• Вітчизняна наука та медицина в XIX – початку XX ст Хімія 19 століття
• Що таке пептиди? Типи та види пептидів. Все про пептиди та антивікова косметика з пептидами Додаткові пептиди не утворюються
• Токсична дія на людину небезпечних хімічних речовин
• Радіоавтографія Метод авторадіографії у цитології
• Ідентифікація бактерій за антигенною структурою
• Органічні речовини у стічній воді Що таке органічні сполуки у воді
• Водневий показник (pH-фактор)
• Що таке pH води і чому важливо його знати
• Окисно-відновлювальний потенціал Окисно-відновлювальні системи
• Оборотна окислювально-відновна система Оборотні окислювально-відновлювальні системи

Доля забруднюючих речовин у природних водах складається по-різному. Тяжкі метали, потрапивши у водойму, розподіляються за різними формами, після чого поступово виносяться з течією, захоплюються донними відкладеннями або поглинаються водними організмами (насамперед, зв'язуючись з SH-групами), з якими осідають на дно, причому різні форми важких металів поглинаються різною мірою.

Нафтопродукти практично не змішуються з водою і розтікаються її поверхнею тонкою плівкою, яка відноситься течіями і з часом адсорбується на зважених частинках і осідає на дно. Розчинені нафтопродукти також адсорбуються на завислих частках, або окислюються розчиненим у воді киснем, причому розгалужені вуглеводні окислюються швидше за нерозгалужені. Також нафтопродукти можуть засвоюватися водними мікроорганізмами, проте тут ситуація зворотна: розгалужені засвоюються повільніше.

Поверхнево – активні речовини адсорбуються на завислих частках і осідають на дно. Також можуть розкладатися деякими мікроорганізмами. Деякі ПАР утворюють нерозчинні солі з кальцієм і магнієм, проте оскільки такі ПАР погано миляться у твердій воді, їх намагаються замінювати речовинами, що не утворюють нерозчинних солей. Поведінка ПАР, що не утворюють нерозчинних солей, в основному описується кінетичними моделями з використанням ефективної лінійної швидкості потоку з товщі води на дно.

Добрива, потрапивши у водойму, зазвичай поглинаються живими організмами, різко збільшуючи біомасу, але, зрештою, все одно осідають на дно (хоча частково можуть бути витягнуті з донних відкладень назад).

Більшість органічних речовин, у тому числі отрутохімікати, або гідролізуються, або окислюються розчиненим киснем, або дещо рідше зв'язуються з гумусовими кислотами або іонами Fe 3+ . І окисленню та гідролізу можуть сприяти деякі мікроорганізми. Окислення піддаються речовини, що містять сірку в низьких ступенях окиснення, подвійні зв'язки, ароматичні кільця з донорними замісниками. Також окислюються атоми вуглецю, пов'язані з киснем, і атоми вуглецю у поляризованих зв'язків:

Галогеновмісні сполуки, а також ароматичні сполуки з мета-орієнтуючими замісниками (наприклад, NO 2 –групою) та галогенами окислюються набагато повільніше, ніж незаміщені аналоги. Кисневмісні групи в молекулі або o, n - орієнтуючі замісники (крім галогенів) в ароматичному кільці, навпаки, прискорюють окислення. Загалом відносна стійкість сполук до окислення у воді приблизно така ж, як і в атмосфері.

Гідролізу піддаються, в першу чергу, сполуки, що містять полярні зв'язки вуглець – галоген, значно повільніше – складноефірні зв'язки, ще повільніше – зв'язки C –N.

Збільшення полярності зв'язку призводить до прискорення гідролізу. Кратні зв'язки, а також зв'язки з ароматичним ядром практично не гідролізуються. Також погано гідролізуються сполуки, в яких один атом вуглецю містить кілька атомів галогенів. Якщо результаті гідролізу утворюються кислоти, то підвищення рН, зазвичай, сприяє цьому процесу, якщо утворюються підстави – посиленню гідролізу сприяє зменшення рН. У сильнокислих середовищах прискорюється процес гідролізу зв'язків З – Про, але уповільнюється гідроліз зв'язків вуглець – галоген.

