Представление опыта работы по организации исследовательской деятельности учащихся по изучению качества природных вод г. Новокузнецка
опыты и эксперименты (10 класс)

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОПЫТА РАБОТЫ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ КАЧЕСТВА ПРИРОДНЫХ ВОД ГОРОДА НОВОКУЗНЕЦКА

Водная оболочка земли  - это 1,5 миллиардов квадратных километров поверхностных вод. Таким образом, общее количество воды на Земле огромно, однако лишь малая ее доля доступна для использования человеком.  Вода – главный компонент всех клеток живых организмов. Она поступает в организм из внешней среды и определяет физические свойства клеток, служит универсальным растворителем, средой для физиологических и биохимических процессов, химическим компонентом, терморегулятором. Очень остро стоит проблема загрязнения всех сред жизни, включая гидросферу (водные ресурсы) для нашего города, который на протяжении ряда лет входит в десятку самых загрязненных городов России. Желание проанализировать качество природных вод в водоемах в черте г. Новокузнецка и в Новокузнецком городском округе послужило главной причиной проведения данного исследования.

Целью работы, выполненной в творческом объединении «Основы экологии»  МБУ ДО "Станция юных натуралистов", явилось изучение показателей качества природных вод в водоемах г. Новокузнецка и в водоемах Новокузнецкого городского округа.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Выбрать контрольные точки для забора проб воды в природных водоемах.
2. Сделать забор проб воды.
3. Определить на базе Новокузнецкой Гидрометобсерватории в пробах воды с экспериментальных площадок следующие показатели качества: показатель кислотности воды (pH),  показатель жесткости воды, концентрацию хлорид-ионов, концентрацию ионов азота нитратного.
4. Проанализировать полученные результаты и сделать соответствующие выводы.
5. На основе материалов исследовательской работы провести  дискуссию по проблеме рационального природопользования и сохранения здоровья жителей города на занятиях в объединениях старшеклассников МБУ ДО «Станция юных натуралистов».

Объект исследования: вода природных водоемов г. Новокузнецка и его пригородов.

Предметы  исследования: показатель кислотности, показатель жесткости воды, концентрация хлорид-ионов, концентрация азота нитратного в пробах воды.

При организации исследования исходили из гипотезы: в индустриально развитом городе воды природных водоемов могут содержать следы выбросов промышленных и сельскохозяйственных предприятий, химические составляющие которых могут влиять на качественные показатели воды в природных водоемах.

Глава I. Показатели качества воды

1.1. Показатель кислотности воды

Вода – бесцветная жидкость, слабый электролит, диссоциирует по схеме:

Н2О ↔Н+ + ОН‾. Как видно из уравнения диссоциации воды, в воде величины [H+] и [OH-] одинаковы. Из постоянства произведения [H+][OH-] следует, что при увеличении концентрации одного из ионов воды соответственно  уменьшается концентрация другого (произведение концентраций ионов водорода и гидроксид-ионов в воде называется ионным произведением воды). Таким образом, кислотность и щелочность раствора можно выразить через концентрацию либо ионов H+, либо ионов OH-. На практике пользуются первым способом. Понятие «водородный показатель» было введено датским химиком Серенсом в 1909 году [10].

 Для определения кислотности растворов используют шкалу рН, в основе которой лежит концентрация в растворах ионов водорода. Амплитуда шкалы рН – от 1 до 14. Концентрация ионов водорода в чистой дистиллированной воде при комнатной температуре равна 7, что соответствует значению нейтральной среды. Если значение рН ниже 7, то среда кислая, а если выше, то среда щелочная. Значение рН воды определяют растворенные в ней микроэлементы, в зависимости от их концентрации в растворе создается кислотно-щелочной баланс [4].

1.2. Показатель рH как показатель качества воды

Вода нейтральной кислотности имеет pH  = 7, но такую воду возможно получить только в лаборатории, поэтому в питьевой воде этот показатель меньше или больше, что обусловлено наличием в ней веществ, понижающих или повышающих количество ионов водорода. В России качество питьевой воды регулируется нормами СанПиН и Санитарными правилами, согласно которым, пригодной для питья считается вода, у которой показатель pH приближается к 7. Если pH меньше 6 или больше 9, то такая вода не считается питьевой [5].

