Impurezas orgánicas del agua natural. Materia orgánica en aguas residuales ¿Qué son los compuestos orgánicos en el agua?
El destino de los contaminantes en las aguas naturales se desarrolla de diferentes formas. Los metales pesados, una vez en un reservorio, se distribuyen en varias formas, después de lo cual son arrastrados gradualmente por la corriente, capturados por los sedimentos del fondo o absorbidos por organismos acuáticos (principalmente uniéndose a los grupos SH), con los que se depositan en el fondo, y diferentes formas de metales pesados absorbidos en diversos grados.
Los productos derivados del petróleo prácticamente no se mezclan con el agua y se extienden sobre su superficie como una película delgada, que es arrastrada por las corrientes y, con el tiempo, se adsorbe sobre las partículas en suspensión y se deposita en el fondo. Los productos de petróleo disueltos también se adsorben en partículas suspendidas o se oxidan con oxígeno disuelto en agua, y los hidrocarburos ramificados se oxidan más rápido que los no ramificados. Además, los derivados del petróleo pueden ser absorbidos por los microorganismos acuáticos, pero aquí la situación se invierte: los ramificados se absorben más lentamente.
Las sustancias tensioactivas se adsorben en partículas suspendidas y se depositan en el fondo. También pueden ser descompuestos por algunos microorganismos. Algunos tensioactivos forman sales insolubles con calcio y magnesio, pero dado que dichos tensioactivos no hacen espuma en agua dura, están siendo reemplazados por sustancias que no forman sales insolubles. El comportamiento de los tensioactivos que no forman sales insolubles se describe principalmente mediante modelos cinéticos que utilizan la velocidad de flujo lineal efectiva desde la columna de agua hasta el fondo.
Los fertilizantes, una vez en un reservorio, generalmente son absorbidos por los organismos vivos, lo que aumenta considerablemente la biomasa, pero, al final, aún se depositan en el fondo (aunque pueden extraerse parcialmente de los sedimentos del fondo).
La mayoría de las sustancias orgánicas, incluidos los pesticidas, se hidrolizan u oxidan con oxígeno disuelto o (algo menos frecuente) se unen a ácidos húmicos o iones Fe 3+. Ciertos microorganismos pueden facilitar tanto la oxidación como la hidrólisis. Las sustancias que contienen azufre en estados de oxidación bajos, enlaces dobles, anillos aromáticos con sustituyentes donantes están sujetas a oxidación. Los átomos de carbono asociados con el oxígeno y los átomos de carbono en los enlaces polarizados también se oxidan:
Los compuestos que contienen halógeno, así como los compuestos aromáticos con sustituyentes de orientación meta (por ejemplo, el grupo NO 2 ) y los halógenos, se oxidan mucho más lentamente que los análogos no sustituidos. Los grupos que contienen oxígeno en la molécula o los sustituyentes de orientación o, n (excepto los halógenos) en el anillo aromático, por el contrario, aceleran la oxidación. En general, la resistencia relativa de los compuestos a la oxidación en el agua es casi la misma que en la atmósfera.
En primer lugar, los compuestos que contienen enlaces polares carbono-halógeno sufren hidrólisis, los enlaces éster son mucho más lentos y los enlaces C-N son aún más lentos.
Un aumento en la polaridad del enlace conduce a una aceleración de la hidrólisis. Los enlaces múltiples, así como los enlaces con el núcleo aromático, prácticamente no se hidrolizan. Los compuestos en los que un átomo de carbono tiene varios átomos de halógeno también se hidrolizan pobremente. Si se forman ácidos como resultado de la hidrólisis, entonces un aumento en el pH, por regla general, contribuye a este proceso, si se forman bases, una disminución en el pH contribuye a un aumento en la hidrólisis. En medios fuertemente ácidos, el proceso de hidrólisis de los enlaces C-O se acelera, pero la hidrólisis de los enlaces carbono-halógeno se ralentiza.
Tanto la oxidación como la hidrólisis de compuestos orgánicos se describen mediante modelos cinéticos y se pueden caracterizar por la vida media de estos compuestos. La hidrólisis catalizada por ácidos y bases se describe mediante modelos más complejos, ya que su velocidad depende mucho del pH (Fig.).
Esta dependencia suele expresarse mediante la ecuación
k \u003d k n + k a * 10 - pH + k b £ „ * 10 14 -pH,
donde k es la constante de velocidad total de hidrólisis, k n es la constante de velocidad de hidrólisis en un medio neutro, k a es la constante de velocidad de hidrólisis catalizada por ácido, k b es la constante de velocidad de hidrólisis catalizada por base.
Los productos de oxidación e hidrólisis, por regla general, son menos peligrosos para los organismos que los materiales de partida. Además, pueden oxidarse aún más a H 2 O y CO 2 o ser asimilados por microorganismos. En la hidrosfera la segunda forma es más probable. Las sustancias orgánicas químicamente estables finalmente terminan en los sedimentos del fondo debido a la adsorción en suspensiones o la absorción por microorganismos.
En todos los embalses, los caudales lineales efectivos de sustancias disueltas al fondo suelen ser muy inferiores a 10 cm/día, por lo que esta forma de purificar los embalses es bastante lenta, pero muy fiable. Las sustancias orgánicas que caen en los sedimentos del fondo suelen ser destruidas por los microorganismos que viven en ellas y los metales pesados se convierten en sulfuros insolubles.
como un manuscrito
IZVEKOVA Tatiana Valerievna
INFLUENCIA DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS CONTENIDOS EN LAS AGUAS NATURALES EN LA CALIDAD DEL AGUA POTABLE (sobre el ejemplo de Ivanov)
Ivánovo - 2003
El trabajo se realizó en la Institución Educativa Estatal de Educación Profesional Superior "Universidad Estatal de Tecnología Química de Ivanovo".
Asesor científico: Doctor en Ciencias Químicas,
Profesor Asociado Grinevich Vladimir Ivanovich
Opositores oficiales: Doctor en Química,
Profesor Bazanov Mikhail Ivanovich Doctor en Química, Profesor Yablonsky Oleg Pavlovich
Organización líder: Instituto de Química de Soluciones de la Federación Rusa
Academia de Ciencias (Ivanovo)
La defensa tendrá lugar el 1 de diciembre de 2003 a las 10 en punto en una reunión del consejo de disertación D 212.063.03 en la Institución Educativa Estatal de Educación Profesional Superior "Universidad Estatal de Tecnología Química de Ivanovo" en la dirección: 153460, Ivanovo , Av. F. Engels, 7.
La disertación se puede encontrar en la biblioteca de la Institución Educativa Estatal de Educación Profesional Superior "Universidad Estatal de Tecnología Química de Ivanovo".
Secretario Científico
consejo de tesis
Basarov Yu.M.
La relevancia de la obra. El problema asociado a la presencia de diversos compuestos orgánicos en el agua potable atrae la atención no solo de investigadores en diversos campos de la ciencia y especialistas en tratamiento de agua, sino también de los consumidores.
El contenido de compuestos orgánicos en las aguas superficiales varía ampliamente y depende de muchos factores. El dominante de ellos es la actividad económica humana, como resultado de lo cual la escorrentía superficial y la precipitación se contaminan con una variedad de sustancias y compuestos, incluidos los orgánicos, que se encuentran en cantidades mínimas, tanto en el agua superficial como en el agua potable. Algunas sustancias, como los plaguicidas, los hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH), los compuestos organoclorados (OC), incluidas las dioxinas, son extremadamente peligrosas para la salud humana incluso en microdosis. Esto determina su prioridad junto con otros ecotóxicos y requiere un enfoque responsable al elegir una tecnología para el tratamiento del agua, monitoreo y control de calidad tanto del agua potable como de las fuentes de agua.
Por tanto, el estudio del contenido de CHOS tanto en el agua de la fuente de abastecimiento de agua, como la aparición de este último en el agua potable; Determinar el riesgo para la salud pública del uso del agua a corto y largo plazo como un peligro potencial para la salud y para mejorar los sistemas de tratamiento de agua existentes es de importancia actual. En el trabajo de disertación, el estudio se realizó sobre el ejemplo del embalse Volsky, proporcionando
80% del consumo de agua potable por parte de la población de Ivanov. __
El trabajo se llevó a cabo de acuerdo con los planes de investigación temáticos de la Universidad Estatal de Química y Tecnología de Ivanovo (2000 - 2003), RFBR GRANT No. 03-03-96441 y el Centro Federal de Investigación Científica.
El objetivo principal de este trabajo fue identificar la relación entre la calidad del agua en el embalse de Uvodskoye y el agua potable, así como evaluar el riesgo de efectos cancerígenos y tóxicos generales en la población. Para lograr estos objetivos se llevó a cabo lo siguiente:
mediciones experimentales de los siguientes indicadores más importantes de la calidad del agua: pH, residuo seco, DQO, concentraciones de fenoles, halocarbonos volátiles (cloroformo, personas "~ [cloroetano,
Tricloroetileno, tetracloroetileno, 1,1,2,2-tetracloroetano), clorofenoles (2,4-diclorofenol, 2,4,6-triclorofenol) y plaguicidas (gamma HCCH, DDT), tanto en la fuente de abastecimiento de agua como en el agua potable ;
Se han determinado las principales fuentes y sumideros de petróleo e hidrocarburos fenólicos en el yacimiento de Uvodsk;
Se desarrollaron cálculos de los valores de riesgo para la ocurrencia de efectos cancerígenos y tóxicos generales y recomendaciones para reducir la probabilidad de que ocurran en los consumidores de agua.
Novedad científica. Se revelan las regularidades de los cambios temporales y espaciales en la calidad del agua en la fuente de suministro de agua en la ciudad de Ivanov. Se han establecido relaciones entre el contenido de los principales tóxicos en la fuente de abastecimiento de agua y la calidad del agua potable, que permiten, variando la dosis de cloro o mejorando el sistema de tratamiento del agua, reducir los riesgos de desarrollar efectos cancerígenos y generales adversos. efectos tóxicos Se ha establecido la relación entre el contenido de materia orgánica en suspensión y clorofenoles en el embalse y el agua potable. Se muestra que el contenido de cloroformo está determinado por los valores de pH y la oxidabilidad del permanganato (PO) del agua natural. Por primera vez se han identificado los riesgos de desarrollar efectos organolépticos adversos, tóxicos generales y cancerígenos en los ciudadanos, así como la reducción de la esperanza de vida asociada y los perjuicios para la salud pública.
Significado práctico. Por primera vez, se han determinado las principales fuentes (canal Volga-Uvod y lluvia radiactiva atmosférica) y sumideros de petróleo e hidrocarburos fenólicos (eliminación hidrodinámica, transformación bioquímica, sedimentación y evaporación) en el embalse de Uvodskoye. Además, los datos experimentales obtenidos se pueden utilizar tanto para predecir cambios en la calidad del agua en el embalse como en el agua potable. Se dan recomendaciones sobre la captación de agua desde una profundidad controlada en determinadas épocas del año, así como una justificación ecológica y económica de la necesidad de modernizar los sistemas de tratamiento de agua.
Disposiciones básicas para la defensa. 1. Patrones de distribución espaciotemporal e interfacial de COS en un cuerpo de agua.
2. Correlación entre el contenido de COS en el reservorio de Uvod y en el agua potable que ha pasado por todas las etapas del tratamiento del agua.
3. Resultados de los cálculos de balance de entrada y salida de hidrocarburos del petróleo y fenoles del yacimiento.
4. Los resultados del cálculo del riesgo para la salud de la población en el uso a corto y largo plazo de agua tratada, la reducción de la esperanza de vida (LLE) y los daños, expresados en términos monetarios, causados a la salud de la población de Ivanovo al costo estadístico de vida (SLC) y daños de acuerdo con « la cantidad mínima de seguro de responsabilidad civil por daños a la vida, la salud ... ".
Publicación y aprobación de la obra. Los principales resultados de la disertación se informaron en el III seminario científico y técnico ruso "Problemas del suministro de agua potable y formas de resolverlos", Moscú, 1997; Conferencia científica y técnica de toda Rusia "Problemas de desarrollo y uso de los recursos naturales del noroeste de Rusia", Vologda, 2002; II Congreso científico y técnico internacional "Problemas de la ecología en el camino hacia el desarrollo sostenible de las regiones", Vologda, 2003.
Volumen de tesis. La disertación se desarrolla en 148 páginas, contiene 50 tablas, 33 figs. y consta de una introducción, una revisión de la literatura, métodos de investigación, una discusión de los resultados, conclusiones y una lista de la literatura citada, incluidos 146 títulos.
El primer capítulo analiza las principales fuentes y sumideros de compuestos orgánicos, incluidos los organoclorados en las aguas superficiales naturales, los mecanismos de formación y descomposición de los compuestos organoclorados en el agua. Se proporciona un análisis comparativo de varios métodos de tratamiento de agua (cloración, ozonización, radiación UV, ultrasonido, radiación de rayos X), así como el efecto de uno u otro método de desinfección del agua sobre el contenido de COS en ella. Se demuestra que en la actualidad no existe un único método y medio sin ciertas deficiencias, universal para todo tipo de tratamiento de aguas: preparación de agua potable, desinfección de efluentes industriales, aguas residuales domésticas y pluviales. Por lo tanto, el más efectivo y rentable
El objetivo principal es mejorar la calidad de las aguas naturales en las fuentes de abastecimiento de agua. Por tanto, el estudio de la formación y migración de los principales tóxicos en cada caso concreto de abastecimiento de agua no sólo es relevante, sino imprescindible tanto para mejorar la calidad del agua en la fuente como para elegir un método de tratamiento del agua.
El segundo capítulo presenta los objetos de investigación: fuentes de suministro de agua superficiales (embalse de Uvodskoye, Fig. 1) y subterráneas (toma de agua de Gorinsky), así como agua del suministro de agua de la ciudad.
El análisis de los indicadores de calidad se realizó según métodos certificados: pH-potenciométrico; el residuo seco y los sólidos en suspensión se determinaron por el método gravimétrico; consumo de oxígeno químico (DQO), bioquímico (DBO5) y oxígeno disuelto - titrimétricamente, fenoles volátiles - fotométricamente (KFK-2M), derivados del petróleo se determinaron por método espectrofotométrico IR ("Srecors1-80M"), halocarbonos volátiles (cloroformo, tetracloruro de carbono , cloroetilenos, cloroetanos) se determinaron tanto por cromatografía de gases como
y métodos fotométricos, clorofenoles y pesticidas (gamma HCCH, DDT) - métodos cromatográficos de gases (cromatógrafo de gases de la marca Biolut con detector de captura de electrones (ECD)). El error aleatorio al medir el COS por métodos cromatográficos (probabilidad de confianza 0,95) no superó el 25 %, y el error relativo al medir todos los demás indicadores de la calidad del agua utilizando métodos estándar no superó el 20 %.
