Natürliche organische Verunreinigungen des Wassers. Organische Stoffe im Abwasser Was sind organische Verbindungen im Wasser?
Das Schicksal von Schadstoffen in natürlichen Gewässern entwickelt sich unterschiedlich. Schwermetalle werden, sobald sie sich in einem Reservoir befinden, in verschiedenen Formen verteilt, wonach sie allmählich mit der Strömung weggetragen, von Bodensedimenten eingefangen oder von Wasserorganismen aufgenommen werden (hauptsächlich durch Bindung an SH-Gruppen), mit denen sie sich absetzen unten, und verschiedene Formen von Schwermetallen, die in unterschiedlichem Maße absorbiert werden.
Ölprodukte vermischen sich praktisch nicht mit Wasser und breiten sich als dünner Film auf seiner Oberfläche aus, der von Strömungen mitgerissen wird und mit der Zeit an Schwebeteilchen adsorbiert wird und sich am Boden absetzt. Gelöste Erdölprodukte werden auch an suspendierten Partikeln adsorbiert oder durch in Wasser gelösten Sauerstoff oxidiert, und verzweigte Kohlenwasserstoffe werden schneller oxidiert als unverzweigte. Auch Ölprodukte können von aquatischen Mikroorganismen aufgenommen werden, aber hier ist die Situation umgekehrt: Verzweigte werden langsamer aufgenommen.
Oberflächenaktive Substanzen werden an Schwebeteilchen adsorbiert und setzen sich am Boden ab. Sie können auch von einigen Mikroorganismen zersetzt werden. Einige Tenside bilden mit Calcium und Magnesium unlösliche Salze, aber da solche Tenside in hartem Wasser nicht gut schäumen, werden sie durch Substanzen ersetzt, die keine unlöslichen Salze bilden. Das Verhalten von Tensiden, die keine unlöslichen Salze bilden, wird hauptsächlich durch kinetische Modelle beschrieben, die die effektive lineare Strömungsgeschwindigkeit von der Wassersäule zum Boden verwenden.
Düngemittel werden, sobald sie sich in einem Reservoir befinden, normalerweise von lebenden Organismen absorbiert, wodurch die Biomasse stark erhöht wird, aber am Ende setzen sie sich immer noch am Boden ab (obwohl sie teilweise aus den Bodensedimenten zurückgezogen werden können).
Die meisten organischen Substanzen, einschließlich Pestizide, werden durch gelösten Sauerstoff entweder hydrolysiert oder oxidiert oder (etwas seltener) an Huminsäuren oder Fe 3+ -Ionen gebunden. Sowohl die Oxidation als auch die Hydrolyse können durch bestimmte Mikroorganismen erleichtert werden. Substanzen, die Schwefel in niedrigen Oxidationsstufen, Doppelbindungen, aromatische Ringe mit Donorsubstituenten enthalten, werden einer Oxidation unterzogen. Die mit Sauerstoff assoziierten Kohlenstoffatome und die Kohlenstoffatome an polarisierten Bindungen werden ebenfalls oxidiert:
Halogenhaltige Verbindungen sowie aromatische Verbindungen mit meta-orientierenden Substituenten (z. B. NO 2 -Gruppe) und Halogenen werden viel langsamer oxidiert als unsubstituierte Analoga. Sauerstoffhaltige Gruppen im Molekül oder o,n-orientierende Substituenten (außer Halogene) im aromatischen Ring hingegen beschleunigen die Oxidation. Im Allgemeinen ist die relative Oxidationsbeständigkeit von Verbindungen in Wasser ungefähr dieselbe wie in der Atmosphäre.
Zunächst werden Verbindungen mit polaren Kohlenstoff-Halogen-Bindungen hydrolysiert, Esterbindungen sind viel langsamer und C-N-Bindungen sind noch langsamer.
Eine Erhöhung der Polarität der Bindung führt zu einer Beschleunigung der Hydrolyse. Mehrfachbindungen sowie Bindungen zum aromatischen Kern werden praktisch nicht hydrolysiert. Auch Verbindungen, bei denen ein Kohlenstoffatom mehrere Halogenatome aufweist, werden schlecht hydrolysiert. Werden durch Hydrolyse Säuren gebildet, trägt in der Regel eine pH-Erhöhung zu diesem Prozess bei, bilden sich Basen, trägt eine pH-Erniedrigung zu einer Erhöhung der Hydrolyse bei. In stark sauren Medien wird der Prozess der Hydrolyse von C-O-Bindungen beschleunigt, aber die Hydrolyse von Kohlenstoff-Halogen-Bindungen wird verlangsamt.
Sowohl die Oxidation als auch die Hydrolyse organischer Verbindungen werden durch kinetische Modelle beschrieben und können durch die Halbwertszeit dieser Verbindungen charakterisiert werden. Die durch Säuren und Basen katalysierte Hydrolyse wird durch komplexere Modelle beschrieben, da ihre Geschwindigkeit stark vom pH-Wert abhängt (Abb.).
Diese Abhängigkeit wird üblicherweise durch die Gleichung ausgedrückt
k \u003d k n + k a * 10 - pH + k b £ „ * 10 14 -pH,
wobei k die Gesamtgeschwindigkeitskonstante der Hydrolyse ist, k n die Geschwindigkeitskonstante der Hydrolyse in einem neutralen Medium ist, k a die Geschwindigkeitskonstante der durch Säure katalysierten Hydrolyse ist, k b die Geschwindigkeitskonstante der durch Base katalysierten Hydrolyse ist.
Die Oxidations- und Hydrolyseprodukte sind in der Regel weniger gefährlich für Organismen als die Ausgangsstoffe. Außerdem können sie weiter zu H 2 O und CO 2 oxidiert oder von Mikroorganismen aufgenommen werden. In der Hydrosphäre ist der zweite Weg wahrscheinlicher. Chemisch stabile organische Substanzen landen schließlich durch Adsorption an Suspensionen oder Absorption durch Mikroorganismen in Bodensedimenten.
In allen Stauseen liegen die effektiven linearen Strömungsgeschwindigkeiten der gelösten Substanzen zum Boden normalerweise weit unter 10 cm/Tag, daher ist diese Art der Reinigung von Stauseen eher langsam, aber sehr zuverlässig. In Bodensedimente gefallene organische Substanzen werden in der Regel durch darin lebende Mikroorganismen zerstört und Schwermetalle in unlösliche Sulfide umgewandelt.
Als Manuskript
ISWEKOWA Tatjana Walerjewna
EINFLUSS VON ORGANISCHEN VERBINDUNGEN, DIE IN NATÜRLICHEN WÄSSER ENTHALTEN SIND, AUF DIE QUALITÄT VON TRINKWASSER (am Beispiel von Ivanov)
Iwanowo - 2003
Die Arbeit wurde an der staatlichen Bildungseinrichtung für höhere Berufsbildung "Ivanovo State University of Chemical Technology" durchgeführt.
Wissenschaftlicher Beirat: Doktor der Chemischen Wissenschaften,
Außerordentlicher Professor Grinevich Vladimir Ivanovich
Offizielle Gegner: Doktor der Chemie,
Professor Bazanov Mikhail Ivanovich Doktor der Chemie, Professor Yablonsky Oleg Pavlovich
Federführende Organisation: Institut für Chemie der Lösungen des Russischen
Akademie der Wissenschaften (Iwanowo)
Die Verteidigung findet am 1. Dezember 2003 um 10 Uhr in einer Sitzung des Dissertationsrates D 212.063.03 an der Staatlichen Bildungseinrichtung für Höhere Berufsbildung "Ivanovo State University of Chemical Technology" unter der Adresse: 153460, Ivanovo statt , F. Engels Allee, 7.
Die Dissertation befindet sich in der Bibliothek der Staatlichen Bildungseinrichtung für Höhere Berufsbildung „Iwanowo Staatliche Universität für Chemische Technologie“.
Wissenschaftlicher Sekretär
Dissertationsrat
Bazarov Yu.M.
Die Relevanz der Arbeit. Das Problem, das mit dem Vorhandensein verschiedener organischer Verbindungen im Trinkwasser verbunden ist, zieht nicht nur die Aufmerksamkeit von Forschern auf verschiedenen Gebieten der Wissenschaft und Wasseraufbereitungsspezialisten, sondern auch von Verbrauchern auf sich.
Der Gehalt an organischen Verbindungen in Oberflächengewässern ist sehr unterschiedlich und hängt von vielen Faktoren ab. Die vorherrschende davon ist die menschliche Wirtschaftstätigkeit, wodurch Oberflächenabflüsse und Niederschläge mit einer Vielzahl von Substanzen und Verbindungen, einschließlich organischer, verunreinigt werden, die sowohl in Oberflächengewässern als auch in Trinkwasser in Spuren enthalten sind. Einige Substanzen, wie Pestizide, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), chlororganische Verbindungen (OC), einschließlich Dioxine, sind selbst in Mikrodosen äußerst gefährlich für die menschliche Gesundheit. Dies bestimmt ihre Priorität zusammen mit anderen ökotoxischen Stoffen und erfordert einen verantwortungsbewussten Ansatz bei der Auswahl einer Technologie für die Wasseraufbereitung, Überwachung und Qualitätskontrolle sowohl von Trinkwasser als auch von Wasserquellen.
Daher die Untersuchung des Inhalts von CHOS sowohl im Wasser der Wasserversorgungsquelle als auch des Auftretens des letzteren im Trinkwasser; Von aktueller Bedeutung ist die Bestimmung des Risikos für die öffentliche Gesundheit durch kurz- und langfristigen Wasserverbrauch als potenzielle Gesundheitsgefährdung und zur Verbesserung bestehender Wasseraufbereitungssysteme. In der Dissertationsarbeit wurde die Studie am Beispiel des Volsky-Stausees durchgeführt und bereitgestellt
80% des Trinkwasserverbrauchs der Bevölkerung von Ivanov. __
Die Arbeit wurde in Übereinstimmung mit den thematischen Forschungsplänen der Ivanovo State University of Chemistry and Technology (2000 - 2003), RFBR GRANT No. 03-03-96441 und des Bundeszentrums für wissenschaftliche Forschung durchgeführt.
Das Hauptziel dieser Arbeit war es, die Beziehung zwischen der Wasserqualität im Uvodskoye-Stausee und Trinkwasser zu identifizieren, sowie das Risiko von krebserzeugenden und allgemein toxischen Wirkungen in der Bevölkerung zu bewerten. Um diese Ziele zu erreichen, wurde Folgendes durchgeführt:
experimentelle Messungen der folgenden wichtigsten Indikatoren der Wasserqualität: pH-Wert, Trockenrückstand, CSB, Konzentrationen von Phenolen, flüchtige Halogenkohlenwasserstoffe (Chloroform, Menschen "~ [Chlorethan,
Trichlorethylen, Tetrachlorethylen, 1,1,2,2-Tetrachlorethan), Chlorphenole (2,4-Dichlorphenol, 2,4,6-Trichlorphenol) und Pestizide (Gamma-HCCH, DDT), sowohl in der Wasserversorgung als auch im Trinkwasser ;
Die wichtigsten Quellen und Senken von Öl und Phenolkohlenwasserstoffen im Uvodsk-Reservoir wurden bestimmt;
Berechnungen der Risikowerte für das Auftreten krebserzeugender und allgemein toxischer Wirkungen und Empfehlungen wurden entwickelt, um die Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens bei Wasserverbrauchern zu verringern.
Wissenschaftliche Neuheit. Es werden Regelmäßigkeiten zeitlicher und räumlicher Veränderungen der Wasserqualität in der Wasserversorgungsquelle der Stadt Ivanov aufgedeckt. Es wurden Beziehungen zwischen dem Gehalt der Hauptgiftstoffe in der Wasserversorgungsquelle und der Qualität des Trinkwassers festgestellt, die es ermöglichen, durch Variation der Chlordosis oder Verbesserung des Wasseraufbereitungssystems das Risiko der Entwicklung nachteiliger krebserregender und allgemeiner zu verringern toxische Wirkungen. Der Zusammenhang zwischen dem Gehalt an organischen Schwebstoffen und Chlorphenolen im Stausee und im Trinkwasser ist nachgewiesen. Es wird gezeigt, dass der Gehalt an Chloroform durch die pH-Werte und die Permanganat-Oxidierbarkeit (PO) natürlicher Wässer bestimmt wird. Zum ersten Mal wurden die Risiken der Entwicklung nachteiliger organoleptischer, allgemein toxischer und krebserregender Wirkungen bei Bürgern sowie der damit verbundenen Verringerung der Lebenserwartung und der Schädigung der öffentlichen Gesundheit identifiziert.
Praktische Bedeutung. Erstmals wurden die Hauptquellen (Wolga-Uvod-Kanal und atmosphärischer Fallout) und Senken von Öl- und Phenolkohlenwasserstoffen (hydrodynamische Entfernung, biochemische Umwandlung, Sedimentation und Verdunstung) im Uvodskoje-Stausee bestimmt. Darüber hinaus können die erhaltenen experimentellen Daten sowohl zur Vorhersage von Änderungen der Wasserqualität im Reservoir als auch im Trinkwasser verwendet werden. Es werden Empfehlungen zur Wasserentnahme aus kontrollierter Tiefe zu bestimmten Jahreszeiten gegeben sowie zur ökologischen und ökonomischen Begründung der Modernisierungsnotwendigkeit von Wasseraufbereitungsanlagen.
Grundlegende Bestimmungen für die Verteidigung. 1. Muster der räumlich-zeitlichen und Grenzflächenverteilung von COS in einem Wasserkörper.
2. Korrelation zwischen dem COS-Gehalt im Uvod-Stausee und in Trinkwasser, das alle Stufen der Wasseraufbereitung durchlaufen hat.
3. Ergebnisse von Bilanzrechnungen für den Zu- und Abfluss von Ölkohlenwasserstoffen und Phenolen aus der Lagerstätte.
4. Die Ergebnisse der Berechnung des Gesundheitsrisikos für die Bevölkerung bei der kurz- und langfristigen Nutzung von aufbereitetem Wasser, der Verkürzung der Lebenserwartung (LLE) und der Schäden, ausgedrückt in Geldwerten, die der Bevölkerung entstehen Gesundheit der Bevölkerung von Ivanovo zu den statistischen Lebenshaltungskosten (SLC) und Schäden gemäß „Mindestbetrag der Haftpflichtversicherung für Schäden an Leben, Gesundheit ...“.
Veröffentlichung und Approbation der Arbeit. Die Hauptergebnisse der Dissertation wurden auf dem III. Russischen wissenschaftlich-technischen Seminar „Probleme der Trinkwasserversorgung und Wege zu ihrer Lösung“, Moskau, 1997, vorgestellt; Allrussische wissenschaftlich-technische Konferenz „Probleme der Entwicklung und Nutzung der natürlichen Ressourcen des Nordwestens Russlands“, Wologda, 2002; II. Internationale wissenschaftlich-technische Konferenz „Probleme der Ökologie auf dem Weg zur nachhaltigen Entwicklung der Regionen“, Wologda, 2003.
Dissertationsband. Die Dissertation umfasst 148 Seiten, enthält 50 Tabellen, 33 Abbildungen. und besteht aus einer Einführung, einem Literaturüberblick, Forschungsmethoden, einer Diskussion der Ergebnisse, Schlussfolgerungen und einer Liste der zitierten Literatur, darunter 146 Titel.
Das erste Kapitel behandelt die wichtigsten Quellen und Senken von organischen, einschließlich chlororganischen Verbindungen in natürlichen Oberflächengewässern, die Mechanismen der Bildung und Zersetzung von chlororganischen Verbindungen in Wasser. Es wird eine vergleichende Analyse verschiedener Methoden der Wasseraufbereitung (Chlorung, Ozonierung, UV-Strahlung, Ultraschall, Röntgenstrahlung) sowie die Wirkung der einen oder anderen Methode der Wasserdesinfektion auf den darin enthaltenen COS-Gehalt gegeben. Es wird gezeigt, dass es derzeit kein einziges Verfahren und Mittel ohne bestimmte Mängel gibt, das für alle Arten der Wasseraufbereitung universell ist: Aufbereitung von Trinkwasser, Desinfektion von Industrieabwässern, häuslichen Abwässern und Regenwasser. Daher die effektivste und kostengünstigste
Das Hauptziel ist die Verbesserung der Qualität natürlicher Gewässer in Wasserversorgungsquellen. Daher ist die Untersuchung der Bildung und Migration der Hauptgiftstoffe in jedem spezifischen Fall der Wasserversorgung nicht nur relevant, sondern auch zwingend erforderlich, sowohl für die Verbesserung der Wasserqualität in der Quelle als auch für die Auswahl eines Wasserbehandlungsverfahrens.
Das zweite Kapitel stellt die Forschungsobjekte vor: oberirdische (Uvodskoye-Stausee, Abb. 1) und unterirdische (Gorinsky-Wassereinlass) Quellen der Wasserversorgung sowie Wasser aus der städtischen Wasserversorgung.
Die Analyse der Qualitätsindikatoren erfolgte nach zertifizierten Methoden: pH-potentiometrisch; Trockenrückstand und Schwebstoffe wurden gravimetrisch bestimmt; Chemischer (CSB), biochemischer (BSB5) Sauerstoffverbrauch und gelöster Sauerstoff - titrimetrisch, flüchtige Phenole - photometrisch (KFK-2M), Ölprodukte wurden durch IR-spektrophotometrische Methode ("Srecors1-80M") bestimmt, flüchtige Halogenkohlenwasserstoffe (Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff , Chlorethylene, Chlorethane) wurden sowohl gaschromatographisch als auch bestimmt
und photometrische Methoden, Chlorphenole und Pestizide (Gamma-HCCH, DDT) - gaschromatographische Methoden (Gaschromatograph der Marke Biolut mit einem Elektroneneinfangdetektor (ECD)). Der zufällige Fehler bei der Messung von COS durch chromatographische Methoden (Vertrauenswahrscheinlichkeit 0,95) überstieg 25 % nicht, und der relative Fehler bei der Messung aller anderen Indikatoren der Wasserqualität unter Verwendung von Standardmethoden überstieg 20 % nicht.