Як окислення, і гідроліз органічних сполук описуються кінетичними моделями і може бути охарактеризовані періодом напівперетворення цих сполук. Гідроліз, що каталізується кислотами та основами, описується більш складними моделями, оскільки його швидкість дуже залежить від рН (Рис.).

Таку залежність зазвичай виражають рівнянням

k = k n + k а * 10 - pH + k b £„ * 10 14 -рН,

де k - загальна константа швидкості гідролізу, k n - константа швидкості гідролізу в нейтральному середовищі, k a - константа швидкості гідролізу, що каталізується кислотою, k b - константа швидкості гідролізу, що каталізується основою.

Продукти окислення та гідролізу, як правило, менш небезпечні для організмів, ніж вихідні речовини. Крім того, вони можуть далі окислитися до Н 2 Про і 2 або засвоїтися мікроорганізмами. У гідросфері другий шлях вірогідніший. Хімічно стійкі органічні речовини в результаті виявляються в донних відкладах за рахунок адсорбції на суспензіях або поглинання мікроорганізмами.

У всіх водоймах ефективні лінійні швидкості потоку розчинених речовин на дно зазвичай набагато менше 10 см на добу, тому цей шлях очищення водойм досить повільний, зате дуже надійний. Органічні речовини, що потрапили в донні відкладення, зазвичай руйнуються мікроорганізмами, що мешкають у них, важкі метали перетворюються на нерозчинні сульфіди.

На правах рукопису

ІЗВЕКОВА Тетяна Валеріївна

ВПЛИВ ОРГАНІЧНИХ СПОЛУКІВ, що містяться в природних водах, на якість питної води (на прикладі м. Іванова)

Іваново - 2003

Робота виконана у Державній освітній установі вищої професійної освіти "Іванівський державний хіміко-технологічний університет".

Науковий керівник: Доктор хімічних наук,

доцент Гриневич Володимир Іванович

Офіційні опоненти: Лікар хімічних наук,

професор Базанов Михайло Іванович Доктор хімічних наук, професор Яблонський Олег Павлович

Провідна організація: Інститут хімії розчинів Російської

академії наук (м. Іваново)

Захист відбудеться 1 грудня 2003 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 212.063.03 у Державній освітній установі вищої професійної освіти "Іванівський державний хіміко-технологічний університет" за адресою: 153460, м. Іваново, пр. Ф. Енгельса, .

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Державної освітньої установи вищої професійної освіти "Іванівський державний хіміко-технологічний університет".

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

Базаров Ю.М.

Актуальність роботи. Проблема, пов'язана з присутністю різних органічних сполук у питній воді, привертає до себе увагу не лише дослідників різних галузей науки та фахівців водопідготовки, а й споживачів.

Зміст органічних сполук у поверхневих водах змінюється у межах і залежить від багатьох чинників. Домінуючою з них є господарська діяльність людини, внаслідок якої поверхневі стоки та атмосферні опади забруднені різноманітними речовинами та сполуками, включаючи і органічні, що містяться в мікрокількостях, як у поверхневих водах, так і питній воді. Деякі речовини, такі як пестициди, поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАУ), хлорорганічні сполуки (ХОС), включаючи діоксини, навіть у мікродозах є надзвичайно небезпечними для здоров'я людини. Це зумовлює їхню пріоритетність поряд з іншими екотоксикантами та вимагає відповідального підходу при виборі технології водопідготовки, моніторингу та контролю якості, як питної води, так і вододжерела.

Тому дослідження вмісту ХОС як у воді джерела водопостачання, так і поява останніх у питній воді; визначення ризику на здоров'я населення при короткостроковому та довготривалому вживанні води як потенційної небезпеки загрози здоров'ю та для вдосконалення діючих систем водопідготовки має актуальне значення. У дисертаційній роботі дослідження проводилося на прикладі Вольського водосховища, що забезпечує

80% споживання питної води населенням м. Іванова. __

Робота виконана відповідно до тематичних планів досліджень Іванівського державного хіміко-технологічного університету (2000 – 2003 рр.), ГРАНТом РФФІ № 03-03-96441 та ФЦНП.

