Химико-аналитический центр



 

О лаборатории

Анализ воды

Анализ почвы

Экспресс-анализ

Отбор проб

Статьи

Вопросы

Контакты

Справочная информация

Химический состав природных вод

         Химический анализ природной и питьевой воды показывает, что любая вода представляет собой не чистое вещество с формулой Н2О, а смесь большого количества веществ. Современная химическая лаборатория анализа качества питьевой воды способна установить содержание в воде широкого набора компонентов.

С помощью химического анализа можно определить состав примесей минерального и органического происхождения, находящихся в воде в форме ионов, молекул, коллоидов, суспензий и эмульсий. При этом в воде протекают процессы растворения, взаимодействия веществ с друг другом, биохимические превращения соединений микроорганизмами и растениями. Во многом на химический состав поверхностных вод оказывает влияние геологическое строение местности, по которой протекает река или в которой находится озеро. Не менее важным фактором, формирующим качество поверхностных и питьевой воды, является и хозяйственная деятельность человека.

Рассмотрим подробнее химический состав природных вод. Многочисленные анализы природных вод показали, что среди большого числа компонентов, растворенных в них, 90 % солесодержания составляют карбонаты, гидрокарбонаты, хлориды и сульфаты кальция, магния и натрия. О.А. Алекиным предложена классификация природных вод по результатам их химического анализа. По преобладающему аниону воды делятся на три класса: карбонатные (гидрокарбонатные), хлоридные и сульфатные. По преобладающему катиону воды делятся на три группы: кальциевые, магниевые и натриевые.

В природных водах постоянно находятся ионы кальция и магния, обеспечивающие жесткость воды. Источник их поступления в воду – растворение гипса, известняков и доломитов, входящих в состав горных пород. В санитарно-гигиеническом отношении ионы кальция и магния не представляют большой опасности, но чрезмерная жесткость воды делает ее непригодной для бытовых целей, т.к. образующаяся накипь выводит из строя нагревательные элементы электрических систем нагрева воды. Оптимальная жесткость воды – до 7 мг-экв/л. В современной лаборатории контроля качества природной и питьевой воды определение кальция и магния производят на атомно-абсорбционном спектрофотометре.
Ионы натрия и калия присутствуют практически во всех природных водах. Они хорошо растворимы в воде и водяном паре, что делает их присутствие нежелательным в воде, предназначенной для паровых котлов среднего и высокого давления. Повышенное содержание натрия кроме того увеличивает риск развития сердечнососудистых заболеваний. Норматив содержания натрия – 200 мг/л, содержание калия в питьевой воде не нормируется. Определение концентрации ионов калия и натрия производится на атомно-абсорбционном спектрофотометре.

В большинстве пресных вод преобладает гидрокарбонат-ион. Его наличие в природных водах – это результат растворения карбонатных пород угольной кислотой. Гидрокарбонат-ион обуславливает временную (или карбонатную) жесткость питьевой воды.

analizvod.ru

Озеленение, ландшафтный дизайн.

Строительство бассейнов

 
 
   

При нагревании гидрокарбонат-ион разлагается, поэтому от временной жесткости легко избавиться посредством простого кипячения. В лаборатории анализа качества питьевой воды содержание гидрокарбонат-иона определяют по показателю щелочности.

При растворении гипсовых пород в природные воды поступают сульфаты. В питьевой воде их концентрация не должна превышать 500 мг/л. При более высоких концентрациях возможны расстройства желудочно-кишечного тракта. Такая же их концентрация способствует коррозии бетона и металла. Сульфаты могут также попадать в природные воды из атмосферных выбросов автотранспорта и промышленности. Анализ воды на содержание сульфатов предполагает получение взвеси малорастворимого сульфата бария и спектрофотометрирование этой взвеси.

Концентрация хлоридов в пресных водах не велика. Повышение содержания хлоридов в питьевой воде может свидетельствовать о ее загрязнении сточными водами предприятий, в которых они содержаться в большом количестве. Предельно-допустимая концентрация хлоридов в питьевой воде составляет 300 мг/л. Содержание хлоридов выше этого порога делает воду солоноватой на вкус. Анализ питьевой воды в лаборатории контроля качества проводят путем титрования образца раствором нитрата серебра.

Помимо главных ионов природные воды содержат в своем составе растворенные газы. Важнейшим из них является кислород. Его содержание в природных водах зависит от времени года, глубины водоема, условий аэрации, активности деятельности микроорганизмов, растений и животных. Снижение содержания кислорода в природной воде – это результат появления в водоеме органических соединений. Максимальное содержание кислорода в природных водах наблюдается летом вследствие активного фотосинтеза растений. Растворенный кислород придает воде освежающий вкус. Анализ природной воды на содержание растворенного кислорода сложен тем, что необходима его химическая фиксация сразу же после отбора    пробы.

