanți elaborată de Comitetul de Stat pentru Hidrometeorologie în 1983.
Valorile medii CC ale unor poluanți sunt, mg/l: cupru - 0,001 ... 0,003; cadmiu - 0,008 ... 0,020; zinc - 0,05...0,10; PCB - 0,005; benzo(a)piren - 0,005.
Atunci când se evaluează starea ecosistemelor acvatice, indicatorii suficient de fiabili sunt caracteristicile stării și dezvoltării tuturor grupurilor ecologice ale comunității acvatice.
La identificarea zonelor luate în considerare, se folosesc indicatori pentru bacterio-, fito- și zooplancton, precum și pentru ihtiofauna. În plus, pentru a determina gradul de toxicitate al apelor, se folosește un indicator integral - biotestare (pentru crustacee inferioare). În acest caz, toxicitatea corespunzătoare a masei de apă trebuie observată în toate fazele principale ale ciclului hidrologic.
Principalii indicatori pentru fito- și zooplancton, precum și pentru zoobentos, au fost adoptați pe baza datelor de la serviciile regionale de control hidrobiologic care caracterizează gradul de degradare ecologică a ecosistemelor de apă dulce.
Parametrii indicatorilor propuși pentru alocarea zonelor pe un anumit teritoriu ar trebui formați pe baza unor materiale de observații suficient de lungi (cel puțin trei ani).
Trebuie avut în vedere faptul că valorile indicatoare ale speciilor pot fi diferite în diferite zonele climatice.
Atunci când se evaluează starea ecosistemelor acvatice, indicatorii privind ihtiofauna sunt importanți, în special pentru corpurile de apă și rezervoarele unice, special protejate, din prima și cea mai înaltă categorie de pescuit.
BOD - nevoie biologicăîn oxigen - cantitatea de oxigen utilizată în procesele biochimice de oxidare a substanțelor organice (cu excepția proceselor de nitrificare) pentru un anumit timp de incubare a probei (2, 5, 20, 120 de zile), mg O2 / l de apă (BODp - pt. 20 de zile, BOD5 - timp de 5 zile).
Procesul oxidativ în aceste condiții este realizat de microorganisme care folosesc componente organice ca hrană. Metoda BOD este următoarea. Apa uzată investigată după două ore de decantare este diluată apă curată, luate într-o asemenea cantitate încât oxigenul conținut în acesta să fie suficient pentru oxidarea completă a tuturor substanțelor organice din apa uzată. După ce s-a determinat conținutul de oxigen dizolvat în amestecul rezultat, acesta este lăsat într-o sticlă închisă timp de 2, 3, 5, 10, 15 zile, determinându-se conținutul de oxigen după fiecare dintre perioadele de timp enumerate (perioada de incubație). Scăderea cantității de oxigen din apă arată cât de mult a fost cheltuită în acest timp pentru oxidarea substanțelor organice din apele uzate. Această cantitate, raportată la 1 litru de apă uzată, este un indicator al consumului biochimic de oxigen. canalizare pentru o anumită perioadă de timp (BOD2, BODz, BOD5, BODcu, BOD15).
Trebuie remarcat faptul că consumul biochimic de oxigen nu include consumul acestuia pentru nitrificare. Prin urmare, o DBO completă trebuie efectuată înainte de începerea nitrificării, care începe de obicei după 15-20 de zile. DBO al apei uzate se calculează folosind formula:
BOD = [(a1 ~ b1) ~ (a2 ~ b2)] X 1000
V'
unde ai este concentrația de oxigen din proba pregătită pentru determinare la începutul incubației (în „ziua zero”), mg/l; а2 - concentrația de oxigen în apa de diluare la începutul incubației, mg/l; b1 - concentrația de oxigen în probă la sfârșitul incubației, mg/l; b2 este concentrația de oxigen din apa de diluție la sfârșitul incubației, mg/l; V este volumul de apă uzată conținut în 1 litru de probă, după toate diluțiile, ml.
COD este necesarul chimic de oxigen determinat prin metoda bicromatului, adică. cantitatea de oxigen echivalentă cu cantitatea de oxidant consumată necesară pentru oxidarea tuturor agenților reducători conținuti în apă, mg O2/l apă.
Consumul chimic de oxigen, exprimat ca număr de miligrame de oxigen per 1 litru de apă uzată, se calculează prin formula:
HPC - 8(a - b)x N1000
V'
unde a este volumul de soluție de sare Mohr utilizată pentru titrare într-un experiment martor, ml; b este volumul aceleiași soluții utilizate pentru titrarea probei, ml; N este normalitatea soluției titrate de sare Mohr; V este volumul de apă uzată analizată, ml; 8 - echivalent oxigen.
În raport cu BODp/COD, se apreciază eficiența oxidării biochimice a substanțelor.
CONCENTRAȚIA MAXIMĂ PERMISIBILĂ (MPC) DE SUBSTANȚE DĂUNĂTORI- aceasta este concentrația maximă a unei substanțe nocive, care pentru un anumit timp de expunere nu afectează sănătatea umană și urmașii acesteia, precum și componentele ecosistemului și comunitatea naturală în ansamblu.
