Экологическая оценка воды в наиболее популярных местах купания в Гатчине (стр. 3 )

Оборудование: пипетка на 2 и 5 мл с резиновой грушей и соединительной трубкой, пипетка-капельница, склянка мерная с пробкой.

Реактивы: раствор нитрата серебра (0,05 моль/л) титрованный, раствор хромата калия (10%).

Информация о процессах, лежащих в основе анализа.

Метод основано на взаимодействии хлорид-ионов с раствором нитрата серебра:

В качестве индикатора используется хромат калия, который реагирует с избытком нитрата серебра с образованием хорошо заметного оранжево-бурого осадка хромата серебра:

Ход работы.

1)отбирают пробу анализируемой вытяжки (5 мл)

2)добавляют в склянку 3 капли раствор хромата калия.

3)Герметично закрывают склянку и встряхивают, чтобы перемешать содержимое.

4)Постепенно титруют содержимое склянки раствором нитрата серебра при перемешивании до появления неисчезающей бурой окраски.

5)Рассчитаем массовую концентрацию хлорид-аниона (мг/л) по формуле:

Количественное определение обшей жесткости.

Оборудование: склянка для титрования с пробкой, пипетка-капельница.

Реактивы: раствор титранта (трилон Б в аммиачном буферном растворе в присутствии индикатора хром темно-синего кислотного).

Информация о процессах, лежащих в основе анализа.

Метод определение основано на реакции солей кальция и магния с этилендиаминтетраацетатом натрия (трилон Б):

Где R – радикал этилендиаминтетрауксусной кислоты:

Ход работы.

1) В склянку для титрования налить 5 мл почвенной вытяжки.

2) Добавлять по капли раствор титранта, осторожно перемешивая содержимое склянки. Раствор добавляют до изменение розовой окраски раствора на сиренево-синюю.

3) Определить величину обшей жесткости(1 капля титранта соответствует 1,0 моль/л (при объеме пробы 5 мл).

Методики определения компонентов с использованием тест-систем.

Определение активного хлора

Оборудование: пипетка-капельница, пластина для микроанализов.

Реагенты: индикаторная бумага, образец.

Ход работы:

Отрезать рабочий участок индикаторной полоски. На пластину для микроанализов нанести образец. Опустить рабочий участок индикаторной полоски в образец на пластине. Окраску участка сравнить с цветной шкалой.

Определение наличия в пробе  хроматов

Оборудование: пипетка-капельница, пластина для микроанализов.

Реагенты: индикаторная бумага, образец.

Ход работы:

1)Отрезать рабочий участок индикаторной полоски.

2)На пластину для микроанализов нанести образец.

3)Опустить рабочий участок индикаторной полоски в образец на пластине.

4)Окраску участка сравнить с цветной шкалой.

Определение наличия в пробе  фосфатов

Оборудование: пробирка, пипетка-капельница, пробка для пробирки.

Реагенты: тест-таблетки, образец.

Ход работы:

1)В пробирку налить 5 мл пробы.

2)Добавить в пробирку тест-таблетку.

3)Закрыть пробирку пробкой. Переворачивайте пробирку до полного растворения таблетки.

4)Подождать5 минут до завершения реакции.

5) Сравнить окраску раствора с цветной шкалой.

Определение наличия в пробе  нитратов

Оборудование: пипетка-капельница, пластина для микроанализов.

Реагенты: индикаторная бумага, образец.

Ход работы:

1)Отрезать рабочий участок индикаторной полоски.

2)На пластину для микроанализов нанести образец.

3)Опустить рабочий участок индикаторной полоски в образец на пластине на 5-10 секунд.

4)Через 3 минуты сравнить окраску участка с цветной шкалой.

Определение наличия в пробе  свинца

Оборудование: шприц на 10 мл, тест-устройство, мензурка.

Реагенты: реактивная смесь, индикаторная бумага, образец.

Ход работы:

1)Отобрать 20 мл пробы, добавить 1 квадратик реактивной смеси и перемешать 1-2 минуты.

2) Сложить индикаторную бумагу вдвое и зажать ее в тест-устройстве.

3)Набрать в шприц полученный раствор и пропустить его через тест-устройство со скоростью 1-2 капли в секунду.

4) Разобрать тест-устройство, разрезать пополам вторую от шприца реакционную зону бумаги, приложить ее к цветовой шкале и сравнить окраску сегмента.

Определение суммы тяжелых металлов

Оборудование: шприц на 10 мл, тест-устройство, мензурка.

Реагенты: реактивная смесь, индикаторная бумага, образец.

Ход работы:

1)Отобрать 20 мл пробы, добавить 1 порцию реактивной смеси и перемешать 1-2 минуты.