Capítulo 3. Calidad del agua en el embalse de Uvodskoye. El capítulo está dedicado al análisis de la distribución espacio-temporal de los compuestos orgánicos y la influencia de los indicadores generalizados sobre ellos (Capítulo 2). Las mediciones han demostrado que el cambio en el valor del pH no va más allá de la tolerancia del ecosistema acuático.
almacenamiento previo
Nosotros. salvo algunas medidas (estaciones: presa, canal). Cambios estacionales - aumento de la sedosidad, a. en consecuencia, los valores de pH del agua en el período estival están asociados principalmente a los procesos de fotosíntesis. Desde 1996 (retirada), ha habido una tendencia hacia un aumento del pH. respectivamente por años: 7,8 (1996); 7.9 (1997); 8.1 (1998); 8.4 (2000); 9.0 (2001). lo que, aparentemente, está asociado a un aumento de la bioproductividad del embalse y la acumulación de biomasa en el agua. Esto indica un aumento gradual en el nivel trófico del embalse.
Un análisis del contenido de sustancias orgánicas (Fig. 2) en el agua del embalse de Uvodsk de 1993 a 1995 mostró un aumento en su contenido a 210 mg/l, con sustancias orgánicas disueltas hasta 174 mg/l, y en suspensión forma su contenido aumentó al 84%. La mayor cantidad de materia orgánica disuelta se observa en el área del pueblo de Rozhnovo, y la materia orgánica en suspensión se distribuye más o menos uniformemente en el embalse.
El estudio del contenido de sustancias orgánicas en la composición de formas disueltas y suspendidas en la toma de agua mostró que durante las fases de intercambio estable de agua, la mayor parte de los compuestos orgánicos se encuentran en estado disuelto o coloidalmente disuelto (93-98,5%). .
Durante la inundación (segundo trimestre), aumenta el contenido de compuestos orgánicos, tanto en forma disuelta como suspendida, y las formas suspendidas representan el 30-35% del contenido total de sustancias orgánicas. Se requiere 01menp. que en las fases de intercambio estable de agua, el contenido de compuestos orgánicos en la zona de toma de agua es mayor que en los meses de invierno. Aparentemente, esto se debe a procesos más intensos de oxidación, fotosíntesis o hidrólisis de una parte de las sustancias orgánicas (posiblemente productos derivados del petróleo) y su transferencia a un estado disuelto.
El valor del software cambió durante 1995-2001 1. dentro (mg Oo/l): 6,3-10,5; los valores medios anuales fueron: 6,4-8,5. El contenido de compuestos orgánicos bioquímicamente oxidables (DBO5) en el agua del embalse de Uvodsk
■ Q1 Q2 QQ Q4 Q4
Nilisha varió de 1,1 - 2,7 mg O2/l a valores normalizados de 2 mg Og/l según DBO5, y PO - 15 mg Og/l.
El valor máximo de citotoxicidad de soluciones sujetas a oxidación (cloración, ozonización) ocurre en una relación DBO/PO mínima, lo que indica la presencia de compuestos biológicamente inoxidables en la solución. Por lo tanto, bajo ciertas condiciones, la oxidación de compuestos sustituidos puede conducir a la formación de productos intermedios con mayor citotoxicidad.
Los resultados de las mediciones (Tabla 1) muestran que existe una tendencia a la disminución de la relación DBO5/PO, lo que indica la acumulación de sustancias orgánicas difíciles de oxidar en el reservorio y es un factor negativo para el normal funcionamiento del reservorio, y, como resultado, aumenta la probabilidad de formación de COS durante la cloración del agua.
tabla 1
Cambio estacional en la relación DBO5/LD_
Temporada Valor DBOz/LD
1995 1996-1997 1998 2000-2001
Invierno 0,17 0,17 0,15 0,15
Muelle 0,26 0,23 0,21 0,21
Verano 0,13 0,20 0,20 0,19
Otoño 0,13 0,19 0,19 0,18
Promedio 0,17 0,20 0,19 0,18
Durante todo el período de estudio, la cantidad de oxígeno disuelto en el reservorio de Uvodskoye nunca cayó por debajo de la norma y los valores absolutos se acercan entre sí a lo largo de los años. En verano, debido a un aumento de la intensidad de los procesos de fotosíntesis, la concentración de oxígeno disuelto desciende hasta una media de 8,4 mg/l. Esto conduce a una disminución de la intensidad de los procesos oxidativos de los contaminantes, sin embargo, no se observa un aumento adecuado del contenido de compuestos orgánicos (CO) en el 3er trimestre (Fig. 2). En consecuencia, los principales canales de descomposición del SO son procesos fotoquímicos o reacciones de hidrólisis y oxidación bioquímica en lugar de oxidación química.
El control sobre el contenido de sustancias orgánicas (Fig. 3) en la zona de agua del embalse mostró que el contenido promedio de fenoles volátiles e hidrocarburos del petróleo es máximo en el período primaveral y se encuentra en torno a 9 y 300 MPC.x. respectivamente. Se observan concentraciones particularmente altas en el área del pueblo de Mikshino (14 y 200 MPCr.kh.), el pueblo de Rozhnovo (12 y 93 MPCr.kh.) y cerca del pueblo de Ivankovo
más de 1000 MPC.x. (sobre productos derivados del petróleo). En consecuencia, la acumulación de sustancias orgánicas bioquímicamente difíciles de oxidar en el agua del embalse de Uvodskoye es consecuencia de la contaminación del embalse, lo que explica el aumento del valor de PO.
1 cuarto mg/l
2do cuarto tu-
3 cuarto 5 -
4 cuartos O
12 3 4 Productos derivados del petróleo
Arroz. Fig. 3. Distribución espacio-temporal de fenoles volátiles y productos derivados del petróleo según la época del año por estaciones (1995): 1) presa, 2) Mik|ni1yu, 3) kanal, 4) Rozhnovo, 5) Ivankovo.
Para esclarecer las principales razones del “mayor contenido de fenoles e hidrocarburos del petróleo (OP) en el agua del yacimiento, se midió su contenido en la precipitación atmosférica (Cuadro 2), lo que permitió determinar las principales fuentes y sumideros de estos compuestos en el yacimiento a partir de la ecuación de balance (Tabla 3).
Tabla 2
Concentraciones de fenoles e hidrocarburos de petróleo en precipitaciones atmosféricas en
Indicador Cobertura de nieve* Precipitaciones
1 2 3 4 15 1 Promedio
Fenoles, μg/l 17 12 15 8 19 IV 12
NOTARIO PÚBLICO. mg/l 0,35 puntos 0,1 puntos 0,05 0,1 0,3
*1) presa, 2) Mnkshino, 3) canal, 4) Rozhnovo, 5) Ivankovo.
Tabla 3
Fuentes y sumideros de fenoles e hidrocarburos de petróleo en el depósito de Uvodskoye
Compuesto Fuentes de ingreso, t/año 2, t/año Fuentes de producción, t/año* A. t/año
Escorrentía de lluvia Agua de deshielo Escorrentía R-Uvod Volga-Uvod Canal GW, t/año BT, t/año U, t/año
Fenoles 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 - eliminación hidrodinámica: BT - transformación (bioquímica), I - evaporación; X - recibo total; D - la diferencia entre las partidas de ingresos y gastos.
La contaminación de la precipitación atmosférica con NP, en comparación con su contenido en un embalse durante una inundación de primavera, es pequeña y asciende a 0,1 mg/l para la nieve (2 MPCpit), y para la lluvia 0,3 mg/l (6 MPCpit), por lo tanto, aumentó las concentraciones de NP observadas en primavera (Fig. 3) en el agua del embalse de Uvodskoye son causadas por otras fuentes. Datos de la tabla. 3 muestran lo siguiente:
Las principales fuentes de hidrocarburos de petróleo que ingresan al reservorio Uvodskoye son el canal Volga-Uvod y la escorrentía del río Uvod (aproximadamente 50% cada uno), la precipitación atmosférica y el agua derretida no afectan significativamente el contenido de OP en el agua del reservorio;
Para los fenoles, todas las fuentes principales se consideran canales de entrada: el canal Volga-Uvod - 36%, escorrentía de lluvia - 26%, escorrentía del río. Para llevar - 23%, agua derretida - 15%;
Se determinaron los principales canales de excreción: para fenoles - eliminación hidrodinámica (~ 50%); para NP - remoción hidrodinámica, evaporación y transformación bioquímica -34,30,29%, respectivamente.
Las mediciones del contenido de cloro orgánico total, incluido el COS volátil, adsorbible y extraíble (Fig. 4), mostraron que el contenido total de COS en términos de cloro en el reservorio es máximo durante el intercambio de agua de manantial en el área del pueblo de Ivankovo - 264 y período de verano - 225 μg / l ("Mikshi-no"), y en otoño - el canal, Ivankovo (234 y 225 mcg / l, respectivamente).
■ 1 cuarto
□ 2 trimestre
□ T3 T4
1 2 3 4 5 entre los crisoles.
Cabe señalar que si en 1995-96. en el área de toma de agua, dentro de la sensibilidad de los métodos, no siempre se detectaron COS, luego en 1998 se registró cloroformo en el 85% de las mediciones y tetracloruro de carbono en el 75%. El rango de valores de las variables para cloroformo osciló entre 0,07 y 20,2 µg/l (promedio - 6,7 µg/l), que es 1,5 veces superior a MPC.ch., y para SCC de 0,04 a 1,4 µg/l ( de media 0,55 µg/l), en ausencia normalizada del mismo en el curso de agua. Las concentraciones de cloroetileno en el agua del embalse no superaron los valores normalizados, sin embargo, en el verano de 1998 “se registró tetracloroetileno, cuya presencia en las aguas naturales es inaceptable. Las mediciones realizadas en 1995 - 1997 demostraron la ausencia de 1,2 - dicloroetano y 1,1,2 ,2-
tetracloroetano. pero en 1998 se encontró la presencia de 1,2-dicloroetano en el área de toma de agua durante el cambio de agua de manantial.
Los clorfenoles en el embalse de Uvodskoye se acumulan principalmente en las capas inferiores del agua, y durante la inundación (segundo trimestre), su concentración aumenta. Se observa una distribución similar para las sustancias orgánicas suspendidas y disueltas (Fig. 2). Así, existe una buena correlación entre el aumento del contenido de sólidos en suspensión (coeficiente de correlación 11=0,97), es decir, suspensiones orgánicas (12,5 veces) y la concentración de clorofenoles en el agua del embalse (Fig. 5).
C, µg/dm* En la fase de abastecimiento sostenible de agua
2,4-diclorofenol/mena contenido de clorofenoles en
2,4,6-triclorofenol/. área máxima de toma de agua,
que, aparentemente, está asociado con el movimiento de sustancias tóxicas hacia la superficie
pesado en capas desde las capas inferiores, desde-
60 70 80 % en peso
tener un mayor contenido
Arroz. Fig. 5. Dependencia de la concentración de cloro, en g, de fenoles orgánicos suspendidos en el contenido de suspensión
materia orgánica. sustancias
Durante todo el período de investigación, no se encontraron γ-HCH, DDT y sus metabolitos en el agua del embalse de Uvodsk ni en el agua potable. No se produce la disminución esperada en el contenido de OS como resultado del proceso de dilución en las muestras de agua tomadas en estaciones sucesivas (Rozhnovo, Mikshino, Ivankovo). Por ejemplo, en la estación Rozhnovo, las concentraciones promedio de fenoles, OP. cloroformo, tricloroetileno. El software está en acciones de MPCrx, respectivamente, 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.
Una situación algo diferente se observa en las estaciones "Kanal" y "Dam". Los procesos de dilución se muestran aquí para todos los compuestos medibles.
Las concentraciones promedio de fenoles, NP, cloroformo, tricloroetileno, PO en la estación "Kanal" están en acciones de MPCrx, respectivamente - 7.4; treinta; 0,7; 0,04, 0,55; las concentraciones medias en la estación de Plotina son de 4,8; diez;<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.
Capítulo 4. La relación de la calidad del agua en la fuente de abastecimiento y el agua potable. Durante todo el período de observación, existe una relación entre el contenido de compuestos organoclorados en el embalse de Uvodskoye y en el agua potable después del proceso de cloración. El contenido total de compuestos organoclorados en términos de cloro es máximo en el reservorio de agua limpia a la entrada del colector minero en todos los periodos observados (Fig. 4). Tenga en cuenta que el aumento de este indicador después de la cloración del agua de una fuente subterránea es insignificante (1,3 veces), y el valor máximo es de 88 µg/l.
Tabla 4
Dinámica anual del contenido de COS en el embalse de Uvodskoye
■ Indicador ■ -■■ ......- Valor medio, μg/dm * MPCr.h.,
1995** 1996-1997 1998 microgramos/dm3
Cloroformo<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-dicloroetano___<6 <6 <0,2-1,7/0,6 100
Tricloroetileno<0,4-13/0,81 <0,1-0,1 /0,05 <0,1-0,1 /0,03 10
Tetracloroetileno - -<0,04-0,1 /0,02 отс.
1,1,2,2-tetracloroetano - -<0,1 отс.
2,4-diclorofenol -<0,4-3,4/1,26 <0,1-2.1 /0,48 О 1С.
2,4,6-triclorofenol j<0.4-3,0/1,3 | <0,4-2,3/0,43 ОТС.
♦min - shak/(promedio anual); ** - promedio datos de 6 estaciones de observación.
Existe una tendencia favorable para que el ecosistema del embalse disminuya el contenido de todos los COS controlados (Cuadro 4), pero las concentraciones anuales promedio de cloroformo, tetracloruro de carbono, tetracloroetileno, 2,4-diclorofenol y 2,4,6-triclorofenol superan la correspondiente
MPC, es decir los ecosistemas acuáticos experimentan mayores cargas de estos compuestos.
Después de la cloración, las concentraciones de COS en el agua potable aumentan, pero no superan los estándares pertinentes establecidos para el agua potable, a excepción del 2,4-diclorofenol (Tabla 5).
Tabla 5
Dinámica anual del contenido de CHOS en agua potable
Índice Valor medio, mcg/dm"1 *
1995 1996-1997 1998 2000 2001 MPCp**
Cloroformo 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-dicloroetano<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
Tricloroetileno<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
tetracloroetileno -<0.04-0.1 (0,06) <0,040,1 2/1
1,1,2,2-tetracloroetano - -<0,1 <0,10.12 <0,1 200
2,4-diclorofenol - 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-triclorofenol -<0,4-2,8 (0,92) <0.4-3.1 (1,26) <0.4-1.3 (0,78) <0,4 4/10
Gama HCCH DDT -<0,002 2/отс
*max - tt / (valores medios anuales); **MAC" - Estándares de RF/ - Estándares de la OMS.
C1 Periódicamente (en meses separados) en-
¡E-S-S-S! oJ-C-O "+ SNCH, se observó un aumento del contenido de cloro-O C1 O roformo en relación con las normas recomendadas
Baños de la OMS. La cantidad de cloroformo formado está determinada por los valores de pH y PO del agua natural (Fig. 7), lo que no contradice los datos de la literatura.