1. 3. Влияние показателя рН на здоровье человека

При низком рН вода обладает высокой кислотностью, и приобретает свойства кислоты. При высоких уровнях рН (больше 11) вода имеет свойства щелочи, приобретает характерную мылкость, неприятный запах.

Живые среды организма, за исключением желудочного сока, для которого рН=1, имеют слабощелочную реакцию. Например, рН здоровой лимфы - 7,5; слюны - 7,4, а рН крови - 7,43, и даже незначительное снижение этого показателя в сторону закисления всего лишь до 7,1 не совместимо с жизнью. Дисбаланс рН организма у большинства людей  проявляется  в виде повышенной кислотности внутренней среды организма, т.е. развивается состояние  ацидоза. В этом  состоянии  организм  плохо  усваивает  такие минералы,  как  кальций, натрий, калий  и магний. Благодаря избыточной кислотности  они сразу и  легко  выводятся  из организма, формируется их дефицит. От недостатка этих минералов  страдают жизненно важные органы. Сдвиг равновесия в сторону повышения кислотности приводит к тому, что организм для нейтрализации лишних кислот начинает использовать кальций. Поскольку кальций из продуктов питания усваивается очень трудно, организм со временем забирает его из костей, вызывая остеопороз. Не выявленный вовремя  ацидоз  может незаметно, но постоянно  вредить организму [8].

При повышенном содержании  щёлочи в организме - алкалозе,  так же нарушается правильность  усвоения  минералов. Пища  усваивается  гораздо медленнее, это позволяет токсинам  проникать  из желудочно-кишечного  тракта в кровь. Повышенное содержание щёлочи в организме  опасно  и  трудно  поддаётся  корректировке [1].

1.4. Понятие жесткости воды

        Жесткость воды – совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворенных солей щелочноземельных металлов, в основном солей кальция и магния [10].          

        Термин «жесткая вода» исторически сложился из-за свойств натуральных хлопковых и льняных тканей сорбировать (впитывать) соли кальция и магния в ходе стирки с использованием мыла на основе жирных кислот. После стирки ткань, постиранная в жесткой воде, более жесткая на ощупь. Воду с большим содержанием солей щелочноземельных металлов, т.е. солей жесткости, часто называют жесткой водой, а воду с небольшой концентрацией этих солей называют мягкой [4].

        Суммарное содержание солей щелочноземельных металлов в воде называется общей жесткостью воды. Общая жесткость воды подразделяется на карбонатную и некарбонатную жесткость.

        Карбонатная или временная жесткость обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов кальция (Са(НСО3)2) и гидрокарбонатов магния (Мg(НСО3)2). При кипячении временная жесткость воды уменьшается, так как растворимые в воде гидрокарбонаты превращаются в нерастворимые карбонаты и выпадают в виде белого осадка (накипи): Са(НСО3)2 + t = СаСО3↓ +  СО2↑ + Н2О;

      Мg(НСО3)2+ t = МgСО3↓ +  СО2↑ + Н2О

        Постоянная жесткость воды обусловлена присутствием в воде солей, которые не устраняются кипячением. Это в основном сульфаты и хлориды кальция и магния (CaSO4, CaCl2, MgSO4, MgCl2) [6]..

        Жесткость природных вод может варьироваться в довольно широких пределах, в течение года жесткость в природных водоемах непостоянна.    Уменьшается жесткость воды в природных водоемах во время таяния льдов и снега, и во время дождей, например, дождливым летом жесткость будет меньше, чем во время засушливого лета, так как активные процессы испарения увеличивают жесткость воды. Максимальная жесткость воды в природных поверхностных источниках наблюдается в конце зимы. В подземных водах жесткость обычно выше, она меньше изменяется в течение года [4].

1.5. Влияние жесткости воды на здоровье человека

        Потребление жесткой или мягкой воды обычно не является опасным для здоровья. Имеются данные, что высокая жесткость питьевой воды способствует образованию мочевых камней, в то же время низкая жесткость питьевой воды может незначительно увеличивать риск сердечно - сосудистых заболеваний и также приводить к недостатку кальция в организме [5].

1.6. Единицы измерения жесткости воды

        Для численного выражения жесткости воды указывают концентрацию в ней катионов кальция и магния. Рекомендованная единица СИ для измерения концентрации – это моль на кубический метр (моль/м3).