2) Сложить индикаторную бумагу вдвое и зажать ее в тест-устройстве.

3)Набрать в шприц полученный раствор и пропустить его через тест-устройство со скоростью 1-2 капли в секунду.

4) Разобрать тест-устройство, разрезать пополам вторую от шприца реакционную зону бумаги, приложить ее к цветовой шкале и сравнить окраску сегмента.

Расчетные методы.

Определение содержания катиона натрия.

Рассчитать эквивалентную концентрацию (Сэ) анионов в мг-экв/л, заполняя таблицу

Наименование аниона	Массовая концентрация Смас, мг/л	Коэффициент К	Эквивалентная концентрация Сэ, мг-экв/л
Гидрокарбонат	0,0164
Карбонат	0,0333
Хлорид	0,0282
Сульфат	0,0208
нитрат	0,0161
Суммарная концентрация анионов в эквивалентной форме, УСэ, мг-экв/л

Значение Сэ для данного аниона определяют, умножая полученное экспериментально значение Смас на соответствующий коэффициент пересчета (К) по формуле:

Сэ = Смас· К

Рассчитать суммарную концентрацию анионов УСэ, мг-экв/л, суммируя концентрации всех анионов в нижней графе таблицы. Рассчитать концентрацию катионов натрия (СNa) в мг/л по формуле:

СNa = (УСэ  - Жоб)·23,

где Жоб  - величина общей жесткости, мг-экв/л,

23 – эквивалентная масса натрия.  Полученные результаты округлить до целых чисел.

Расчет карбонатной жесткости.

Карбонатную жесткость (Жк, мг-экв/л) можно рассчитать, суммируя массовые концентрации карбонат - и гидрокарбонат-ионов по формуле:

Жк = Ск·0,0333 + Сгк·0,0164,

Где 0,0333 и 0,0164 – коэффициенты, равные величинам, обратным эквивалентным массам этих анионов. Если карбонатная жесткость окажется больше общей жесткости, ее считают равной последней.

Оценка величины сухого остатка (общей минерализации)

Величину сухого остатка (общей минерализации) в мг/л оценивают расчетным методом.

Внести в таблицу и просуммировать результаты анализов (массовые концентрации) всех определяемых катионов и анионов, выраженные в мг/л. При этом гидрокарбонат суммировать в количестве 50%, а общую жесткость воды считать обусловленной содержанием только ионов кальция, т. е. суммарную массовую концентрацию катионов кальция и магния  принять равной Жоб·40 (40 – эквивалентная масса кальция)

Наименование катиона (аниона)	Массовая концентрация Смас, мг/л
Гидрокарбонат (50%)
Каьций и магний
Карбонат
Натрий
Нитрат
Сульфат
Хлорид
Сухой остаток	У =  мг/л

Полученный результат округлить до целого числа.

Результаты и их обсуждение.

Результаты анализов проб воды приведены в таблице 1.  Как показывают данные таблицы, нормы качества превышены  по показателю «сухой остаток» во всех образцах довольно существенно, что говорит о высокой минерализации водоемов. В образце, взятом из Иорданского источника превышены нормы качества по гидрокарбонатам, хлоридам, ионам кальция и магния.  В Белом озере – повышено содержание хлоридов, во всех водоемах – концентрация ионов натрия и калия.

Таблица 1.Сводная таблица результатов анализа воды

Показатель	Метод определения	Норматив качества	1.Оз. Глухое (Филькино)	2. Оз. Черное	3. Оз. Белое (пляж)	4. Оз. Белое (ванночки)	5. р. Гатчинка	6.Иорданский источник
Химический состав
рН	Визуально-колориметрический	6,5-8,5	6,5	7,0	7,0	7,0	7,0	6,5
Сухой остаток (мг/л)	Расчетный	1000	1274	1077	1746	1469	1542	2330
Массовая концентрация катионов
У тяжелых металлов	Тест-система	0,0001 моль/л	Менее 0,01 мг/л	Нет	0,01 мг/л	0,05 мг/л	Нет	нет
УFeобщ(мг/л)	Тест-система	0,3	0	0	0	0	0	0
У Сa2+ , Mg2+(мг-экв/л)	титриметрический	10	6	7	10	7	8	14
УNa+, K+ (мг/л)	расчетный	200	345	230	414	391	368	529
Массовая концентрация анионов
Карбонат (СО32-)	титриметрический	100 мг/л	0	0	0	0	60	0
Гидрокарбонат (НСО3-)	титриметрический	1000 мг/л	720	480	900	900	900	1200
Сульфат(SO42-)	турбидиметрический	500 мг/л	45	43	54	54	50	63
Хлорид (Cl-)	Титриметрический (аргентометрический)	350 мг/л	284	284	428	284	284	568
Нитрат (NO3-)	Тест-система	45 мг/л	0	0	0	10	10	10
Фосфат (PO43-)	Тест-система	3,5 мг/л	0,5	0,5	0,5	0,5	1	4
Карбонатная жесткость (У СО32-, НСО3-)	расчетный	20 мг-экв/л	11,8	7,9	14,8	14,8	15,8	19,7