Periódicamente (en algunos meses) hubo un aumento del contenido de cloroformo en relación con las normas recomendadas por la OMS. La cantidad de cloroformo formado está determinada por los valores de pH y PO del agua natural (Fig. 7), lo que no contradice los datos de la literatura.
La concentración de 2,4-diclorofenol excedió el valor normalizado (MPC -2 µg/l) en el 30% de las mediciones en un promedio de 40-5-50% durante todo el período
observaciones. Cabe señalar que las concentraciones máximas de clorofenoles en el agua de bebida se observaron en verano (Q3), lo que se correlaciona con su contenido en la zona de toma de agua.
CHF, µg/dm3
Arroz. Fig. 7. Interrelación del contenido de cloro. Fig. 8. Correlación entre el contenido de cloroformo en agua potable de pH (1) clorofenoles en agua potable y clorfe-iCOD (2) en agua natural noles (1), orgánicos en suspensión
(I, = 0,88; = 0,83). compuestos (2) en agua natural
(K| - 0,79; K2 - 0,83).
Hay una tendencia a aumentar los clorofenoles en el agua potable: 2,4-diclorofenol en promedio 2 veces y 2,4,6-triclorofenol - 1,3 veces en el verano. Existe una buena correlación (Fig. 8) entre la concentración de clorofenoles en el agua potable, así como su concentración y el contenido de compuestos orgánicos en suspensión en el agua natural.
Debido a que las concentraciones de clorofenoles en las capas inferiores son mayores y se encuentran predominantemente en suspensión, es necesario mejorar el proceso de filtración del agua, así como realizar tomas de agua desde una profundidad controlada. especialmente en primavera y verano.
Capítulo 5. Evaluación del impacto del agua potable en la salud pública. Mediante el uso
programa informático "Agua Limpia". desarrollado por la asociación de investigación y producción "POTOK" en San Petersburgo, se realizó una evaluación de la conformidad del agua potable según los indicadores koshrolir>emy\1 y una evaluación del riesgo de interrupción en el funcionamiento de los órganos y sistemas humanos cuando Se realizó agua potable que ha sido sometida a tratamiento de agua (1 tabla 6) .
Los resultados del cálculo muestran una disminución del riesgo de efectos organolépticos adversos cuando se consume agua potable, tanto intoxicaciones inmediatas como crónicas respecto al agua natural en la zona de toma de agua. Una parte importante de ella la aportan indicadores como los fenoles y sus derivados clorados (2,4-diclorofenol y 2,4,6-triclorofenol). Por otra parte,
rona después del proceso de tratamiento del agua aumenta (1,4 veces) el riesgo de efectos cancerígenos (cloroformo, tetracloruro de carbono y tricloroetileno) y el riesgo tóxico general: acción crónica en 4-5 veces y total en 2-3 veces, que forman fenoles, cloroformo, tetracloruro de carbono, 1,2-dicloroetano y tricloroetileno.
Tabla 6
Resultados del cálculo del riesgo para 1998_
Indicadores Riesgo
Superficie Beber de fondo
Riesgo de desarrollar efectos organolépticos adversos (acción inmediata) 0,971 0,999 0,461
Riesgo de efectos organolépticos adversos (intoxicación crónica) 0,911 0,943 0,401
Riesgo de efectos cancerígenos 0,018 0,016 0,21
Riesgo tóxico general (desarrollo de intoxicación crónica) 0,001 0,001 0,005
Riesgo tóxico general (total) 0,003 0,003 0,008
Los datos obtenidos permitieron identificar los contaminantes prioritarios de entre los
la investigada, como el cloroformo, el tetracloruro de carbono y el tricloroetileno, el 1,2-dicloroetano, el 2,4-diclorofenol y el 2,4,6-triclorofenol, que contribuyen significativamente al riesgo tóxico general total.
Los valores encontrados de las probabilidades de manifestación de efectos tóxicos y cancerígenos generales superan significativamente el valor de riesgo normalizado. El aceptable (riesgo aceptable) de sustancias con propiedades cancerígenas se encuentra en el rango de 1 (G4 a 10-6 personas/persona-año, es decir, los valores del riesgo de enfermedad y muerte cuando no se consume agua). aceptable.
Se muestra que el estado actual del agua potable consumida por la población de Ivanovo conduce a un deterioro de su salud y, como resultado, a una reducción de la esperanza de vida: hombres - 5,2; mujeres - 7,8 años (Tabla 7).
Tabla 7
Reducción en la duración esperada para las poblaciones___
Nombre del riesgo (R), cuota rel. unidades 1XE \u003d b x K, año
Hombres mujeres
Esperanza de vida media 56 71
Edad media de la población 37 42,3
Resto esperado i<изни 19 28.7
Riesgo de desarrollar efectos organolépticos adversos (acción inmediata) 0,157 Indicador que caracteriza la ocurrencia de reacciones negativas inestables del cuerpo al agua potable consumida (reacciones alérgicas, etc.). organoléptico indicadores inmediatos. las acciones en la mayoría de los casos no conducen a SER.
Continuación de la mesa. 7
Riesgo de desarrollar efectos organolépticos adversos (intoxicación crónica) 0,09 Indicador que caracteriza la aparición de reacciones negativas persistentes del cuerpo al agua potable consumida (alergia "global" adquirida, enfermedades respiratorias, anemia, etc.)
Riesgo de efectos cancerígenos 0,02 Indicador que caracteriza la aparición de efectos mutagénicos y cancerígenos en el cuerpo humano (cáncer, cambios en el ADN, etc.)
Riesgo tóxico general (desarrollo de intoxicación crónica) 0,006 Indicador que caracteriza el desarrollo de enfermedades humanas del sistema respiratorio, sistema endocrino, vías urinarias, etc.
le 0.11 0.17
£1XE, año 5,2 7,8
Los resultados del cálculo muestran que la mayor reducción en la duración
la esperanza de vida está determinada por factores que forman efectos organolépticos desfavorables, cuya magnitud está determinada por el contenido de fenoles y sus derivados clorados (Cuadro 6).
En la práctica, se utiliza una evaluación económica del impacto del medio ambiente en la salud, que se basa en el costo de vida y el monto de las tarifas para restaurar la salud. Por lo tanto, el daño (Y) a la salud de la población de Ivanovo (450 mil personas) por el consumo de agua potable que se ha preparado se calculó al costo de vida estadístico (Tabla 8) y el daño a la "cantidad mínima del seguro de responsabilidad civil por causar daños a la vida, la salud o la propiedad de otras personas y al medio ambiente natural en caso de accidente en una instalación peligrosa” (Cuadro 9).
Tabla 8
Cálculo de la cantidad de daño basado en el costo de vida estadístico (CVL)*
Población en Ivanovo, personas Hombres (164000) Mujeres (197250)
BE por consumo de agua potable de mala calidad por persona, años 5,2 7,8
Esperanza de vida media (esperada), años 56 71
Daños por la reducción de la esperanza de vida de 1 persona, expresados en términos monetarios, € 3496,6 4407,4
Daño total, € 960 millones
* SCV = PIB х Тср / N. donde PIB - producto interno bruto, frotar; T^, - esperanza de vida media, años; N - el número de población, personas.
Tabla 9
Cálculo de la cuantía de los daños, en base a la "suma mínima asegurada"
Daños por reducción de la esperanza de vida de la 1ª persona, expresados en términos monetarios, € Hombres Mujeres
Daño total, €** 300 millones
** la base del art. 15 de la Ley de la Federación Rusa "Sobre seguridad industrial de instalaciones peligrosas" No. 116-FZ (cláusula 2)
A partir de los valores obtenidos (Tablas 7-9), en el territorio de Ivanovo existe un área de riesgo ambiental inaceptable (Yu.-.Yu "4), que requiere medidas de protección ambiental, independientemente de la escala de los costos financieros Es importante señalar que el nivel de riesgo ambiental calculado no puede deberse únicamente al consumo de agua potable.
Dado que el principal problema en el sistema de tratamiento de agua es la formación de COS durante la cloración del agua, y debido a la gran longitud de las tuberías en la ciudad, la cloración no se puede excluir por completo del proceso de tratamiento del agua, esto se puede hacer reemplazando el cloro en el Se ofrece la primera etapa de cloración con otro agente oxidante, que es el ozono, y en la segunda etapa, la cloración.
Principales resultados y conclusiones
1. Se ha establecido que el cambio en el contenido de compuestos orgánicos en el reservorio de Uvodskoye con el tiempo tiende a disminuir, aunque las concentraciones de productos derivados del petróleo y fenoles volátiles siguen siendo significativamente más altas que los valores normalizados hasta 42 y 4 MPC .X. respectivamente.
2. Se muestra que no hay disminución en el contenido de compuestos orgánicos como resultado del proceso de dilución en estaciones sucesivas (Rozhnovo, Mikshino, Ivankovo). El fenómeno de dilución es típico solo para los fenoles, mientras que para los derivados del petróleo, el cloroformo y el tricloroetileno se produce un claro aumento de las concentraciones, lo que se asocia a fuentes de ingresos adicionales (difusión desde aguas intersticiales, escorrentía superficial).
Las principales fuentes de hidrocarburos de petróleo que ingresan al reservorio de Uvodskoye son el canal Volga-Uvod y la escorrentía del río Uvod (en
aproximadamente 50% cada uno), la precipitación atmosférica y el agua de deshielo no tienen una gran influencia en el contenido de productos derivados del petróleo en el agua del yacimiento;
Se determinaron los principales canales de excreción: para fenoles - eliminación hidrodinámica (~ 50%); para productos derivados del petróleo - remoción hidrodinámica, evaporación y transformación bioquímica - 34,30,29%, respectivamente.
4. Se muestra que las concentraciones de COS en el agua potable están interrelacionadas tanto con los procesos al interior del reservorio como con el proceso de desinfección del agua - cloración.
7. El estado actual del agua potable consumida por la población de Ivanovo conduce a un deterioro de su salud y, como resultado, a una reducción de la esperanza de vida (hombres - 5 años, mujeres - 8 años, 2001). El monto de la pérdida financiera se estima en 300 millones de €/año y, según el costo de vida estadístico, en 960 millones de €/año.----
8. Se ha demostrado que los clorofenoles en el agua del embalse de Uvodskoye se encuentran principalmente en la composición de la materia en suspensión, por lo que se recomienda mejorar el proceso de filtración para reducir su concentración en el agua potable, así como para llevar agua toma desde una profundidad controlada, especialmente en el período primavera-verano.
1. Grinevich V.I., Izvekova T.V., Kostrov V.V., Chesnokova T.A. Correlaciones entre la calidad del agua en un curso de agua y el abastecimiento de agua potable // Tez. reporte en el 3er seminario científico y técnico ruso "Problemas del suministro de agua potable y formas de resolverlos", Moscú. -1997.-S. 123-125.
2. Grinevich V.I., Izvekova T.V., Kostrov V.V., Chesnokova T.A. Fuentes de compuestos organoclorados en agua potable en Ivanovo // Revista "Ecología de ingeniería" No. 2,1998. - S. 44-47.
3. Grinevich V.I., Kostrov V.V., Chesnokova T.A., Izvekova T.V. Calidad del agua potable en Ivánovo. // Colección de artículos científicos "Medio ambiente y salud humana" // Ivanovo, 1998. - S. 26-29.
4. Izvekova T.V., Grinevich V.I., Kostrov V.V. Compuestos organoclorados en agua potable // Tez. reporte "Problemas del desarrollo y uso de los recursos naturales del noroeste de Rusia: Materiales de la Conferencia científica y técnica de toda Rusia" - Vologda: VoGTU, 2002. - P. 85-88.
5. Izvekova T.V., Grinevich V.I., Kostrov V.V. Contaminantes organoclorados en la fuente natural de suministro de agua y en el agua potable de la ciudad de Ivanov // Revista "Ecología de ingeniería" No. 3,2003. - S. 49-54.
6. Izvekova T.V., Grinevich V.I. Compuestos orgánicos en el agua del embalse de Uvodskoye // Tez. reporte En la segunda conferencia científica y técnica internacional "Problemas de la ecología en el camino hacia el desarrollo sostenible de las regiones". - Vologda: VoGTU, 2003. - S. 212 - 214.
Licencia LR No. 020459 del 04.10.97. Firmado para impresión 27.10.2003 Formato papel 60x84 1/16. Circulación 90 ejemplares. Orden 2 "> $. Universidad Estatal de Tecnología Química de Ivanovo. 153460, Ivanovo, pr. F. Engels, 7.
Responsable de publicación
Izvekova TV
Introducción.
Capítulo 1 Reseña literaria.
§ 1-1 Características sanitarias e higiénicas de los contaminantes orgánicos del agua potable.
§1.2 Fuentes de formación de compuestos organoclorados.
§ 1.3 Métodos básicos de preparación del agua potable.
Capítulo 2. Métodos y objeto de la investigación experimental.
§2.1 Características físicas y geográficas del área del embalse de Uvodskoye.
§ 2.2 ONVS - 1 (m. Avdotino).
§ 2.3 Métodos para determinar las concentraciones de compuestos orgánicos e inorgánicos.
§ 2.3.1 Toma de muestras de agua y preparación para análisis.
§2.3.2 Métodos instrumentales para el estudio de HOS.
§ 2.4 Determinación de compuestos organohalógenos volátiles en agua
§2.4.1 Definición de cloroformo.
§ 2.4.2 Determinación de tetracloruro de carbono.
§2.4.3 Definición de 1,2-dicloroetano.
§ 2.4.4 Determinación de tricloroetileno.
§ 2.5 Determinación de plaguicidas organoclorados (y-HCCH, DCT).
§2.5.1 Determinación de clorofenoles (CP).
§ 2.6 Evaluación de la calidad y procesamiento de los resultados de las mediciones.
§ 2.7 Definición de indicadores generalizados de la calidad del agua.
Capítulo 3. Calidad del agua en el embalse de Uvodskoye.
§ 3.1 Principales indicadores de la calidad del agua en el embalse de Uvod.
§3.1.1 Efecto del cambio de pH.
§ 3.1.2 La relación de sustancias suspendidas y disueltas en un depósito.
§3.1.3 Oxígeno disuelto.
§3.1.4 Cambios a BOD5, COD.
§ 3.2 Sustancias tóxicas (fenol, derivados del petróleo).
§3.2.1 Influencia de la precipitación.
§ 3.2.2 Las principales fuentes y sumideros de hidrocarburos de petróleo y fenol en el yacimiento de Uvodskoye.
§ 3.3 Hidrocarburos clorados en el agua del embalse de Uvodsk.
Capítulo 4 Interrelación de la calidad del agua en la fuente de abastecimiento y agua potable.
§ 4.1 Calidad del agua potable en Ivanovo.
§ 4.2 Influencia de la calidad del agua en la fuente de abastecimiento de agua sobre el agua potable.
§ 4.3 Calidad del agua dulce subterránea.
Capítulo 5 Evaluación del impacto del agua potable en la salud pública.
§5.1 Evaluación comparativa de riesgos para la salud pública.
§ 5.2 Evaluación del riesgo de reducción de la esperanza de vida. Cálculo del daño a la salud de la población según el costo de vida estadístico.