        На практике для измерения жесткости воды используют также градусы жесткости и миллиграммы эквивалента на литр (мг-экв/л). Один мг-экв/л соответствует содержанию        в литре воды 20,04 миллиграмм Са2+ или 12,16 миллиграмм Мg2+ (атомная масса деленная на валентность).

        С 1 января 2005 года в России введен новый Национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 52029-2003 «Вода. Единицы жесткости». По этому стандарту жесткость выражается в градусах жесткости. 10Ж соответствует концентрации щелочноземельного элемента, численно равной ½ его моля на литр (10Ж=1 мг-экв/л) [7].

По величине общей жесткости различают:

1) вода мягкая  - до 20Ж  (или 0 – 2 мг-экв/л, или 0 – 2 ммоль/л);

2) вода средней жесткости  - от 20Ж  до 100Ж;

3) вода жесткая  - более 100Ж.

1.7. Соединения азота

        Азот относится к числу биогенных элементов и его соединения имеют особое значение для развития жизни в водных объектах. При отсутствии азотсодержащих соединений в воде рост и развитие водной растительности прекращается, однако избыток этих соединений также приводит к негативным последствиям, что связано с ухудшением качества воды.

        Источниками поступления соединений азота в природные воды являются разложение клеток отмерших организмов, атмосферные осадки, фиксация из воздуха азота в результате жизнедеятельности азотфиксирующих бактерий. Антропогенными источниками поступления соединений азота в окружающую среду являются выбросы продуктов высокотемпературного сгорания топлива (выхлопные газы автотранспорта, авиации, выбросы промышленных предприятий и тепловых электростанций).

Почти все химические соединения, содержащие азот, являются ядовитыми для человека, и при попадании в организм могут вызывать отравления той или иной степени тяжести, вплоть до летального исхода [6].

Азот нитратный

Нитраты являются конечным продуктом минерализации органических азотсодержащих веществ, их содержание в воде значительно превышает содержание аммонийного и нитритного азота.

В незагрязненных водных объектах концентрация нитратного азота обычно не превышает десятых долей миллиграмма в кубическом дециметре.

Для нитратов характерно уменьшение содержания в вегетационный период за счет потребления водными растениями и увеличение осенью при отмирании водных организмов и минерализации органических веществ. Максимальное содержание нитратов в природных водоемах наблюдается в зимний период.

Предельно допустимая концентрация нитратного азота в природных водах составляет 9,1 мг/дм³.

1.8. Хлориды – химические соединения, содержащие ионы хлора

Хлор (Cl) - химический элемент, галоген. В элементарном виде в природе почти не встречается. При нормальных условиях чистый хлор представляет собой двухатомный ядовитый газ желтовато-зеленого цвета, который в 3,5 раза тяжелее воздуха. Впервые чистый хлор был получен в 1774 г. в Швеции. Это открытие сделал химик Карл Вильгельм Шееле. Основные запасы хлора сконцентрированы в Мировом океане (среднее содержание ионов хлора в морской воде составляет 19 г/л).

С соединениями хлора человечество знакомо с незапамятных времен, всем известная поваренная соль - это хлорид натрия. В таком виде хлор совершенно безопасен для человеческого организма.

В организме животных, в том числе человека, хлор сконцентрирован в межклеточной жидкости, в крови, коже и костной ткани. Ионы хлора играют незаменимую роль в регуляции осмотических процессов, а также в передаче нервных импульсов. Даже при незначительной нехватке или избытке ионов хлора начинаются нарушения в работе сердечно-сосудистой системы, почек, печени и нервной системы. Например, отеки после чрезмерного употребления соленой пищи. Ионы хлора рассматриваются как основной осмотический элемент, который поддерживает в крови, лимфе и внутриклеточной жидкости определенное давление.

Ионы хлора входят в состав соляной кислоты, вырабатываемой специальными клетками, выстилающими внутреннюю поверхность желудка. От концентрации соляной кислоты зависит скорость переваривания пищи. При слишком низкой концентрации  наступает несварение. При переизбытке соляной кислоты в желудке наблюдается противоположное действие: сильно сдобренная кислотой пищевая масса поступает в кишечник, раздражает его, пища быстро проходит весь пищеварительный тракт, плохо усвоившись организмом. При этом наблюдается изжога,  заболевания желудочно-кишечного тракта.