Kapitel 3. Wasserqualität im Uvodskoye-Stausee. Das Kapitel widmet sich der Analyse der räumlich-zeitlichen Verteilung organischer Verbindungen und dem Einfluss verallgemeinerter Indikatoren darauf (Kapitel 2). Messungen haben gezeigt, dass die Änderung des pH-Wertes die Toleranz des aquatischen Ökosystems nicht überschreitet.
Vorlagerung
Wir. bis auf wenige Messungen (Stationen: Damm, Kanal). Saisonale Veränderungen - erhöhte Seidigkeit, a. Folglich sind die pH-Werte des Wassers im Sommer hauptsächlich mit den Prozessen der Photosynthese verbunden. Seit 1996 (Rücknahme) gibt es einen Trend zur Erhöhung des pH-Wertes. jeweils nach Jahren: 7,8 (1996); 7,9 (1997); 8.1 (1998); 8.4 (2000); 9.0 (2001). was offenbar mit einer Erhöhung der Bioproduktivität des Reservoirs und der Ansammlung von Biomasse im Wasser verbunden ist. Dies weist auf einen allmählichen Anstieg des trophischen Niveaus des Reservoirs hin.
Eine Analyse des Gehalts an organischen Substanzen (Abb. 2) im Wasser des Uvodsk-Stausees von 1993 bis 1995 zeigte eine Zunahme ihres Gehalts auf 210 mg/l, bei gelösten organischen Substanzen bis zu 174 mg/l und in suspendierten bilden ihren Gehalt auf 84% erhöht. Die größte Menge an gelösten organischen Stoffen wird im Gebiet des Dorfes Rozhnovo festgestellt, und suspendierte organische Stoffe sind mehr oder weniger gleichmäßig über den Stausee verteilt.
Die Untersuchung des Gehalts an organischen Substanzen in der Zusammensetzung gelöster und suspendierter Formen bei der Wasseraufnahme zeigte, dass sich während der Phasen des stabilen Wasseraustauschs der Großteil der organischen Verbindungen in einem gelösten oder kolloidgelösten Zustand befindet (93-98,5%). .
Während des Hochwassers (2. Quartal) steigt der Gehalt an organischen Verbindungen, sowohl in gelöster als auch in suspendierter Form, und suspendierte Formen machen 30-35 % des Gesamtgehalts an organischen Substanzen aus. 01menp ist erforderlich. dass in den Phasen des stabilen Wasseraustausches der Gehalt an organischen Verbindungen im Wassereinzugsbereich höher ist als in den Wintermonaten. Anscheinend ist dies auf intensivere Oxidations-, Photosynthese- oder Hydrolyseprozesse eines Teils organischer Substanzen (möglicherweise Ölprodukte) und deren Überführung in einen gelösten Zustand zurückzuführen.
Der Wert von Software hat sich zwischen 1995 und 2001 verändert 1. innerhalb (mg Oo/l): 6,3-10,5; Jahresdurchschnittswerte waren: 6,4-8,5. Der Gehalt an biochemisch oxidierbaren organischen Verbindungen (BSB5) im Wasser des Uvodsk-Stausees
■ Q1 Q2 QQ Q4 Q4
Nilisha reichte von 1,1 - 2,7 mg O2 / l bei normalisierten Werten von 2 mg Og / l gemäß BSB5 und PO - 15 mg Og / l.
Der Maximalwert der Zytotoxizität von Lösungen, die einer Oxidation (Chlorierung, Ozonierung) ausgesetzt sind, tritt bei einem minimalen BSB/PO-Verhältnis auf, was auf das Vorhandensein von biologisch nicht oxidierbaren Verbindungen in der Lösung hinweist. Daher kann die Oxidation substituierter Verbindungen unter bestimmten Bedingungen zur Bildung von Zwischenprodukten mit höherer Zytotoxizität führen.
Die Messergebnisse (Tabelle 1) zeigen, dass das BSB5/PO-Verhältnis tendenziell abnimmt, was auf die Anreicherung schwer oxidierbarer organischer Substanzen im Reservoir hinweist und ein negativer Faktor für die normale Funktion des Reservoirs ist, und infolgedessen steigt die Wahrscheinlichkeit einer COS-Bildung während der Wasserchlorierung.
Tabelle 1
Saisonale Veränderung des BSB5/LD-Verhältnisses_
Saison BSBz/LD-Wert
1995 1996-1997 1998 2000-2001
Winter 0,17 0,17 0,15 0,15
Feder 0,26 0,23 0,21 0,21
Sommer 0,13 0,20 0,20 0,19
Herbst 0,13 0,19 0,19 0,18
Durchschn. 0,17 0,20 0,19 0,18
Über den gesamten Untersuchungszeitraum fiel die Menge an gelöstem Sauerstoff im Uvodskoye-Stausee nie unter die Norm und die absoluten Werte liegen über die Jahre nahe beieinander. Im Sommer sinkt die Konzentration des gelösten Sauerstoffs durch eine Intensivierung der Photosyntheseprozesse auf durchschnittlich 8,4 mg/l. Dies führt zu einer Abnahme der Intensität oxidativer Prozesse von Schadstoffen, jedoch wird ein ausreichender Anstieg des Gehalts an organischen Verbindungen (OC) im 3. Quartal nicht beobachtet (Abb. 2). Folglich sind die Hauptkanäle der OS-Zersetzung eher photochemische Prozesse oder Reaktionen der Hydrolyse und biochemischen Oxidation als chemische Oxidation.
Die Kontrolle des Gehalts an organischen Substanzen (Abb. 3) im Wasserbereich des Stausees zeigte, dass der durchschnittliche Gehalt an flüchtigen Phenolen und Ölkohlenwasserstoffen im Frühjahr maximal ist und etwa 9 und 300 MPC.x beträgt. beziehungsweise. Besonders hohe Konzentrationen werden im Gebiet des Dorfes Mikshino (14 und 200 MPCr.ch.), des Dorfes Rozhnovo (12 und 93 MPCr.kh.) und in der Nähe des Dorfes Ivankovo beobachtet
mehr als 1000 MPC.x. (auf Ölprodukten). Folglich ist die Akkumulation biochemisch schwer oxidierbarer organischer Substanzen im Wasser des Uvodskoye-Stausees eine Folge der Verschmutzung des Reservoirs, was die Wertsteigerung von PO erklärt.
1 viertel mg/l
2. Quartal u-
3 Viertel 5 -
4 Viertel O
12 3 4 Ölprodukte
Reis. Abb. 3. Räumlich-zeitliche Verteilung flüchtiger Phenole und Ölprodukte nach Jahreszeit nach Stationen (1995): 1) Damm, 2) Mik|ni1yu, 3) Kanal, 4) Rozhnovo, 5) Ivankovo.
Zur Klärung der Hauptursachen für den „erhöhten Gehalt an Phenolen und Ölkohlenwasserstoffen (OP) im Wasser der Talsperre wurde deren Gehalt im atmosphärischen Niederschlag gemessen (Tabelle 2), wodurch die Hauptquellen und -senken dieser ermittelt werden konnten Verbindungen im Reservoir aus der Bilanzgleichung (Tabelle 3).
Tabelle 2
Konzentrationen von Phenolen und Ölkohlenwasserstoffen im atmosphärischen Fallout in
Indikator Schneedecke* Niederschlag
1 2 3 4 15 1 Durchschn.
Phenole, μg/l 17 12 15 8 19 IV 12
NP. mg/l 0,35 pt 0,1 pt 0,05 0,1 0,3
*1) Damm, 2) Mnkshino, 3) Kanal, 4) Rozhnovo, 5) Ivankovo.
Tisch 3
Quellen und Senken von Phenolen und Ölkohlenwasserstoffen im Uwodskoje-Stausee
Zusammengesetzte Einkommensquellen, t/Jahr 2, t/Jahr Produktionsquellen, t/Jahr* A. t/Jahr
Regenabfluss Schmelzwasser Abfluss R-Uvod Wolga-Uvod-Kanal GW, t/Jahr BT, t/Jahr U, t/Jahr
Phenole 0,6 0,3 0,5 0,8 2,2 1,1 0,3 0,6 -0,2 (8,5 %)
NP 13,76 2,36 156,3 147,7 320,1 111,6 93,6 96,0 -18,9 (5,9 %)
* GV - hydrodynamische Entfernung: BT - Transformation (biochemisch), I - Verdampfung; X - Gesamteingang; D - die Differenz zwischen Einnahmen- und Ausgabenposten.
Die Kontamination des atmosphärischen Niederschlags mit NP ist im Vergleich zu ihrem Gehalt in einem Reservoir während einer Frühjahrsflut gering und beträgt für Schnee 0,1 mg/l (2 MPCpit) und für Regen 0,3 mg/l (6 MPCpit), also erhöht NP-Konzentrationen, die im Frühjahr (Abb. 3) im Wasser des Uvodskoye-Stausees beobachtet wurden, werden durch andere Quellen verursacht. Tabellendaten. 3 zeigen folgendes:
Die Hauptquellen für Ölkohlenwasserstoffe, die in das Uvodskoye-Reservoir gelangen, sind der Wolga-Uvod-Kanal und der Abfluss des Uvod-Flusses (jeweils etwa 50 %), atmosphärische Niederschläge und Schmelzwasser haben keinen wesentlichen Einfluss auf den OP-Gehalt im Reservoirwasser;
Für Phenole gelten alle Hauptquellen als Eintrittskanäle: der Wolga-Uvod-Kanal - 36 %, Regenabfluss - 26 %, Abfluss des Flusses. Zum Mitnehmen - 23 %, Schmelzwasser - 15 %;
Die Hauptausscheidungswege wurden bestimmt: für Phenole - hydrodynamische Entfernung (~ 50%); für NP - hydrodynamische Entfernung, Verdampfung und biochemische Umwandlung -34,30,29 %.
Messungen des Gehalts an organischem Gesamtchlor, einschließlich flüchtigem, adsorbierbarem und extrahierbarem COS (Abb. 4), zeigten, dass der Gesamtgehalt an COS in Bezug auf Chlor im Reservoir während des Quellwasserwechsels im Bereich des Quellwassers maximal ist Dorf Ivankovo - 264 und Sommerzeit - 225 μg / l ("Mikshi-no") und im Herbst - der Kanal Ivankovo (234 bzw. 225 mcg / l).
■ 1 Viertel
□ 2. Quartal
□ Q3 Q4
1 2 3 4 5 unter den Schmelztiegeln.
Es sollte beachtet werden, dass, wenn in 1995-96. im Bereich der Wasserentnahme wurden im Rahmen der Empfindlichkeit der Methoden COS nicht immer nachgewiesen, so wurde 1998 in 85 % der Messungen Chloroform und in 75 % Tetrachlorkohlenstoff erfasst. Der Bereich der variablen Werte für Chloroform reichte von 0,07 bis 20,2 µg/l (Durchschnitt - 6,7 µg/l), was 1,5-mal höher ist als bei MPC.ch., und für SCC von 0,04 bis 1,4 µg/l ( durchschnittlich 0,55 µg/l), bei normalisierter Abwesenheit im Gewässer. Die Konzentrationen von Chlorethylen im Wasser des Stausees überstiegen die normalisierten Werte nicht, jedoch wurde im Sommer 1998 "Tetrachlorethylen" registriert, dessen Vorhandensein in natürlichen Gewässern nicht akzeptabel ist. Messungen in den Jahren 1995 - 1997 zeigten die Abwesenheit aus 1,2-Dichlorethan und 1,1,2 ,2-
Tetrachlorethan. 1998 wurde jedoch während des Quellwasseraustauschs das Vorhandensein von 1,2-Dichlorethan im Wassereinzugsbereich festgestellt.
Chlorphenole im Uvodskoye-Stausee reichern sich hauptsächlich in den unteren Wasserschichten an und während der Flut (2. Quartal) nimmt ihre Konzentration zu. Eine ähnliche Verteilung wird für suspendierte und gelöste organische Substanzen beobachtet (Abb. 2). Somit besteht eine gute Korrelation zwischen der Zunahme des Gehalts an Schwebstoffen (Korrelationskoeffizient 11 = 0,97), nämlich organische Suspensionen (12,5-fach) und der Konzentration an Chlorphenolen im Wasser der Talsperre (Abb. 5).
C, µg/dm* In der Phase der nachhaltigen Wasserversorgung
2,4-Dichlorphenol/Mena Gehalt an Chlorphenolen in
2,4,6-Trichlorphenol/. Wasseraufnahmebereich maximal,
was anscheinend mit der Bewegung von Giftstoffen in die Oberfläche verbunden ist
gewogen in Schichten von den unteren Schichten, von-
60 70 80 Gew.-%
höheren Gehalt haben
Reis. Abb. 5. Abhängigkeit der Chlorkonzentration in g suspendierter organischer Phenole vom Schwebstoffgehalt
organische Materie. Substanzen.
Während des gesamten Forschungszeitraums wurden γ-HCH, DDT und seine Metaboliten nicht im Wasser des Uvodsk-Stausees und im Trinkwasser gefunden. Die erwartete Abnahme des OS-Gehalts infolge des Verdünnungsprozesses in den Wasserproben, die an aufeinanderfolgenden Stationen (Rozhnovo, Mikshino, Ivankovo) entnommen wurden, tritt nicht ein. Zum Beispiel an der Station Rozhnovo die durchschnittlichen Konzentrationen von Phenolen, OP. Chloroform, Trichlorethylen. Die Software ist in Aktien von MPCrx jeweils 8,7: 56;<0,5; 0,02; 0,85. На станции «Микшино» средние концентрации составляю! соответственно - 8.9: 110; 2.9; 0.03; 0.73.На станции «Иванково» - 7,0; 368: 6.75; 0.36; 0,55. Таким образом, явление разбавления характерно для фенолов и других, трудно окисляемых соединений (ПО); для НП. хлороформа и трихлорэтилена отмечается явный рост концентраций.
Etwas anders sieht es bei den Stationen „Kanal“ und „Dam“ aus. Verdünnungsprozesse werden hier für alle messbaren Verbindungen angezeigt.
Die durchschnittlichen Konzentrationen von Phenolen, NP, Chloroform, Trichlorethylen, PO an der Station "Kanal" sind jeweils in MPCrx-Anteilen - 7,4; dreißig; 0,7; 0,04, 0,55; die durchschnittlichen Konzentrationen an der Station Plotina betragen 4,8; zehn;<0,5; 0,02; 0,61. Наблюдается рост концентраций трудно окисляемых соединений (по результатам замеров ПО, БПК5/ПО) у верхнего бьефа плотины, что связано с гидродинамическим переносом с акватории водохранилища.
Kapitel 4. Das Verhältnis der Wasserqualität in der Quelle der Wasserversorgung und des Trinkwassers. Während des gesamten Beobachtungszeitraums besteht eine Beziehung zwischen dem Gehalt an chlororganischen Verbindungen im Uvodskoye-Stausee und im Trinkwasser nach dem Chlorierungsprozess. Der Gesamtgehalt an chlororganischen Verbindungen in Form von Chlor ist im Reinwasserreservoir am Eingang der Grubensammler in allen beobachteten Zeiträumen maximal (Abb. 4). Beachten Sie, dass der Anstieg dieses Indikators nach der Chlorierung von Wasser aus einer unterirdischen Quelle unbedeutend ist (1,3-mal) und der Höchstwert 88 µg/l beträgt.
Tabelle 4
Jährliche Dynamik des COS-Gehalts im Uvodskoye-Stausee
■ Indikator ■ -■■ ......- Mittelwert, μg / dm * MPCr.h.,
1995** 1996-1997 1998 µg/dm3
Chloroform<5-121 /8,6 <5-12,6/8,0 1,4-15,0/7,8 5
SSC<1-29,4/1,3 <1 0,08-1,4/0,5 отс.
1,2-Dichlorethan___<6 <6 <0,2-1,7/0,6 100
Trichlorthylen<0,4-13/0,81 <0,1-0,1 /0,05 <0,1-0,1 /0,03 10
Tetrachlorethylen - -<0,04-0,1 /0,02 отс.
1,1,2,2-Tetrachlorethan - -<0,1 отс.
2,4-Dichlorphenol -<0,4-3,4/1,26 <0,1-2.1 /0,48 О 1С.
2,4,6-Trichlorphenol j<0.4-3,0/1,3 | <0,4-2,3/0,43 ОТС.
♦min - shak/(Jahresdurchschnitt); ** - Durchschnitt Daten von 6 Beobachtungsstationen.
Es gibt einen günstigen Trend für das Reservoir-Ökosystem, den Gehalt aller kontrollierten COS zu verringern (Tabelle 4), aber die durchschnittlichen jährlichen Konzentrationen von Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Tetrachlorethylen, 2,4-Dichlorphenol und 2,4,6-Trichlorphenol überschreiten die dazugehörigen
MPC, d.h. aquatische Ökosysteme erfahren eine erhöhte Belastung durch diese Verbindungen.
Nach der Chlorierung steigen die COS-Konzentrationen im Trinkwasser an, überschreiten jedoch nicht die für Trinkwasser geltenden Standards, mit Ausnahme von 2,4-Dichlorphenol (Tabelle 5).
Tabelle 5
Jährliche Dynamik des CHOS-Gehalts im Trinkwasser
Index Mittelwert, mcg/dm"1 *
1995 1996-1997 1998 2000 2001 MPP**
Chloroform 7,8-35,2 5,6-24,6 5,0-43,5 3,2-38,6 5,0-24,4 200/30
(18,3) (12,2) (11,3) (10,95) (9,3)
SSC<1 <1 0.2-0.86 (0,5) 0,2-1,2 (0,53) 0.2-1.1 (0,51) 6/2
1,2-Dichlorethan<6-8,6 <6 <6 <0.2-6.0 (1,4) <0.2-2.5 (1,18) <0.2-1.3 (0,74) 20/10
Trichlorethylen<0,4-0,4 <0,4 <0,4 <0.1-0.7 (0,18) <0.1-0.2 (0,1) <0.1-0.4 (0,16) 70/3
Tetrachlorethylen -<0.04-0.1 (0,06) <0,040,1 2/1
1,1,2,2-Tetrachlorethan - -<0,1 <0,10.12 <0,1 200
2,4-Dichlorphenol - 0,4-5,3<0.1-4.3 <0.1-2.1 0.1-0.4 2
(1,6) (1,43) (0,7) (0,3)
2,4,6-Trichlorphenol -<0,4-2,8 (0,92) <0.4-3.1 (1,26) <0.4-1.3 (0,78) <0,4 4/10
Gamma-HCCH-DDT -<0,002 2/отс
*max - tt / (Jahresdurchschnittswerte); **MAC“ – HF-Standards/ – WHO-Standards.
