wskaĹşniki zanieczyszczenia wĂłd 2010.odt

WSKAŹNIKI ZANIECZYSZCZENIA WÓD

Cel ćwiczenia:

Oznaczenie barwy, mętności, zapachu, odczynu, kondunktancji, twardości węglanowej                     i ogólnej, poziomu azotanów(III), azotanów(V), siarczanów, chlorków oraz tlenu wód powierzchniowych, ściekowych, uzdatnianych.

Wymagane wiadomości:

Zanieczyszczenie wód – definicja, podział, przykłady

Wskaźniki zanieczyszczenia wód powierzchniowych

Barwa wody, mętność, zapach, charakterystyka zapachów

Kondunktancja, pH, zasadowość, kwasowość, wskaźniki kwasowo-zasadowe

Twardość wody, sposoby wyrażania twardości, metody usuwania twardości wody

Występowanie w środowisku, przemiany i toksyczność związków azotu, siarki oraz chloru

Zasada:

              Temperatura - jest miarą stopnia nagrzania wody. Temperatura wód naturalnych zależy od ich pochodzenia, strefy klimatycznej, pory roku, odpływu ścieków przemysłowych i miejskich. Temperatura wody ma duży wpływ na współistnienie organizmów wodnych oraz przebieg procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych zachodzących w wodach. Wzrost temperatury powoduje zmniejszenie ilości rozpuszczonego tlenu, zwiększenie biologicznego zapotrzebowania na tlen (BZT), przyspieszenie procesu nitryfikacji oraz utleniania amoniaku do azotanów (III) i (V), co w efekcie prowadzi do deficytu tlenowego               w wodzie. Podwyższenie temperatury o 10oC powoduje blisko dwukrotne przyspieszenie reakcji chemicznych i biologicznych zachodzących w wodzie. Podwyższona temperatura zwiększa również toksyczność wielu substancji.

Najczęściej używaną w Polsce jednostką temperatury są stopnie Celsjusza. Wzór do przeliczania stopni Celsjusza na Kelwiny jest następujący: T[K] = t[oC] + 273,15

              Barwa - jest właściwością optyczną wody, polegającą na pochłanianiu części widma promieniowania widzialnego przez substancje rozpuszczone, koloidalne oraz cząstki zawiesin obecne w wodzie. Pojawienie się zabarwienia wody może być spowodowane przez wiele czynników m.in.: rodzaj roślinności i produkty jej rozkładu; związki humusowe; plankton; jony metali (np. żelaza, manganu) oraz zanieczyszczenia pochodzenia antropogenicznego. Wyróżniamy:

barwę rzeczywistą wody, czyli barwę wody klarownej po usunięciu mętności;

barwę pozorną wody wywołaną przez zawiesiny i substancje rozpuszczone w wodzie;

barwę specyficzną wody wywołana przez niektóre ścieki przemysłowe.

Jednostka barwy - zabarwienie, jakie w 1 dm3 wody destylowanej wywoła 1 mg platyny (Pt) rozpuszczonej w postaci heksachloroplatynianiu IV potasu /chloroplatynianu potasu/ (K2PtCl6) z dodatkiem 0,5 mg kobaltu w postaci chlorku kobaltu II (CoCl2 · 6H2O).

              Mętność - jest właściwością optyczną wody, polegającą na rozproszeniu                                 i absorbowaniu części widma promieniowania widzialnego przez cząstki stale obecne                       w wodzie. Mętność mogą powodować: wytrącające się związki żelaza, manganu, glinu; kwasy humusowe; plankton;  cząstki skał i gleb; osady denne, zanieczyszczenia.

Jednostka porównawcza mętności - mętność, jaką wywołuje 1 mg krzemionki, w postaci zawiesiny wzorcowej, dodany do 1 dm3 wody destylowanej.

              Przezroczystość – odwrotność mętności – jest właściwością optyczną wody, polegającą na przepuszczaniu światła. Oznaczana jest jako wysokość słupa wody (w cm) przez który można odczytać druk wzorcowy lub podziałkę na płytce wzorcowej.