Основною метою даної роботи було виявлення взаємозв'язку між якістю води в Уводському водосховищі та питною водою, а також оцінка ризику виникнення канцерогенних та загальнотоксичних ефектів у населення. Для досягнення цих цілей було виконано:

експериментальні вимірювання наступних найбільш важливих показників якості води: рН, сухий залишок, ГПК, концентрації фенолів, летких галогенвуглеводнів (хлороформу, чол" ~ [хлоретану,

Трихлоретилену, тетрахлоретилену, 1,1,2,2-тетрахлоретану), хлорфенолів (2,4-дихлорфенолу, 2,4,6-трихлорфенолу) та пестицидів (гама ГХЦГ, ДДТ), як у джерелі водопостачання, так і питної води;

Визначено основні джерела та стоки вуглеводнів нафти та фенолів в Уводському водосховищі;

Розрахунки величин ризику виникнення канцерогенних та загальнотоксичних ефектів та розроблено рекомендації щодо зниження ймовірності їх виникнення у споживачів води.

Наукова новизна. Виявлено закономірності тимчасової та просторової зміни якості води у джерелі водопостачання м. Іванова. Встановлено взаємозв'язки між вмістом основних токсикантів у джерелі водопостачання та якістю питної води, які дозволяють шляхом варіювання дози хлору або вдосконаленням системи водопідготовки знизити ризики розвитку несприятливих канцерогенних та загальнотоксичних ефектів. Встановлено взаємозв'язок між вмістом зваженої органічної речовини та хлорфенолів у водосховищі та питній воді. Показано, що вміст хлороформу обумовлюється величинами рН та перманганатною окислюваністю (ПЗ) природної води. Вперше визначено ризики розвитку несприятливих органолептичних, загальнотоксичних та канцерогенних ефектів у городян, а також пов'язані з цим скорочення очікуваної тривалості життя та шкоди здоров'ю населення.

Практична значимість. Вперше визначено основні джерела (канал Волга-Виводь та атмосферні випадання) та стоки вуглеводнів нафти та фенолів (гідродинамічний винос, біохімічна трансформація, седиментація та випаровування) в Уводському водосховищі. Крім того, отримані експериментальні дані можуть бути використані як для прогнозу зміни якості води у водосховищі та питній воді. Надано рекомендації щодо водозабору з контрольованої глибини у певні пори року, а також для еколого-економічного обґрунтування необхідності модернізації систем водопідготовки.

Основні положення, що виносяться на захист. 1. Закономірності просторово-часового та міжфазного розподілу ХОС у водоймі.

2. Взаємозв'язок утримання ХОС в Уводському водосховищі та у питній воді, що пройшла всі етапи водопідготовки.

3. Результати балансових розрахунків щодо надходження та виведення вуглеводнів нафти та фенолів з водойми.

4. Результати розрахунку ризику для здоров'я населення при короткостроковому та довготривалому вживанні води, що пройшла водопідготовку, скорочення очікуваної тривалості життя (LLE) та збитків, виражених у грошовому еквіваленті, завданих здоров'ю населення м. Іваново за статистичною вартістю життя (ССЖ) та збитками по « мінімального розміру суми страхування відповідальності за заподіяння шкоди життю, здоров'ю...».

Публікація та апробація роботи. Основні результати дисертації були повідомлені на III Російському науково-технічному семінарі "Проблеми питного водопостачання та шляхи їх вирішення", Москва, 1997; Всеросійської науково-технічної конференції "Проблеми освоєння та використання природних ресурсів Північно-Заходу Росії", Вологда, 2002; ІІ Міжнародній науково-технічній конференції "Проблеми екології на шляху до сталого розвитку регіонів", Вологда, 2003.

Об'єм дисертації. Дисертацію викладено на 148 стор., містить 50 табл., 33 рис. та складається із вступу, літературного огляду, методик досліджень, обговорення результатів, висновків та списку цитованої літератури, що включає 146 найменувань.

