3.1.2 Поверхневі води
3.1.2 Поверхневі води - Хімічний склад залежить від підземної поверхні водозбору, від складу та кількості опадів, а також від припливу та відтоку. - У річковій воді вміст розчинених неорганічних водних компонентів у 20 разів вищий, ніж у дощовій, але менший, ніж у підземних водах. Однак значна частина катіонів та аніонів може бути пов'язана з ампропогенним впливом (приблизно 30% Na +, Ca 2+ та SO 4 2- навантаження). - Через розкладання тваринного та рослинного матеріалу поверхневі води містять найбільший вміст органічно зв’язаного вуглецю.
- Проточна вода, зокрема, містить більш високі концентрації зважених речовин. - Найважливіше забруднення проточної води - це миючі та чистячі засоби.
Оцінка якості води Оцінка якості води щодо легко розкладаних органічних речовин шляхом поділу поверхневих вод на класи якості води Сумарні параметри TOC = DOC + POC + VOC (TC = TOC + TIC) Індекс марганцівки COD BOD N вміст, NH 4 + концентрація азоту O 2 Сапробна система (проточна вода) Інші забруднення токсичними речовинами (важкі метали, стійкі речовини), 3- забруднення NO 3 і PO 4 (трофічні) або підкислення води не реєструються таким чином! T - повністю D - розчинений P - тверді частинки V - леткі водні організми Планктон плаваючий Бентоновий субстрат, що мешкає у вищих рослинах і тваринах (безхребетних) рибах (хребетних)
Визначення загальних параметрів Загальний органічний вуглець (TOC) та розчинений органічний вуглець (DOC) Вміст TOC у зразку води вказує на суму вуглецю, що присутній у розчинених та нерозчинених органічних речовинах. Вміст DOC обмежений вмістом вуглецю в органічних речовинах, розчинених у воді. В принципі, органічні компоненти зразка води узагальнені за вмістом вуглецю. C a H b X c + n O 2 a CO 2 + b/2 H 2 O +
Індекс перманганату Метод застосовується для визначення кількості окислюваних органічних та неорганічних речовин (Fe 2+, NO 2 -, HS -) у воді. Витрата 0,002 моль/л (0,01 моль/л) розчину перманганату калію, перетвореного в мг/л O 2, дозволяє зробити висновок про ступінь забруднення води, яку слід дослідити. MnO 4 - + 8 H + + 5 e - Mn 2+ + 4 H 2 O Добре добре окислюється: - Гумінові речовини - Вуглеводи - Феноли - Відходи сульфіту, погано окислювані: - Білки, що не окислюються - Поверхнево-активні речовини, - Алканові та жирні кислоти - Аліфатичні спирти - аліфатичні кетони
Індекс перманганату води, c (mno 4 -) = 0,01 моль/л (Klee, 1993) Тип води Витрата марганцівки 1) чисті джерельні та підземні води оліготрофні озера приблизно 3-6 мг/л приблизно 2-10 мг/l чистої поверхневої води близько 8-12 мг/л греблі (гори) близько 10-30 мг/л помірно забруднені річки забруднені води близько 20-35 мг/л близько 20-150 мг/л
Хімічна потреба кисню (ХПК) Метод використовується для визначення кількості окислюваних органічних та неорганічних речовин (Fe 2+, NO 2 -, HS -) у воді. Витрата 0,02 моль/л розчину дихромату калію, перетвореного у мг/л O 2 (ХПК), дозволяє зробити твердження про ступінь забруднення води, яку слід дослідити. Для багатьох речовин дихромат калію є сильнішим окислювачем, ніж перманганат калію. ХПК є одним з найважливіших параметрів для оцінки комерційних та комунальних стічних вод. Cr 2 O 7 2- + 14 H + + 6 e - 2 Cr 3+ + 7 H 2 O
Виведення споживання кисню VII II MnO 4 - + 8 H + + 5 e - Mn 2+ + 4 H 2 O 4 0 -II O 2 + 4 H + + 4 e - 2 H 2 O 5 4 158,038 g 5 32,00 g 4 KMnO 4 = 5 O 2 3.951 g 1 g або 3.951 mg/l 1 mg/l VI III Cr 2 O 7 - + 14 H + + 6 e - 2 Cr 3+ + 7 H 2 O 2 0 -II O 2 + 4 H + + 4 e - 2 H 2 O 3 2 294,192 г 3 32,00 г 2 K 2 Cr 2 O 7 = 3 O 2 6,129 г 1 г або 6,129 мг/л 1 мг/л
Біохімічний попит на кисень Біохімічний попит на кисень (БПК) відповідає кількості розчиненого кисню (у мг/л), яку бактерії поглинають, щоб частково або повністю розщепити органічні речовини. Різниця між ХПК та БПК відповідає частці мікробно нерозкладаних речовин (додаткове накопичення протоплазми). Деградація побутових стічних вод майже повністю через приблизно 20 днів, через 5 днів для характеристики може бути використано приблизно 70%. BOD 5 - різниця між початковим вмістом кисню та вмістом кисню у зразку через 5 днів (t 0 - t 5d).
Типові значення ХПК і БПК 5 в мг O 2/л (Bliefert, 2002) Тип води ХПК БПК 5 проточна вода 5-20 6 1) міські стічні води після біологічної очистки нечищені стічні води комунальних стіків харчової та напойної промисловості 20-100 20 300 -1000 250> 5000 просочується вода звалища 22000 13000 1) помірно забруднений ступінь біохімічної деградації α = БПК 5/ХПК (0 α 1) Заява про біохімічну здатність до розкладання
Порівняльні значення споживання кисню за різними методами (Klee, 1993) Речовина органічний вуглець Теоретична потреба в кисні Споживання кисню визначається з TOC O 2 з KMnO 4 З K 2 Cr 2 O 7 як БПК 5 мг/г мг/г мг/г мг/г мг/г молочної кислоти 400 1067 260 970 540 Глюкоза 400 1067 600 990 580 Лактоза 421 1122 3 920 580 Декстрин 444 1185 220 950 520 Крохмаль 444 1185 680 Фенол 760 2383 2360 2340 1700 Kaseïn 560 1410 150 1150 580
Молочна кислота CH 3 CH (OH) COOH 3 C 3 O 2 90 г 36 г 96 г 1000 мг 400 мг 1067 мг α (молочна кислота) = 540/970 = 0,56 БПК 5 = 0,5-1,0 ХПК Інгредієнти хороші біохімічно розкладається. БПК 5 8 (100%) 3) I II слабо забруднений 1,5 - 8 (85-100) II помірно забруднений 1,8 - 6 (70-85) II III критично забруднений 2,3 - 4 (50-70) III сильно забруднені 2,7 - 2 (25-50) III IV IV 2) дуже сильно забруднені надмірно забруднені 3,2 - 15 кілька мг/л