C1 Periodisch (in einzelnen Monaten) auf-
I-S-S-S! oJ-C-O "+ SNCH wurde im Vergleich zu den empfohlenen Normen ein erhöhter Gehalt an Chlor-O-C1-O-Roform beobachtet
WHO-Badezimmer. Die Menge an gebildetem Chloroform wird durch die pH- und PO-Werte natürlicher Gewässer bestimmt (Abb. 7), was den Literaturangaben nicht widerspricht.
Periodisch (in einigen Monaten) gab es einen erhöhten Chloroformgehalt im Vergleich zu den von der WHO empfohlenen Normen. Die Menge an gebildetem Chloroform wird durch die pH- und PO-Werte natürlicher Gewässer bestimmt (Abb. 7), was den Literaturangaben nicht widerspricht.
Die Konzentration von 2,4-Dichlorphenol überstieg den normierten Wert (MPC -2 µg/l) in 30 % der Messungen um durchschnittlich 40-5-50 % während des gesamten Zeitraums
Beobachtungen. Zu beachten ist, dass die maximalen Konzentrationen von Chlorphenolen im Trinkwasser im Sommer (Q3) beobachtet wurden, was mit ihrem Gehalt im Wassereinzugsgebiet korreliert.
CHF, µg/dm3
Reis. Abb. 7. Zusammenhang des Chlorgehalts. Abb. 8. Korrelation zwischen dem Gehalt an Chloroform im Trinkwasser von pH (1) Chlorphenolen im Trinkwasser und Chlorphe-iCOD (2) in natürlichen Wassernolen (1), suspendiert organisch
(I = 0,88; = 0,83). Verbindungen (2) in natürlichem Wasser
(K| - 0,79; K2 - 0,83).
Es besteht die Tendenz, Chlorphenole im Trinkwasser zu erhöhen: 2,4-Dichlorphenol im Durchschnitt 2-mal und 2,4,6-Trichlorphenol - 1,3-mal im Sommer. Es besteht eine gute Korrelation (Abb. 8) zwischen der Konzentration von Chlorphenolen im Trinkwasser sowie deren Konzentration und dem Gehalt an suspendierten organischen Verbindungen in natürlichem Wasser.
Da die Konzentrationen von Chlorphenolen in den unteren Schichten höher sind und überwiegend in Suspension vorliegen, ist es notwendig, den Prozess der Wasserfiltration zu verbessern sowie die Wasseraufnahme aus einer kontrollierten Tiefe durchzuführen. besonders im Frühjahr und Sommer.
Kapitel 5. Bewertung der Auswirkungen von Trinkwasser auf die öffentliche Gesundheit. Mit Hilfe
Computerprogramm "Sauberes Wasser". entwickelt von der Forschungs- und Produktionsvereinigung "POTOK" in St. Petersburg, wurde eine Bewertung der Konformität von Trinkwasser nach koshrolir>emy\1-Indikatoren und eine Bewertung des Risikos einer Funktionsstörung menschlicher Organe und Systeme vorgenommen Trinkwasser, das einer Wasseraufbereitung unterzogen wurde, durchgeführt (1 Tabelle 6) .
Die Ergebnisse der Berechnung zeigen eine Verringerung des Risikos für nachteilige organoleptische Wirkungen beim Verzehr von Trinkwasser, sowohl bei sofortiger als auch bei chronischer Intoxikation im Vergleich zu natürlichem Wasser im Wassereinzugsbereich. Einen wesentlichen Anteil daran haben Indikatoren wie Phenole und ihre Chlorderivate (2,4-Dichlorphenol und 2,4,6-Trichlorphenol). Auf der anderen Seite,
Rona nach dem Wasseraufbereitungsprozess erhöht (1,4-fach) das Risiko krebserregender Wirkungen (Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff und Trichlorethylen) und das allgemeine toxische Risiko: chronische Wirkung um das 4-5-fache und insgesamt um das 2-3-fache, die Phenole bilden, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, 1,2-Dichlorethan und Trichlorethylen.
Tabelle 6
Ergebnisse der Risikoberechnung für 1998_
Indikatoren Risiko
Auftauchen Unten trinken
Risiko der Entwicklung unerwünschter organoleptischer Wirkungen (Sofortmaßnahme) 0,971 0,999 0,461
Risiko unerwünschter organoleptischer Wirkungen (chronische Intoxikation) 0,911 0,943 0,401
Risiko krebserzeugender Wirkung 0,018 0,016 0,21
Allgemeines toxisches Risiko (Entwicklung einer chronischen Vergiftung) 0,001 0,001 0,005
Allgemeines toxisches Risiko (gesamt) 0,003 0,003 0,008
Die gewonnenen Daten ermöglichten die Identifizierung prioritärer Schadstoffe unter den
la untersucht, wie Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff und Trichlorethylen, 1,2-Dichlorethan, 2,4-Dichlorphenol und 2,4,6-Trichlorphenol, die einen erheblichen Beitrag zum gesamten allgemeinen toxischen Risiko leisten.
Die gefundenen Werte der Maallgemeiner toxischer und kanzerogener Wirkungen übersteigen den normierten Risikowert deutlich. Das akzeptable (akzeptable Risiko) von Stoffen mit krebserzeugenden Eigenschaften liegt im Bereich von 1 (G4 bis 10-6 Personen/Personenjahr, d. h. die Werte des Krankheits- und Todesrisikos bei Trinkwasser sind es nicht akzeptabel.
Es wird gezeigt, dass der aktuelle Stand des von der Bevölkerung von Ivanovo verbrauchten Trinkwassers zu einer Verschlechterung seiner Gesundheit und infolgedessen zu einer Verringerung der Lebenserwartung führt: Männer - 5,2; Frauen - 7,8 Jahre (Tabelle 7).
Tabelle 7
Reduzierung der erwarteten Dauer für Populationen___
Name des Risikos (R), Anteil rel. Einheiten 1XE \u003d b x K, Jahr
Männer Frauen
Durchschnittliche Lebenserwartung 56 71
Durchschnittsalter der Bevölkerung 37 42,3
Erwarteter Rest i<изни 19 28.7
Risiko der Entwicklung unerwünschter organoleptischer Wirkungen (Sofortmaßnahmen) 0,157 Ein Indikator, der das Auftreten von instabilen negativen Reaktionen des Körpers auf das konsumierte Trinkwasser (allergische Reaktionen usw.) charakterisiert. Organolep. unmittelbare Indikatoren. Handlungen führen in den meisten Fällen nicht zu BE.
Fortsetzung der Tabelle. 7
Risiko der Entwicklung unerwünschter organoleptischer Wirkungen (chronische Intoxikation) 0,09 Ein Indikator, der das Auftreten anhaltender negativer Reaktionen des Körpers auf das konsumierte Trinkwasser charakterisiert (erworbene „globale“ Allergie, Atemwegserkrankungen, Anämie usw.)
Risiko krebserzeugender Wirkungen 0,02 Indikator zur Charakterisierung des Auftretens mutagener und krebserzeugender Wirkungen im menschlichen Körper (Krebs, DNA-Veränderungen etc.)
Allgemeines toxisches Risiko (Entwicklung einer chronischen Vergiftung) 0,006 Ein Indikator, der die Entwicklung menschlicher Erkrankungen der Atemwege, des endokrinen Systems, der Harnwege usw. charakterisiert.
le 0,11 0,17
£1XE, Jahr 5.2 7.8
Die Berechnungsergebnisse zeigen, dass die Dauer am stärksten verkürzt wird
Die Lebenserwartung wird durch Faktoren bestimmt, die ungünstige organoleptische Wirkungen bilden, deren Größe durch den Gehalt an Phenolen und ihren Chlorderivaten bestimmt wird (Tabelle 6).
In der Praxis wird eine ökonomische Bewertung der Auswirkungen der Umwelt auf die Gesundheit verwendet, die auf den Lebenshaltungskosten und der Höhe der Gebühren für die Wiederherstellung der Gesundheit basiert. Daher wurde der Schaden (Y) für die Gesundheit der Bevölkerung von Ivanovo (450.000 Einwohner) durch den Verbrauch von aufbereitetem Trinkwasser mit den statistischen Lebenshaltungskosten (Tabelle 8) und der Schaden mit dem „Mindestbetrag“ berechnet der Haftpflichtversicherung wegen Verletzung des Lebens, der Gesundheit oder des Eigentums anderer Personen und der natürlichen Umwelt bei einem Unfall in einer gefährlichen Anlage“ (Tabelle 9).
Tabelle 8
Berechnung der Schadenshöhe anhand der statistischen Lebenshaltungskosten (CVL)*
Bevölkerung in Iwanowo, Personen Männer (164000) Frauen (197250)
BE aus dem Verbrauch von Trinkwasser schlechter Qualität pro Person, Jahre 5,2 7,8
Durchschnittliche (erwartete) Lebenserwartung, Jahre 56 71
Schaden durch die Verringerung der Lebenserwartung einer Person, in Geld ausgedrückt, € 3496,6 4407,4
Gesamtschaden 0,96 Mrd. €
* SCV = BIP х Тср / N. wobei BIP - Bruttoinlandsprodukt, reiben; T^, - durchschnittliche Lebenserwartung, Jahre; N - die Zahl der Bevölkerung, Menschen.
Tabelle 9
Berechnung der Schadenshöhe anhand der „Mindestversicherungssumme“
Schäden durch die Reduzierung der Lebenserwartung der 1. Person, ausgedrückt in Geld, € Männer Frauen
Gesamtschaden, 0,3 Mrd. €**
** die Grundlage der Kunst. 15 des Gesetzes der Russischen Föderation „Über die Arbeitssicherheit gefährlicher Anlagen“ Nr. 116-FZ (Absatz 2)
Aus den erhaltenen Werten (Tabellen 7-9) geht hervor, dass es auf dem Territorium von Ivanovo ein Gebiet mit inakzeptablem Umweltrisiko (Yu.-.Yu "4) gibt, das unabhängig von der Höhe der finanziellen Kosten Umweltschutzmaßnahmen erfordert Es ist wichtig zu beachten, dass das berechnete Umweltrisiko nicht allein auf den Trinkwasserverbrauch zurückzuführen sein kann.
Da das Hauptproblem in der Wasseraufbereitungsanlage die Bildung von COS während der Wasserchlorung ist und aufgrund der großen Leitungslänge in der Stadt die Chlorung nicht vollständig aus dem Wasseraufbereitungsprozess ausgeschlossen werden kann, kann dies durch den Austausch von Chlor am durchgeführt werden Es wird die 1. Stufe der Chlorierung mit einem anderen Oxidationsmittel angeboten, nämlich Ozon, und in der 2. Stufe die Chlorierung.
Hauptergebnisse und Schlussfolgerungen
1. Es wurde festgestellt, dass die Veränderung des Gehalts an organischen Verbindungen im Uvodskoye-Reservoir im Laufe der Zeit tendenziell abnimmt, obwohl die Konzentrationen von Ölprodukten und flüchtigen Phenolen immer noch deutlich über den normalisierten Werten von bis zu 42 und 4 MPC liegen .x. beziehungsweise.
2. Es wird gezeigt, dass der Gehalt an organischen Verbindungen infolge des Verdünnungsprozesses an aufeinanderfolgenden Stationen (Rozhnovo, Mikshino, Ivankovo) nicht abnimmt. Das Verdünnungsphänomen ist nur für Phenole typisch, während es bei Ölprodukten, Chloroform und Trichlorethylen zu einer deutlichen Konzentrationszunahme kommt, die mit zusätzlichen Einnahmequellen (Diffusion aus Tiefengewässern, Oberflächenabfluss) verbunden ist.
Die Hauptquellen für Ölkohlenwasserstoffe, die in das Uvodskoye-Reservoir gelangen, sind der Wolga-Uvod-Kanal und der Abfluss des Uvod-Flusses (at
jeweils ca. 50 %), atmosphärische Niederschläge und Schmelzwasser haben keinen großen Einfluss auf den Gehalt an Ölprodukten im Wasser der Lagerstätte;
Die Hauptausscheidungswege wurden bestimmt: für Phenole - hydrodynamische Entfernung (~ 50%); für Ölprodukte - hydrodynamische Entfernung, Verdampfung und biochemische Umwandlung - jeweils 34,30,29%.
4. Es wird gezeigt, dass die Konzentrationen von COS im Trinkwasser sowohl mit den Prozessen innerhalb des Reservoirs als auch mit dem Prozess der Wasserdesinfektion - Chlorierung - zusammenhängen.
7. Der aktuelle Stand des Trinkwasserverbrauchs der Bevölkerung von Ivanovo führt zu einer Verschlechterung seines Gesundheitszustands und infolgedessen zu einer Verringerung der Lebenserwartung (Männer - 5 Jahre, Frauen - 8 Jahre, 2001). Die Höhe des finanziellen Schadens wird auf 0,3 Mrd. €/Jahr und auf Basis der statistischen Lebenshaltungskosten auf 0,96 Mrd. €/Jahr geschätzt.----
8. Es hat sich gezeigt, dass Chlorphenole im Wasser des Uvodskoye-Stausees hauptsächlich in der Zusammensetzung von Schwebstoffen enthalten sind. Daher wird empfohlen, den Filtrationsprozess zu verbessern, um ihre Konzentration im Trinkwasser zu verringern und Wasser abzuführen Aufnahme aus kontrollierter Tiefe, besonders im Frühjahr-Sommer.
1. Grinevich V.I., Izvekova T.V., Kostrov V.V., Chesnokova T.A. Zusammenhänge zwischen der Wasserqualität eines Fließgewässers und der Trinkwasserversorgung // Tez. Bericht beim 3. russischen wissenschaftlich-technischen Seminar „Probleme der Trinkwasserversorgung und Wege zu ihrer Lösung“, Moskau. -1997.-S. 123-125.
2. Grinevich V.I., Izvekova T.V., Kostrov V.V., Chesnokova T.A. Quellen von Organochlorverbindungen im Trinkwasser in Ivanovo // Zeitschrift "Engineering Ecology" Nr. 2,1998. - S. 44-47.
3. Grinevich V.I., Kostrov V.V., Chesnokova T.A., Izvekova T.V. Qualität des Trinkwassers in Ivanovo. // Sammlung wissenschaftlicher Arbeiten "Umwelt und menschliche Gesundheit" // Ivanovo, 1998. - S. 26-29.
4. Izvekova T.V., Grinevich V.I., Kostrov V.V. Organochlorverbindungen im Trinkwasser // Tez. Bericht „Probleme der Entwicklung und Nutzung natürlicher Ressourcen im Nordwesten Russlands: Materialien der Allrussischen wissenschaftlichen und technischen Konferenz.“ - Wologda: VoGTU, 2002. - S. 85-88.
5. Izvekova T.V., Grinevich V.I., Kostrov V.V. Chlororganische Schadstoffe in der natürlichen Quelle der Wasserversorgung und im Trinkwasser der Stadt Ivanov // Zeitschrift "Engineering Ecology" Nr. 3,2003. - S. 49-54.
6. Izvekova T.V., Grinevich V.I. Organische Verbindungen im Wasser des Uvodskoye-Stausees // Tez. Bericht Auf der zweiten Internationalen wissenschaftlich-technischen Konferenz „Probleme der Ökologie auf dem Weg zur nachhaltigen Entwicklung von Regionen“. - Wologda: VoGTU, 2003. - S. 212 - 214.
Lizenz LR Nr. 020459 vom 10.04.97. Druckunterzeichnet am 27.10.2003 Papierformat 60x84 1/16. Auflage 90 Exemplare. Bestellen Sie 2 "¡> $. Ivanovo State University of Chemical Technology. 153460, Ivanovo, pr. F. Engels, 7.
Freigabe verantwortlich
Izvekova T.V.
Einführung.
Kapitel 1 Literarische Rezension.
§ 1-1 Sanitäre und hygienische Eigenschaften von organischen Schadstoffen des Trinkwassers.
§1.2 Quellen der Bildung von Organochlorverbindungen.
§ 1.3 Grundlegende Methoden der Trinkwasseraufbereitung.
Kapitel 2. Methoden und Gegenstand der experimentellen Forschung.
§2.1 Physische und geografische Eigenschaften des Uvodskoye-Stauseegebiets.
§ 2.2 ONVS - 1 (m. Avdotino).
§ 2.3 Methoden zur Bestimmung der Konzentrationen organischer und anorganischer Verbindungen.
§ 2.3.1 Entnahme von Wasserproben und Aufbereitung zur Analyse.
§2.3.2 Instrumentelle Methoden zur Untersuchung von HOS.
§ 2.4 Bestimmung flüchtiger halogenorganischer Verbindungen in Wasser
§2.4.1 Definition von Chloroform.
§ 2.4.2 Bestimmung von Tetrachlorkohlenstoff.
§2.4.3 Definition von 1,2-Dichlorethan.
§ 2.4.4 Bestimmung von Trichlorethylen.
§ 2.5 Bestimmung von chlororganischen Pestiziden (γ-HCCH, DCT).
§2.5.1 Bestimmung von Chlorphenolen (CP).
§ 2.6 Qualitätsbewertung und Verarbeitung von Messergebnissen.
§ 2.7 Definition allgemeiner Indikatoren der Wasserqualität.
Kapitel 3. Wasserqualität im Uvodskoye-Stausee.
§ 3.1 Hauptindikatoren der Wasserqualität im Uvod-Stausee.
§3.1.1 Auswirkung einer pH-Änderung.
§ 3.1.2 Das Verhältnis von suspendierten und gelösten Stoffen in einem Reservoir.
§3.1.3 Gelöster Sauerstoff.
§3.1.4 Änderungen an BSB5, COD.
§ 3.2 Giftige Stoffe (Phenol, Ölprodukte).
§3.2.1 Niederschlagseinfluss.