§ 5.4 Justificación de la necesidad de reconstruir el sistema de tratamiento de agua en ONVS - 1.
Introducción Tesis en biología, sobre el tema "La influencia de los compuestos orgánicos contenidos en las aguas naturales en la calidad del agua potable"
El problema del contenido de diversos compuestos orgánicos en el agua potable atrae la atención no solo de investigadores en diversos campos de la ciencia y especialistas en tratamiento de agua, sino también de los consumidores. C El contenido de compuestos orgánicos en las aguas superficiales varía ampliamente y depende de muchos factores, el principal de los cuales es la actividad económica humana, como resultado de lo cual la escorrentía superficial y las precipitaciones se contaminan con diversas sustancias y compuestos, incluidos los orgánicos. Los efluentes agrícolas juegan un cierto papel en la contaminación de las aguas naturales superficiales, que son inferiores a los efluentes industriales en términos de la escala de ingresos locales de ecotóxicos, pero debido a que se distribuyen en casi todas partes, no deben descartarse. . La contaminación agrícola está asociada al deterioro de la calidad de las aguas superficiales de los pequeños ríos, así como, en cierta medida, de las aguas subterráneas asociadas a los cursos de agua naturales a nivel de los acuíferos superiores.
La complejidad del problema radica en que el conjunto de contaminantes orgánicos contenidos en microcantidades, tanto en aguas superficiales como en aguas potables, es muy amplio y específico. Algunas sustancias, como pesticidas, PAH, compuestos organoclorados (OC), incluidas las dioxinas, son extremadamente peligrosas para la salud humana incluso en microdosis. Una de las principales razones de la calidad insatisfactoria del agua potable es el alto contenido de hidrocarburos clorados que contiene. Esto determina su prioridad junto con otros ecotóxicos peligrosos y requiere un enfoque responsable al elegir una tecnología para el tratamiento, monitoreo y control de calidad del agua, tanto del agua potable como de las fuentes de agua.
La mayoría de los investigadores han llegado durante mucho tiempo a la conclusión de que para determinar las causas y fuentes específicas de la formación de hidrocarburos que contienen cloro, es necesario conocer la composición de los compuestos orgánicos contenidos en las aguas naturales utilizadas como fuente de suministro de agua. Por lo tanto, se eligió como objeto de estudio el embalse de Uvodskoye, que es la principal fuente de abastecimiento de agua para la ciudad de Ivanovo (80% del consumo total de agua), así como agua potable después del proceso de tratamiento del agua.
Para la mayoría de los COS, las concentraciones máximas permitidas (MAC) se establecen en el nivel de microgramos por litro e incluso menos, lo que provoca ciertas dificultades en la elección de métodos para su control. Las concentraciones elevadas de tales compuestos en el agua potable son extremadamente peligrosas para los consumidores. Se sospecha que el tetracloruro de carbono, el cloroformo y el tricloroetileno son cancerígenos, y un mayor contenido de tales compuestos en el agua y, en consecuencia, en el cuerpo humano, provoca la destrucción del hígado y los riñones.
Así, el estudio de las causas de la aparición de hidrocarburos clorados en el agua potable en función de la fuente de abastecimiento de agua, la determinación de sus concentraciones y la elaboración de recomendaciones para reducir el riesgo de efectos cancerígenos y no cancerígenos en los consumidores de agua potable es importante. Este fue precisamente el objetivo principal de este estudio.
1. REVISIÓN DE LA LITERATURA
§ 1.1. Características sanitarias e higiénicas de los contaminantes orgánicos del agua potable
Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), de los 750 contaminantes químicos identificados en el agua potable, 600 son compuestos orgánicos, los cuales se agrupan de la siguiente manera:
Sustancias orgánicas naturales, incluidos compuestos húmicos, exudados microbianos y otros productos de desecho de animales y plantas disueltos en agua;
Contaminación sintética, incluidos pesticidas, dioxinas y otras sustancias producidas por la industria;
Compuestos añadidos o formados durante el tratamiento del agua, en particular la cloración.
Estos grupos designan lógicamente las formas en que los contaminantes orgánicos llegan al agua potable. En el mismo trabajo se señala que estas 600 sustancias representan solo una pequeña parte del total de materia orgánica presente en el agua potable. De hecho, los progresos realizados en la mejora de los métodos analíticos han permitido recientemente identificar e introducir en la memoria del ordenador unos 300 compuestos orgánicos que se encuentran en las aguas subterráneas, superficiales y potables.
En la fig. 1 muestra algunas de las vías de entrada y posibles transformaciones de los contaminantes en las aguas superficiales. La contaminación de las fuentes de agua subterránea se produce principalmente a través del suelo. Por lo tanto, la acumulación de pesticidas organoclorados introducidos intencionalmente en el suelo conduce a su penetración gradual en las aguas subterráneas de las fuentes subterráneas de agua potable. Según el trabajo, un tercio de los pozos artesianos destinados al abastecimiento de agua potable solo en EE.UU. fueron cerrados por este motivo. Los compuestos organoclorados se encuentran con mayor frecuencia en las aguas subterráneas. De acuerdo con la terminología internacional generalmente aceptada, se denominan DNAPL (líquidos en fase no acuosa densa), es decir, líquidos pesados no acuosos (TNVZH). No acuosos significa que forman una fase líquida separada en agua como los hidrocarburos de petróleo. A diferencia de los hidrocarburos del petróleo, son más densos que el agua. Estas sustancias también se denominan líquidos densos inmiscibles en agua. Al mismo tiempo, su solubilidad es suficiente para provocar la contaminación de las aguas subterráneas. Una vez en el agua subterránea, el COS puede permanecer allí durante décadas e incluso siglos. Se extraen de los acuíferos con gran dificultad y, por lo tanto, representan una fuente de contaminación a largo plazo para las aguas subterráneas y el medio ambiente en general.
Arroz. 1. Esquema de migración de COS en un cuerpo de agua estancada
La guía de la OMS señala que los valores recomendados tienden a estar sesgados hacia el exceso de precaución debido a datos insuficientes e incertidumbres en su interpretación. Así, los valores recomendados de concentraciones permisibles indican concentraciones tolerables, pero no sirven como cifras reglamentarias que determinan la calidad del agua. Así, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, para el contenido de cloroformo en el agua potable, propuso como valor estándar no 30, sino 100 µg/l. El estándar para el tricloroetileno es 5 veces menor que el recomendado por la OMS, y para el 1,2 dicloroetano es 2 veces menor. Al mismo tiempo, los estándares adoptados en EE. UU. para el tetracloruro de carbono son 2 veces y para el 1,1-dicloroetileno 23 veces superiores a los recomendados por la OMS. Este enfoque también parece legítimo desde el punto de vista de los expertos de la OMS, quienes enfatizan que los valores que proponen son solo de carácter consultivo.
cloroformo 30
1,2 - Dicloroetano 10
1.1- Dicloroetileno 0.3
Pentaclorofenol 10
2,4,6 - Triclorofenol 10
Hexaclorobenceno 0.01
En mesa. La Tabla 1.1 muestra las concentraciones recomendadas de contaminantes en el agua, establecidas sobre la base de datos toxicológicos y datos sobre carcinogenicidad, teniendo en cuenta el peso corporal humano promedio (70 kg) y el consumo diario promedio de agua (2 l).
El contenido permisible de compuestos organoclorados (OC) en agua natural y potable según el Ministerio de Salud de la Federación Rusa y sus características toxicológicas se resumen en la Tabla. 1.2.
Entre los muchos contaminantes orgánicos del agua potable, la atención de los higienistas se centra especialmente en aquellos compuestos que son cancerígenos. Estos son principalmente contaminantes antropogénicos, a saber: hidrocarburos alifáticos y aromáticos clorados, hidrocarburos aromáticos policíclicos, pesticidas, dioxinas. Al mismo tiempo, cabe señalar que los contaminantes químicos del agua son capaces de sufrir diversas transformaciones químicas bajo la influencia de un complejo de factores fisicoquímicos y biológicos, que conducen tanto a su completa desintegración como a su transformación parcial. El resultado de estos procesos puede ser no solo una disminución del efecto adverso de los contaminantes orgánicos sobre la calidad del agua, sino a veces incluso su fortalecimiento. Por ejemplo, pueden aparecer productos más tóxicos durante la descomposición y transformación de ciertos pesticidas (clorofos, malatión, 2,4-D), bifenilos policlorados, fenoles y otros compuestos.
Tabla 1.2.
Concentraciones permisibles y características toxicológicas de algunos
Compuesto MPC, µg/l Clase de peligro Naturaleza del impacto en el cuerpo humano
Agua potable Aguas naturales (h.r.) TAC*
Factor de daño ***
Cloroformo 200/30** 5/60 2 Social-T. Un fármaco que es tóxico para el metabolismo y los órganos internos (especialmente el hígado). Causa efectos cancerígenos y mutagénicos, irrita las membranas mucosas.
Tetracloruro de carbono 6/3** ots / 6 2 Social-T. Droga. Afecta al sistema nervioso central, hígado, riñones. Tiene un efecto irritante local. Provoca efectos mutagénicos, cancerígenos. Compuesto altamente acumulativo.
1,2-dicloroetano 20/10** 100/20 2 Social-T. veneno politrópico. Afecta las regiones córtico-subcorticales del cerebro. Droga. Provoca cambios distróficos en el hígado, los riñones y altera las funciones de los sistemas cardiovascular y respiratorio. Tiene un efecto irritante. Carcinógeno.
1,1,2,2-tetracloroetano 200 os / 200 4 org. Droga. Daña los órganos parenquimatosos. Tiene un efecto irritante.
Gricloroetileno 70/3** 10/60 2 Social-T. El fármaco tiene efectos neurotóxicos y cardiotóxicos. Carcinógeno.
Pentaclorofenol 10** ots /10 2 Social-T. Tiene una alta lipofilicidad, se acumula en depósitos grasos y se excreta muy lentamente del cuerpo.
Tetracloroetileno 2/1** ots / 20 2 Social-T. Actúa de manera similar al tricloroetileno, deprime el sistema nervioso central y periférico. El efecto hipnótico es más fuerte que el del SCS. Afecta el hígado y los riñones. Tiene un efecto irritante.
Continuación de la mesa. 1.2.
2-clorofenol 1 os / 1 4 org. Tienen propiedades acumulativas moderadas. Violar la función de los riñones y el hígado.
2,4-diclorofenol 2 os /2 4 org.
2,4,6-triclorofenol 4/10** ots /4 4 org.
Gamma HCCH 2 / ots** ots /4 1 s.-t. Veneno neurotrópico altamente tóxico con efectos embriotóxicos e irritantes. Afecta al sistema hematopoyético. Provoca efectos cancerígenos y mutagénicos.
DDT 2 / ots* * ots /100 2 social-t. - Niveles aproximadamente permisibles de sustancias nocivas en el agua de los embalses para uso doméstico y agua potable. - normas "orientadoras" establecidas de acuerdo con las recomendaciones de la OMS
15] y la Directiva de la UE 80/778 sobre la calidad del agua potable. - el signo limitante de la nocividad de la sustancia para la que se establece la norma:
S t. - indicador sanitario y toxicológico de nocividad; org. - indicador organoléptico de nocividad.
Los mecanismos más comunes para la destrucción de COS en el medio ambiente pueden considerarse reacciones fotoquímicas y, principalmente, los procesos de descomposición metabólica con participación de microorganismos. La descomposición fotoquímica de COS en moléculas que contienen anillos aromáticos y enlaces químicos insaturados ocurre como resultado de la absorción de energía solar en las regiones ultravioleta y visible del espectro. Sin embargo, no todas las sustancias son propensas a la interacción fotoquímica, por ejemplo, el lindano (y-HCH) bajo la radiación ultravioleta solo se isomeriza en a-HCH. El esquema del mecanismo propuesto de la conversión fotoquímica del DDT se muestra en la Fig. 2a.
La velocidad de descomposición fotoquímica, así como la composición de los productos finales de esta reacción, dependen del entorno en el que se produce este proceso. Los estudios de laboratorio han demostrado que después de la irradiación con radiación UV (A. = 254 nm) durante 48 horas, se descompone hasta el 80% del DDT, y se encontraron DDE (la cantidad principal), DCD y cetonas entre los productos. Otros experimentos demostraron que el DDD es muy resistente a la radiación ultravioleta y que el DDE se convierte gradualmente en una serie de compuestos, entre los que se encontraron los PCB. El metabolismo de COS por microorganismos, basado en su uso de carbono orgánico como alimento, casi siempre es catalizado por enzimas biológicas.
DDE sg! a-chooschOjo-
dnclorobenzofenona
С1- С - С1 I n ddd a) b)
Arroz. Fig. 2. Esquema del mecanismo propuesto de conversión (a) fotoquímica y (b) metabólica del DDT.
Como resultado de reacciones químicas sucesivas bastante complejas, se forman varios metabolitos, que pueden resultar sustancias inofensivas o más peligrosas para los organismos vivos que sus predecesores. En la Fig. 26 .
La necesidad de introducir en cada país normas para el control del contenido de contaminantes orgánicos e inorgánicos en el agua potable suele estar determinada por las características del uso del suelo en la cuenca hídrica, la naturaleza de la fuente de agua (superficial y subterránea) y la presencia de contaminantes tóxicos. compuestos de origen industrial en ellos. Por lo tanto, es necesario tener en cuenta una serie de diferentes factores locales geográficos, socioeconómicos, industriales y nutricionales. Todo esto puede causar una desviación significativa de los estándares nacionales de los valores recomendados por la OMS para las concentraciones de varios tóxicos.
Conclusión Tesis sobre el tema "Ecología", Izvekova, Tatyana Valerievna
Principales resultados y conclusiones
1. Se ha establecido que el cambio en el contenido de compuestos orgánicos en el reservorio de Uvodskoye con el tiempo tiende a disminuir, aunque las concentraciones de productos derivados del petróleo y fenoles volátiles siguen siendo significativamente más altas que los valores normalizados hasta 42 y 4 MPC .X. respectivamente.
2. Se muestra que no hay disminución en el contenido de compuestos orgánicos como resultado del proceso de dilución en estaciones sucesivas (Rozhnovo, Mikshino, Ivankovo). El fenómeno de dilución es típico solo para los fenoles, y para los derivados del petróleo, el cloroformo y el tricloroetileno, se observa un claro aumento de las concentraciones, que se asocia con fuentes adicionales de ingresos (difusión de agua limosa, escorrentía superficial).
3. Por primera vez, a partir de la ecuación de balance se establecieron las principales fuentes y sumideros de petróleo e hidrocarburos fenólicos en el yacimiento, a saber:
Las principales fuentes de hidrocarburos de petróleo que ingresan al reservorio de Uvodskoye son el canal Volga-Uvod y la escorrentía del río Uvod (aproximadamente 50% cada uno), la precipitación atmosférica y el agua derretida no tienen un gran efecto en el contenido de productos derivados del petróleo en el agua. del depósito;
Para los fenoles, todas las fuentes principales se consideran canales de entrada: el canal Volga-Uvod - 36%, escorrentía de lluvia - 26%, escorrentía del río. Para llevar - 23%, agua derretida -15%;
Se determinaron los principales canales de excreción: para fenoles - eliminación hidrodinámica (~ 50%); para productos derivados del petróleo - remoción hidrodinámica, evaporación y transformación bioquímica - 34, 30, 29%, respectivamente.