Углекислый газ, растворяясь в воде, вступает с ней во взаимодействие с образованием угольной кислоты. Отдельно аналитически определить содержание углекислого газа и угольной кислоты в воде невозможно, поэтому суммарную концентрацию этих компонентов принимают за концентрацию свободной угольной кислоты.

При растворении угольной кислотой сульфидных минералов, а также в результате биохимического разложения серосодержащих органических соединений в отсутствие кислорода в воде образуется сероводород. Сероводород – это токсичное соединение. Оно придает воде неприятный характерный запах «тухлых яиц». В питьевой воде содержание сероводорода не допускается. Анализ питьевой воды в лаборатории контроля качества производится с использованием ион-селективного электрода.

Помимо неорганических соединений в природной воде растворено большое количество органических веществ, образующих так называемый «водный гумус». Органические вещества попадают в водоемы вследствие их смыва с поверхности почвы. В связи с увеличением антропогенной нагрузки на окружающую среду источником органических веществ в природной воде стали коммунальные стоки и сбросные воды предприятий. Содержание водного гумуса может достигать 50 мг/л и более. Наибольшую его часть составляют фульвокислоты, обеспечивающие характерную коричнево-бурую или желтоватую окраску природных вод большинства рек. Анализ воды на содержание органических соединений производят по перманганатной окисляемости. При этом, значение перманганатной окисляемости до 5 мг О2/л считается допустимым. Перманганатная окисляемость выше 5 мг О2/л свидетельствует о загрязнении воды органическим веществом стоков.

Любая вода содержит в себе так называемые «биогенные» элементы, т.е. те элементы, которые составляют большую часть живых организмов. К ним относятся прежде всего азот и фосфор.

Азот в природных водах содержится в органической форме (белки, аминокислоты) и неорганической – аммонийной, нитритной и нитратной. Аммоний и нитраты образуются в природной воде в результате разложения белков. Кроме того, нитраты могут попадать в воду при смыве азотных удобрений с полей и при растворении окислов азота в дождевой воде. Попадая в организм человека или животных нитраты восстанавливаются  микробиотой кишечника до нитритов, которые взаимодействуют с дыхательным белком крови – гемоглобином. При этом гемоглобин восстанавливается до метгемоглобина, который не способен переносить кислород.

Предельно-допустимое содержание нитратов в питьевой воде 45 мг/л, нитритов – до 5 мг/л, аммония – до 2,5 мг/л. Анализ воды в лаборатории на содержание нитратов и нитритов основан на получении окрашенных растворов этих форм азота с реактивами Грисса. Анализ воды на аммоний основан на получении окрашенного соединения аммония с солями ртути (реактив Несслера).

Содержание фосфора в чистой воде незначительно и составляет сотые доли мг/л. Увеличение концентрации фосфора в природной воде приводит к массовому развитию микроорганизмов и микроводорослей – «цветению» воды.

Железо содержится преимущественно в подземных водах, т.к. в поверхностных водах происходит полный гидролиз его ионов. При концентрации ионов железа выше 0,3 мг/л вода приобретает железистый привкус. Ионы железа наряду с солями кальция и магния обеспечивают жесткость воды. Анализ воды на железо производится на атомно-абсорбционном спектрофотометре.

Элементы, содержащиеся в воде в количествах менее 1 мг/л принято называть микроэлементами. Как правило, это крайне важные для нормального функционирования организма элементы. Среди них следует упомянуть йод и фтор. Соединения йода в природных водах содержатся в форме йодид-ионов. Его концентрация составляет тысячные доли мг/л. При недостаточном содержании йода в питьевой воде развиваются заболевания щитовидной железы, а также головного мозга. При содержании йода от 0,0001 до 0,001 мг/л заболевания наблюдаются в среднем у 1,5-3 % людей, при содержании йода от 0,0014 до 0,01 мг/л – только у 0,1 %.

Фтор в природных водах содержится в форме фторид-ионов. Его содержание может достигать 10 мг/л. Фтор активно участвует в процессе минерализации костной ткани человека. При недостаточном содержании фтора в воде происходит развитие кариеса, а при избыточном – пятнистости эмали – флюороза.

Анализ воды на содержание йодид-ионов и фторид-ионов производится в лаборатории контроля качества питьевой воды с помощью ион-селективных электродов.

 

В библиотеку