§ 3.2.2 Die wichtigsten Quellen und Senken von Öl und Phenolkohlenwasserstoffen im Uwodskoje-Stausee.
§ 3.3 Chlorierte Kohlenwasserstoffe im Wasser des Uvodsk-Stausees.
Kapitel 4 Wechselbeziehung zwischen Wasserqualität in der Wasserversorgungsquelle und Trinkwasser.
§ 4.1 Qualität des Trinkwassers in Ivanovo.
§ 4.2 Einfluss der Wasserqualität in der Wasserversorgungsquelle auf das Trinkwasser.
§ 4.3 Qualität des frischen Grundwassers.
Kapitel 5 Bewertung der Auswirkungen des Trinkwassers auf die öffentliche Gesundheit.
§5.1 Vergleichende Risikobewertung für die öffentliche Gesundheit.
§ 5.2 Risikobewertung für reduzierte Lebenserwartung. Berechnung des Gesundheitsschadens der Bevölkerung nach den statistischen Lebenshaltungskosten.
§ 5.4 Begründung der Sanierungsbedürftigkeit der Wasseraufbereitungsanlage bei ONVS - 1.
Einführung Diplomarbeit in Biologie, zum Thema „Der Einfluss von in natürlichen Wässern enthaltenen organischen Verbindungen auf die Trinkwasserqualität“
Das Problem des Gehalts verschiedener organischer Verbindungen im Trinkwasser zieht nicht nur die Aufmerksamkeit von Forschern verschiedener Wissenschaftsbereiche und Wasseraufbereitungsspezialisten, sondern auch von Verbrauchern auf sich. C Der Gehalt an organischen Verbindungen in Oberflächengewässern ist sehr unterschiedlich und hängt von vielen Faktoren ab, deren Hauptfaktor die menschliche Wirtschaftstätigkeit ist, wodurch Oberflächenabflüsse und Niederschläge mit verschiedenen Stoffen und Verbindungen, einschließlich organischen, belastet werden. Eine gewisse Rolle bei der Verschmutzung natürlicher Oberflächengewässer spielen landwirtschaftliche Abwässer, die im Hinblick auf das Ausmaß der lokalen Aufnahme von Ökogiften den industriellen Abwässern unterlegen sind, aber aufgrund der Tatsache, dass sie fast überall verteilt sind, nicht außer Acht gelassen werden sollten . Die Verschmutzung durch die Landwirtschaft ist mit einer Verschlechterung der Qualität des Oberflächenwassers kleiner Flüsse sowie bis zu einem gewissen Grad des Grundwassers verbunden, das mit natürlichen Wasserläufen auf der Ebene der oberen Grundwasserleiter verbunden ist.
Die Komplexität des Problems liegt in der Tatsache begründet, dass die Menge der in Mikromengen enthaltenen organischen Schadstoffe sowohl in Oberflächengewässern als auch in Trinkwasser sehr umfangreich und spezifisch ist. Einige Substanzen, wie Pestizide, PAK, Organochlorverbindungen (OCs), einschließlich Dioxine, sind selbst in Mikrodosen äußerst gefährlich für die menschliche Gesundheit. Einer der Hauptgründe für die unbefriedigende Trinkwasserqualität ist der hohe Gehalt an chlorierten Kohlenwasserstoffen. Dies bestimmt ihre Priorität zusammen mit anderen gefährlichen Ökogiften und erfordert einen verantwortungsbewussten Ansatz bei der Auswahl einer Technologie für die Wasseraufbereitung, Überwachung und Qualitätskontrolle von Trinkwasser und Wasserquellen.
Die meisten Forscher sind seit langem zu dem Schluss gekommen, dass zur Bestimmung der spezifischen Ursachen und Quellen der Bildung chlorhaltiger Kohlenwasserstoffe die Zusammensetzung der organischen Verbindungen bekannt sein muss, die in natürlichen Gewässern enthalten sind, die als Quelle für die Wasserversorgung verwendet werden. Daher wurde als Untersuchungsobjekt der Uvodskoye-Stausee ausgewählt, der die Hauptquelle der Wasserversorgung der Stadt Ivanovo (80% des gesamten Wasserverbrauchs) sowie Trinkwasser nach dem Wasseraufbereitungsprozess darstellt.
Für die meisten COS sind die maximal zulässigen Konzentrationen (MACs) auf das Niveau von Mikrogramm pro Liter und sogar noch weniger festgelegt, was gewisse Schwierigkeiten bei der Auswahl von Methoden zu ihrer Kontrolle verursacht. Erhöhte Konzentrationen solcher Verbindungen im Trinkwasser sind für den Verbraucher äußerst gefährlich. Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform und Trichlorethylen stehen im Verdacht, krebserregend zu sein, und ein erhöhter Gehalt solcher Verbindungen im Wasser und damit im menschlichen Körper führt zur Zerstörung von Leber und Nieren.
Somit ist die Untersuchung der Ursachen des Auftretens von chlorierten Kohlenwasserstoffen in Trinkwasser in Abhängigkeit von der Quelle der Wasserversorgung, die Bestimmung ihrer Konzentrationen und die Entwicklung von Empfehlungen zur Verringerung des Risikos krebserzeugender und nicht krebserzeugender Wirkungen bei Trinkwasserverbrauchern relevant. Genau dies war das Hauptziel dieser Studie.
1. LITERATURÜBERSICHT
§ 1.1. Sanitäre und hygienische Eigenschaften von organischen Schadstoffen des Trinkwassers
Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) sind von 750 identifizierten chemischen Verunreinigungen im Trinkwasser 600 organische Verbindungen, die wie folgt gruppiert werden:
Natürliche organische Substanzen, einschließlich Huminstoffe, mikrobielle Ausscheidungen und andere in Wasser gelöste Abfallprodukte von Tieren und Pflanzen;
Synthetische Verschmutzung, einschließlich Pestizide, Dioxine und andere von der Industrie produzierte Substanzen;
Bei der Wasseraufbereitung, insbesondere der Chlorung, zugesetzte oder gebildete Verbindungen.
Diese Gruppen bezeichnen logischerweise die Wege, auf denen organische Schadstoffe ins Trinkwasser gelangen. In derselben Arbeit wird angemerkt, dass diese 600 Substanzen nur einen kleinen Teil des gesamten organischen Materials im Trinkwasser ausmachen. Tatsächlich haben es die Fortschritte bei der Verbesserung der Analysemethoden kürzlich ermöglicht, etwa 300 organische Verbindungen zu identifizieren und in den Computerspeicher einzugeben, die in Grundwasser, Oberflächenwasser und Trinkwasser vorkommen.
Auf Abb. 1 zeigt einige Eintragswege und mögliche Umwandlungen von Schadstoffen in Oberflächengewässer. Die Verschmutzung unterirdischer Wasserquellen erfolgt hauptsächlich durch den Boden. So führt die Akkumulation gezielt eingebrachter chlororganischer Pestizide im Boden zu deren allmählichem Eindringen in das Grundwasser unterirdischer Trinkquellen. Dem Werk zufolge wurde allein in den USA ein Drittel der artesischen Brunnen zur Trinkwasserversorgung aus diesem Grund geschlossen. Organochlorverbindungen werden am häufigsten im Grundwasser gefunden. Nach allgemein anerkannter internationaler Terminologie werden sie als DNAPL (dense non-aqueous phase liquids) bezeichnet, d.h. schwere nichtwässrige Flüssigkeiten (TNVZH). Nicht-wässrig bedeutet, dass sie in Wasser eine separate flüssige Phase wie Erdölkohlenwasserstoffe bilden. Anders als Ölkohlenwasserstoffe sind sie dichter als Wasser. Diese Stoffe werden auch als dichte, mit Wasser nicht mischbare Flüssigkeiten bezeichnet. Gleichzeitig reicht ihre Löslichkeit völlig aus, um Grundwasser zu verunreinigen. Einmal im Grundwasser, kann COS dort Jahrzehnte und sogar Jahrhunderte verbleiben. Sie sind nur sehr schwer aus Grundwasserleitern zu entfernen und stellen daher eine langfristige Belastungsquelle für das Grundwasser und die Umwelt im Allgemeinen dar.
Reis. 1. Schema der COS-Migration in einem stehenden Gewässer
Die WHO-Leitlinien stellen fest, dass die empfohlenen Werte aufgrund unzureichender Daten und Unsicherheiten bei ihrer Interpretation tendenziell zu einer übermäßigen Vorsicht führen. Die empfohlenen Werte der zulässigen Konzentrationen geben somit tolerierbare Konzentrationen an, dienen jedoch nicht als Richtwerte, die die Wasserqualität bestimmen. So hat die US-Umweltschutzbehörde für den Gehalt an Chloroform im Trinkwasser nicht 30, sondern 100 µg/l als Richtwert vorgeschlagen. Der Standard für Trichlorethylen ist 5-mal niedriger als der von der WHO empfohlene und für 1,2-Dichlorethan ist er 2-mal niedriger. Gleichzeitig sind die in den USA angenommenen Standards für Tetrachlorkohlenstoff 2-mal und für 1,1-Dichlorethylen 23-mal höher als die von der WHO empfohlenen. Dieser Ansatz erscheint auch aus Sicht der WHO-Experten legitim, die betonen, dass die von ihnen vorgeschlagenen Werte nur beratenden Charakter haben.
Chloroform 30
1,2 - Dichlorethan 10
1.1- Dichlorethylen 0.3
Pentachlorphenol 10
2,4,6 - Trichlorphenol 10
Hexachlorbenzol 0,01
Im Tisch. Tabelle 1.1 zeigt die empfohlenen Konzentrationen von Schadstoffen in Wasser, die auf der Grundlage toxikologischer Daten und Daten zur Kanzerogenität unter Berücksichtigung des durchschnittlichen menschlichen Körpergewichts (70 kg) und des durchschnittlichen täglichen Wasserverbrauchs (2 l) ermittelt wurden.
Der zulässige Gehalt an Organochlorverbindungen (OCs) in natürlichem Wasser und Trinkwasser gemäß dem Gesundheitsministerium der Russischen Föderation und ihre toxikologischen Eigenschaften sind in der Tabelle zusammengefasst. 1.2.
Unter den vielen organischen Kontaminanten des Trinkwassers lenkt die Aufmerksamkeit der Hygieniker besonders auf die krebserregenden Verbindungen. Dies sind hauptsächlich anthropogene Schadstoffe, nämlich: chlorierte aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, Pestizide, Dioxine. Gleichzeitig ist zu beachten, dass chemische Schadstoffe im Wasser unter dem Einfluss eines Komplexes physikalisch-chemischer und biologischer Faktoren verschiedene chemische Umwandlungen durchlaufen können, die sowohl zu ihrer vollständigen Auflösung als auch zu einer teilweisen Umwandlung führen. Das Ergebnis dieser Prozesse kann nicht nur eine Verringerung der negativen Auswirkungen organischer Schadstoffe auf die Wasserqualität sein, sondern manchmal sogar deren Verstärkung. Beispielsweise können während des Abbaus und der Umwandlung bestimmter Pestizide (Chlorphos, Malathion, 2,4-D), polychlorierter Biphenyle, Phenole und anderer Verbindungen giftigere Produkte entstehen.
Tabelle 1.2.
Zulässige Konzentrationen und toxikologische Eigenschaften von einigen
Verbindung MPC, µg/l Gefahrenklasse Art der Wirkung auf den menschlichen Körper
Trinkwasser Natürliche Gewässer (r. H.) TAC*
Schadensfaktor ***
Chloroform 200/30** 5/60 2 Sozial-T. Ein Medikament, das für den Stoffwechsel und die inneren Organe (insbesondere die Leber) toxisch ist. Verursacht krebserzeugende und erbgutverändernde Wirkungen, reizt die Schleimhäute.
Tetrachlorkohlenstoff 6/3** ots / 6 2 Social-T. Arzneimittel. Es betrifft das zentrale Nervensystem, die Leber und die Nieren. Es hat eine lokale Reizwirkung. Verursacht mutagene, krebserzeugende Wirkungen. Hoch kumulative Verbindung.
1,2-Dichlorethan 20/10** 100/20 2 Sozial-T. Polytropisches Gift. Es betrifft die kortikal-subkortikalen Regionen des Gehirns. Arzneimittel. Es verursacht dystrophische Veränderungen in Leber und Nieren und stört die Funktionen des Herz-Kreislauf- und Atmungssystems. Wirkt irritierend. Karzinogen.
1,1,2,2-Tetrachlorethan 200 ots / 200 4 org. Arzneimittel. Schädigt parenchymale Organe. Wirkt irritierend.
Grichlorethylen 70/3** 10/60 2 Sozial-T. Das Medikament hat neurotoxische und kardiotoxische Wirkungen. Karzinogen.
Pentachlorphenol 10** ots /10 2 Sozial-T. Es hat eine hohe Lipophilie, reichert sich in Fettablagerungen an und wird sehr langsam aus dem Körper ausgeschieden
Tetrachlorethylen 2/1** ots / 20 2 Sozial-T. Es wirkt ähnlich wie Trichlorethylen, dämpft das zentrale und periphere Nervensystem. Die hypnotische Wirkung ist stärker als die des SCS. Beeinflusst die Leber und die Nieren. Wirkt irritierend.
Fortsetzung der Tabelle. 1.2.
2-Chlorphenol 1 Öse / 1 4 org. Sie haben moderate kumulative Eigenschaften. Verletzen Sie die Funktion der Nieren und der Leber.
2,4-Dichlorphenol 2 ots /2 4 org.
2,4,6-Trichlorphenol 4/10** ots /4 4 org.
Gamma HCCH 2 / ots** ots /4 1 s.-t. Hochgiftiges neurotropes Gift mit embryotoxischer und reizender Wirkung. Es beeinflusst das hämatopoetische System. Verursacht krebserzeugende und erbgutverändernde Wirkungen.
DDT 2 / ots* * ots /100 2 Sozial-t. - Annähernd zulässige Schadstoffgehalte im Wasser von Sammelbecken für den Haus- und Trinkwassergebrauch. - "orientierende" Standards, die in Übereinstimmung mit den Empfehlungen der WHO festgelegt wurden
15] und EU-Richtlinie 80/778 über die Qualität von Trinkwasser . - das Grenzzeichen der Schädlichkeit des Stoffes, für den die Norm festgelegt wurde:
S.-t. - sanitärer und toxikologischer Schädlichkeitsindikator; org. - organoleptischer Indikator der Schädlichkeit.
Die häufigsten Mechanismen für die Zerstörung von COS in der Umwelt können photochemische Reaktionen und hauptsächlich die Prozesse des metabolischen Abbaus unter Beteiligung von Mikroorganismen sein. Die photochemische Zersetzung von COS in Molekülen, die aromatische Ringe und ungesättigte chemische Bindungen enthalten, erfolgt als Ergebnis der Absorption von Sonnenenergie im ultravioletten und sichtbaren Bereich des Spektrums. Allerdings sind nicht alle Substanzen anfällig für photochemische Wechselwirkungen, beispielsweise isomerisiert Lindan (y-HCH) unter UV-Bestrahlung nur zu a-HCH. Das Schema des vorgeschlagenen Mechanismus der photochemischen Umwandlung von DDT ist in Fig. 2a gezeigt.
Die Geschwindigkeit der photochemischen Zersetzung sowie die Zusammensetzung der Endprodukte dieser Reaktion hängen von der Umgebung ab, in der dieser Prozess stattfindet. Laboruntersuchungen haben gezeigt, dass nach 48-stündiger Bestrahlung mit UV-Strahlung (A. = 254 nm) bis zu 80 % des DDT abgebaut werden und unter den Produkten DDE (die Hauptmenge), DCD und Ketone gefunden wurden. Weitere Experimente zeigten, dass DDD gegenüber UV-Strahlung sehr widerstandsfähig ist und DDE nach und nach in eine Reihe von Verbindungen umgewandelt wird, unter denen PCB gefunden wurden. Der Metabolismus von COS durch Mikroorganismen, basierend auf ihrer Verwendung von organischem Kohlenstoff als Nahrung, wird fast immer durch biologische Enzyme katalysiert.
DDE-sg! a-chooschOjo-
Dichlorbenzophenon
С1- С - С1 I n ddd a) b)
Reis. Abb. 2. Schema des vorgeschlagenen Mechanismus der (a) photochemischen und (b) metabolischen Umwandlung von DDT.
Als Ergebnis ziemlich komplexer aufeinanderfolgender chemischer Reaktionen werden verschiedene Metaboliten gebildet, die sich entweder als harmlose Substanzen oder als gefährlicher für lebende Organismen erweisen können als ihre Vorgänger. Ein gängiges Schema für die metabolische Umwandlung von DDT, das prinzipiell auch für andere COS gilt, ist in Abb. 26 .
Die Notwendigkeit, in jedem Land Standards zur Überwachung des Gehalts an anorganischen und organischen Schadstoffen im Trinkwasser einzuführen, wird häufig durch die Merkmale der Landnutzung im Wasserbecken, die Art der Wasserquelle (Oberflächen- und Grundwasser) und das Vorhandensein von toxischen Stoffen bestimmt Verbindungen industriellen Ursprungs in ihnen. Daher ist es notwendig, eine Reihe unterschiedlicher lokaler geografischer, sozioökonomischer, industrieller und ernährungsphysiologischer Faktoren zu berücksichtigen. All dies kann zu einer erheblichen Abweichung nationaler Standards von den von der WHO empfohlenen Werten für Konzentrationen verschiedener Giftstoffe führen.
Fazit Diplomarbeit zum Thema "Ökologie", Izvekova, Tatyana Valerievna
Hauptergebnisse und Schlussfolgerungen
1. Es wurde festgestellt, dass die Veränderung des Gehalts an organischen Verbindungen im Uvodskoye-Reservoir im Laufe der Zeit tendenziell abnimmt, obwohl die Konzentrationen von Ölprodukten und flüchtigen Phenolen immer noch deutlich über den normalisierten Werten von bis zu 42 und 4 MPC liegen .x. beziehungsweise.