              Zapach -  jest powodowany obecnością w wodzie gazów (np. siarkowodoru), organizmów wodnych (roślin i zwierząt), produktów rozkładu związków organicznych oraz niektórych substancji organicznych i nieorganicznych pochodzenia antropogenicznego. Wyróżniamy 3 podstawowe grupy zapachów:

Ø      roślinny (R) – spowodowany obecnością w wodzie substancji organicznych nie będących w stanie rozkładu (np.: ziemisty, trawiasty),

Ø      gnilny (G) – spowodowany obecnością w wodzie substancji organicznych w stanie rozkładu (np.: siarkowodoru, pleśni),

Ø      specyficzny (S) – spowodowany obecnością w wodzie substancji nie występujących normalnie w wodach naturalnych (np.: chloru, benzyny).

Intensywność zapachu określa skala od 0 do 5 (przy czym 0 – oznacza brak zapachu, a 5 – zapach bardzo silny). Zapach można oznaczać na zimno (20ºC) lub na gorąco                                   (w temperaturze około 60ºC).

Twardość wody (TW) jest pojęciem umownym, wprowadzonym do określenia zużycia mydła w wodzie bez wytwarzania piany.

Twardość węglanowa (przemijająca, TWw, KH) – jest wywoływana głównie przez wodorowęglany: wapniowy Ca(HCO3)2 oraz magnezowy Mg(HCO3)2. Ten typ twardości można łatwo usunąć przez zagotowanie wody, ponieważ pod wpływem ogrzewania wody wodorowęglany rozkładają się do nierozpuszczalnych węglanów tworzących osady (tzw. kamień kotłowniczy):

Ca(HCO3)2 -> CaCO3 + H2O + CO2

Mg(HCO3)2 -> MgCO3 + H2O + CO2

Wzrost zawartości dwutlenku węgla w powietrzu, a co za tym idzie także w wodzie powoduje wzrost twardości węglanowej:

2CO2 + H2O -> 2HCO3- -> CO32- + 2H+

              Twardość niewęglanowa (trwała, TWn) – jest wywoływana głównie przez sole wapnia i magnezu, najczęściej są to siarczany (dające trudny do usunięcia kamień gipsowy (np. CaSO4)) azotany oraz chlorki. Sole te mogą być naturalnie obecne w wodzie jak i powstawać wtórnie, np. w trakcie jej gotowania.

Twardość ogólna Twog

                                          Twardość węglanowa                            Twardość niewęglanowa

                                            (przemijająca) Tww                                          (trwała) Twn

Sumę twardości przemijającej i trwałej nazywamy twardością całkowitą (ogólną, GH).

Twardość wody ma bardzo silny wpływ na jej napięcie powierzchniowe. Czym większe napięcie powierzchniowe wody, tym trudniej zwilża ona wszelkie powierzchnie, na skutek czego trudno jest przy jej pomocy np. prać. Dodatek detergentów (związków powierzchniowo czynnych) powoduje zmniejszenie twardości wody.

Jednostkami twardości są mval/l lub stopnie twardości wody (niemieckie, francuskie, brytyjskie, amerykańskie, WHO). W Polsce stosowane są mval/l oraz stopnie niemieckie (on).

1 mval = 1 miligramorównoważnik (0,5 milimol) jonów Ca2+

1 mval/l = 50 mg CaCO3/litr

1on = 10 mg CaO (lub 7,17 mg MgO) w 1 litrze wody

1on = 17,9 mg CaCO3/litr

Jednostki te pozostają w następującej relacji między sobą:

1mval/l = 2,8on (1 mval = 1 miligramorównoważnik chemiczny)

Klasyfikacja wody pod względem twardości:

Metoda oznaczania twardości ogólnej wody polega na tworzeniu się związków kompleksowych soli dwusodowej kwasu etylenodwuaminoczterooctowego (Na2H2edta), zwanej wersenianem dwusodowym, z jonami wapnia i magnezu:

Mg2+ + H2 edta2- -> Mg edta2- + 2H+

              CH2COOH                                                                                    CH2COOH

CH2              N              CH2COONa                                                        CH2               N               CH2COO

                                                        + Ca2+ /+ Mg2+                                                                                        Ca / Mg + 2Na+

CH2              N               CH2COONa                                                        CH2              N               CH2COO

              CH2COOH...