Mulți poluanți intră în atmosferă din diverși producții industriale si vehicule. Pentru a controla conținutul lor în aer, sunt necesare standarde de mediu standardizate bine definite și, prin urmare, a fost introdus conceptul de concentrație maximă admisă. Valorile MPC pentru aer sunt măsurate în mg/m 3 . MPC-urile au fost dezvoltate nu numai pentru aer, ci și pentru Produse alimentare, apă (apă potabilă, apa rezervoarelor, canalizare), sol.
Concentrația maximă pentru zona de lucru este considerată a fi o astfel de concentrație a unei substanțe nocive care, în timpul muncii zilnice pe toată perioada de lucru, nu poate provoca boli în timpul muncii sau pe durata de viață îndelungată a acestei generații și a generațiilor următoare.
Concentrațiile limită pentru aerul atmosferic sunt măsurate în așezări și se referă la o anumită perioadă de timp. Pentru aer, se disting o doză unică maximă și o doză zilnică medie.
În funcție de valoarea MPC substanțe chimiceîn aer sunt clasificate după gradul de pericol. Pentru extrem substanțe periculoase(vapori de mercur, hidrogen sulfurat, clor) MPC în aerul zonei de lucru nu trebuie să depășească 0,1 mg/m 3 . Dacă MPC este mai mare de 10 mg/m 3 , atunci substanța este considerată a avea un risc scăzut. Exemple de astfel de substanțe includ amoniacul.
| Tabelul 1. CONCENTRAȚII MAXIME PERMISE niste substante gazoaseîn aerul atmosferic și în aer spatii industriale | ||
| Substanţă | MPC în aerul atmosferic, mg / m 3 | MPC în aer prod. camere, mg/m 3 |
| dioxid de azot | Maxim single 0,085 Medie zilnică 0,04 |
2,0 |
| dioxid de sulf | Maxim single 0,5 Medie zilnică 0,05 |
10,0 |
| monoxid de carbon | Maxim single 5.0 Medie zilnică 3,0 |
În timpul zilei lucrătoare 20.0 În 60 de minute.* 50,0 În 30 de minute* 100,0 În 15 minute.* 200,0 |
| Fluorura de hidrogen | Maxim single 0,02 Medie zilnică 0,005 |
0,05 |
| * Lucrări repetate in conditii continut ridicat CO în aerul zonei de lucru se poate efectua cu o pauză de cel puțin 2 ore | ||
MPC-urile sunt setate pentru o persoană obișnuită, cu toate acestea, persoanele slăbite de boală și alți factori se pot simți inconfortabil la concentrații de substanțe nocive care sunt mai mici decât MPC. Acest lucru, de exemplu, se aplică fumătorilor înrăiți.
Valorile concentrațiilor maxime admise ale anumitor substanțe într-un număr de țări diferă semnificativ. Astfel, MPC al hidrogenului sulfurat în aerul atmosferic cu expunere de 24 de ore în Spania este de 0,004 mg/m 3 , iar în Ungaria - 0,15 mg/m 3 (în Rusia - 0,008 mg/m 3 ).
În țara noastră, standardele pentru concentrația maximă admisă sunt elaborate și aprobate de organele serviciului sanitar și epidemiologic și organisme guvernamentaleîn domeniul protecţiei mediului. Standardele de calitate a mediului sunt aceleași pentru întregul teritoriu al Federației Ruse. Ținând cont de caracteristicile naturale și climatice, precum și de valoarea socială sporită a teritoriilor individuale, pentru acestea pot fi stabilite standarde de concentrare maximă admisă, reflectând condiții speciale.
Odată cu prezența simultană în atmosferă a mai multor substanțe nocive cu acțiune unidirecțională, suma raporturilor dintre concentrațiile lor față de MPC nu ar trebui să depășească unul, dar acest lucru este departe de a fi întotdeauna cazul. Potrivit unor estimări, 67% din populația rusă trăiește în regiuni în care conținutul de substanțe nocive din aer este peste concentrația maximă admisă stabilită. În 2000, conținutul de substanțe nocive din atmosferă în 40 de orașe cu o populație totală de aproximativ 23 de milioane de oameni a depășit din când în când concentrația maximă admisă de peste zece ori.
La evaluarea riscului de poluare, studiile efectuate în rezervele biosferei. Dar în orașele mari, mediul natural este departe de a fi ideal. Deci, în funcție de conținutul de substanțe nocive, râul Moscova din oraș este considerat un „râu murdar” și un „râu foarte murdar”. La ieșirea râului Moscova din Moscova, conținutul de produse petroliere este de 20 de ori mai mare decât concentrațiile maxime admise, fier - de 5 ori, fosfați - de 6 ori, cupru - de 40 de ori, azot de amoniu - de 10 ori. Conținutul de argint, zinc, bismut, vanadiu, nichel, bor, mercur și arsen din sedimentele de fund ale râului Moskva depășește norma de 10-100 de ori. Metalele grele și alte substanțe toxice din apă pătrund în sol (de exemplu, în timpul inundațiilor), plante, pești, produse agricole, apă potabilă, atât la Moscova, cât și în aval, în regiunea Moscovei.
Metodele chimice de evaluare a calității mediului sunt foarte importante, dar nu oferă informații directe despre pericolul biologic al poluanților - aceasta este sarcina metodelor biologice. Concentrațiile maxime admise sunt anumite standarde pentru efectul de economisire al poluanților asupra sănătății umane și asupra mediului natural.
Elena Savinkina