2. Es wird gezeigt, dass der Gehalt an organischen Verbindungen infolge des Verdünnungsprozesses an aufeinanderfolgenden Stationen (Rozhnovo, Mikshino, Ivankovo) nicht abnimmt. Das Verdünnungsphänomen ist nur für Phenole typisch, bei Ölprodukten, Chloroform und Trichlorethylen ist eine deutliche Konzentrationszunahme festzustellen, die mit zusätzlichen Einnahmequellen (Diffusion aus Schlickwasser, Oberflächenabfluss) verbunden ist.
3. Zum ersten Mal wurden die Hauptquellen und -senken von Öl und Phenolkohlenwasserstoffen in der Lagerstätte aus der Bilanzgleichung ermittelt, nämlich:
Die Hauptquellen für Ölkohlenwasserstoffe, die in das Uvodskoye-Reservoir gelangen, sind der Wolga-Uvod-Kanal und der Abfluss des Uvod-Flusses (jeweils etwa 50%), atmosphärische Niederschläge und Schmelzwasser haben keinen großen Einfluss auf den Gehalt an Ölprodukten im Wasser des Stausees;
Für Phenole gelten alle Hauptquellen als Eintrittskanäle: der Wolga-Uvod-Kanal - 36 %, Regenabfluss - 26 %, Abfluss des Flusses. Take away - 23 %, Schmelzwasser -15 %;
Die Hauptausscheidungswege wurden bestimmt: für Phenole - hydrodynamische Entfernung (~ 50%); für Ölprodukte - hydrodynamische Entfernung, Verdampfung und biochemische Umwandlung - 34, 30 bzw. 29 %.
4. Es wird gezeigt, dass die Konzentrationen von COS im Trinkwasser sowohl mit den Prozessen innerhalb des Reservoirs als auch mit dem Prozess der Wasserdesinfektion - Chlorierung - zusammenhängen.
5. Der Gesamtgehalt an Organochlorverbindungen (in Bezug auf SG) nach der Chlorierung von Wasser aus dem Uvodsk-Stausee steigt im Durchschnitt um das 7-fache und nach der Chlorierung von Wasser aus einer unterirdischen Quelle (Gorinsky-Wasseraufnahme) nur um das 1,3-fache.
6. Es wurde eine Korrelation zwischen dem Gehalt an Chlorphenolen und organischen Schwebstoffen im Wasser des Uvodsk-Stausees und den Konzentrationen von 2,4-Dichlorphenol und 2,4,6-Trichlorphenol nach der Trinkwasserchlorierung festgestellt.
7. Der aktuelle Stand des Trinkwasserverbrauchs der Bevölkerung von Ivanovo führt zu einer Verschlechterung seines Gesundheitszustands und infolgedessen zu einer Verringerung der Lebenserwartung (Männer - 5 Jahre, Frauen - 8 Jahre, 2001). Die Höhe der Vermögensschäden wird auf 0,3 Mrd. €/Jahr und auf Basis der statistischen Lebenshaltungskosten auf 0,96 Mrd. €/Jahr geschätzt.
8. Es wird gezeigt, dass Chlorphenole im Wasser des Uvodskoe-Stausees hauptsächlich in der Zusammensetzung von Schwebstoffen enthalten sind, daher wird empfohlen, den Prozess seiner Filtration zu verbessern, um ihre Konzentration im Trinkwasser zu verringern und durchzuführen Wasseraufnahme aus kontrollierter Tiefe, besonders im Frühjahr und Sommer.
9. Es wurde festgestellt, dass der Hauptbeitrag zum Wert des Umweltrisikowerts von chemischen chemischen Arbeitsstoffen geleistet wird, daher wird empfohlen, die erste Stufe der Chlorung (ONVS-1) durch Ozonung zu ersetzen.
Literaturverzeichnis Doktorarbeit in Biologie, Kandidat der chemischen Wissenschaften, Izvekova, Tatyana Valerievna, Ivanovo
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Viele Arten von Abwässern enthalten Fäulnisstoffe, abgesehen von einigen Industrieabwässern, die hauptsächlich aus chemisch toxischen Bestandteilen bestehen. Eine verrottende Substanz, wie Fleisch oder Blut, ist organischer Natur und unterliegt dem universellen Naturgesetz - der Zersetzung, die letztendlich zur Mineralisierung führt. Da, wie im oben beschriebenen Fall der Fleischverwesung, der Zersetzungsprozess durch autolytische Enzyme stimuliert und aufrechterhalten wird, trifft vieles des oben Gesagten sowohl auf das Abwasser als auch auf das Fleisch zu. Der Unterschied, der schon im Hinblick auf die ungleiche Konzentration des dem Zerfall unterworfenen Stoffes - im ersten Fall Kompaktfleisch, im zweiten Fall eine Emulsion usw. - zu beachten ist, gilt nicht für die Art des Zersetzungsprozesses , auch wenn letztere im Abwasser von Recyclingbetrieben anfallen, wo bisher insgesamt eine Wärmebehandlung durch die physikalische Einwirkung von überhitztem Wasserdampf (Zersetzung durch Sieden) erfolgt. Ein Teil der sporenbildenden Mikroorganismen überlebt bei der Sterilisation und wird auch in den Zersetzungsprozess einbezogen. In diesem Fall kommt es zu einer prozentualen Abnahme des biochemischen Sauerstoffbedarfs.
Im Gegensatz zu den Bestrebungen, zu einem bestimmten Zeitpunkt den Abbauprozess der Rohstoffe der Recyclingbetriebe zu unterbrechen, um das Futter zu schonen, zielen alle Bestrebungen in der Abwasserbehandlung darauf ab, durch Sauerstoffzufuhr eine schnelle und vollständige Mineralisierung organischer Komponenten. Wird der Mineralisierungsprozess z. B. durch einen erhöhten Fettgehalt im Abwasser gehemmt, muss diesem unerwünschten konservierungsähnlichen Effekt mit besonderem Nachdruck entgegengewirkt werden (Randolph, 1977).
Die Abwasserbehandlung ist im Wesentlichen eine Sedimentation mit Bildung von Fäulnisschlamm sowie die Abbautätigkeit von Mikroorganismen während der Aerobiose (Belebtschlamm). Fäulnisschlamm während der Anaerobiose, der der Einwirkung von Mikroorganismen ausgesetzt ist, wird entwässert, während Belebtschlammflocken alle biologischen Prozesse der Abwasserreinigung unterstützen ( Methanspeicher, Sedimentation, Emscherbrunnen), um die Aerobiose lange aufrechtzuerhalten, sind im Gegenteil komplexe technische Strukturen erforderlich (Biofilter, Oxidationsteiche, Belebungskreisläufe, Kaskaden).
Die Zufuhr von Sauerstoff ist eine wichtige Voraussetzung für die Vermehrung von Mikroben, die die im Abwasser enthaltenen organischen Stoffe abbauen. Außerdem nimmt die Keimzahl ab (Wunsch nach Anaerobiose), wenn der verbrauchte Sauerstoff nicht ständig und regelmäßig durch neuen ersetzt wird (Bakterien und Pilze sind C-heterotroph). Dies ist die Grundlage für ihre Fähigkeit, organische Stoffe abzubauen. Diese Funktion von Mikroben ist ein wichtiger Bestandteil des Ökosystems, innerhalb dessen Abwasser und seine Behandlung sowie die biologische Selbstreinigung von Flüssen und Seen berücksichtigt werden sollten. Bakterien in natürlichen Gewässern und Abwässern „begnügen“ sich mit unbedeutenden Nährstoffkonzentrationen. 39 von 47 Bakterienfamilien haben ihre Vertreter in der Mikroflora von Gewässern und Abwässern (Reinheimer, 1975). Hier finden sich auch Pilze, die auch organisches Material aufnehmen, da sie C-heterotrophe sind. Die meisten Pilze benötigen außerdem freien Sauerstoff. Pilze zeichnen sich durch eine hohe pH-Toleranz und oft einen relativ großen Temperaturbereich aus, in dem sie existieren können (pH 3,2–9,6; Temperatur 1–33°C). Pilze bauen Eiweiß, Zucker, Fett, Stärke, Pektine, Hemizellulose, Zellulose, Chitin und Lignin ab. Die Zahl der Saprophyten im Verhältnis zur Gesamtkeimzahl in stark belasteten Gewässern liegt zwischen 1:5 und 1:100, in oligotrophen Gewässern zwischen 1:100 und 1:1000. Die Abwassertemperatur und ihre Proteinsättigung haben einen starken Einfluss auf die Regenerationszeit heterotropher Bakterien und auf die Zusammensetzung der mikrobiellen Flora. Zunächst treten im Abwasser Saprophyten auf, dann Zellulose abbauende Mikroben und schließlich nitrifizierende Bakterien, die in der größten Zahl vertreten sind. Jeder Milliliter häusliches Abwasser kann zwischen 3 und 16 Millionen Bakterien enthalten, darunter Zehn- oder sogar Hunderttausende von Kolibakterien. Solches Abwasser enthält eine Vielzahl von Enterobacteriacetae. Verschmutztes Abwasser, das reich an organischen Stoffen ist, reichert sich besonders leicht mit Chlamydobakterien an Sphaerotilus natans, was anschließend zu einem Phänomen führen kann, das als Pilzantrieb bezeichnet wird. Saprophyten unterscheiden sich von pathogenen Mikroben insbesondere dadurch, dass erstere nur unbelebtes organisches Material abbauen, während letztere auch lebendes Gewebe zersetzen. In diesem Fall bereiten Krankheitserreger das Betätigungsfeld für Saprophyten vor, indem sie lebendes Gewebe ganz oder teilweise zerstören. Der biochemische Sauerstoffbedarf (BSB) ist die Sauerstoffmenge, die Mikroorganismen der genannten Arten zum Abbau schädlicher organischer Stoffe im Abwasser von Recycling- und anderen Betrieben benötigen. Es ist klar, dass der erhöhte Sauerstoffbedarf von Mikroorganismen auf die Verunreinigung von Abwässern hinweist. Durch die Messung des biochemischen Sauerstoffbedarfs über einen Zeitraum von fünf Tagen (BSBb) ist es möglich, sowohl den Verschmutzungsgrad des Abwassers mit organischen Schadstoffen als auch die Qualität der Funktion der Reinigungsanlage selbst zu bestimmen oder ungefähr abzuschätzen. Ergänzt werden können die so gewonnenen Daten durch die Bestimmung des chemischen Sauerstoffbedarfs von Stoffen, Angaben über die Menge ausgefällter Stoffe und deren Zerfallsfähigkeit. Es empfiehlt sich, immer den pH-Wert und ggf. auch die Anzahl und Art der am weitesten verbreiteten Bakterien zu bestimmen (siehe Seite 193 ff.).
NATIONALE UNIVERSITÄT DONETSK
CHEMISCHE FAKULTÄT
ABTEILUNG FÜR ORGANISCHE CHEMIE
Introduction…………………………………………………………...3
Literaturische Rezension. Klassifizierung und Eigenschaften
Abwasser…………………………………………………..……5
Der physikalische Zustand des Abwassers……………………….....….8
Abwasserzusammensetzung ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………..10 Bakterielle Belastung des Abwassers………………………....11
Ein Reservoir als Abwassersammler ……………………………..11
EPS-Reinigungsmethoden…………………………………………………………………………………………12
Mechanische Reinigung von PSV……………………………………..13
Physikalische und chemische Reinigung von PSV………………………………………………14
Chemische Analyse von PSV …………………………………………..16
Bestimmung organischer Substanzen
Chromatographiemethode……………………………….………..18
Bestimmung organischer Verbindungen
Massenspektrometrieverfahren ………………………….……….19
Chemische Testmethoden zur Analyse ……………………………….20
Praktischer Teil.
Gaschromatographie-Methode ……………………………..24
Massenspektroskopisches Verfahren…………………………………………..26
Schlussfolgerungen …………………………………………………………...27
Referenzen……………………………………..28
Einführung
Wasser ist die wertvollste natürliche Ressource. Es spielt eine herausragende Rolle in den Stoffwechselprozessen, die die Grundlage des Lebens bilden. Wasser ist in der industriellen und landwirtschaftlichen Produktion von großer Bedeutung. Es ist bekannt, dass es für die täglichen Bedürfnisse des Menschen, aller Pflanzen und Tiere notwendig ist. Für viele Lebewesen dient er als Lebensraum. Das Wachstum der Städte, die rasche Entwicklung der Industrie, die Intensivierung der Landwirtschaft, die erhebliche Ausdehnung bewässerter Flächen, die Verbesserung der Kultur- und Lebensbedingungen und eine Reihe anderer Faktoren verkomplizieren zunehmend die Probleme der Wasserversorgung.
Der Bedarf an Wasser ist enorm und steigt von Jahr zu Jahr. Der jährliche Wasserverbrauch auf der Erde für alle Arten der Wasserversorgung beträgt 3300-3500 km3. Gleichzeitig werden 70 % des gesamten Wasserverbrauchs in der Landwirtschaft verbraucht. Die Chemie-, Zellstoff- und Papierindustrie sowie die Eisen- und Nichteisenmetallurgie verbrauchen viel Wasser. Die Energieentwicklung führt auch zu einem starken Anstieg des Wasserbedarfs. Eine erhebliche Menge Wasser wird für die Bedürfnisse der Viehwirtschaft sowie für den häuslichen Bedarf der Bevölkerung verbraucht. Der größte Teil des Wassers wird nach seiner Verwendung für den Haushaltsbedarf in Form von Abwasser in die Flüsse zurückgeführt.
Frischwasserknappheit entwickelt sich bereits zu einem globalen Problem. Der ständig steigende Bedarf von Industrie und Landwirtschaft an Wasser zwingt alle Länder, Wissenschaftler der Welt, nach verschiedenen Mitteln zu suchen, um dieses Problem zu lösen.
In der gegenwärtigen Phase werden die folgenden Bereiche der rationellen Nutzung der Wasserressourcen bestimmt: vollständigere Nutzung und erweiterte Reproduktion von Süßwasserressourcen; Entwicklung neuer technologischer Verfahren zur Vermeidung der Verschmutzung von Gewässern und zur Minimierung des Frischwasserverbrauchs.
Die rasante Entwicklung der Industrie macht es erforderlich, die negativen Auswirkungen von Industrieabwässern (ISW) auf Gewässer zu verhindern. Aufgrund der extremen Vielfalt der Zusammensetzung, Eigenschaften und Fließgeschwindigkeiten von Abwässern aus Industriebetrieben ist der Einsatz spezifischer Verfahren sowie Einrichtungen zur lokalen Vor- und Komplettbehandlung dieser Wässer erforderlich. Eine der Hauptrichtungen des wissenschaftlichen und technologischen Fortschritts ist die Schaffung abfallarmer und abfallfreier technologischer Prozesse.
Ziel der Arbeit ist es, sich mit den Literaturdaten zu Abwasserbehandlungsmethoden vertraut zu machen.
Literaturische Rezension
1.1. Klassifizierung und Eigenschaften von Abwasser
Kontaminiertes Abwasser mineralischen, organischen und bakteriellen Ursprungs gelangt in das Kanalnetz.
Zu den mineralischen Verunreinigungen gehören: Sand; Tonpartikel; Partikel aus Erz und Schlacke; Salze, Säuren, Laugen und andere in Wasser gelöste Stoffe.
Organische Schadstoffe sind pflanzlichen und tierischen Ursprungs. Zum Gemüse Dazu gehören Pflanzenreste, Obst, Gemüse und Getreide, Papier, Pflanzenöle, Huminstoffe und mehr. Das wichtigste chemische Element, das Teil dieser Verschmutzung ist, ist Kohlenstoff. Zur Verschmutzung tierischen Ursprungs umfassen physiologische Sekrete von Tieren und Menschen, die Überreste von tierischem Muskel- und Fettgewebe, organische Säuren und mehr. Das wichtigste chemische Element dieser Verschmutzungen ist Stickstoff. Brauchwasser enthält etwa 60 % organische Verunreinigungen und 40 % mineralische Verunreinigungen. Bei PSV können diese Verhältnisse unterschiedlich sein und je nach Art der verarbeiteten Rohstoffe und des Produktionsprozesses variieren.
zu bakterieller Kontamination gehören lebende Mikroorganismen - Hefe- und Schimmelpilze und verschiedene Bakterien. Häusliches Abwasser enthält solche pathogenen Bakterien (pathogen) - Erreger von Typhus, Paratyphus, Ruhr, Anthrax usw. sowie Wurmeier (Würmer), die mit menschlichen und tierischen Sekreten ins Abwasser gelangen. Auch in manchen PSV sind Krankheitserreger enthalten. Zum Beispiel im Abwasser von Gerbereien, Wollerstverarbeitungsfabriken usw.
Abhängig von Herkunft, Zusammensetzung und Qualitätsmerkmalen der Verschmutzung (Verunreinigungen) wird Abwasser in 3 Hauptkategorien eingeteilt: häusliches (Haushalt und Fäkalien), industrielles (industrielles) und atmosphärisches Abwasser.
Häusliches Abwasser umfasst Wasser, das aus Toiletten, Bädern, Duschen, Küchen, Bädern, Wäschereien, Kantinen und Krankenhäusern entfernt wird. Sie werden hauptsächlich mit physiologischen Abfällen und Haushaltsabfällen belastet.
Industrielles Abwasser ist Wasser, das in verschiedenen technologischen Prozessen verwendet wird (z. B. zum Waschen von Rohstoffen und Fertigprodukten, Kühlen von Wärmeaggregaten usw.) sowie Wasser, das während des Bergbaus an die Erdoberfläche gepumpt wird. Industrielle Abwässer aus einer Reihe von Industrien werden hauptsächlich durch Produktionsabfälle belastet, die giftige Stoffe (z. B. Blausäure, Phenol, Arsenverbindungen, Anilin, Kupfer, Blei, Quecksilbersalze usw.) sowie radioaktive Stoffe enthalten können Elemente; einige Abfälle haben einen bestimmten Wert (als Sekundärrohstoffe). Industrielles Abwasser wird je nach Verschmutzungsgrad in verschmutztes, vorbehandeltes Abwasser vor Einleitung in die Talsperre (bzw. vor der Wiederverwendung) und bedingt sauberes (gering belastetes) Abwasser in die Talsperre (bzw. Wiederverwendung in der Produktion) ohne Behandlung eingeteilt .