4. Se muestra que las concentraciones de COS en el agua potable están interrelacionadas tanto con los procesos al interior del reservorio como con el proceso de desinfección del agua - cloración.
5. El contenido total de compuestos organoclorados (en términos de SG) después de la cloración del agua del embalse de Uvodsk aumenta en promedio 7 veces, y después de la cloración del agua de una fuente subterránea (toma de agua de Gorinsky) solo 1,3 veces.
6. Se ha establecido una correlación entre el contenido de clorofenoles y materia orgánica en suspensión en el agua del embalse de Uvodsk y las concentraciones de 2,4-diclorofenol y 2,4,6-triclorofenol después de la cloración del agua potable.
7. El estado actual del agua potable consumida por la población de Ivanovo conduce a un deterioro de su salud y, como resultado, a una reducción de la esperanza de vida (hombres - 5 años, mujeres - 8 años, 2001). El importe de las pérdidas financieras se estima en 300 millones de euros al año y, en función del costo de vida estadístico, en 960 millones de euros al año.
8. Se demuestra que los clorofenoles en el agua del embalse de Uvodskoe se encuentran principalmente en la composición de la materia en suspensión, por lo que se recomienda mejorar el proceso de su filtración para reducir su concentración en el agua potable, así como realizar toma de agua desde una profundidad controlada, especialmente en primavera y verano.
9. Se reveló que el principal aporte al valor del riesgo ambiental lo realizan los agentes químicos químicos, por lo que se recomienda reemplazar la primera etapa de cloración (ONVS-1) por ozonización.
Bibliografía Tesis en biología, candidato de ciencias químicas, Izvekova, Tatyana Valerievna, Ivanovo
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2. Isaeva L. K. Control de parámetros químicos y biológicos del medio ambiente. San Petersburgo: "Centro de información ecológica y analítica" Soyuz "", 1998.-869 p.
3. Randtke S.J. Eliminación de contaminantes orgánicos por coagulación y combinaciones de procesos relacionados // JAWWA. 1988. - vol. 80, N° 5. - Pág. 40 - 56.
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6. Yudanova LA Plaguicidas en el medio ambiente. Novosibirsk: Biblioteca Pública Estatal Científica y Técnica de la Rama Siberiana de la Academia de Ciencias de la URSS, 1989.-140 p.
7. Elpiner L.I., Vasiliev B.C. Problemas de abastecimiento de agua potable en USA. -M., 1984.
8. SanPiN 2.1.2.1074-01. Reglas y normas sanitarias "Agua potable. Requisitos higiénicos para la calidad del agua de los sistemas centralizados de suministro de agua potable. Control de calidad", aprobado por el Comité Estatal de Supervisión Sanitaria y Epidemiológica de Rusia. M, 2000
9. Sustancias nocivas en la industria. 4.1 Edición. 6, rev. L., Editorial "Química", 1971, 832 p.
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12. G. Fellenberg Contaminación ambiental. Introducción a la química ambiental; Por. con él. M.: Mir, 1997. - 232 p.
Muchos tipos de aguas residuales contienen sustancias de descomposición, además de algunas aguas residuales industriales, que consisten principalmente en componentes químicamente tóxicos. Una sustancia en descomposición, como la carne o la sangre, es de naturaleza orgánica y está sujeta a la ley universal de la naturaleza: la descomposición, que finalmente conduce a la mineralización. Dado que, como en el caso de la descomposición de la carne descrito anteriormente, el proceso de descomposición es estimulado y mantenido por enzimas autolíticas, gran parte de lo anterior es cierto tanto para las aguas residuales como para la carne. La diferencia, que ya debe notarse en vista de la concentración desigual de la sustancia sujeta a descomposición, en el primer caso, carne compacta, y en el segundo, una emulsión, etc., no se aplica a la naturaleza del proceso de descomposición. , incluso si estos últimos ocurren en las aguas residuales de las empresas de reciclaje donde antes en total, el tratamiento térmico se realiza por la acción física del vapor sobrecalentado (descomposición por ebullición). Parte de los microorganismos formadores de esporas sobreviven durante la esterilización y también se incluyen en el proceso de descomposición. En este caso, hay una disminución porcentual de la demanda bioquímica de oxígeno.
Frente a los esfuerzos que se realizan en un momento determinado para interrumpir el proceso de descomposición de las materias primas de las empresas recicladoras con el fin de conservar la alimentación, todos los esfuerzos en la depuración de aguas residuales van encaminados a conseguir, mediante el aporte de oxígeno, una rápida y completa mineralización de los componentes orgánicos. Si se inhibe el proceso de mineralización, por ejemplo, por un mayor contenido de grasa en las aguas residuales, este efecto similar a la conservación indeseable debe contrarrestarse con especial vigor (Randolph, 1977).
El tratamiento de aguas residuales es esencialmente sedimentación con formación de lodos putrefactos, así como actividad de descomposición de microorganismos durante la aerobiosis (lodos activados). Los lodos putrefactos durante la anaerobiosis, al estar expuestos a la acción de microorganismos, se deshidratan, mientras que las escamas de lodos activados soportan todos los procesos biológicos de tratamiento de aguas residuales. ( tanque de metano, sedimentación, pozo Emscher), luego para mantener la aerobiosis durante mucho tiempo, por el contrario, se necesitan estructuras técnicas complejas (biofiltros, estanques de oxidación, circuitos de activación, cascadas).
El suministro de oxígeno es un requisito previo importante para la multiplicación de microbios que descomponen la materia orgánica contenida en las aguas residuales. Además, el número de microbios disminuye (el deseo de anaerobiosis), si el oxígeno usado no se reemplaza constante y regularmente por uno nuevo (las bacterias y los hongos son C-heterótrofos). Esta es la base de su capacidad para descomponer la materia orgánica. Esta función de los microbios es una parte importante del sistema ecológico, dentro del cual se deben considerar las aguas residuales y su tratamiento, así como la autolimpieza biológica de ríos y lagos. Las bacterias en cuerpos de agua naturales y aguas residuales están “satisfechas” con concentraciones insignificantes de nutrientes. 39 de 47 familias de bacterias tienen sus representantes en la microflora de cuerpos de agua y aguas residuales (Reinheimer, 1975). Aquí también se encuentran hongos, que también absorben materia orgánica, ya que son C-heterótrofos. La mayoría de los hongos también necesitan oxígeno libre. Los hongos se caracterizan por una alta tolerancia al pH y, a menudo, un rango relativamente amplio de temperaturas en las que pueden existir (pH 3.2-9.6; temperatura 1-33°C). Los hongos descomponen proteínas, azúcar, grasa, almidón, pectinas, hemicelulosa, celulosa, quitina y lignina. El número de saprófitos en relación al número total de microbios en tomas de agua muy contaminadas oscila entre 1:5 y 1:100, mientras que en cuerpos de agua oligotróficos esta cifra varía entre 1:100 y 1:1000. La temperatura del agua residual y su saturación de proteínas tienen una fuerte influencia en el período de regeneración de las bacterias heterótrofas y en la composición de la flora microbiana. En las aguas residuales aparecen primero los saprofitos, luego los microbios que descomponen la celulosa y finalmente las bacterias nitrificantes, que son las que están representadas en mayor número. Cada mililitro de agua residual doméstica puede contener entre 3 y 16 millones de bacterias, incluidas decenas o incluso cientos de miles de bacterias coli. Estas aguas residuales contienen una amplia gama de Enterobacteriacetas. Las aguas residuales contaminadas, ricas en materia orgánica, se enriquecen fácilmente con clamidobacterias, especialmente Sphaerotilus natans, lo que posteriormente puede conducir a un fenómeno llamado forzamiento fúngico. Los saprofitos se diferencian de los microbios patógenos, en particular, en que los primeros descomponen solo la materia orgánica inanimada, mientras que los segundos también descomponen los tejidos vivos. En este caso, los patógenos preparan el campo de actividad de los saprofitos, destruyendo total o parcialmente los tejidos vivos. La demanda bioquímica de oxígeno (DBO) es la cantidad de oxígeno que los microorganismos de las especies mencionadas necesitan para descomponer las sustancias orgánicas nocivas en las aguas residuales tanto del reciclaje como de otras empresas. Está claro que la mayor necesidad de oxígeno de los microorganismos indica la contaminación de las aguas residuales. Mediante la medición de la demanda bioquímica de oxígeno durante un período de cinco días (DBOb), es posible determinar o estimar aproximadamente tanto el grado de contaminación de las aguas residuales con sustancias orgánicas nocivas como la calidad del funcionamiento del propio sistema de tratamiento. Los datos obtenidos de esta manera pueden complementarse determinando la demanda química de oxígeno de las sustancias, datos sobre la cantidad de sustancias precipitadas y su capacidad de descomposición. Es aconsejable determinar siempre el valor del pH y, si es necesario, también el número y el tipo de las bacterias más representadas (ver página 193 y siguientes).
UNIVERSIDAD NACIONAL DE DONETSK
FACULTAD DE QUÍMICA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÁNICA
Introducción…………………………………………………………...3
Revisión de literatura. Clasificación y propiedades
aguas residuales……………………………………………………..……5
El estado físico de las aguas residuales…………………….....….8
Composición de las aguas residuales…………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………..10 Contaminación bacteriana de las aguas residuales…………………………....11
Un embalse como receptor de aguas residuales…………………………..11
Métodos de limpieza de EPS………………………………………………………………………………………………12
Limpieza mecánica de PSV……………………………………..13
Limpieza física y química de PSV……………………………………………………14
Análisis químico de PSV…………………………………………..16
Determinación de sustancias orgánicas
método de cromatografía……………………………….………..18
Determinación de compuestos orgánicos
método de espectrometría de masas………………………….……….19
Métodos de análisis de pruebas químicas……………………………….20
Parte práctica.
Método de cromatografía de gases…………………………..24
Método de espectroscopia de masas……………………………………..26
Conclusiones ……………………………………………………………...27
Referencias……………………………………..28
Introducción
El agua es el recurso natural más valioso. Desempeña un papel excepcional en los procesos metabólicos que forman la base de la vida. El agua es de gran importancia en la producción industrial y agrícola. Es bien sabido que es necesario para las necesidades cotidianas del hombre, todas las plantas y animales. Para muchos seres vivos sirve de hábitat. El crecimiento de las ciudades, el rápido desarrollo de la industria, la intensificación de la agricultura, la importante expansión de las tierras de regadío, la mejora de las condiciones culturales y de vida y una serie de otros factores complican cada vez más los problemas del abastecimiento de agua.
La demanda de agua es enorme y aumenta cada año. El consumo anual de agua en el mundo para todo tipo de suministro de agua es de 3300-3500 km3. Al mismo tiempo, el 70% de todo el consumo de agua se utiliza en la agricultura. Mucha agua es consumida por las industrias química y de pulpa y papel, metalurgia ferrosa y no ferrosa. El desarrollo energético también conduce a un fuerte aumento en la demanda de agua. Una cantidad importante de agua se consume para las necesidades de la industria ganadera, así como para las necesidades domésticas de la población. La mayor parte del agua después de su uso para las necesidades domésticas se devuelve a los ríos en forma de aguas residuales.
La escasez de agua dulce ya se está convirtiendo en un problema mundial. Las necesidades cada vez mayores de agua de la industria y la agricultura están obligando a todos los países, a los científicos del mundo a buscar diversos medios para resolver este problema.
En la etapa actual, se determinan las siguientes áreas de uso racional de los recursos hídricos: uso más completo y reproducción ampliada de los recursos de agua dulce; desarrollo de nuevos procesos tecnológicos para prevenir la contaminación de cuerpos de agua y minimizar el consumo de agua dulce.
El rápido desarrollo de la industria hace necesario prevenir el impacto negativo de las aguas residuales industriales (ISW) en los cuerpos de agua. Debido a la extrema diversidad de composición, propiedades y caudales de las aguas residuales de las empresas industriales, es necesario utilizar métodos específicos, así como instalaciones para el tratamiento local, preliminar y completo de estas aguas. Una de las direcciones principales del progreso científico y tecnológico es la creación de procesos tecnológicos de bajo desperdicio y sin desperdicio.
El propósito del trabajo es familiarizarse con los datos de la literatura sobre los métodos de tratamiento de aguas residuales.
Revisión de literatura
1.1.Clasificación y propiedades de las aguas residuales
Las aguas residuales contaminadas de origen mineral, orgánico y bacteriano ingresan a la red de alcantarillado.
Los contaminantes minerales incluyen: arena; partículas de arcilla; partículas de mineral y escoria; sales, ácidos, álcalis y otras sustancias disueltas en agua.
Los contaminantes orgánicos son de origen vegetal y animal. a la verdura incluyen los restos de plantas, frutas, verduras y cereales, papel, aceites vegetales, sustancias húmicas y más. El principal elemento químico que forma parte de esta contaminación es el carbono. A la contaminación de origen animal incluyen secreciones fisiológicas de animales y humanos, restos de músculos y tejidos grasos de animales, ácidos orgánicos y más. El principal elemento químico de estas contaminaciones es el nitrógeno. El agua doméstica contiene aproximadamente un 60% de contaminación orgánica y un 40% de contaminación mineral. En PSV, estas proporciones pueden ser diferentes y variar según el tipo de materia prima procesada y el proceso de producción.
a la contaminación bacteriana incluyen microorganismos vivos - hongos de levadura y moho y varias bacterias. Las aguas residuales domésticas contienen tales bacterias patógenas (patógenas): patógenos de fiebre tifoidea, paratifoidea, disentería, ántrax, etc., así como huevos de helmintos (gusanos) que ingresan a las aguas residuales con secreciones humanas y animales. Los patógenos también están contenidos en algunos PSV. Por ejemplo, en aguas residuales de tenerías, fábricas de procesamiento primario de lana, etc.
Dependiendo del origen, composición y características de calidad de la contaminación (impurezas), las aguas residuales se dividen en 3 categorías principales: domésticas (domésticas y fecales), industriales (industriales) y atmosféricas.
Las aguas residuales domésticas incluyen el agua extraída de inodoros, baños, duchas, cocinas, baños, lavanderías, comedores, hospitales. Están contaminados principalmente con desechos fisiológicos y desechos domésticos.