В основном в организм хлор поступает с поваренной солью. Почти 90% ионов хлора выводятся вместе мочой и потом. Довольно часто недостаток хлора встречается у грудных детей, находящихся на искусственном вскармливании, у людей, находящихся на бессолевой диете и проводящих голодание, при заболеваниях обмена веществ. Симптомами недостатка хлора в организме обычно являются: истощение, заболевания зубов, ломкость и выпадение волос, отеки, гипотония и гипертония (в зависимости от индивидуальных особенностей организма), нарушение кислотно-щелочного баланса .

Избыток ионов хлора в организме наступает при чрезмерном употреблении соленых продуктов.  Избыточное потребление поваренной соли приводит к развитию гипертонии и других сердечно-сосудистых заболеваний, прежде всего, сердечной недостаточности, к заболеваниям почек, циррозу печени.

Случаи избытка хлорид-ионов отмечались у людей, работающих на фармацевтическом, целлюлозно-бумажном, текстильном и химическом производстве, где хлор используется для синтеза различных химических соединений или как отбеливатель.

1.9. Санитарные нормы содержания хлорид–ионов в водопроводной и природной водах        

        Содержание хлорид-ионов в воде природных водоемов варьирует в широких пределах. В реках и озерах северных регионов России концентрация их невелика. С увеличением минерализации воды абсолютное и относительное количество хлора возрастает. В морях и соленых озерах хлор является главным анионом, в морской воде хлорид-ионы составляют 87% массы всех анионов, что объясняется хорошей растворимостью хлоридов кальция, магния, натрия.

По санитарным нормам предельно допустимая верхняя граница содержания хлорид-ионов в водоемах составляет 300 мг/дм³.

Содержание хлоридов в воде определяет ее пригодность для питья (употребления в пищу человеком). Для питьевой воды предельное значение составляет 200 мг/дм³.

Содержание хлоридов в воде определяет также и возможность ее использования в сельском хозяйстве и рыбоводстве. Предельно допустимая концентрация составляет 300мг/дм³.

Хлориды являются составной частью большинства природных вод. Большое содержание хлоридов геологического происхождения в поверхностных водах – явление редкое, поэтому обнаружение большого количества хлоридов является показателем загрязнения воды бытовыми или промышленными выбросами.

Контроль содержания хлоридов в воде природных водоемов имеет важное значение при оценке качества воды.

Глава II. Методы исследования

2.1. Выбор контрольных точек для забора проб родниковой и водопроводной воды

В сентябре 2018 года на территории города Новокузнецка и его пригородов (Новокузнецкий городской округ) были выбраны контрольные точки для отбора проб воды из природных водоемов (Приложение 1).

Пробы природных вод забирались в следующих водоемах:

1) река Томь в черте г. Новокузнецка (Центральный район города, левый берег р. Томи между Кузнецким и Заводским мостами);

2) река Аба в черте г. Новокузнецка (Центральный район города, правый берег р. Абы напротив кинотеатра «Октябрь»);

3) карьеры антропогенного происхождения в Заводском районе г. Новокузнецка;

4) река Кондома в районе села Ашмарино.

Забор проб производился с 1 сентября по 1 октября 2018 года.

2.2. Химический анализ проб воды

Для отбора проб водопроводной воды и ее транспортировки в лабораторию экологического мониторинга окружающей среды Новокузнецкой гидрометобсерватории использовалось следующее оборудование: стеклянные емкости с герметичными крышками. Перед замером показателей качества, вода отстаивалась не менее трех часов.

Анализ проб воды проводился по следующим показателям качества:

1) определение показателя кислотности (Приложение 2);

2) определение показателя жесткости (Приложение 3);

3) определение концентрации хлорид-ионов (Приложение 4);

4) определение концентрации ионов азота нитратного (Приложение 5).

2.3. Сравнительный анализ качества воды в разных источниках по результатам химического анализа проб воды

        Сравнительный анализ полученных показателей с нормативами качества РФ для природных вод.

Глава III. Результаты исследования

Анализ проб природных вод и водопроводной воды с контрольной точки в жилом массиве проводился в период с 1 ноября по 15 декабря 2018 года в лаборатории экологического мониторинга Новокузнецкой гидрометобсерватории.