Atmosphärisches Abwasser - Regen- und Schmelzwasser (entstanden durch schmelzendes Eis und Schnee). Entsprechend den qualitativen Belastungsmerkmalen umfasst diese Kategorie auch Wässer aus der Straßen- und Grünflächenbewässerung. Atmosphärisches Abwasser mit überwiegend mineralischen Verunreinigungen ist gesundheitlich unbedenklicher als häusliches und industrielles Abwasser.
Der Verschmutzungsgrad des Abwassers wird anhand der Konzentration der Verunreinigungen abgeschätzt, d. h. ihrer Masse pro Volumeneinheit (in mg/l oder g/m3).
Die Zusammensetzung des häuslichen Abwassers ist mehr oder weniger einheitlich; die Schadstoffkonzentration in ihnen hängt von der verbrauchten Leitungswassermenge (pro Einwohner) ab, also von der Wasserverbrauchsrate. Die Verschmutzung durch häusliches Abwasser wird normalerweise klassifiziert in: unlösliche, bilden große Suspensionen (mit Partikelgrößen über 0,1 mm) oder Suspensionen, Emulsionen und Schäume (mit Partikelgrößen im Bereich von 0,1 mm bis 0,1 μm), kolloidal (mit Partikeln im Größenbereich von 0,1 μm bis 1 nm), löslich (in Form von molekular verteilten Partikeln mit einer Größe von weniger als 1 nm).
Es gibt Verschmutzung des häuslichen Abwassers: mineralisch, organisch und biologisch. Zu den mineralischen Verunreinigungen gehören Sand, Schlackenpartikel, Tonpartikel, Lösungen von Mineralsalzen, Säuren, Laugen und viele andere Substanzen. Organische Schadstoffe sind pflanzlichen und tierischen Ursprungs. Pflanzenreste umfassen Pflanzenreste, Obst, Gemüse, Papier, Pflanzenöle usw. Das wichtigste chemische Element der Pflanzenverschmutzung ist Kohlenstoff.
Schadstoffe tierischen Ursprungs sind physiologische Ausscheidungen von Mensch und Tier, Reste tierischen Gewebes, Klebestoffe etc. Sie zeichnen sich durch einen erheblichen Stickstoffgehalt aus. Zu den biologischen Verunreinigungen gehören verschiedene Mikroorganismen, Hefen und Schimmelpilze, kleine Algen, Bakterien, einschließlich Krankheitserreger (Erreger von Typhus, Paratyphus, Ruhr, Milzbrand usw.). Diese Art der Verschmutzung ist nicht nur für häusliches Abwasser charakteristisch, sondern auch für einige Arten von Industrieabwässern, die beispielsweise in Fleischverarbeitungsbetrieben, Schlachthöfen, Gerbereien, Biofabriken usw. anfallen. Ihrer chemischen Zusammensetzung nach handelt es sich um organische Schadstoffe, die jedoch aufgrund der Gesundheitsgefährdung, die sie beim Eindringen in Gewässer darstellen, in eine separate Gruppe eingeteilt werden.
Im häuslichen Abwasser enthalten mineralische Substanzen etwa 42% (der Gesamtverschmutzung), organische - etwa 58%; sedimentierte Schwebstoffe machen 20% aus, Suspensionen - 20%, Kolloide - 10%, lösliche Substanzen - 50%.
Die Zusammensetzung und der Verschmutzungsgrad von Industrieabwässern sind sehr unterschiedlich und hängen hauptsächlich von der Art der Produktion und den Bedingungen für die Verwendung von Wasser in technologischen Prozessen ab.
Die Menge des atmosphärischen Wassers variiert erheblich je nach klimatischen Bedingungen, Gelände, Art der Stadtentwicklung, Art der Straßenoberfläche usw. 1 ha. Der jährliche Abfluss von Regenwasser aus bebauten Gebieten ist 7- bis 15-mal geringer als im Inland.
1.2 Physikalischer Zustand des Abwassers
Der physikalische Zustand des Abwassers ist von drei Arten:
unaufgelöstes Aussehen;
kolloidales Aussehen;
aufgelöst aussehen.
ungelöst Stoffe finden sich im Abwasser in Form einer groben Suspension mit einer Korngröße von mehr als 100 µm und in Form einer feinen Suspension (Emulsion) mit einer Korngröße von 100 bis 0,1 µm. Studien zeigen, dass im häuslichen Abwasser die Menge an ungelösten Schwebstoffen mehr oder weniger konstant bleibt und 65 g/Tag pro Person beträgt, die die Kanalisation nutzt; davon können 40 g beim Absetzen ausfallen.
Kolloidal Substanzen im Wasser haben Partikelgrößen im Bereich von 0,1 bis 0,001 Mikrometer. Die Zusammensetzung der kolloidalen Phase des häuslichen Abwassers wird durch seine organischen Bestandteile - Proteine, Fette und Kohlenhydrate sowie die Produkte ihrer physiologischen Behandlung - beeinflusst. Einen großen Einfluss hat auch die Qualität des Leitungswassers, das eine gewisse Menge an Karbonaten, Sulfaten und Eisen enthält.
Abwasser enthält neben Stickstoff und Kohlenstoff auch viel Schwefel, Phosphor, Kalium, Natrium, Chlor und Eisen. Diese chemischen Elemente sind Bestandteil organischer oder mineralischer Stoffe, die in ungelöstem, kolloidalem oder gelöstem Zustand im Abwasser vorliegen. Die Menge dieser Stoffe, die mit Schadstoffen ins Abwasser eingetragen werden, kann unterschiedlich sein und hängt von der Art der Formation ab.
Beim häuslichen Abwasser hingegen bleibt die pro Person mit Schadstoffen eingetragene Menge an Chemikalien mehr oder weniger konstant. Pro Person und Tag entfallen also (g):
Tabelle 1. Durch Umweltverschmutzung verursachte Chemikalien pro Person
Die Konzentration dieser Stoffe im Abwasser (mg / l) variiert je nach Verdünnungsgrad der Schadstoffe mit Wasser: Je höher die Abwasserentsorgungsrate, desto geringer die Konzentration. Der Gehalt an Eisen und Sulfaten im Abwasser hängt hauptsächlich von ihrer Anwesenheit im Leitungswasser ab.
Die Menge der oben genannten sowie anderer Inhaltsstoffe, die mit der Verschmutzung in die Binnenschifffahrt gelangen, ist sehr unterschiedlich und hängt nicht nur von ihrem Gehalt im verdünnten Leitungswasser und dem verarbeiteten Produkt ab, sondern auch vom Produktionsprozess, der Art des Wassereintrags Produktionsnetzwerk und andere Gründe. Daher ist es möglich, für eine bestimmte Produktionsart nur eine ungefähre Menge an Schadstoffen zu ermitteln, die in entsorgtem EPS enthalten sind. Bei der Planung von Industrieabwässern sind Daten aus der PSV-Analyse erforderlich, und nur wenn solche Daten nicht erhältlich sind, können Daten aus ähnlichen Branchen verwendet werden.
Zusammensetzung des Abwassers
Zusammensetzung und Menge von PSV sind unterschiedlich. Auch gleichartige Betriebe wie Gerbereien können je nach Art des technologischen Prozesses Abwässer unterschiedlicher Zusammensetzung und in unterschiedlichen Mengen einleiten.
Manche EPS enthalten nicht mehr als Haushaltsschadstoffe, andere deutlich mehr. So enthält Wasser aus Erzaufbereitungsanlagen bis zu 25.000 mg/l Schwebstoffe, aus Wollwaschanlagen bis zu 20.000 mg/l.
EPS wird in bedingt saubere und verunreinigte unterteilt. Bedingt reine Wässer sind häufiger solche, die zur Kühlung verwendet wurden; Sie ändern sich fast nicht, sondern erwärmen sich nur.
Kontaminierte Industriewässer werden in Gruppen eingeteilt, die bestimmte Verunreinigungen enthalten: a) überwiegend mineralisch; b) überwiegend organisch, mineralisch; c) organische, giftige Stoffe.
EPS kann je nach Schadstoffkonzentration hoch- und schwach konzentriert sein. Abhängig von der aktiven Reaktion des Wassers werden Industriewässer je nach Aggressivitätsgrad in schwach aggressive Wässer (schwach sauer mit pH = 6–6,6 und schwach alkalisch mit pH = 8–9) und hochaggressive Wässer (mit pH 9) eingeteilt.
Bakterielle Verschmutzung des Abwassers
Flora und Fauna des Abwassers werden durch Bakterien, Viren, Bakteriophagen, Helminthen und Pilze repräsentiert. In der Abwasserflüssigkeit befindet sich eine riesige Menge Bakterien: In 1 ml Abwasser können bis zu 1 Milliarde Bakterien enthalten sein.
Die meisten dieser Bakterien gehören zur Kategorie der harmlosen (saprophytischen Bakterien), die sich auf einem toten organischen Medium vermehren, aber es gibt auch solche, die sich vermehren und von lebender Materie leben (pathogene Bakterien), die im Laufe ihres Lebens einen lebenden Organismus zerstören. Pathogene Mikroorganismen, die in kommunalen Abwässern gefunden werden, sind Erreger von Typhus, Paratyphus, Ruhr, Wasserfieber, Tularämie usw.
Das Vorhandensein einer speziellen Art von Bakterien darin - einer Gruppe von Escherichia coli - weist auf die Kontamination von Wasser mit pathogenen Bakterien hin. Diese Bakterien sind nicht krankheitserregend, aber ihre Anwesenheit deutet darauf hin, dass auch krankheitserregende Bakterien im Wasser vorhanden sein können. Um den Verschmutzungsgrad des Wassers mit pathogenen Bakterien zu beurteilen, bestimmen Sie, ob - Titer, d.h. die kleinste Wassermenge pro ml, die einen Escherichia coli enthält. Wenn also der Titer von Escherichia coli 100 beträgt, bedeutet dies, dass 10 ml des untersuchten Wassers einen Escherichia coli enthalten. Bei einem Titer von 0,1 beträgt die Anzahl der Bakterien in 1 ml 10 und so weiter. Für kommunales Abwasser übersteigt der Titer von Escherichia coli normalerweise nicht 0,000001. Manchmal bestimmen sie, ob - ein Index oder die Anzahl von E. coli in 1 Liter Wasser.
Gewässer als Abwasserempfänger
Der Großteil des Abwassers gelangt in Gewässer. Abwasser muss teilweise oder vollständig gereinigt werden, bevor es in das Reservoir eingeleitet wird. Allerdings gibt es im Reservoir ein gewisses Sauerstoffangebot, das teilweise für die Oxidation von organischen Stoffen genutzt werden kann, die zusammen mit dem Abwasser in das Reservoir gelangen; das Reservoir hat eine gewisse Reinigungsfähigkeit, d.h. Darin können mit Hilfe von Mikroorganismen - Mineralisatoren - organische Substanzen oxidiert werden, aber der Gehalt an gelöstem Sauerstoff im Wasser sinkt. Mit diesem Wissen ist es möglich, den Grad der Abwasserbehandlung in Kläranlagen zu reduzieren, bevor sie in ein Reservoir eingeleitet werden.
Die Fähigkeit von Gewässern, insbesondere von Flüssen, große Mengen an Abwasser aufzunehmen, sollte nicht überbewertet werden, auch wenn die Sauerstoffbilanz eine solche Einleitung ohne abschließende Behandlung zulässt. Jedes, auch ein kleines Gewässer, wird zum Massenbaden genutzt und hat architektonische, dekorative und sanitäre Bedeutung.
EPS-Reinigungsmethoden
PSVs werden normalerweise in 3 Hauptgruppen unterteilt:
Reines Wasser, normalerweise zum Kühlen verwendet;
Leicht verschmutztes oder bedingt sauberes Wasser, das beim Waschen von Fertigprodukten anfällt;
Schmutziges Wasser.
Die folgenden Methoden werden verwendet, um das PSV zu reinigen:
mechanische Reinigung.
Physikalische und chemische Reinigung.
Chemische Reinigung.
Biologische Reinigung.
1.6.1. Mechanische Reinigung von PSV
Die mechanische Reinigung von PSV soll ungelöste und teilweise kolloidale Verunreinigungen daraus isolieren. Zu den mechanischen Reinigungsverfahren gehören: a) Filtern; b) Wahrung; c) Filtern; d) Entfernung ungelöster Verunreinigungen in Hydrozyklonen und Zentrifugen.
Anstrengend verwendet, um große Schwimmstoffe und kleinere, hauptsächlich faserige Verunreinigungen aus der Abfallflüssigkeit zu isolieren. Zur Trennung von großen Stoffen werden Gitter verwendet, für kleinere Stoffe werden Siebe verwendet. Bei allen Kläranlagen sind Gitter zur Vorreinigung anzuordnen. Siebe werden als eigenständige Vorrichtungen eingesetzt, nach deren Durchlaufen PSV entweder in ein Reservoir oder in das städtische Kanalnetz abgelassen werden kann.
durch Absetzen aus PSV werden ungelöste und teilweise kolloidale Verunreinigungen mineralischen und organischen Ursprungs isoliert. Durch Absetzen können sowohl Partikel mit einem spezifischen Gewicht, das größer ist als das spezifische Gewicht von Wasser (sinkend), als auch mit einem niedrigeren spezifischen Gewicht (schwimmend), aus dem Abwasser getrennt werden. Absetzbecken für die Behandlung in der Binnenschifffahrt können eigenständige Einrichtungen sein, in denen der Behandlungsprozess endet, oder Einrichtungen, die nur für die Vorbehandlung bestimmt sind. Zur Isolierung absinkender unlöslicher Verunreinigungen werden sowohl liegende als auch radiale Absetzbecken eingesetzt, die sich in ihrer Bauweise kaum von Absetzbecken zur Klärung von häuslichem Abwasser unterscheiden.
Filtration dient dazu, beim Absetzen nicht abgesetzte Schwebstoffe zurückzuhalten. Zum Einsatz kommen Sandfilter, Kieselgurfilter und Maschenfilter mit Filterschicht.
Sandfilter für geringen Feststoffgehalt verwendet. Zweilagige Filter haben sich gut bewährt. Die untere Schicht der Ladung ist sandig mit einer Körnung von 1-2 mm und die oberste Schicht sind anthrazitfarbene Späne. Abwasser wird von oben zugeführt, dann wird Waschwasser zugeführt und Schmutzwasser wird abgeführt.
Kieselgurfilter. In diesen Filtern wird die Abfallflüssigkeit durch eine dünne Schicht Kieselgur gefiltert, die auf poröse Oberflächen aufgetragen wird. Als poröse Materialien kommen Keramiken, Metallgewebe und Gewebe zum Einsatz. Es werden auch künstliche Pulverzusammensetzungen aus Diatomit mit hoher Adsorptionskapazität verwendet. Solche Filter bieten eine hohe Reinigungswirkung.
Hydrozyklone zur Abwasserklärung und Sedimenteindickung eingesetzt. Sie sind offen und aufdringlich. Offene Hydrozyklone werden eingesetzt, um bauliche Setzungen und grobe Schwimmstoffe aus dem Abwasser zu isolieren. Druckhydrozyklonen werden eingesetzt, um aus dem Abwasser nur sich absetzende grobkörnige Verunreinigungen abzutrennen. Offene Hydrozyklone gibt es ohne Einbauten, mit Membran und zylindrischem Leitblech, mehrstufig. Letztere werden verwendet, um schwere, nicht zusammenbackende grobe Verunreinigungen und Ölprodukte zu isolieren.
1.6.2. Physikalische und chemische Reinigung von PSV
Zu den physikalischen und chemischen Reinigungsverfahren gehören: a) Extraktion; b) Sorption; c) Kristallisation; d) Flotation.
A) Extraktion. Die Essenz des Extraktionsverfahrens für die industrielle Abwasserbehandlung ist wie folgt. Beim Mischen von miteinander unlöslichen Flüssigkeiten werden die darin enthaltenen Verunreinigungen entsprechend ihrer Löslichkeit in diesen Flüssigkeiten verteilt.
Wenn das Abwasser Phenol enthält, kann das Wasser zur Isolierung mit Benzol (einem Lösungsmittel), in dem sich das Phenol wesentlich stärker löst, versetzt werden. So ist es durch sukzessives Einwirken von Benzol auf Wasser möglich, eine nahezu vollständige Entfernung von Phenol aus Wasser zu erreichen.
Als Lösungsmittel werden üblicherweise verschiedene organische Substanzen verwendet: Benzol, Tetrachlorkohlenstoff usw.
Die Extraktion erfolgt in Metalltanks-Extraktoren in Form von Säulen mit Düsen. Von unten wird ein Lösungsmittel zugeführt, dessen spezifisches Gewicht geringer ist als das spezifische Gewicht von Wasser, wodurch das Lösungsmittel nach oben steigt. Verunreinigtes Abwasser wird von oben zugeführt. Wasserschichten, die auf ihrem Weg auf ein Lösungsmittel treffen, geben nach und nach wassergefährdende Stoffe ab. Gereinigtes Wasser wird von unten abgeführt. Diese Technik kann insbesondere verwendet werden, um Phenol enthaltendes PSV zu reinigen.
B) Sorption. Dieser Vorgang besteht darin, dass Verunreinigungen aus der Abfallflüssigkeit vom Festkörper aufgenommen (Adsorption), an seiner aktiv ausgebildeten Oberfläche abgelagert (Adsorption) oder mit ihm in chemische Wechselwirkung treten (Chemisorption). Adsorption wird am häufigsten verwendet, um das PSV zu reinigen. Dabei wird der zu behandelnden Abfallflüssigkeit ein zerkleinertes Sorptionsmittel (Festkörper) zugesetzt und mit Abwasser vermischt. Anschließend wird das mit Verunreinigungen gesättigte Sorbens durch Sedimentation oder Filtration vom Wasser getrennt. Häufiger wird gereinigtes Abwasser kontinuierlich durch einen mit einem Sorptionsmittel beladenen Filter geleitet. Als Sorptionsmittel werden verwendet: Aktivkohle, Koksgrus, Torf, Kaolin, Sägemehl, Asche usw. Die beste, aber teuerste Substanz ist Aktivkohle.