У першому розділі розглянуті основні джерела та стоки органічних, включаючи хлорорганічні сполуки у природних поверхневих водах, механізми утворення та розкладання хлорорганічних сполук у воді. Дано порівняльний аналіз різних методів водопідготовки (хлорування, озонування, УФ-випромінювання, ультразвук, рентгенівське випромінювання), а також вплив того чи іншого методу знезараження води на вміст у ній ХОС. Показано, що в даний час не існує жодного методу та засобу без тих чи інших недоліків, універсального для всіх видів обробки води: підготовки питної води, знезараження промислових стоків, стічних побутових та зливових вод. Тому найбільш ефективним та економічно вигод-

ним є підвищення якості природних вод у джерелах водопостачання. Таким чином, вивчення формування та міграції основних токсикантів у кожному конкретному випадку водопостачання є не тільки актуальним, а й обов'язковим як для покращення якості води у джерелі, так і для вибору методу водопідготовки.

У другому розділі наведено об'єкти досліджень: поверхневий (Уводьське водосховище, рис. 1) та підземний (Горинський водозабір) джерела водопостачання, а також вода з міського водопроводу.

Аналіз показників якості проводили за атестованими методиками: рН-потенціометричними; сухий залишок та завислі речовини визначалися ваговим методом; хімічне (ХПК), біохімічне (БПК5) споживання кисню та розчинений кисень - титриметрично, леткі феноли - фотометрично (КФК-2М), нафтопродукти визначали ІЧ-спектрофотоме-ричним методом («8ресогс1-80М»), леткі галогеновуглеводні , хлоретилени, хлоретани) визначали як газохроматографічно, так

та фотометричними методами, хлор-феноли та пестициди (гама ГХЦГ, ДДТ) – газохроматографічними методами (газовий хроматограф марки «Біолют» з детектором електронного захоплення (ДЕЗ)). Випадкова похибка вимірювання ХОС хроматографічними методами (довірча ймовірність 0,95) не перевищувала 25%, а відносна похибка вимірювання решти всіх показників якості води за стандартними методиками не перевищувала 20%.

Глава 3. Якість води в Уводському водосховищі. Глава присвячена аналізу просторово-часового розподілу органічних сполук та впливу на них узагальнених показників (глава 2). Вимірювання показали, що зміна величини рН не виходить за межі толерантності водної екосистеми

сховища

Ми. за винятком кількох вимірів (станції: гребля, канал). Сезонні зміни – підвищення шовковості, а. отже, і величини рН води у період пов'язані переважно з процесами фотосинтезу. Починаючи з 1996 року (водозабір) відзначається тенденція до підвищення рН. відповідно за роками: 7,8 (1996); 7.9 (1997 р.); 8,1 (1998 р.); 8,4 (2000 р.); 9,0 (2001 р.). що, мабуть, пов'язано з підвищенням біопродуктивності водосховища та накопиченням біомаси у воді. Це свідчить про поступове підвищення рівня трофності водойми.

Аналіз вмісту органічних речовин (рис. 2) у воді водоймища Уводського з 1993 по 1995 р. показав збільшення їх вмісту до 210 мг/л, причому розчинених органічних речовин до 174 мг/л, а у виваженій формі їх вміст зріс до 84 %. Найбільша кількість розчинених органічних речовин відзначається в районі д. Рожнове, а зважені органічні речовини більш менш рівномірно розподілені по водойми.

Дослідження вмісту органічних речовин у складі розчинених і зважених форм на водозаборі показало, що у фазі стійкого водообміну основна маса органічних сполук знаходиться в розчиненому або колоїдно-розчиненому стані (93-98,5%).

Під час паводку (2 квартал) вміст органічних сполук, як у розчиненій, так і у виваженій формі збільшується, причому зважені форми співвідносять 30 35 % від загального вмісту органічних речовин. Необхідно 01менп. що у фази стійкого водообміну вміст органічних сполук та районі водозабору вищий, ніж у зимові місяці. Очевидно, це пов'язано з більш інтенсивними процесами окислення, фотоситезу або гідролізу частини органічних речовин (можливо нафтопродуктів) та переведенням їх у розчинене сосюяние.