Las aguas residuales industriales son agua utilizada en varios procesos tecnológicos (por ejemplo, para lavar materias primas y productos terminados, enfriar unidades térmicas, etc.), así como el agua bombeada a la superficie de la tierra durante la minería. Las aguas residuales industriales de varias industrias están contaminadas principalmente por desechos de producción, que pueden contener sustancias tóxicas (por ejemplo, ácido cianhídrico, fenol, compuestos de arsénico, anilina, cobre, plomo, sales de mercurio, etc.), así como sustancias que contienen sustancias radiactivas. elementos; algunos desechos tienen cierto valor (como materias primas secundarias). Dependiendo de la cantidad de impurezas, las aguas residuales industriales se dividen en contaminadas, sujetas a un tratamiento preliminar antes de ser vertidas al reservorio (o antes de su reutilización), y condicionalmente limpias (ligeramente contaminadas), vertidas al reservorio (o reutilizadas en la producción) sin tratamiento .
Aguas residuales atmosféricas: lluvia y agua derretida (formada como resultado del derretimiento del hielo y la nieve). De acuerdo con las características cualitativas de la contaminación, también se incluye en esta categoría el agua procedente del riego de calles y espacios verdes. Las aguas residuales atmosféricas que contienen predominantemente contaminantes minerales son menos peligrosas en términos sanitarios que las aguas residuales domésticas e industriales.
El grado de contaminación de las aguas residuales se estima por la concentración de impurezas, es decir, su masa por unidad de volumen (en mg/lo g/m3).
La composición de las aguas residuales domésticas es más o menos uniforme; la concentración de contaminantes en ellos depende de la cantidad de agua del grifo consumida (por habitante), es decir, de la tasa de consumo de agua. La contaminación de las aguas residuales domésticas suele clasificarse en: insolubles, que forman grandes suspensiones (en las que el tamaño de las partículas supera los 0,1 mm) o suspensiones, emulsiones y espumas (en las que el tamaño de las partículas oscila entre 0,1 mm y 0,1 μm), coloidales (con partículas que varían en tamaño desde 0,1 μm a 1 nm), soluble (en forma de partículas molecularmente dispersas con un tamaño inferior a 1 nm).
Existen contaminaciones de aguas residuales domésticas: minerales, orgánicas y biológicas. Los contaminantes minerales incluyen arena, partículas de escoria, partículas de arcilla, soluciones de sales minerales, ácidos, álcalis y muchas otras sustancias. Los contaminantes orgánicos son de origen vegetal y animal. Los residuos vegetales incluyen restos de plantas, frutas, verduras, papel, aceites vegetales, etc. El principal elemento químico de la contaminación vegetal es el carbono.
Los contaminantes de origen animal son excreciones fisiológicas de personas y animales, restos de tejidos animales, sustancias adhesivas, etc. Se caracterizan por un importante contenido en nitrógeno. Los contaminantes biológicos incluyen diversos microorganismos, levaduras y mohos, algas pequeñas, bacterias, incluidos patógenos (agentes causantes de fiebre tifoidea, paratifoidea, disentería, ántrax, etc.). Este tipo de contaminación es característico no solo de las aguas residuales domésticas, sino también de algunos tipos de aguas residuales industriales generadas, por ejemplo, en plantas procesadoras de carne, mataderos, curtiembres, biofábricas, etc. De acuerdo con su composición química, son contaminantes orgánicos, pero se separan en un grupo separado debido al peligro sanitario que crean cuando ingresan a los cuerpos de agua.
En las aguas residuales domésticas, las sustancias minerales contienen alrededor del 42% (de la cantidad total de contaminación), orgánicas, alrededor del 58%; los sólidos en suspensión sedimentados constituyen el 20%, las suspensiones - 20%, los coloides - 10%, las sustancias solubles - 50%.
La composición y el grado de contaminación de las aguas residuales industriales son muy diversas y dependen principalmente de la naturaleza de la producción y de las condiciones de uso del agua en los procesos tecnológicos.
La cantidad de agua atmosférica varía significativamente según las condiciones climáticas, el terreno, la naturaleza del desarrollo urbano, el tipo de superficie de la carretera, etc. 1 ha. La escorrentía anual de agua de lluvia de las áreas urbanizadas es de 7 a 15 veces menor que la doméstica.
1.2 Estado físico de las aguas residuales
El estado físico de las aguas residuales es de tres tipos:
apariencia sin disolver;
apariencia coloidal;
mirada disuelta.
sin disolver Las sustancias se encuentran en las aguas residuales en forma de suspensión gruesa con un tamaño de partícula de más de 100 micras y en forma de suspensión fina (emulsión) con un tamaño de partícula de 100 a 0,1 micras. Los estudios muestran que en las aguas residuales domésticas la cantidad de sólidos en suspensión no disueltos permanece más o menos constante y es igual a 65 g/día por persona que utiliza el alcantarillado; de estos, 40 g pueden precipitar durante la sedimentación.
coloidal Las sustancias en el agua tienen tamaños de partículas que van desde 0,1 a 0,001 micras. La composición de la fase coloidal de las aguas residuales domésticas está influenciada por sus componentes orgánicos: proteínas, grasas y carbohidratos, así como por los productos de su tratamiento fisiológico. También influye mucho la calidad del agua del grifo, que contiene cierta cantidad de carbonatos, sulfatos y hierro.
Además de nitrógeno y carbono, las aguas residuales también contienen una gran cantidad de azufre, fósforo, potasio, sodio, cloro y hierro. Estos elementos químicos forman parte de sustancias orgánicas o minerales que se encuentran en las aguas residuales en estado no disuelto, coloidal o disuelto. La cantidad de estas sustancias introducidas con la contaminación en las aguas residuales puede ser diferente y depende de la naturaleza de la formación.
Sin embargo, para las aguas residuales domésticas, la cantidad de productos químicos introducidos con la contaminación por persona permanece más o menos constante. Entonces, por persona por día cuenta para (g):
Tabla 1. Químicos Aportados por Contaminación por Persona
La concentración de estas sustancias en las aguas residuales (mg/l) varía según el grado de dilución de los contaminantes con el agua: a mayor tasa de eliminación del agua, menor concentración. El contenido de hierro y sulfatos en las aguas residuales depende principalmente de su presencia en el agua del grifo.
La cantidad de los anteriores, así como de otros ingredientes que ingresan al IWW con la contaminación, varía mucho y depende no solo de su contenido en el agua del grifo diluida y el producto procesado, sino también del proceso de producción, el modo en que el agua ingresa al Red de producción y otras razones. Por tanto, para un tipo de producción dado, es posible establecer sólo una cantidad aproximada de contaminantes contenidos en el EPS vertido. Al diseñar el alcantarillado industrial, es necesario tener datos del análisis de PSV, y solo si no se pueden obtener dichos datos, se pueden usar datos de industrias similares.
Composición de aguas residuales
La composición y cantidad de PSV son diferentes. Incluso empresas del mismo tipo, como curtiembres, dependiendo de la naturaleza del proceso tecnológico, pueden descargar aguas residuales de diferente composición y en diferentes cantidades.
Algunos EPS no contienen más que contaminantes domésticos, pero otros significativamente más. Así, el agua de las plantas de procesamiento de minerales contiene hasta 25 000 mg/l de partículas en suspensión, de las plantas de lavado de lana, hasta 20 000 mg/l.
Los EPS se dividen en condicionalmente limpios y contaminados. Las aguas condicionalmente puras son más a menudo las que se usaron para enfriar; casi no cambian, solo se calientan.
Las aguas industriales contaminadas se dividen en grupos que contienen determinados contaminantes: a) predominantemente minerales; b) predominantemente orgánico, mineral; c) sustancias orgánicas, tóxicas.
El EPS, dependiendo de la concentración de contaminantes, puede ser altamente concentrado o débilmente concentrado. Según la reacción activa del agua, las aguas industriales se dividen en aguas poco agresivas (ligeramente ácidas con pH = 6-6,6 y ligeramente alcalinas con pH = 8-9) y muy agresivas (con pH 9) según el grado de agresividad.
Contaminación bacteriana de las aguas residuales.
La flora y fauna de las aguas residuales está representada por bacterias, virus, bacteriófagos, helmintos y hongos. Hay una gran cantidad de bacterias en el líquido residual: puede haber hasta mil millones de ellas en 1 ml de agua residual.
La mayoría de estas bacterias pertenecen a la categoría de las inofensivas (bacterias saprofitas) que se multiplican sobre un medio orgánico muerto, pero también las hay que se multiplican y viven sobre materia viva (bacterias patógenas), destruyendo un organismo vivo en el transcurso de su vida. Los microorganismos patógenos que se encuentran en las aguas residuales urbanas son patógenos de la fiebre tifoidea, paratifoidea, disentería, fiebre del agua, tularemia, etc.
La presencia de un tipo especial de bacterias en él, un grupo de Escherichia coli, indica la contaminación del agua con bacterias patógenas. Estas bacterias no son patógenas, pero su presencia indica que las bacterias patógenas también pueden estar presentes en el agua. Para evaluar el grado de contaminación del agua con bacterias patógenas, determine si - título, es decir la menor cantidad de agua por ml que contiene una Escherichia coli. Entonces, si el título de Escherichia coli es 100, esto significa que 10 ml del agua estudiada contiene una Escherichia coli. Con un título de 0,1, el número de bacterias en 1 ml es 10, y así sucesivamente. Para las aguas residuales urbanas, el título de Escherichia coli no suele exceder de 0,000001. A veces determinan si: un índice o la cantidad de E. coli en 1 litro de agua.
Cuerpo de agua como receptor de aguas residuales
La mayor parte de las aguas residuales son recibidas por los cuerpos de agua. Las aguas residuales deben limpiarse parcial o completamente antes de verterse en el depósito. Sin embargo, existe un cierto aporte de oxígeno en el reservorio, el cual puede ser parcialmente aprovechado para la oxidación de la materia orgánica que ingresa a él junto con las aguas residuales; el depósito tiene cierta capacidad de limpieza, es decir, en él, con la ayuda de microorganismos: mineralizadores, las sustancias orgánicas pueden oxidarse, pero el contenido de oxígeno disuelto en el agua disminuirá. Sabiendo esto, es posible reducir el grado de tratamiento de las aguas residuales en las instalaciones de tratamiento antes de verterlas a un embalse.
No se debe exagerar la capacidad de los cuerpos de agua, en particular los ríos, para recibir grandes masas de aguas residuales, incluso si el balance de oxígeno permite tal descarga sin tratamiento final. Cualquier masa de agua, incluso una pequeña, se utiliza para bañarse en masa y tiene un significado arquitectónico, decorativo y sanitario.
Métodos de limpieza de EPS
Los PSV generalmente se dividen en 3 grupos principales:
Agua pura, generalmente utilizada para refrigeración;
Agua ligeramente contaminada o condicionalmente limpia generada por el lavado de productos terminados;
Aguas sucias.
Los siguientes métodos se utilizan para limpiar la PSV:
limpieza mecánica.
Limpieza física y química.
Limpieza quimica.
Limpieza biológica.
1.6.1. Limpieza mecánica de PSV
La purificación mecánica de PSV está destinada a aislar de ellos las impurezas no disueltas y parcialmente coloidales. Los métodos de limpieza mecánica incluyen: a) filtrado; b) defender; c) filtrado; d) eliminación de impurezas no disueltas en hidrociclones y centrífugas.
Tirante Se utiliza para aislar sustancias flotantes grandes y contaminantes más pequeños, principalmente fibrosos, del líquido residual. Las rejillas se utilizan para separar sustancias grandes y los tamices para las más pequeñas. Se deben disponer rejillas para la limpieza previa en todas las plantas de tratamiento de aguas residuales. Los tamices se utilizan como dispositivos independientes, después de pasar por los cuales PSV se puede descargar en un depósito o en la red de alcantarillado de la ciudad.
por asentarse los contaminantes no disueltos y parcialmente coloidales de origen mineral y orgánico se aíslan del PSV. Mediante la decantación, es posible separar de las aguas residuales tanto partículas con un peso específico mayor que el peso específico del agua (hundimiento), como con un peso específico menor (flotación). Los tanques de sedimentación para el tratamiento de IWW pueden ser instalaciones independientes, donde finaliza el proceso de tratamiento, o instalaciones destinadas solo al tratamiento preliminar. Para aislar las impurezas insolubles que se hunden, se utilizan tanques de sedimentación tanto horizontales como radiales; en su diseño, difieren poco de los tanques de sedimentación utilizados para clarificar las aguas residuales domésticas.
Filtración sirve para retener la materia suspendida que no se ha asentado durante la decantación. Se utilizan filtros de arena, filtros de diatomeas y filtros de malla con una capa de filtro.
filtros de arena Se utiliza para bajo contenido de sólidos. Los filtros de dos capas han demostrado su eficacia. La capa inferior de la carga es arenosa con un tamaño de grano de 1-2 mm, y la capa superior es de virutas de antracita. El agua residual se suministra desde arriba, luego se suministra agua de lavado y se descarga el agua sucia.
filtros de tierra de diatomeas. En estos filtros, el líquido residual se filtra a través de una fina capa de tierra de diatomeas aplicada sobre superficies porosas. La cerámica, la malla metálica y la tela se utilizan como materiales porosos. También se utilizan composiciones de polvo artificial de diatomeas con alta capacidad de adsorción. Dichos filtros proporcionan un alto efecto de limpieza.
hidrociclones utilizado para la clarificación de aguas residuales y espesamiento de sedimentos. Son abiertos y agresivos. Los hidrociclones abiertos se utilizan para aislar la sedimentación estructural y las impurezas flotantes gruesas de las aguas residuales. Los hidrociclones a presión se utilizan para separar de las aguas residuales solo la sedimentación de impurezas estructurales gruesas resistentes a los agregados. Los hidrociclones abiertos están disponibles sin dispositivos internos, con un diafragma y un deflector cilíndrico, y son de varios niveles. Estos últimos se utilizan para aislar impurezas gruesas pesadas que no se apelmazan y productos derivados del petróleo.
1.6.2. Limpieza física y química de PSV
Los métodos de limpieza física y química incluyen: a) extracción; b) sorción; c) cristalización; d) flotación.
A) extracción. La esencia del método de extracción para el tratamiento de aguas residuales industriales es la siguiente. Cuando se mezclan líquidos mutuamente insolubles, los contaminantes contenidos en ellos se distribuyen en estos líquidos según su solubilidad.
Si el agua residual contiene fenol, el agua se puede mezclar con benceno (un solvente), en el que el fenol se disuelve en mucha mayor medida, para aislarlo. Por tanto, haciendo actuar sucesivamente benceno sobre el agua, es posible conseguir una eliminación casi completa del fenol del agua.
Como disolventes se suelen utilizar diversas sustancias orgánicas: benceno, tetracloruro de carbono, etc.
La extracción se realiza en depósitos-extractores metálicos en forma de columnas con boquillas. Se suministra un solvente desde abajo, cuya gravedad específica es menor que la gravedad específica del agua, como resultado de lo cual el solvente se eleva. Las aguas residuales contaminadas se alimentan desde arriba. Las capas de agua, al encontrarse con un solvente en su camino, gradualmente emiten contaminantes del agua. El agua purificada se descarga desde abajo. Esta técnica, en particular, se puede usar para purificar fenol que contiene PSV.