Das Sorptionsverfahren kann z. B. zur Reinigung von phenolhaltigem IWW aus Gaskraftwerken sowie von Arsen, Schwefelwasserstoff usw.
c) Kristallisation. Diese Reinigungsmethode kann nur verwendet werden, wenn die Konzentration von Verunreinigungen im EPS signifikant ist und deren Fähigkeit zur Kristallbildung. Üblicherweise ist der Vorprozess das Eindampfen des Abwassers, um eine erhöhte Schadstoffkonzentration zu erzeugen, bei der deren Kristallisation möglich ist. Um den Prozess der Kristallisation von Verunreinigungen zu beschleunigen, wird das Abwasser gekühlt und gemischt. Verdunstung und Kristallisation von Abwässern werden üblicherweise in natürlichen Teichen und Stauseen durchgeführt. Dieses Verfahren zur Reinigung von PSV ist unwirtschaftlich und wurde daher nicht weit verbreitet verwendet.
D) Flotation. Das Verfahren basiert auf dem Aufschwimmen dispergierter Partikel zusammen mit Luftblasen. Es wird erfolgreich in einer Reihe von Technologiezweigen und zur Reinigung von PSV eingesetzt. Der Flotationsprozess besteht darin, dass Moleküle unlöslicher Partikel an Luftblasen haften bleiben und gemeinsam an die Oberfläche schwimmen. Der Erfolg der Flotation hängt weitgehend von der Größe der Oberfläche der Luftblasen und von der Fläche ihres Kontakts mit festen Partikeln ab. Um die Wirkung der Flotation zu erhöhen, werden Reagenzien in das Wasser eingebracht.
1.6.3 Chemische Analyse von EPS
Die Zusammensetzung von Abwässern selbst guter Qualität ist oft schwer vorherzusagen. Dies gilt zunächst für Abwässer nach chemischer und biochemischer Behandlung, in deren Folge neue chemische Verbindungen gebildet werden. Daher sollten in der Regel vorab die Eignung auch einigermaßen bewährter Methoden zur Bestimmung einzelner Komponenten und Analyseschemata überprüft werden.
Die Hauptanforderungen an Abwasseranalysemethoden sind eine hohe Selektivität, da sonst systematische Fehler auftreten können, die das Ergebnis der Studie vollständig verfälschen. Von geringerer Bedeutung ist die Sensitivität der Analyse, da man große Volumina an analysiertem Wasser entnehmen oder auf eine geeignete Anreicherungsmethode des Analyten zurückgreifen kann.
Zur Anreicherung der zu bestimmenden Komponenten im Abwasser werden Extraktion, Eindampfung, Destillation, Sorption, Mitfällung und Gefrieren von Wasser eingesetzt.
Tabelle 2. Schemata zur Trennung von Abwasserkomponenten mit hohem Gehalt an flüchtigen organischen Stoffen.
| Variante 1 | Die Probe wird mit H 2 SO 4 bis zu einer leicht sauren Reaktion angesäuert, mit Wasserdampf abdestilliert, bis ein kleiner Rückstand erhalten wird. |
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| Destillat 1: flüchtige Säuren und Neutrale Alkalisch und erneut mit Wasserdampf abdestilliert bis ein kleiner Rückstand erhalten wird. | Rest 1: nichtflüchtige Säuren, Aminsulfate, Phenole und Neutrale |
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| | Rest 2: Natriumsalze flüchtiger Säuren, Phenole |
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| Option 2 | Die Probe wird alkalisiert und mit Wasserdampf abdestilliert, bis ein kleiner Rückstand erhalten wird. |
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| Destillat 1: Flüchtige Basen und Neutrale | Rest 1: Salze flüchtiger und nicht flüchtiger Säuren |
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| Angesäuert und mit Wasserdampf abdestilliert bis ein kleiner Rückstand erhalten wird. |
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| Destillat 2: flüchtige neutrale Verbindungen | Rest 2: Salze flüchtiger Basen. Rühre und extrahiere mit Ether |
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Tabelle 3. Schema zur Abtrennung von Abwasserkomponenten mit geringem Gehalt an flüchtigen organischen Stoffen
| Zu einer Probe (25–100 ml) Abwasser wird zugegeben, bis NaCl und HCl auf eine Konzentration von ≈ 5 % gesättigt sind |
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| Extrahiert mit Diethylether |
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| Extrakt 1: neutrale Verbindungen, Säuren. Dreimal mit 5%iger NaOH-Lösung behandelt | Wässrige Phase1: NaOH zugeben bis pH ≥ 10, mehrfach mit Ether extrahieren, Extrakte vereinigen |
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| Wässrige Phase 2: schwache Säuren (hauptsächlich Phenole). Mit CO 2 sättigen, bis NaHCO 3 ausfällt, mit mehreren Portionen Ether behandeln, Extrakte werden vereinigt | Ätherschicht: neutrale Substanzen. Trocken trocken. Na 2 SO 4 , Ether abdestilliert, trockener Rückstand gewogen, in Ether gelöst, auf eine Kieselgelsäule überführt. Nacheinander mit aliphatischem Isooctan, aromatischem Benzol eluieren. Von jedem Eluat wird das Lösungsmittel abgedampft, der Rückstand gewogen. | Wässrige Phase 3: amphotere nichtflüchtige Verbindungen, besser löslich in Wasser: als in Ether. CH 3 COOH neutralisieren, mit mehreren Portionen Ether extrahieren, die Extrakte vereinigen | Ätherschicht: basische Verbindungen. Mit Na 2 SO 4 trocknen, Ether abdestillieren, Trockenrückstand wiegen |
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| Die Etherschicht wird wasserfrei getrocknet. Na 2 SO 4 , der Ether wird abdestilliert, der Trockenrückstand gewogen | Wasserphase. Ether wird entfernt, angesäuert, mit mehreren Portionen Ether behandelt | Kombinierte Extrakte: amphotere Substanzen. Mit Na 2 SO 4 trocknen, Ether abdestillieren, Trockenrückstand wiegen. | Wasserphase. Auf pH 3–4 angesäuert, zur Trockne eingedampft. Rückstand zur Kohlenstoffbestimmung geeignet |
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| Die Etherschicht wird mit Na 2 SO 4 getrocknet, der Ether abdestilliert. Der Rest wird gewogen. | Die wässrige Phase wird verworfen | |||
1.6.3.1 Bestimmung organischer Substanzen durch Chromatographie
Benzin, Kerosin, Heiz- und Schmieröle, Benzol, Toluol, Fettsäuren, Phenole, Pestizide, synthetische Detergenzien, metallorganische und andere organische Verbindungen gelangen aus Abflüssen in Oberflächengewässer. Organische Stoffe in Abwasserproben, die zur Analyse entnommen werden, werden leicht durch chemische und biochemische Prozesse verändert, daher sollten die gesammelten Proben so schnell wie möglich analysiert werden. Im Tisch. Die Abbildungen 2 und 3 zeigen die Schemata zur Abtrennung von im Abwasser vorhandenen organischen Stoffen.
Verschiedene chromatographische Methoden werden zur Identifizierung und Quantifizierung weit verbreitet verwendet – Gas-, Säulen-, Flüssigkeitschromatographie, Papierchromatographie, Dünnschichtchromatographie. Zur quantitativen Bestimmung ist die Gaschromatographie die am besten geeignete Methode.
Betrachten Sie als Beispiel die Definition von Phenolen. Diese Verbindungen werden im Prozess der Ölraffination, Papierherstellung, Farbstoffe, Arzneimittel, fotografischen Materialien und Kunstharze gebildet oder verwendet. Aufgrund ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften lassen sich Phenole relativ einfach gaschromatographisch bestimmen.
1.6.3.2 Bestimmung organischer Verbindungen durch Massenspektrometrie
In der Abwasseranalytik sind die Möglichkeiten der Massenspektrometrie besonders wichtig, um Verbindungen unbekannter Struktur zu identifizieren und komplexe Gemische zu analysieren, Mikrokomponenten vor dem Hintergrund von Begleitstoffen zu bestimmen, deren Konzentration um Größenordnungen höher ist als die Konzentrationen der Komponenten bestimmt werden. Hier eignen sich GLC mit MS, Tandem-MS, eine Kombination aus HPLC und MS zur Analyse von nichtflüchtigen Stoffen, sowie „Soft-Ionisation“- und selektive Ionisationsverfahren.
Restmengen von Octylphenolpolyethoxylaten im Abwasser, ihre biologischen Abbau- und Chlorierungsprodukte, die bei der biologischen Reinigung und Desinfektion von Abwasser entstehen, können durch GLC-MS mit EI oder chemischer Ionisation bestimmt werden.
Die Notwendigkeit, Verbindungen unterschiedlicher Flüchtigkeit zu analysieren, spiegelte sich in dem Schema für die Analyse von Spurenmengen organischer Verbindungen wider, die im Abwasser nach der Behandlung in einer Kläranlage enthalten sind. Hier wurde GLC für quantitative Bestimmungen verwendet und eine qualitative Analyse wurde mit GC-MS durchgeführt. Leicht flüchtige Verbindungen - Halogenkohlenwasserstoffe C 1 - C 2 wurden mit Pentan aus 50 ml einer Wasserprobe extrahiert; 5 &mgr;l des Extrakts wurden in eine 2 m × 4 mm Säule mit 10 % Squalan auf Chromosorb W-AW bei 67°C injiziert; Trägergas - eine Mischung aus Argon und Methan; Elektroneneinfangdetektor mit 63 Ni. War es notwendig, Methylenchlorid zu bestimmen, so wurde das damit eluierende Pentan durch später eluierendes Octan ersetzt. Als interner Standard wurde 1,2-Dibromethan verwendet. Die aromatische Kohlenwasserstoffgruppe wurde mittels Headspace-Analyse in einem geschlossenen Kreislauf bestimmt.
Die Kombination verschiedener Ionisationsverfahren ermöglicht es, die verschiedenen Komponenten der Abwasserbelastung zuverlässiger zu identifizieren. Zur allgemeinen Charakterisierung von organischen Stoffen in Abwasser und Klärschlamm wird eine Kombination aus GC und MS mit EI- und CI-Ionisation eingesetzt. Mit Hexan aus Abwasser extrahierbare organische Verbindungen wurden auf Kieselgel chromatographiert, wobei mit Hexan, Methylenchlorid und Ether eluiert wurde. Die resultierenden Fraktionen wurden auf einem System analysiert, das aus einem Gaschromatographen mit einem 25 m langen Kapillarrohr bestand, das mit einer Ionenquelle eines doppelt fokussierenden Massenspektrometers verbunden war. Die Säulentemperatur wurde von 40 bis 250°C mit einer Rate von 8°C/min programmiert. 66 Verbindungen wurden durch gaschromatographische Retentionszeiten und EI- und CI-Massenspektren identifiziert. Unter diesen Verbindungen waren halogenierte Methoxybenzole, Dichlorbenzol, Hexachlorbenzol, methyliertes Triclosan, Oxadiazon usw. Mit dieser Methode war es auch möglich, die Konzentrationen dieser Verbindungen halbquantitativ zu bestimmen.
1.6.3.3 Chemische Testmethoden zur Analyse
HNU Systems Inc. Sie produzieren Testkits zur Bestimmung von Rohöl, brennbaren Brennstoffen, Altöl in Böden und Gewässern. Das Verfahren basiert auf der Friedel-Crafts-Alkylierung von in Erdölprodukten vorkommenden aromatischen Kohlenwasserstoffen mit Alkylhalogeniden zur Bildung farbiger Produkte: 
Als Katalysator wird wasserfreies Aluminiumchlorid verwendet. Bei der Wasseranalyse wird aus 500 ml der Probe extrahiert. Je nach zu bestimmender Komponente erscheinen folgende Farben des Extraktes:
Benzol - von gelb bis orange;
Toluol, Ethylbenzol, Xylol - von gelborange bis leuchtend orange;
Benzin - von beige bis rotbraun;
Dieselkraftstoff - von beige bis grün.
In der Testanalytik werden Phenol und seine Derivate hauptsächlich durch die Bildung eines Azofarbstoffs bestimmt. Am gebräuchlichsten ist die folgende Methode: Die erste Stufe ist die Diazotierung des primären aromatischen Amins mit Natriumnitrit in saurem Medium, wobei ein Diazoniumsalz entsteht:
ArNH 2 + NaNO 2 + 2HCl → + Cl ¯ + NaCl + 2H 2 O,
Die zweite Stufe ist die Kombination eines Diazoniumsalzes mit Phenolen in alkalischem Medium, was zur Bildung einer Azoverbindung führt:
+ Cl ¯ + Ph–OH → ArN=N–Ph–OH + HCl
Wenn die Paarposition geschlossen ist, wird sie gebildet um- Azoverbindung:
Die Azokupplung mit Hydroxyverbindungen, am aktivsten in Form von Phenolatanionen, erfolgt fast immer bei pH 8–11 Diazoniumsalze 
In wässriger Lösung sind sie instabil und zerfallen allmählich zu Phenolen und Stickstoff, daher liegt die Hauptschwierigkeit bei der Erstellung von Prüfmethoden zur Bestimmung von Phenolen und Aminen gerade darin, stabile Diazoverbindungen zu erhalten.
Als lagerstabiles Reagenz zur Bestimmung von Phenol wurde ein Komplexsalz von 4-Nitr(NDF) vorgeschlagen:
O 2 N–Ph–NH 2 + BF 4 → BF 4
Zur Bestimmung von Phenol werden 1 Quadrat mit NDP imprägniertes Filterpapier und 1 Quadrat mit einer Mischung aus Natriumcarbonat und Cetylpyridiniumchlorid (CP) imprägniertes Papier zu 1 ml der analysierten Flüssigkeit gegeben.
In Gegenwart von CP vertieft sich die Farbe aufgrund der Bildung eines Ionenassoziats an der dissoziierten Hydroxygruppe:
O 2 N–Ph–N≡N + + Ph–OH → O 2 N–Ph–N=N–Ph–OH
O 2 N–Ph–N=N–Ph–O ¯ CPU +
Die Bestimmung von Phenol stört bei 50-facher Menge Anilin nicht. Beeinträchtigen Sie nicht die Bestimmung von 2,4,6-substituiertem Phenol, 2,4-substituiertem 1-Naphthol und 1-substituiertem 2-Naphthol. Bereiche der ermittelten Gehalte für Phenol: 0,05 - 0,1 - 0,3 - 0,5 - 1 - 3 - 5 mg/l. Die entwickelten Tests wurden zur Bestimmung von Phenol im Abwasser eingesetzt.
Die meisten Testmethoden verwenden 4-Aminoantipyrin als Reagenz. Phenol und seine Homologen mit 4-Aminoantipyrin bilden in Gegenwart von Hexacyanoferat (III) bei pH 10 farbige Verbindungen:
Reagieren praktisch nicht mit 4-Aminoantipyrin-n-Kresol und solchen para-substituierten Phenolen, in denen die Substituentengruppen Alkyl-, Benzoyl-, Nitro-, Nitroso- und Aldehydgruppen sind. Der Bereich der ermittelten Gehalte für NANOCOLOR ® Phenolsysteme, Fa. Hach, CHEMetrics liegt bei 0,1 – 5,0 mg/l Phenol.
2. Praktischer Teil
2.1 Theoretische Grundlagen von Qualitätskontrollmethoden für die Reinigung von Binnenschiffen
Um die Qualität der Binnenschifffahrtsreinigung zu kontrollieren, ist es notwendig, spezielle Labore einzurichten, zum Beispiel ein Industriesanierungslabor.
Da die Zusammensetzung des Binnenwassers sehr unterschiedlich ist, muss die Qualität der Reinigung dieser Wässer ständig überwacht werden.
Betrachten wir einige Methoden zur Bestimmung organischer Verbindungen in natürlichen Abwässern.
2.1.1 Gaschromatographisches Verfahren
Wir analysieren Phenol und seine Derivate.
Das analysierte Abwasser wird mit einem gleichen Volumen 1 M Natronlauge verdünnt, mit einer Mischung aus 1:1 Diethyl und Petrolether extrahiert, um alle anderen im Abwasser enthaltenen organischen Substanzen von den im wässrigen Wasser verbleibenden Natriumsalzen von Phenolen zu trennen Phase. Die wässrige Phase wird abgetrennt, angesäuert und in einen Gaschromatographen injiziert. Häufiger werden Phenole jedoch mit Benzol extrahiert und der erhaltene Benzolextrakt chromatographiert. Sowohl Phenole als auch ihre Methylester können chromatographiert werden. Die Figur zeigt ein Gaschromatogramm eines Benzolextrakts eines Gemisches von Phenolen, erhalten auf einer Glassäule von 180 cm Länge mit einem Außendurchmesser von 6 mm, gefüllt mit einer flüssigen Kohlenhydratphase vom Typ Apieson L. 70 ml/min. Es wurde ein Flammenionisationsdetektor verwendet. Unter diesen Bedingungen ist die Trennung der Peaks im Chromatogramm ausreichend klar und eine Quantifizierung möglich um- und P-Chlorphenole, Phenol u m-Kresol.
Um geringe Mengen organischer Verbindungen zu bestimmen, ist es notwendig, diese durch Sorption an Aktivkohle vorzukonzentrieren. Je nach Gehalt an organischen Verbindungen können 10 - 20 g bis 1,5 kg Kohle benötigt werden. Nachdem das analysierte Wasser durch speziell gereinigte Substanzen geleitet wurde, muss es desorbiert werden. Dazu wird die Holzkohle auf einem Kupfer- oder Glastablett in einer Atmosphäre sauberer Luft getrocknet, die getrocknete Holzkohle in eine mit Glaswolle bedeckte Papierkartusche gegeben und mit einem geeigneten Lösungsmittel in einem Soxhlet-Apparat für 36 oder mehr Stunden desorbiert .
Kein einziges reines Lösungsmittel ist in der Lage, alle sorbierten organischen Substanzen zu extrahieren, so dass man auf eine sequentielle Behandlung mit mehreren Lösungsmitteln zurückgreifen oder Lösungsmittelgemische verwenden muss. Die zufriedenstellendste Rückgewinnung sorbierter organischer Substanzen wird mit einer Mischung aus 47 % 1,2-Dichlorpropanol und 53 % Methanol erreicht.