Розмір ПЗ змінювалася протягом 1995-2001 1г. у межах (мг Оо/л): 6.3-10.5; середньорічні величини становили: 6,4-8,5. Зміст біохімічно окислюваних органічних сполук (БПК5) у воді Уводського водосхо-

■ 1 квартал У 2 квартал ОЗ квартал У 4 квартал

нилища коливалося від 1,1 - 2,7 мг 02/л при нормованих значеннях 2 мг Ог/л БПК5,аПО- 15мгОг/л.

Максимальне значення цитотоксичності розчинів, схильних до окислення (хлорування, озонування), виникає при мінімальному співвідношенні БПК/ПО, що вказує на присутність у розчині біологічно неокислюваних сполук. Отже, за певних умов окиснення заміщених сполук може призводити до утворення проміжних продуктів, що мають більш високу цитотоксичність.

Результати вимірювань (табл. 1) показують, що спостерігається тенденція зменшення відносин БПК5/ПО, що свідчить про накопичення у водоймі органічних речовин, що важко окислюються, і є негативним фактором для нормального функціонування водосховища, і, як наслідок, підвищується ймовірність утворення ХОС при хлоруванні води.

Таблиця 1

Зміна відносини БПК5/ПО за сезонами_

Сезон Значення БПКз/ПЗ

1995 1996-1997 р.р. 1998 2000-2001 р.р.

Зима 0,17 0,17 0,15 0,15

Весна 0.26 0,23 0,21 0,21

Літо 0,13 0,20 0,20 0,19

Осінь 0,13 0,19 0,19 0,18

Середн. 0,17 0,20 0,19 0,18

За весь досліджуваний період часу кількість розчиненого кисню в Уводському водосховищі ніколи не падала нижче за норму і абсолютні значення за роками близькі між собою. Влітку через збільшення інтенсивності процесів фотосинтезу концентрація розчиненого кисню знижується в середньому до 8,4 мг/л. Це призводить до зниження інтенсивності окислювальних процесів забруднюючих речовин, проте адекватного зростання вмісту органічних сполук (ОС) у 3 кварталі не спостерігається (рис. 2). Отже, основними каналами розкладання ОС є або фотохімічні процеси, або реакції гідролізу та біохімічного окиснення, а не хімічного окиснення.

Контроль за вмістом органічних речовин (рис.3) по акваторії водосховища показав, що середній вміст летких фенолів та вуглеводнів нафти максимально у весняний період і становить близько 9 та 300 ПДКр.х. відповідно. Особливо високі концентрації відзначаються в районі д. Мікшино (14 і 200 ПДКр.х.), д. Рожнове (12 і 93 ПДКр.х.) та поблизу д. Іванкове

понад 1000 ПДКр. (За нафтопродуктами). Отже, накопичення у воді Уводьского водосховища біохімічно органічних речовин, що важко окислюються, є наслідком забруднення водосховища, що і пояснює підвищення величини ПЗ.

1 квартал мг/л

2квартал ю-

3 квартал 5 -

4 квартал Про

12 3 4 Нафтопродукти

Рис. 3. Просторово тимчасовий розподіл летких фенолів і нафтопродуктів від часу року по станціям (1995 р.): 1) гребля, 2) «Мік|ні1ю», 3) ^анал, 4) «Рожнове», 5) «Іванкове».

Для з'ясування основних причин "підвищеного вмісту у воді водосховища фенолів і вуглеводнів нафти (НП) було виміряно їх вміст в атмосферних опадах (табл. 2), що дозволило з рівняння балансу визначити основні джерела та стоки цих сполук у водосховищі (табл. 3).

Таблиця 2

Концентрації фенолів і вуглеводнів нафти в атмосферних випаданнях

Показник Сніговий покрив* Дощові опади

1 2 3 4 15 1 Серед.

Феноли, мкг/л 17 12 15 8 19 IV 12

НП. мг/л 0,35 відс 0,1 відс 0,05 0.1 0,3

*1) гребля,2) «Мнкшино», 3) канал, 4) «Рожнове», 5) «Іванкове».