B) Sorción. Este proceso consiste en el hecho de que los contaminantes del líquido de desecho son absorbidos por el cuerpo sólido (adsorción), depositados en su superficie activamente desarrollada (adsorción) o entran en interacción química con él (quimisorción). La adsorción se usa con mayor frecuencia para purificar el PSV. En este caso, se agrega un adsorbente triturado (cuerpo sólido) al líquido residual a tratar y se mezcla con las aguas residuales. Luego, el adsorbente saturado con contaminantes se separa del agua por sedimentación o filtración. Más a menudo, el agua residual tratada pasa continuamente a través de un filtro cargado con un adsorbente. Los siguientes se utilizan como adsorbentes: carbón activado, coque, turba, caolín, aserrín, cenizas, etc. La mejor sustancia, pero la más cara, es el carbón activado.
El método de sorción se puede utilizar, por ejemplo, para la purificación de IWW de estaciones generadoras de gas que contienen fenol, así como IWW que contienen arsénico, sulfuro de hidrógeno, etc.
c) Cristalización. Este método de limpieza solo se puede utilizar si la concentración de contaminantes en el EPS es significativa y su capacidad para formar cristales. Por lo general, el proceso preliminar es la evaporación de las aguas residuales para crear una mayor concentración de contaminantes, en la que sea posible su cristalización. Para acelerar el proceso de cristalización de los contaminantes, el agua residual se enfría y se mezcla. La evaporación y cristalización de las aguas residuales se suelen realizar en estanques y embalses naturales. Este método de purificación de PSV no es económico, por lo que no se ha utilizado ampliamente.
D) flotación. El proceso se basa en la flotación de partículas dispersas junto con burbujas de aire. Se utiliza con éxito en varias ramas de la tecnología y para la purificación de PSV. El proceso de flotación consiste en que las moléculas de partículas insolubles se adhieren a las burbujas de aire y flotan juntas hacia la superficie. El éxito de la flotación depende en gran medida del tamaño de la superficie de las burbujas de aire y del área de su contacto con las partículas sólidas. Para aumentar el efecto de flotación, se introducen reactivos en el agua.
1.6.3 Análisis químico de EPS
La composición de las aguas residuales, incluso las de buena calidad, suele ser difícil de predecir. En primer lugar, esto se aplica a las aguas residuales después del tratamiento químico y bioquímico, como resultado de lo cual se forman nuevos compuestos químicos. Por lo tanto, como regla general, la idoneidad de los métodos, incluso bastante bien probados, para la determinación de los componentes individuales y los esquemas de análisis debe comprobarse de antemano.
Los requisitos principales para los métodos de análisis de aguas residuales son una alta selectividad, de lo contrario pueden ocurrir errores sistemáticos que distorsionen completamente el resultado del estudio. De menor importancia es la sensibilidad del análisis, ya que es posible tomar grandes volúmenes de agua analizada o recurrir a un método adecuado de concentración del analito.
Para concentrar los componentes a determinar en las aguas residuales se utilizan la extracción, evaporación, destilación, sorción, coprecipitación y congelación del agua.
Tabla 2. Esquemas para la separación de componentes de aguas residuales con alto contenido de sustancias orgánicas volátiles.
| Opción 1 | La muestra se acidifica con H 2 SO 4 hasta una reacción ligeramente ácida, se destila con vapor de agua hasta obtener un pequeño residuo. |
|
| Destilado 1: ácidos volátiles y neutros Alcalina y nuevamente se destila con vapor de agua hasta obtener un pequeño residuo. | Residuo 1: ácidos no volátiles, sulfatos de amina, fenoles y neutros |
|
| | Residuo 2: sales de sodio de ácidos volátiles, fenoles |
|
| opcion 2 | La muestra se alcaliniza y se destila con vapor de agua hasta obtener un pequeño residuo. |
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| Destilado 1: bases volátiles y neutros | Residuo 1: sales de ácidos volátiles y no volátiles |
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| Acidificar y destilar con vapor de agua hasta obtener un pequeño residuo. |
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| Destilado 2: compuestos neutros volátiles | Residuo 2: sales de bases volátiles. Agitar y extraer con éter. |
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Tabla 3. Esquema para la separación de componentes de aguas residuales con bajo contenido de sustancias orgánicas volátiles
| A una muestra (25-100 ml) de agua residual se le agrega hasta que NaCl y HCl estén saturados a una concentración de ≈ 5% |
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| Extraído con éter dietílico |
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| Extracto 1: compuestos neutros, ácidos. Tratado tres veces con solución de NaOH al 5% | Fase acuosa 1: añadir NaOH hasta pH ≥ 10, extraer varias veces con éter, combinar extractos |
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| Fase acuosa 2: ácidos débiles (principalmente fenoles). Saturar con CO 2 hasta que precipite NaHCO 3, tratar con varias porciones de éter, combinar los extractos | Capa de éter: sustancias neutras. Seco Seco. Na 2 SO 4 , el éter se elimina por destilación, el residuo seco se pesa, se disuelve en éter y se transfiere a una columna de gel de sílice. Eluir sucesivamente con isooctano alifático, benceno aromático. Se evapora el disolvente de cada eluato, se pesa el residuo. | Fase acuosa 3: compuestos no volátiles anfóteros, mejor solubles en agua que en éter. Neutralizar CH 3 COOH, extraer con varias porciones de éter, combinar los extractos | Capa de éter: compuestos básicos. Secar con Na 2 SO 4 , separar el éter por destilación, pesar el residuo seco |
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| La capa de éter se seca anhidra. Na2SO4, el éter se elimina por destilación, el residuo seco se pesa | fase de agua. Se elimina el éter, se acidifica, se trata con varias porciones de éter | Extractos combinados: sustancias anfóteras. Secar con Na 2 SO 4 , separar el éter por destilación, pesar el residuo seco. | fase de agua. Acidificado a pH 3-4, evaporado a sequedad. Residuo apto para la determinación de carbono |
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| La capa etérea se seca con Na 2 SO 4 , el éter se separa por destilación. El resto se pesa. | La fase acuosa se desecha | |||
1.6.3.1 Determinación de sustancias orgánicas por cromatografía
La gasolina, el queroseno, los aceites combustibles y lubricantes, el benceno, el tolueno, los ácidos grasos, los fenoles, los pesticidas, los detergentes sintéticos, los compuestos organometálicos y otros compuestos orgánicos llegan a las aguas superficiales a través de la escorrentía. La materia orgánica en las muestras de aguas residuales tomadas para el análisis se altera fácilmente mediante procesos químicos y bioquímicos, por lo que las muestras recolectadas deben analizarse lo antes posible. En mesa. Las figuras 2 y 3 muestran los esquemas para la separación de sustancias orgánicas presentes en las aguas residuales.
Varios métodos cromatográficos son ampliamente utilizados para la identificación y cuantificación: gas, columna, cromatografía líquida, cromatografía en papel, cromatografía en capa fina. Para la determinación cuantitativa, la cromatografía de gases es el método más adecuado.
Como ejemplo, considere la definición de fenoles. Estos compuestos se forman o utilizan en el proceso de refinación de petróleo, producción de papel, tintes, medicamentos, materiales fotográficos y resinas sintéticas. Las propiedades físicas y químicas de los fenoles hacen que sea relativamente fácil determinarlos mediante cromatografía de gases.
1.6.3.2 Determinación de compuestos orgánicos por espectrometría de masas
En el análisis de aguas residuales, las capacidades de la espectrometría de masas son especialmente importantes en términos de identificación de compuestos de estructura desconocida y análisis de mezclas complejas, determinación de microcomponentes en el contexto de sustancias acompañantes, cuya concentración es órdenes de magnitud superior a las concentraciones de los componentes que se están determinando. Aquí son adecuados GLC con MS, tandem MS, una combinación de HPLC y MS para el análisis de no volátiles, así como métodos de "ionización suave" e ionización selectiva.
Las cantidades residuales de polietoxilatos de octilfenol en las aguas residuales, su biodegradación y los productos de cloración formados durante el tratamiento biológico y la desinfección de las aguas residuales pueden determinarse mediante GLC-MS con EI o ionización química.
La necesidad de analizar compuestos de diferente volatilidad se reflejó en el esquema para el análisis de cantidades traza de compuestos orgánicos contenidos en aguas residuales después del tratamiento en una planta de tratamiento. Aquí, se usó GLC para determinaciones cuantitativas y se llevó a cabo un análisis cualitativo usando GC-MS. Compuestos altamente volátiles - halocarbonos C 1 - C 2 fueron extraídos con pentano de 50 ml de una muestra de agua; Se inyectaron 5 µl del extracto en una columna de 2 mx 4 mm con escualano al 10 % en Chromosorb W-AW a 67 °C; gas portador - una mezcla de argón y metano; detector de captura de electrones con 63 Ni. Si era necesario determinar cloruro de metileno, entonces el pentano que eluía con él se reemplazaba por octano, que eluía más tarde. Se usó 1,2 dibromoetano como estándar interno. El grupo de hidrocarburo aromático se determinó mediante análisis de espacio de cabeza en un circuito cerrado.
La combinación de diferentes métodos de ionización permite identificar de manera más confiable los diversos componentes de la contaminación de las aguas residuales. Para la caracterización general de sustancias orgánicas presentes en aguas residuales y lodos de depuradora, se utiliza una combinación de GC y MS con ionización EI y CI. Los compuestos orgánicos extraíbles de las aguas residuales con hexano se cromatografiaron sobre gel de sílice, eluyendo con hexano, cloruro de metileno y éter. Las fracciones resultantes se analizaron en un sistema que consiste en un cromatógrafo de gases con un tubo capilar de 25 m de largo, conectado a una fuente de iones de un espectrómetro de masas de doble enfoque. La temperatura de la columna se programó de 40 a 250°C a razón de 8°C/min. Se identificaron 66 compuestos por tiempos de retención cromatográficos de gases y espectros de masas EI y CI. Entre estos compuestos se encontraban los metoxibencenos halogenados, el diclorobenceno, el hexaclorobenceno, el triclosán metilado, el oxadiazón, etc. Este método también permitió realizar una evaluación semicuantitativa de las concentraciones de estos compuestos.
1.6.3.3 Métodos de análisis de pruebas químicas
Sistemas HNU Inc. Producen kits de prueba para la determinación de petróleo crudo, combustibles combustibles, aceite usado en suelo y agua. El método se basa en la alquilación de Friedel-Crafts de hidrocarburos aromáticos que se encuentran en productos derivados del petróleo con haluros de alquilo para formar productos coloreados: 
El cloruro de aluminio anhidro se utiliza como catalizador. Al analizar el agua, la extracción se realiza a partir de 500 ml de la muestra. Según el componente que se determine, aparecerán los siguientes colores del extracto:
Benceno - de amarillo a naranja;
Tolueno, etilbenceno, xileno: de amarillo anaranjado a naranja brillante;
Gasolina: de beige a marrón rojizo;
Combustible diesel: de beige a verde.
En el análisis de prueba, el fenol y sus derivados se determinan principalmente por la formación de un colorante azoico. El más común es el siguiente método: la primera etapa es la diazotización de la amina aromática primaria con nitrito de sodio en un medio ácido, lo que lleva a la formación de una sal de diazonio:
ArNH 2 + NaNO 2 + 2HCl → + Cl ¯ + NaCl + 2H 2 O,
La segunda etapa es la combinación de una sal de diazonio con fenoles en un medio alcalino, dando lugar a la formación de un compuesto azoico:
+ Cl ¯ + Ph–OH → ArN=N–Ph–OH + HCl
Si la posición del par es cerrada, entonces formada sobre- compuesto azoico:
El acoplamiento azoico con compuestos hidroxilados, los más activos en forma de aniones fenolato, casi siempre se lleva a cabo a un pH de 8 a 11. Sales de diazonio 
En solución acuosa son inestables y se descomponen gradualmente en fenoles y nitrógeno, por lo que la principal dificultad para crear métodos de ensayo para la determinación de fenoles y aminas radica precisamente en la obtención de compuestos diazo estables.
Como reactivo estable al almacenamiento para la determinación de fenol, se ha propuesto una sal compleja de tetrafluoroborato de 4-nitrofenildiazonio (NDF):
O 2 N–Ph–NH 2 + BF 4 → BF 4
Para determinar el fenol, a 1 ml del líquido analizado se le añade 1 cuadrado de papel de filtro impregnado con NDP y 1 cuadrado de papel impregnado con una mezcla de carbonato de sodio y cloruro de cetilpiridinio (CP).
En presencia de CP, el color se profundiza debido a la formación de un ion asociado en el grupo hidroxi disociado:
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 +
La determinación de fenol no interfiere con cantidades de anilina de 50 veces. No interfiera con la determinación de fenol 2,4,6-sustituido, 1-naftol 2,4-sustituido y 2-naftol 1-sustituido. Rangos de contenidos determinados para fenol: 0,05 - 0,1 - 0,3 - 0,5 - 1 - 3 - 5 mg/l. Las pruebas desarrolladas sirvieron para determinar fenoles en aguas residuales.
La mayoría de los métodos de prueba utilizan 4-aminoantipirina como reactivo. El fenol y sus homólogos con 4-aminoantipirina forman compuestos coloreados en presencia de hexacianoferato (III) a pH 10:
Prácticamente no reacciona con 4-aminoantipirina n-cresol y aquellos fenoles para-sustituidos en los que los grupos sustituyentes son grupos alquilo, benzoílo, nitro, nitroso y aldehído. El rango de contenido determinado para los sistemas NANOCOLOR ® Phenol, Hach Co., CHEMetrics es de 0,1 a 5,0 mg/l de fenol.
2. Parte práctica
2.1 Fundamentos teóricos de los métodos de control de calidad para limpieza IWW
Para controlar la calidad de la limpieza de IWW, es necesario crear laboratorios especiales, por ejemplo, un laboratorio de saneamiento industrial.
Dado que la composición de IWW es bastante diversa, es necesario monitorear constantemente la calidad de la purificación de estas aguas.
Consideremos algunos métodos para la determinación de compuestos orgánicos en aguas residuales naturales.
2.1.1 Método de cromatografía de gases
Analizamos el fenol y sus derivados.
El agua residual analizada se diluye con un volumen igual de solución de hidróxido de sodio 1 M, extraída con una mezcla de dietil y éter de petróleo 1:1 para separar todas las demás sustancias orgánicas contenidas en el agua residual de las sales de sodio de los fenoles que quedan en el agua. fase. La fase acuosa se separa, acidifica y se inyecta en un cromatógrafo de gases. Sin embargo, más a menudo, los fenoles se extraen con benceno y el extracto de benceno resultante se cromatografía. Tanto los fenoles como sus ésteres metílicos se pueden cromatografiar. La figura muestra un cromatograma de gases de un extracto bencénico de una mezcla de fenoles obtenido sobre una columna de vidrio de 180 cm de largo y 6 mm de diámetro exterior, rellena con una fase líquida de carbohidrato del tipo apieson L. 70 ml/min. Se utilizó un detector de ionización de llama. En estas condiciones, la separación de los picos en el cromatograma es suficientemente clara y es posible cuantificar sobre- y PAGS-clorofenoles, fenol y metro-cresol.