Nach Extraktion wird das Lösungsmittel abdestilliert, der Rückstand in Chloroform gelöst. Verbleibt ein unlöslicher Rückstand, wird dieser in Essigsäure gelöst, eingedampft und der Trockenrückstand gewogen. Die Chloroformlösung wird in Ether gelöst und die Analyse ist in der Tabelle angegeben. 3.
R 
ist. Abb. 4. Gaschromatogramm eines Benzolextrakts einer Mischung von Phenolen aus einer Abwasserprobe: 1 – o-Chlorphenol; 2 - Phenol; 3 - m-Kresol; 4 - p-Chlorphenol.
2.1.2 Massenspektroskopisches Verfahren
Die Probe wurde in den Extraktor gegeben, ein interner Standard zugegeben, mit einem Aktivkohlefilter abgedeckt und die Dampfphase für 30 s durch den Filter geblasen, um Verunreinigungen aus der Luft zu entfernen. Danach wurde ein sauberer Filter eingesetzt und die Durchflussrate auf 1,5 l/min eingestellt. Nach 2 Stunden wurde der Filter entfernt und mit drei 7-&mgr;l-Portionen von CS 2 extrahiert und durch Kapillar-GLC mit einem Flammenionisationsdetektor analysiert. Chlorierte Kohlenwasserstoffe, Pestizide, polychlorierte Biphenyle, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe wurden mit Hexan 2 × 15 ml in 1 l Wasserprobe extrahiert. Nach mindestens 6 h Absetzen wurden die Phasen getrennt, die Extrakte getrocknet, im Stickstoffstrom auf 1 ml eingeengt und über eine Floriciumsäule gereinigt. Chlorierte Kohlenwasserstoffe, Pestizide und Biphenyle wurden mit 70 ml einer Mischung aus Hexan und Ether (85:15) eluiert und auf 1 ml konzentriert. Das Konzentrat wurde auf einer 50 m langen Glaskapillarsäule mit SE-54 mit Elektroneneinfangdetektor analysiert, unbekannte Verbindungen wurden mittels GC-MS identifiziert.
Chlorparaffin-Kohlenwasserstoffe in Schlämmen, Sedimenten und anderen Umweltobjekten wurden bestimmt, indem Proben mit Schwefelsäure behandelt und mittels Adsorptionschromatographie an Al 2 O 3 in Fraktionen mit minimaler Verunreinigung durch andere Verbindungen getrennt wurden. Diese Fraktionen in Hexanlösung wurden in eine 13 m x 0,30 mm SE-54-Chromatographiesäule injiziert. Die Anfangstemperatur der Säule betrug 60°C, nach 1 min begann die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 10°C/min auf 290°C anzusteigen. Vollständige Massenspektren wurden im Massenbereich von 100 bis 600 amu aufgenommen. e.m. alle 2s. Die Nachweisgrenze lag bei 5 ng, was einer relativen Konzentration von 10 -9 entsprach.
Schlussfolgerungen
Die Entwicklung von Umweltstrukturen kann nicht ohne eine angemessene Umweltbegründung durchgeführt werden. Grundlage einer solchen Begründung ist die Bewertung der Auswirkungen des gereinigten Abwassers auf die Wasserentnahme. Bereits Ende des vorletzten Jahrhunderts wurde die Notwendigkeit formuliert, den Zustand von Stauseen und Wasserläufen zu beurteilen.
Systematische Analysen der Qualität von gereinigtem Wasser und Flusswasser wurden 1903 vom Labor von Professor V. R. Williams an der Agricultural Academy begonnen.
In der chemischen Industrie ist eine breitere Einführung abfallarmer und abfallfreier technologischer Verfahren geplant, die die größte Umweltwirkung erzielen. Viel Aufmerksamkeit wird der Verbesserung der Effizienz der industriellen Abwasserbehandlung geschenkt.
Es ist möglich, die Verschmutzung des von einem Unternehmen eingeleiteten Wassers erheblich zu reduzieren, indem wertvolle Verunreinigungen aus dem Abwasser getrennt werden; die Komplexität der Lösung dieser Probleme in Unternehmen der chemischen Industrie liegt in der Vielfalt der erhaltenen technologischen Prozesse und Produkte. Es sollte auch beachtet werden, dass die Hauptwassermenge in der Industrie für die Kühlung aufgewendet wird. Der Übergang von der Wasserkühlung zur Luftkühlung wird den Wasserverbrauch in verschiedenen Branchen um 70-90 % reduzieren.
Referenzliste
SNiP 2.04.02 - 84. Wasserversorgung. Externe Netzwerke der Struktur - M .: Stroyizdat, 1985
Moskau: Chemie, 1984
3. Novikov Yu. V., Lastochkina K. O., Boldina Z. N. Methods
Untersuchungen zur Wasserqualität in Stauseen. Ausgabe 2,
überarbeitet und erweitert. M., "Medizin", 1990, 400 S. Mit
Illustrationen.
4. Yakovlev S. V., Laskov Yu. M. Kanalisation. Auflage 5.,
überarbeitet und erweitert. Lehrbuch für technische Schulen. M.,
Strojizdat, 1972, 280 S. mit Illustrationen.
5. Zolotov Yu. A., Ivanov V. M., Amelin V. G. Chemische Tests
Analysemethoden. - M.: Editorial URSS, 2002. - 304 S.
6. Massenspektrometrie von Umweltbelastungen /
R. A. Khmelnitsky, E. S. Brodinsky. - M.: Chemie, 1990. - 184 p.
7. Morosanova S. A., Prokhorova G. V., Semenovskaya E. N.
Methoden der Analyse von natürlichen und industriellen Objekten:
Proz. Beihilfe. - M .: Verlag von Moskau. Univ., 1988. 95 S.
Ja, das stimmt: Wasser ist eine organische Substanz und in diesem Sinne die Grundlage von allem. auf der Erde leben. Aphoristisch gesprochen ist Wasser Leben und nichtbildlich, sondern wörtlich.
Lassen Sie mich mit einer einfachen Aussage beginnen: Die Wissenschaft sagt uns, dass die gesamte organische Welt ist einschließlich Pflanzen und Tieren, bestehen zu 80-90 % aus Wasser und allen Prozessensie treten unter direkter Beteiligung desselben Wassers wieder auf. Dies alleindie Tatsache sagt uns sozusagen, dass Wasser selbst organische Materie sein mussIn diesem Zusammenhang werde ich sofort hervorheben, dass dies äußerst wichtig und gleichzeitig istgenauso einfach und ausnahmslos von allen anerkannt ist die Tatsache, dass Geburt alles istOrganismen unseres Planeten ist untrennbar mit Wasser verbunden. Ich würde es sogar so formulieren:- dies ist ein speziell umgewandeltes und organisiertes Wasser.
In der Tat, man muss nicht sieben Spannen in der Stirn haben, um das zu sehen lebenden Organismus ist Wasser nicht nur ein unverzichtbarer, sondern auch der HauptbestandteilKomponente. Seine Menge in lebenden Organismen, mit der möglichen Ausnahme vonreicht von 70 bis 99,7 Gew.-%. Allein schon aus dieser Tatsache, von der anderen ganz zu schweigenNoch wichtiger ist, dass Wasser offensichtlich nicht nur eine große Rolle spieltdie lebenswichtige Aktivität von Organismen, wie jeder ausnahmslos anerkennt, und die Rolleentscheidend, entscheidend, grundlegend. Aber um eine solche Rolle zu spielen,muss selbst organische Substanz sein.
Seltsamerweise stellt sich jedoch eine Sache heraus: Im Prinzip bestreitet niemand die primäre Rolle des Wassers im Leben aller Lebewesen ohne Ausnahme, und dochEin eklatanter Widerspruch zu einer solchen Rolle wird auch von allen Chemikern erkanntdie Zusammensetzung von Wasser, ausgedrückt durch die Formel H2O. Aber dadurch, freiwillig oder unfreiwilligeine völlig absurde Tatsache wird anerkannt, nämlich dass Wasser diese unbedingte Grundlage istalles organische Leben – selbst ist anorganische Materie, mit anderen Worten,tote Substanz
Daher bietet sich von vornherein eine harte Alternative an: Entweder falsche Vorstellung von Wasser als Grundlage aller Lebewesen, oder falschaktuelles Verständnis der chemischen Zusammensetzung von Wasser. Das erste "entweder"sofort verworfen, da keine Erde darunter ist. Bleibt Zweiter"entweder", nämlich dass die Formel für Wasser H2O falsch ist. Keine dritte OptionIn diesem Fall ist es nicht gegeben und kann es grundsätzlich auch nicht sein. Und hier ist es schon a priori, d.h.Vor jeder Erfahrung gibt es allen Grund zu behaupten, dass Wasser selbst eine Substanz istorganisch. Es ist diese (und nur diese!) Qualität, die es zur Grundlage von allem machen kannam Leben. Und egal, welche Argumente dagegen sprechen, der Strom sattBei entspannter Wissenschaft sind auch diese Argumente a priori, also offensichtlichfehlerhaft. Erst dann kann die Frage gestellt werdenBevor ich mich diesem Hauptthema zuwende, möchte ich die Aufmerksamkeit darauf lenkeneine weitere bemerkenswerte Tatsache in jeder Hinsicht, die, wie wir sehen werden,außerdem steht es in direktem Zusammenhang mit Wasser. Fakt ist: chemischdie Grundlage jeder lebenden Substanz ist ausnahmslosKohlenwasserstoffverbindungen. Es ist bekannt, dass ein lebender Organismus aus einer Kombination bestehteine ziemlich begrenzte Anzahl von chemischen Elementen. Also sagen wir 96% der MasseDer menschliche Körper besteht aus gemeinsamen Elementen wie Kohlenstoff (C)Wasserstoff (H), Stickstoff (N) und Sauerstoff (O)Also vorweg, merken wir uns: neben Wasser die andere Basis von allem BioVerbindungen auf der Erde sind Kohlenhydrate. Sie sind einfachVerbindungen bestehend, ich wiederhole, aus Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O)unterschiedlich und werden üblicherweise durch die allgemeine Formel CnH2nOn ausgedrückt. Für diesen MomentIch achte besonders darauf. Wenn wir diese beiden Momente vergleichen, können wir das bereits a prioridas heißt, vor jeder Erfahrung, außerdem werden sie mit hundertprozentiger Sicherheit sagendass Wasser als Lebensgrundlage auch ein Kohlenwasserstoff sein mussVerbindung. Und in seinem Buch "Ewige Geheimnisse der Wissenschaft (durch die Augen eines Amateurs)", lehnen Anhand der in der Wissenschaft verfügbaren Daten beweise ich konsequent, dass Wasser tatsächlich existierthat nicht die Formel H2O, sondern CH2O, ist also ein KohlenwasserstoffVerbindung und damit organische Substanz. Nur in dieser Funktion, und nichtWas anderes, es kann als Grundlage allen Lebens auf der Erde dienen.
Nun zu den Proteinen. Sie sind auch exklusiv komplexe organische Verbindungen, die aus denselben Elementen bestehen, die uns bekannt sindnämlich Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff. Mit anderen Worten, Sie können vollständigGrund zu der Behauptung, dass alle Lebewesen aus verschiedenen Kombinationen derselben bestehenElemente, aus denen das Wasser selbst besteht, wenn natürlich auf der Grundlage seiner FormelnCH2O. Diese Tatsache bringt ohne Übertreibung und zusätzliche Massen alles an seinen Platz.künstliche Konstruktionen und Requisiten, die nur dazu dienen, irgendwie zu bindeninkohärent. Der Punkt ist also klein: zu beweisen, dass Wasser wirklich vorhanden istist eine organische Substanz. Beginnen wir damit.
Es muss nicht bewiesen werden, dass Wasser nicht nur das Wichtigste, sondern auch das Einzige ist absolut notwendiges Substrat aller Lebewesen. Der springende Punkt ist jedoch noch einmal dasDamit Wasser eine solche Rolle spielen kann, muss es selbst organisch seinSubstanz. Hier liegt der ganze Haken, seit der modernen Wissenschaft, und danach nichtund alle Menschen, die blind an ihre Schlussfolgerungen glauben, glauben weiterhin, dass es Wasser gibtanorganische Substanz, alle mit der gleichen, jedem Schulkind wohlbekannten Formel H2O Es ist diese Formel, gegen die sich die gesamte Weltwissenschaft seit mehr als zweihundert Jahren die Stirn schlägt.die Zeit, als der französische Chemiker Lavoisier der Welt sagte, dass Wasser aus zwei bestehtElemente - Wasserstoff und Sauerstoff, woraus natürlich folgte, dass sie isstanorganische Substanz. Seit dieser Zeit nicht nur alles unwissenschaftlich, sondern waserstaunlich, und die ganze wissenschaftliche Welt glaubte bedingungslos daran (und glaubt darüber hinaus anjetzt), was insbesondere durch eine Vielzahl von Widersprüchen belegt wirddie fantastischsten Hypothesen und Theorien über die Entstehung des Lebens. WasUm diesen „glückseligen“ Glauben zu stürzen, bedarf es hier eines ähnlichen Durchbruchs wie jenemmachte einst Copernicus und stellte stattdessen sein heliozentrisches System vorPtolemäische geozentrische HypotheseÜberzeugen Sie sich selbst: nicht nur erstaunlich, sondern geradezudie entmutigende Tatsache ist, dass die einfachsteGedanken, nämlich: wenn Wasser bis zu 90 % der Masse aller Lebewesen ausmacht, wenn ohne Wasser alle Lebewesen verkümmern und absterben, dann folgt daraus nicht mit aller Deutlichkeit, dass Wasser die Grundlage des Lebens ist und nicht in etwas übertragenem, symbolischem Sinn, aber im direktesten Sinne. Mit anderen Worten, als Hauptprämisse ist zu erkennen, dass Wasser selbst eine organische Substanz ist und als solche nicht nur die Haupt-, sondern die einzige Grundlage allen Lebens auf der Erde. Wenn es kein Wasser gibt, gibt es kein Leben (und kann es nicht geben!).
Also, ich wiederhole noch einmal: Wasser ist von Natur aus eine organische Substanz und seine Formel ist nicht H2O, sondern CH2O, und in dieser Eigenschaft ist es tatsächlich (und nicht im übertragenen Sinne) die Grundlage allen Lebens auf der Erde. Ich sage noch mehr: Die chemische Substanz, die in der Chemie den Namen Stickstoff (N) erhielt, ist eigentlich auch eine organische Substanz (genauer gesagt, dieselbe Kohlenwasserstoffgruppe CH2, die weiter unten gezeigt wird)*. Diese beiden Schlussfolgerungen geben Anlass zu einem völlig neuen Blick auf die Entstehung des Lebens. Das Leben entstand nicht in irgendeiner alten Zeit unter außergewöhnlichen Bedingungen, wie die wissenschaftliche Welt immer noch glaubt. Nein, es entsteht kontinuierlich und buchstäblich vor unseren Augen, weil seine Basis, das Wasser, erhalten bleibt. Ich wiederhole noch einmal: In allen lebenden Systemen fallen 98 % der Masse auf die folgenden vier Elemente: Wasserstoff, Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff. Proteine, Nukleinsäuren, kurz alle Lebewesen, bestehen im Wesentlichen aus den gleichen Elementen. Dieser Moment sollte als Ausgangspunkt genommen werden. Die Proteinformel in ihrer allgemeinen Form sieht so aus: CnH2nOn, oder in ihrer einfachsten Version - CH2O. Und hier bitte ich um Ihre Aufmerksamkeit! Wie Wissenschaftler uns versichern, machen Proteine und Nukleinsäuren bis zu 98 % der Substanz jedes lebenden Organismus aus. Aber gleichzeitig behaupten dieselben Wissenschaftler, dass Wasser zu 90 % aus demselben lebenden Organismus besteht. Es stellt sich heraus, dass Proteine und Wasser zusammen etwa 200% der Substanz lebender Organismen ausmachen. Aber das kann nicht sein: Es ist unmöglich, dass derselbe Organismus zu hundert Prozent aus einer Substanz und zu hundert Prozent aus einer anderen Substanz besteht. Aus dieser schwierigen, wenn nicht gar heiklen Situation gibt es nur einen Ausweg, nämlich die Erkenntnis, dass Wasser selbst eine organische Substanz und in dieser Eigenschaft auch die Grundlage von Eiweißkörpern ist. In diesem Fall passt alles zusammen. Hier stellt sich eine grundsätzlich wichtige Frage: Gibt es auf der Erde in freiem Zustand und in Mengen, die der Gesamtmasse lebender Körper entsprechen, eine solche Substanz, die selbst aus einer Kombination von Wasserstoff, Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff besteht? Indem wir sie beantworten, beantworten wir nicht nur die Frage nach dem Ursprung des Lebens, sondern auch die Frage nach seiner Grundlage, seiner dauerhaften Grundlage, die es ihm ermöglicht, nicht nur zu existieren, sondern sich auch ständig zu reproduzieren. Also: dieser Stoff ist Wasser und seine Formel ist nicht H2O, sondern CH2O. Daraus folgt natürlich, dass Wasser (und nichts anderes!) die Substanz ist, die alle oben genannten Bestandteile des Lebens enthält: Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff (was Stickstoff eigentlich darstellt, wird weiter unten besprochen) . Wasser gehört in diesem Sinne nicht nur zur Gruppe der Kohlenhydrate – es bildet deren Basis, ihre Hauptmasse und stellt in dieser Eigenschaft die einzige, zudem nahezu unerschöpfliche Quelle allen Lebens auf der Erde dar. Damit ist der oben erwähnte eklatante Widerspruch zwischen dem Gehalt an Wasser und Proteinen in lebenden Organismen beseitigt, denn in der hier vorgeschlagenen Formel bildet Wasser selbst die natürliche Grundlage sowohl von Proteinen als auch von Nukleinsäuren.
Die ganze Faszination hier besteht jedoch darin, dass Lavoisiers Wasserformel H2O einer solchen Anerkennung als mächtiges und immer noch unüberwindbares Hindernis im Wege stand. Der bis heute bewahrte Glaube an seine Wahrheit wiederum führte zu vielen unterschiedlichen, teils phantastischen Theorien und Hypothesen über die Entstehung des Lebens, mit denen die Geschichte der Wissenschaften voll ist.