Таблиця 3

Джерела та стоки фенолів та вуглеводнів нафти в Уводському водосховищі

З'єднання Джерела надходження, т/рік 2, т/рік Джерела виведення, т/рік* А. т/рік

Дощовий стік Талі води Стік Р-Виводь Канал Волга-Виводь ГВ, т/рік БТ, т/рік і, т/рік

Феноли 0,6 0,3 0,5 0,8 2,2 1,1 0,3 0,6 -0,2 (8,5%)

НП 13,76 2,36 156,3 147,7 320,1 111,6 93,6 96,0 -18,9 (5,9%)

* ГВ – гідродинамічний винос: БТ – трансформація (біохім), І – випаровування; X-сумарне надходження; Д - різниця між прибутковими та видатковими статтями.

Забрудненість атмосферних випадень НП, порівняно із вмістом їх у водоймі у весняний паводок невелика і становить для снігу 0,1 мг/л (2 ПДКпіт), а для дощу 0,3 мг/л (6 ПДКпіт), тому підвищені концентрації НП, спостерігаються навесні (рис. 3) у воді водоймища Уводського, викликані іншими джерелами. Дані таблиці. 3 показують наступне:

Основними джерелами надходження вуглеводнів нафти до Уводського водосховища є канал Волга-Уводь та стік річки Уводь (приблизно по 50 %), атмосферні випадання та талі води не мають істотного впливу на вміст НП у воді водосховища;

Для фенолів основними джерелами є всі аналізовані канали надходження: канал Волга-Виводь - 36%, дощовий стік - 26%, стік нар. Забирай - 23%, талі води - 15%;

Визначено основні канали виведення: для фенолів – гідродинамічний винос (~50 %); для НП - гідродинамічний винос, випаровування та біохімічна трансформація -34,30,29 % відповідно.

Вимірювання вмісту загального органічного хлору, що включає леткі, адсорбуються та екстрагуються ХОС (рис. 4), показали, що сумарний вміст ХОС у перерахунку на хлор у водосховищі максимально в період весняного водообміну в районі д. Іванкове – 264 та літній період – 225 мкг/ л («Мікши-но»), а осінній - канал, Іванкове (234 і 225 мкг/л відповідно).

■ 1 квартал

□ 2 квартал

□ 3 квартал В4 квартал

1 2 3 4 5 серед водозабір горнил.

Слід зазначити, що у 1995-96г.г. у районі водозабору не більше чутливості методик, ХОС який завжди виявлялися, то 1998 р. хлороформ реєструвався в 85 % вимірів, а четыреххлористий вуглець у 75 %. Діапазон значень, що варіюються, для хлороформу становив від 0,07 до 20,2 мкг/л, (середнє - 6,7 мкг/л), що в 1,5 рази вище ПДКр.х., а для ССЦ від 0,04 до 1 ,4 мкг/л (в середньому 0,55 мкг/л), при нормованій відсутності його у водотоку. Концентрації хлоретиленів у воді водосховища не перевищували нормованих величин, проте в 1998 році влітку "зареєстрували тетрахлоретилен, присутність якого в природних водах неприпустима. ,2-

тетрахлоретан. Однак у 1998 року було виявлено наявність 1,2-дихлорэтана у районі водозабору під час весняного водообміну.

Хлорфеноли в водосховищі Уводського накопичуються переважно в придонних шарах води, причому під час паводку (2 квартал) їх концентрація збільшується. Аналогічний розподіл спостерігається і у зважених та розчинених органічних речовин (рис. 2). Таким чином, спостерігається хороша кореляція між зростанням вмісту завислих речовин (коефіцієнт кореляції 11=0,97), а саме органічних суспензій (у 12,5 разів) та концентрацій хлор-фенолів у воді водосховища (рис. 5).

С, мкг/дм* У фазу стійкого водооб-

2,4-дихлорфенол / міна вміст хлорфенолів у

2,4,6-трихлорфенол/. районі водозабору максимально,

що, мабуть, пов'язано з переміщенням токсикантів на поверхню

зваж.в-ва шари з придонних шарів, від-

60 70 80 мас.%

що вважаються вищим вмістом

Рис. 5. Залежність концентрації хлору, г р манням органічних зважених фенолів від вмісту зваж-г

чених органічних речовин. речовин.