3.1. Анализ проб природных вод по показателю кислотности

При проведении анализа полученных данных использовали следующие нормативы кислотности среды:

рН < 7 – кислая среда (рН = 0-3 – сильнокислая среда, рН = 4-6 – слабокислая среда)

рН = 7 – нейтральная среда (допустимо: рН = 6,5-7,5  – нейтральная среда)

рН > 7 – щелочная (рН = 8-10 – слабощелочная, рН = 11-14 – сильнощелочная).

Таблица 1. Анализ проб воды по показателю кислотности

Анализ проб природных вод водоемов г. Новокузнецка и его пригородов показал, что показатель кислотности проб из водоемов в черте города, т.е. в реке Томи, в реке Абе и в карьерах Заводского района, имеет щелочную среду в пределах рН = 8,0-8,2.

Вероятно, такое смещение показателя кислотности в щелочную среду связано с влиянием промышленных выбросов и высокой антропогенной нагрузкой на окружающую природную среду полумиллионного города.

Показатель кислотности в водах реки Кондомы в районе села Ашмарино, находящегося в 20 километрах от г. Новокузнецка, имеет значение рН=6,2. Такой слабокислый показатель рН характерен для незагрязненных природных вод. Таким образом, воды реки Кондомы менее подвержены антропогенному загрязнению, чем водоемы в черте г. Новокузнецка.

3.2. Анализ проб природных вод по показателю общей жесткости воды

При проведении анализа полученных данных по показателю общей жесткости использовали следующие нормативы:

1) вода мягкая  - 0 – 2 ммоль/л (0-2 0Ж);

2) вода средней жесткости  - от 2-10 ммоль/л (2-10 0Ж);

3) вода жесткая  - более 10 ммоль/л (более 10 0Ж).

По российским стандартам питьевая вода должна иметь жесткость не более 3,5 ммоль/л.

Таблица 2. Анализ проб воды по показателю жесткости воды

Анализ проб природных вод по показателю общей жесткости показал, что воды реки Томи, Кондомы и карьеры Заводского района имеют мягкую воду. В тоже время воды реки Абы в черте г. Новокузнецка имеют довольно высокий показатель общей жесткости воды, значительно превышающий нормативы для питьевой воды.

3.3. Анализ проб природных вод по содержанию хлорид-ионов

Предельно допустимая концентрация (ПДК) хлорид-ионов в природных водах составляет: ПДК = 300 мг/дм³

Таблица 3. Анализ проб воды на определение концентрации хлорид-ионов (Clˉ)

        Анализ проб природных вод водоемов города показал отсутствие превышения концентрации ионов хлора во всех исследуемых водоемах. Самое большое содержание хлорид-ионов зафиксировано в реке Абе. В реке Томи, воды которой используются для городского водоснабжения имеют небольшую концентрацию хлорид-ионов.

3.4. Анализ проб природных вод по показателю концентрации азота нитратного

Предельно допустимая концентрация нитратного азота в природных водах составляет 9,1 мг/дм³.

Таблица 4.

Анализ проб воды на определение концентрации ионов азота нитратного (NО3ˉ)

Анализ проб воды из водных объектов г. Новокузнецка и его пригородов показал, что превышения ПДК не обнаружено ни в одном исследуемом водоеме.

Наибольшее содержание ионов азота нитратного наблюдается в реке Абе. В реке Томи и в реке Кондоме концентрация азота нитратного не велика, показатель менее 1 мг/дм³, что можно оценивать как благоприятный фактор для горожан, так как воды именно этих рек используются по хозяйственно-бытовому назначению.

Выводы

        Исследование, организованное в творческом объединении «Основы экологии» МБУ ДО «Станция юных натуралистов» г. Новокузнецка, показало, что показатели качества воды во всех исследуемых природных водоемах находятся в пределах нормы.

        Однако следует отметить, что воды реки Абы являются самыми загрязненными по сравнению с другими водными объектами.

        Самые оптимальные показатели качества природных вод зафиксированы в реке Кондоме, в районе села Ашмарино,  в двадцати километрах от г. Новокузнецка.

        Показатели качества природных вод реки Томи соответствуют всем санитарным нормам, что имеет большое значение для горожан, так как воды реки Томи используются водозабором города для всех хозяйственно-бытовых нужд города.