Оценку качества воды можно провести, сравнивая полученные в результате анализов концентрации компонентов с нормой качества (или ПДК). Для этого можно воспользоваться формулой, аналогичной формуле для расчета индекса загрязненности воды (ИЗВ) [3, с. 164]:

,

Где ИЗВ – индекс загрязненности воды,

С(i) – среднее значение определяемого показателя, НК(i) – норма качества показателя.

В качестве рассматриваемых показателей мы выбрали значения суммы кальция и магния, карбонатов и гидрокарбонатов, сульфатов, нитратов, хлоридов, фосфатов и сухой остаток.

Результаты расчетов приведены в таблице 2.

Таблица 2. Расчет индекса загрязненности воды по данным анализа.

Показатель	Интервал сравнения	Показатель качества	Оз. Глухое	Оз. Черное	Оз. Белое (пляж)	Оз. Белое (ванночки)	р. Гатчинка	Иорд. источник
Индекс загрязненности воды	Менее и равно 0,2	Очень чистые	0,5	0,4	0,7	0,6	0,7	1
Более 0,2-1	Чистые

По результатам  вычислений  все водоемы  можно отнести ко II классу качества воды (чистые). К сожалению, часть показателей, обычно применяемых при расчете ИЗВ, осталась за пределами возможностей нашего анализа (фенолы, нефтепродукты, СПАВ и др.)

Кроме химических показателей качества воды нами было проведено также биотестирование, определение живых организмов в отобранных пробах.

Результаты биотестирования приведены в таблице 3.

Таблица 3. Результаты определения живых организмов  в воде.

1. Глухое (Филькино)	2. Черное	3. Белое (пляж)	4. Белое (ванночки)	5. Иорданский  источник
растения
водоросли одноклеточные, спирогира	водоросли одноклеточные,	водоросли одноклеточные, спирогира бактерии,	водоросли одноклеточные,	хлорелла, хламидомонада
животные
Инфузории, планарии, волосатики, малощетинковые кольчецы, водяной клещ, ручейник,	Инфузории, волосатики, мшанка, личинки ручейника, малая конская пиявка, водяной клещ яйца насекомых, анаболия,	Инфузории, гидра, волосатики, малощетинковые кольчецы, яйца насекомых	Инфузории, жаброног,  яйца насекомых	Инфузории, бодяга, гидра, планария, мшанки, волосатик,

Результаты определения  микроорганизмов в воде показывают, что вода не токсична, т. к. в ней присутствует большое количество подвижных инфузорий, присутствуют планарии, а это говорит о чистоте воды. Однако пить эту воду нельзя, т. к. в ней есть волосатики (круглые черви)  и масса личинок насекомых.

Кроме того следует отметить, что акватория оз. Глухого зарастает тростником, берега оз. Черного замусориваются и зарастают сорняками, на озёрах (оз. Белое) скапливаются стаи уток. Установлено, что утки могут быть распространителями вирусных инфекций (лептоспироз), что исключает возможность купания в водоемах населения.

Выводы.

Проанализирован состав воды и почвы в наиболее популярных местах отдыха горожан. Качество воды в озерах Черное, Глухое (Филькино), Белое и в реке Гатчинке на территориях пляжа можно отнести к категории «чистая» (II класс) Результаты определения  микроорганизмов в воде показывают, что вода не токсична, однако пить эту воду нельзя. .Скопление стай уток на берегах озера делает купание опасным, т. к. утки могут быть распространителями вирусных инфекций.

Литература.

http://gatchina3000.ru/art_monuments/main01.htm http://www. gazeta. spb. ru/745077-0/ , , Зинченко гидроэкология: методы системной идентификации. – Тольятти: ИЭВБ РАН, 2003. – 463 с. Муравьев экологического состояния природно-антропогенного комплекса. - СПб.:Крисмас+, 2000. – 128с. , и др. Практикум по экологии: Учебное пособие/Под ред. . -  М.: АО МДС, 1996 . – 192 с. . Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами. –СПб.: «Крисмас+», 1998.- 224с. , краткий определитель беспозвоночных пресных вод центра Европейской России. Москва – 2008 г.

, , Муравьев состояния пресноводного водоема (иллюстрированная методика)