Протягом усього періоду досліджень у-ГХЦГ, ДДТ та його метаболіти у воді Уводського водосховища та питної води виявлено не були. Очікуваного зменшення вмісту ОС в результаті процесу розведення в пробах вод, що відбираються, на послідовно розташованих станціях («Рожново», «Мікшино», «Іванкове») не відбувається. Наприклад, на станції «Рожнове» середні концентрації фенолів, НП. хлороформу, трихлоретилену. ПЗ становлять у частках ПДКрх відповідно 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.

Дещо інша ситуація відзначається на станціях «Канал» та «Плотина». Процеси розведення тут проявляються всім вимірюваних сполук.

Середні концентрації фенолів, НП, хлороформу, трихлоретилену, ПЗ на станції «Канал» складають у частках ПДКрх відповідно – 7,4; 30; 0,7; 0,04, 0,55; середні концентрації на станції «Плотина» - 4,8; 10;<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.

Глава 4. Взаємозв'язок якості води у джерелі водопостачання та питної води. Протягом усього періоду спостережень простежується взаємозв'язок між вмістом хлорорганічних сполук в Уводському водосховищі та в питній воді після процесу хлорування. Сумарний вміст хлорорганічних сполук у перерахунку на хлор максимально в резервуарі чистої води на вході в горколектор у всіх періодах, що спостерігаються (рис. 4). Зазначимо, що збільшення цього показника після хлорування води підземного джерела незначне (1,3 рази), а максимальне значення – 88 мкг/л.

Таблиця 4

Річна динаміка утримання ХОС в Уводському водосховищі

■ Показник ■ -■■ ......- Середнє значення, мкг/дм * ПДКр.х.,

1995 р. ** 1996-1997 р.р. 1998 р. мкг/дм3

Хлороформ<5-121 /8,6 <5-12,6/8,0 1,4-15,0/7,8 5

ССЦ<1-29,4/1,3 <1 0,08-1,4/0,5 отс.

1,2-дихлоретан___<6 <6 <0,2-1,7/0,6 100

Трихлортгілен<0,4-13/0,81 <0,1-0,1 /0,05 <0,1-0,1 /0,03 10

Тетрахлоретилен<0,04-0,1 /0,02 отс.

1,1,2,2-тетрахлоретан - -<0,1 отс.

2,4-дихлорфенол -<0,4-3,4/1,26 <0,1-2.1 /0,48 О 1С.

2,4,6-трихлорфенол j<0.4-3,0/1,3 | <0,4-2,3/0,43 ОТС.

♦min - шак/(середньор.); ** - усередн. дані щодо 6 станцій спостереження.

Спостерігається сприятлива для екосистеми водосховища тенденція зменшення вмісту всіх контрольованих ХОС (табл. 4), але середньорічні концентрації хлороформу, чотирихлористого вуглецю, тетрахлоретилену, 2,4-дихлорфенолу та 2,4,6-трихлорфенолу перевищують відповідні

ПДКрХ, тобто. водні екосистеми зазнають підвищених навантажень за цими сполуками.

Після хлорування концентрації ХОС у питній воді зростають, але не перевищують відповідних нормативів, встановлених для питної води, крім 2,4-дихлорфенолу (табл. 5).

Таблиця 5

Річна динаміка утримання ХОС у питній воді

Середнє значення, мкг/дм"1 *

1995 19961997 р.р. 1998 2000 2001 ПДКп**

Хлороформ 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)

ССЦ<1 <1 0.2-0.86 (0,5) 0,2-1,2 (0,53) 0.2-1.1 (0,51) 6/2

1,2-дихлоретан<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

Трихлоретилен<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

Тетрахлоретилен -<0.04-0.1 (0,06) <0,040,1 2/1

1,1,2,2-тетрахлоретан - -<0,1 <0,10.12 <0,1 200

2,4-дихлорфенол – 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-трихлорфенол -<0,4-2,8 (0,92) <0.4-3.1 (1,26) <0.4-1.3 (0,78) <0,4 4/10

Гама ГХЦН ДДТ -<0,002 2/отс

*тах - тт/(середньорічні значення); **ГДК„ - норми РФ/ - норми ВООЗ.