        В целях обеспечения безопасности здоровья населения г. Новокузнецка рекомендуется не использовать воды реки Абы и воды карьеров в Заводском районе для хозяйственно-бытовых нужд.

Заключение

        Проведение экологических мониторинговых исследований в творческом объединении позволяет ребятам почувствовать ответственность за судьбу своего города, за сохранение своего здоровья, здоровья членов своей семьи, здоровья всех жителей города.

        По материалам проведенного исследования планируется проведение цикла бесед и дискуссий в творческих объединениях МБУ ДО «Станция юных натуралистов» г. Новокузнецка по правилам экологически безопасного поведения в природе и в быту.

Развитие экологического мышления горожан в конечном итоге приведет к поиску новых путей решения местных и региональных экологических проблем.

ЛИТЕРАТУРА

1. Алексеев С.В. Экология: Учебное пособие для учащихся 10-11 классов общеобразовательных учреждений разных видов. СПб.: СМИО Пресс, 1997. – 320 с.
2. Бокрис О.М. Химия окружающей среды. – М.: «Химия», 1982.
3. Виноградова Н.Ф. Глобальная экология. - М.: Просвещение, 2001.
4. Глинка Н.Л. Общая химия: Учебное пособие для вузов. / Под ред. В.А. Рабиновича. – Л.: Химия, 1983. – 704 с.
5. Голицын А.Н. Основы промышленной экологии: Учебник для начального профессионального образования. – М.: ИРПО; Издательский центр «Академия», 2002. – 240 с.
6. Гусакова Н.В. Химия окружающей среды. Серия «Высшее образование». Ростов-на-Дону: Феникс, 2004. – 192 с.
7. Жесткость воды. Методика выполнения измерений титрометрическим методом с трилоном Б. – Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (РОСГИДРОМЕТ). Руководящий документ РД 52.24.395. – 2007. - Ростов-на-Дону, 2007.
8. Как организовать общественный экологический мониторинг: Руководство для общественных организаций. Под редакцией М.В. Хотулевой. – М.: Социально-экологический Союз, 1998. – 364 с.
9. Массовая концентрация нитратов в водах. Методика выполнения измерений потенциометрическим методом с ионселективным электродом. – Ростов-на-Дону, 2010.
10.  Хомченко Г.П. Химия для поступающих в вузы: учеб. Пособие. – М.: Высш. шк., 1994. – 447 с.

Приложение 1

Карта местоположения пробных площадок для забора проб природных вод в черте

г. Новокузнецка и в Новокузнецком городском округе

Рис.1. Пробные площадки для забора проб вод в черте г. Новокузнецка

Условные обозначения пробных площадок:

1. пробная площадка для забора проб природных вод реки Томи
2. пробная площадка для забора проб природных вод реки Абы
3. пробная площадка для забора проб природных вод карьеров Завдского района
4. пробная площадка для забора проб природных вод реки Кондомы

Приложение 2

Методика определения показателя кислотности водной среды

Анализ проб воды проводится с помощью прибора pH - метр-милливольтметр, тип прибора pH-150М. Это прибор с цифровым табло, термокомпенсатором и комбинированным электродом. Диапазон измерения от 1-14.

В стакан с налитой пробой водопроводной воды опустить электрод, закрепленный в штативе. Отсчет pH проводили после того, как показатель рН принял устойчивое значение. Обычно это время составляло от 3 до 5 минут. Прибор автоматически, при помощи термокомпенсатора, делает поправку на температуру пробы. Это делается для того, чтобы избежать погрешности при замере pH осадков с различной температурой.

Результаты всех замеров заносили в таблицу. Все данные проанализировали в соответствии со шкалой кислотности водной среды. Подсчитали отклонение от показателя нейтральной среды (рН=7), при смещении кислотности в щелочную среду отклонение считали положительным, при смещении кислотности в кислую среду отклонение считали отрицательным.

Приложение 3

Методика определения показателя общей жесткости воды

Для определения жесткости воды использовали методику титриметрического метода с трилоном Б.

Выполнение измерений жесткости основано на способности ионов кальция и магния в среде аммонийно-аммиачного буферного раствора (рН = 9-10) образовывать с трилоном Б малодиссоциированные комплексные соединения. При титровании вначале связывается кальций, образующий более прочный комплекс с трилоном Б, затем магний. Конечная точка титрования определяется по изменению окраски индикатора эриохрома черного Т от вишнево-красной (окраска соединения магния с индикатором) до голубой (окраска свободного индикатора).