Para determinar una pequeña cantidad de compuestos orgánicos, es necesario preconcentrarlos por sorción sobre carbón activo. Dependiendo del contenido de compuestos orgánicos, se pueden tomar de 10 - 20 ga 1,5 kg de carbón. Después de pasar el agua analizada a través de sustancias especialmente purificadas, debe ser desorbida. Para ello, el carbón vegetal se seca sobre una bandeja de cobre o vidrio en atmósfera de aire limpio, el carbón vegetal seco se coloca en un cartucho de papel cubierto con lana de vidrio, y se desorbe con un solvente adecuado en un aparato Soxhlet durante 36 horas o más. .
Ningún disolvente puro es capaz de extraer todas las sustancias orgánicas adsorbidas, por lo que hay que recurrir al tratamiento secuencial con varios disolventes o utilizar mezclas de disolventes. La recuperación más satisfactoria de las sustancias orgánicas absorbidas se logra usando una mezcla de 47 % de 1,2-dicloropropanol y 53 % de metanol.
Después de la extracción, el disolvente se separa por destilación, el residuo se disuelve en cloroformo. Si queda un residuo insoluble, se disuelve en ácido acético, se evapora y se pesa el residuo seco. La solución de cloroformo se disuelve en éter y luego el análisis se da en la tabla. 3.
R 
es. Fig. 4. Cromatograma de gases de un extracto bencénico de una mezcla de fenoles de una muestra de agua residual: 1 – o-clorofenol; 2 - fenol; 3 - m-cresol; 4 - p-clorofenol.
2.1.2 Método de espectroscopia de masas
La muestra se colocó en el extractor, se agregó un estándar interno, se cubrió con un filtro de carbón activado y la fase de vapor se sopló a través del filtro durante 30 s para eliminar las impurezas del aire. Posteriormente se colocó un filtro limpio y se fijó el caudal a 1,5 l/min. Después de 2 horas, se retiró el filtro y se extrajo con tres porciones de 7 µl de CS 2 y se analizó mediante GLC capilar con un detector de ionización de llama. Los hidrocarburos clorados, pesticidas, bifenilos policlorados, hidrocarburos aromáticos policíclicos se extrajeron con hexano 2 × 15 ml en 1 l de muestra de agua. Las fases se separaron después de reposar durante al menos 6 horas, los extractos se secaron, se concentraron a 1 ml en una corriente de nitrógeno y se purificaron en una columna de floricium. Los hidrocarburos clorados, pesticidas y bifenilos se eluyeron con 70 ml de una mezcla de hexano y éter (85:15) y se concentraron a 1 ml. El concentrado se analizó en una columna capilar de vidrio de 50 m de largo con SE-54 con detector de captura de electrones; los compuestos desconocidos se identificaron mediante GC-MS.
Los hidrocarburos de parafina clorada en lodos, sedimentos y otros objetos ambientales se determinaron tratando muestras con ácido sulfúrico y separándolas en fracciones con mínima contaminación por otros compuestos usando cromatografía de adsorción en Al 2 O 3 . Estas fracciones en solución de hexano se inyectaron en una columna cromatográfica SE-54 de 13 mx 0,30 mm. La temperatura inicial de la columna era de 60°C; después de 1 min, la temperatura comenzó a aumentar a razón de 10°C/min hasta 290°C. Se registraron espectros de masas completos en el rango de masas de 100 a 600 amu. m.e. cada 2s. El límite de detección fue de 5 ng, que correspondía a una concentración relativa de 10 -9 .
conclusiones
El desarrollo de estructuras ambientales no puede llevarse a cabo sin una adecuada justificación ambiental. La base de tal justificación es la evaluación del impacto de las aguas residuales tratadas en las tomas de agua. La necesidad de realizar trabajos de evaluación del estado de embalses y cursos de agua se formuló a finales del siglo antepasado.
Los análisis sistemáticos de la calidad del agua purificada y del río se iniciaron en 1903 en el laboratorio del profesor V. R. Williams en la Academia Agrícola.
En la industria química, está prevista una introducción más amplia de procesos tecnológicos sin residuos y con bajo nivel de residuos, que tienen el mayor efecto medioambiental. Se presta mucha atención a mejorar la eficiencia del tratamiento de aguas residuales industriales.
Es posible reducir significativamente la contaminación del agua vertida por una empresa separando las impurezas valiosas de las aguas residuales; la complejidad de resolver estos problemas en las empresas de la industria química radica en la variedad de procesos tecnológicos y productos obtenidos. También cabe señalar que la mayor parte del agua de la industria se gasta en refrigeración. La transición de la refrigeración por agua a la refrigeración por aire reducirá el consumo de agua entre un 70 y un 90 % en varias industrias.
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Sí, así es: el agua es una sustancia orgánica y en este sentido es la base de todo. viviendo en la tierra. Más aforísticamente hablando, el agua es vida, y noen sentido figurado, pero literalmente.
Permítanme comenzar con una declaración simple: la ciencia nos dice que todo el mundo orgánico es incluyendo plantas y animales, son 80-90% agua, y todos los procesosvuelven a ocurrir con la participación directa de la misma agua. esto soloel hecho, por así decirlo, nos dice que el agua misma debe ser materia orgánicaEn este sentido, destacaré de inmediato que sumamente importante y al mismo tiempoigualmente simple y reconocido por todos, sin excepción, el hecho de que el nacimiento es todoorganismos de nuestro planeta está indisolublemente ligado al agua. Incluso lo pondría de esta manera:- esta es un agua especialmente transformada y organizada.
De hecho, uno no necesita tener siete palmos en la frente para ver que para cualquier organismo vivo, el agua no es sólo un indispensable, sino también el componente principalcomponente. Su cantidad en los organismos vivos, con la posible excepción deoscila entre 70 y 99,7% en peso. Por este solo hecho, sin mencionar el otroaún más significativo, es obvio que el agua juega no sólo un papel importantela actividad vital de los organismos, como todos sin excepción reconocen, y el papeldecisivo, decisivo, fundamental. Pero para desempeñar ese papel,debe ser en sí materia orgánica.
Extraño, sin embargo, resulta una cosa: en principio, nadie discute el papel principal del agua en la vida de todos los seres vivos sin excepción, y sin embargocontradicción flagrante a tal papel también es reconocido por todos químicamentela composición del agua, expresada por la fórmula H2O. Pero al hacerlo, voluntaria o involuntariamentese reconoce un hecho completamente absurdo, a saber, que el agua es este fundamento incondicionaltoda vida orgánica—en sí misma es materia inorgánica, en otras palabras,sustancia muerta
Por lo tanto, desde el principio, se sugiere una alternativa difícil: o bien idea errónea del agua como base de todos los seres vivos, o erróneacomprensión actual de la composición química del agua. El primer "cualquiera"descartado inmediatamente por no tener tierra debajo. permanece segundo"cualquiera", es decir, que la fórmula para el agua H2O es incorrecta. Sin tercera opciónEn este caso, no se da, y no puede ser en principio. Y aquí ya está a priori, es decir.antes de cualquier experiencia, hay muchas razones para afirmar que el agua en sí misma es una sustanciaorgánico. Es esta (¡y sólo esta!) cualidad la que puede convertirla en la base de todoviva. Y no importa qué argumentos en contra de esto, el actual bien alimentadociencia relajada, estos argumentos también son a priori, es decir, obviamente, sonerróneo. Sólo entonces la preguntaAntes de pasar a este tema principal, me gustaría llamar la atención sobreotro hecho notable en todos los aspectos, que, como veremos,Además, está directamente relacionado con el agua. El hecho es este: químicamentela base de cualquier sustancia viva, sin excepción alguna, escompuestos hidrocarbonados. Se sabe que un organismo vivo consiste en una combinaciónun número bastante limitado de elementos químicos. Así que digamos el 96% de la masaEl cuerpo humano está formado por elementos comunes como el carbono (C)hidrógeno (H), nitrógeno (N) y oxígeno (O)Entonces, para empezar, recordemos: además del agua, la otra base de todos los orgánicosLos compuestos en la tierra son carbohidratos. son simplescompuestos que consisten, repito, en carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O)de diferentes maneras, y normalmente se expresan mediante la fórmula general CnH2nOn. Para este momentopresto especial atención. Comparando estos dos momentos, ya podemos a priories decir, ante cualquier experiencia, además, con un ciento por ciento de certeza diránque el agua, como base de la vida, debe ser también un hidrocarburocompuesto. Y en su libro "Eternos misterios de la ciencia (a través de los ojos de un aficionado)", inclinado en los datos disponibles en la ciencia, demuestro consistentemente que el agua es de hechotiene la fórmula no H2O, pero CH2O, o, en otras palabras, es un hidrocarburocompuesto y, por lo tanto, materia orgánica. Sólo en esta capacidad, y noQué otro, puede servir como base de toda la vida en la Tierra.
Ahora para las proteínas. También son exclusivamente compuestos orgánicos complejos, que consisten en todos los mismos elementos familiares para nosotrosa saber, carbono, oxígeno e hidrógeno. En otras palabras, puede completamenterazón para afirmar que todos los seres vivos consisten en varias combinaciones de los mismoselementos de los que consiste el agua misma, si, por supuesto, en base a sus fórmulasCH2O. Este hecho pone todo en su lugar sin exageraciones ni masas adicionales.construcciones y accesorios artificiales, sirviendo solo para unir de alguna maneraincoherente. Entonces, el punto es pequeño: probar que el agua está realmente presentees una sustancia orgánica. Comencemos con esto.
No es necesario demostrar que el agua no es solo la principal, sino también la única sustrato absolutamente necesario de todos los seres vivos. Sin embargo, el punto central, de nuevo, es quepara que el agua desempeñe tal papel, debe ser orgánicamentesustancia. Aquí es donde radica todo el problema, ya que la ciencia moderna, y después de noy todas las personas que creen ciegamente en sus conclusiones siguen creyendo que el agua essustancia inorgánica, todo con el mismo bien conocido por todos los escolares fórmula H2O Es esta fórmula contra la que toda la ciencia mundial se ha estado golpeando la frente durante más de doscientos años.el momento en que el químico francés Lavoisier le dijo al mundo que el agua se compone de doselementos - hidrógeno y oxígeno, de los cuales se sigue naturalmente que ella comesustancia inorgánica. Desde ese momento, no solo todo lo poco científico, sino, ¿quéincreíble, y todo el mundo científico creía incondicionalmente en ello (y, además, cree enahora), que, en particular, se evidencia por un gran número de contradiccioneslas más fantásticas hipótesis y teorías sobre el origen de la vida. QuéPara derrocar esta fe "bienaventurada", se requiere aquí un avance, similar al quehecho en un momento Copérnico, presentando su sistema heliocéntrico en lugar deHipótesis geocéntrica ptolemaicaDe hecho, piensa por ti mismo: no solo increíble, sino también francamenteel hecho desalentador es que el más simplepensamiento, a saber: si el agua constituye hasta el 90% de la masa de todos los organismos vivos, si sin agua todos los seres vivos se marchitan y mueren, entonces ¿no se sigue de esto con total evidencia que el agua es la base de la vida, y no en algún sentido figurativo, simbólico, pero en el sentido más directo. En otras palabras, como premisa principal, es necesario reconocer que el agua en sí misma es una sustancia orgánica y, como tal, no es solo la principal, sino la única base de toda la vida en la Tierra. Si no hay agua, no hay (¡y no puede haber!) vida alguna.
Entonces, repito una vez más: el agua por su naturaleza es una sustancia orgánica y su fórmula no es H2O, sino CH2O, y en esta capacidad es de hecho (y no en sentido figurado) la base de toda la vida en la Tierra. Diré más: la sustancia química, que recibió el nombre de nitrógeno (N) en química, en realidad también es una sustancia orgánica (más precisamente, el mismo grupo hidrocarbonado CH2, que se mostrará a continuación)*. Estas dos conclusiones proporcionan las bases para una mirada completamente nueva sobre el origen de la vida. La vida no surgió en algunos tiempos antiguos bajo algunas condiciones excepcionales, como todavía cree el mundo científico. No, surge continua y literalmente ante nuestros ojos, porque su base, el agua, se conserva. Repito una vez más: en todos los sistemas vivos, el 98% de la masa recae en los siguientes cuatro elementos: hidrógeno, carbono, oxígeno, nitrógeno. Las proteínas, los ácidos nucleicos, en definitiva, todos los seres vivos, se componen principalmente de los mismos elementos. Este momento debe tomarse como punto de partida. La fórmula de la proteína en su forma general se ve así: CnH2nOn, o en su versión más simple: CH2O. Y aquí les pido su atención! Como nos aseguran los científicos, las proteínas y los ácidos nucleicos constituyen hasta el 98% de la sustancia de todos los organismos vivos. Pero al mismo tiempo, los mismos científicos afirman que el agua es hasta un 90% del mismo organismo vivo. Resulta que las proteínas y el agua juntas constituyen aproximadamente el 200% de la sustancia de los organismos vivos. Pero esto no puede ser: es imposible que un mismo organismo esté compuesto al cien por cien de una sustancia y al cien por cien de otra sustancia. Sólo hay una salida a esta situación difícil, si no delicada, a saber: reconocer que el agua en sí misma es una sustancia orgánica y, en esta capacidad, es también la base de los cuerpos proteicos. En este caso, todo encaja. Aquí surge una pregunta de fundamental importancia: ¿existe en la Tierra en estado libre y en volúmenes correspondientes a la masa total de los cuerpos vivos, tal sustancia que en sí misma consiste en una combinación de hidrógeno, carbono, oxígeno y nitrógeno? Al responderla, responderemos no solo a la pregunta sobre el origen de la vida, sino también a la pregunta sobre cuál es su base, su fundamento permanente, que le permite no solo existir, sino también reproducirse constantemente. Entonces: esta sustancia es agua y su fórmula no es H2O, sino CH2O. Naturalmente, se deduce de esto que es el agua (¡y nada más!) la sustancia que contiene todos los componentes de la vida antes mencionados: hidrógeno, oxígeno, carbono y nitrógeno (lo que representa realmente el nitrógeno se discutirá más adelante). En este sentido, el agua no pertenece sólo al grupo de los hidratos de carbono, sino que forma su base, su masa principal, y en esta capacidad representa, además, la única fuente prácticamente inagotable de toda la vida en la Tierra. Esto elimina la flagrante contradicción entre el contenido de agua y proteínas en los organismos vivos, que se mencionó anteriormente, porque en la fórmula propuesta aquí, el agua en sí misma forma la base natural tanto de las proteínas como de los ácidos nucleicos.
Sin embargo, toda la intriga aquí es que la fórmula del agua de Lavoisier, H2O, se ha interpuesto en el camino de tal reconocimiento como un obstáculo poderoso y aún insuperable. La creencia en su verdad que se ha conservado hasta el día de hoy, a su vez, dio lugar a muchas teorías e hipótesis diferentes, a veces las más fantásticas, sobre el origen de la vida, de las que está llena la historia de las ciencias.