При выполнении измерений жесткости в пробах природных и очищенных сточных вод соблюдают требования безопасности, установленные в национальных и соответствующих нормативных документах [7].

Реактивы: соль динатриевая этилендиаминтетрауксусной кислоты водная (трилон Б),  хлорид аммония, аммиак водный, эриохром черный Т (хромоген черный ЕТ), вода дистиллированная.

Титрование

В колбу объемом 250 см3 отмеривают 100 см3 пробы воды, добавляют 5 см3 буферного раствора, 70-100 мг индикатора эриохрома черного Т и титруют раствором трилона Б до перехода окраски из вишнево-красной в голубую.

        Общую жесткость воды Х (моль/дм3) рассчитывают по формуле:

Х = Cтp*Vтp*1000/V,

где Cтp – концентрация раствора трилона Б (моль/дм3);

Vтp – объем раствора трилона Б, пошедшего на титрование пробы (см3);

V – объем пробы воды, взятый для титрования, см3.

Примечание: трилон Б – это этилендиаминтетрауксусной кислоты динатриевой соли дигидрат (НООССН2)2NC2H4N(CH2COONa)2*2H2O. Растворим в воде, не растворим в органических растворителях. Образует с большинством катионов металлов водорастворимые устойчивые комплексы. Титрант в химии, умягчитель воды, компонент смесей для отмывки теплоэнергетического оборудования, лекарственное средство для выведения из организма кальция и тяжелых металлов.

Приложение 4

Методика определения хлорид-ионов в пробах воды

Титриметрический (меркуриметрический) определения массовой конценетрации хлорид-ионов основан на взаимодействии хлорид-ионов с ионами ртути (II) с образованием малодиссоциированного соединения хлорида ртути.

Ионы ртути (II) взаимодействуют в кислой среде (рН=2,5) с индикатором дифенилкарбазоном (окрашенное в фиолетовый цвет комплексное соединение). Титрование прекращают при появлении фиолетовой окраски раствора.

При выполнении измерений необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами (ГОСТ 12.1.007-76).

Проведение анализа происходит следующим образом.

Отбирают 100 см испытуемой воды, прибавляют 10 капель смешанного индикатора и по каплям 0,2 н. раствор HNO3 до появления желтой окраски (рН 3,6), после чего прибавляют еще пять капель 0,2 н. HNO3  раствора  и титруют из микробюретки раствором азотнокислой ртути. К концу титрования окраска раствора приобретает оранжевый оттенок. Титрование продолжают медленно, по каплям добавляя раствор азотнокислой ртути, сильно взбалтывая пробу до появления слабого фиолетового оттенка.

Для определения более четкого конца титрования используют контрольную пробу, в которой к 100 см дистиллированной воды прибавляют индикатор, 0,2 н. раствор азотной кислоты и одну каплю раствора азотнокислой ртути.
        Массовую концентрацию хлорид-ионов, Х (мг/дм³) рассчитывают по формуле:

Х = (Vn - V0) · С · 35,45 · 1000 / V

Условные обозначения:

С – нормальная концентрация раствора нитрата ртути [HgNO3], см³;

Vn – объем раствора нитрата ртути, пошедший на титрование анализируемой пробы, см³;

V0  - объем раствора нитрата ртути, пошедший на титрование холостой пробы, см³;

35,45 – молярная масса эквивалента хлорид-иона;

V – объем анализируемой пробы, см³.

Приложение 5

Методика определение концентрации нитратов в воде

        Потенциометрический метод основан на прямом определении концентрации нитрат-ионов в воде с использованием ионоселективного электрода.

Используется прибор для измерения величины потенциала, типа рН-метр-милливольтметр.

В сухой стакан вместимостью 50 см² вносят 30 см² анализируемой пробы воды и приливают пипеткой 2 см² фосфатного буферного раствора.

Стакан устанавливают на магнитную мешалку, погружают в анализируемую пробу перемешивающий элемент, измерительный электрод. Включают мешалку, и после установления постоянного значения потенциала, записывают результат.

По окончании измерения электроды отмывают дистиллированной водой.

Результаты всех замеров заносили в таблицу. Все данные проанализировали на соответствие санитарным нормам РФ для природных вод.