С1 Періодично (в окремі місяці) на-

Я-З-З-З! оЯ-С-О"+СНСЬ спостерігався підвищений вміст хло-О С1 О роформа щодо норм, рекомендо-

ванних ВООЗ. Кількість хлороформу, що утворюється, обумовлюється величинами рН, ПЗ природної води (рис. 7), що не суперечить літературним даним.

Періодично (в окремі місяці) спостерігався підвищений вміст хлороформу щодо норм, рекомендованих ВООЗ. Кількість хлороформу, що утворюється, обумовлюється величинами рН, ПЗ природної води (рис. 7), що не суперечить літературним даним.

Концентрація 2,4-дихлорфенолу перевищувала нормовану величину (ГДК„ -2 мкг/л) у 30 % вимірів у середньому на 40 -5-50 % протягом усього періоду

спостережень. Зазначимо, що максимальні концентрації хлорфенолів у питній воді спостерігалися влітку (3 квартал), що корелює з їх вмістом у районі водозабору.

З хф, мкг/дм3

Рис. 7. Взаємозв'язок змісту хло- Рис. 8. Взаємозв'язок між вмістом-роформа в питній воді від рН (1) єм хлорфенолів у питній та хлорфе-іХПК(2) у природній воді нолів (1), зважених органічних

(Я, = 0,88; = 0,83). сполук (2) у природній воді

(К | - 0,79; К2 _ 0,83).

Простежується тенденція збільшення хлорфенолів у питній воді: 2,4-дихлорфенолу в середньому в 2 рази, а 2,4,6-трихлорфенолу – 1,3 рази на літній період часу. Є хороша кореляція (рис. 8) між концентрацією хлорфенолів у питній воді, а також їх концентрацією та вмістом зважених органічних сполук у природній воді.

У зв'язку з тим, що концентрації хлорфенолів у придонних шарах вищі і переважно перебувають у зваженому стані, необхідно покращити процес фільтрування води, а також здійснювати водозабір із контрольованої глибини. особливо у весняно-літній період.

Глава 5. Оцінка впливу питної води для здоров'я населення. За допомогою

комп'ютерної програми "Чиста вода". розробленої науково-виробничим об'єднанням «ПОТІК» м.Сант-Петербург, була виконана оцінка відповідності питної води по коро>>еми\1 показа1елям і проведена оцінка ризику порушення функціонування ор!анов і систем людини при вживанні води, що пройшла водопідготовку (1абл. 6) .

Результати розрахунку показують зменшення ризику несприятливих органолептичних ефектів при споживанні питної води як негайної дії, так і хронічної інтоксикації щодо природної води в районі водозабору. Значну частину до нього вносять такі показники як феноли та його хлорпохідні (2,4-дихлорфенол і 2.4,6-трихлорфенол). З іншого сто-

рони після процесу водопідготовки збільшується (в 1,4 рази) ризик канцерогенних ефектів (хлороформ, чотирихлористий вуглець і трихлоретилен) та загальнотоксичний ризик: хронічної дії у 4-5 разів та сумарної у 2-3 рази, який формують феноли, хлороформ, чотирихлористий вуглець , 1,2-дихлоретан та трихлоретилен.

Таблиця 6

Результати розрахунку ризику по 1998 р.

Показники Ризик

Поверхн. Дно Питна

Ризик розвитку несприятливих органолептичних ефектів (негайного дійства.) 0,971 0,999 0,461

Ризик розвитку несприятливих органолептичних ефектів (хронічної інтоксикації) 0,911 0,943 0,401

Ризик канцерогенних ефектів 0,018 0,016 0,21

Ризик загальнотоксичний (розвиток хронічної інтоксикації) 0,001 0,001 0,005

Ризик загальнотоксичний (сумарний) 0,003 0,003 0,008

Отримані дані дозволили виділити пріоритетні політанти з чис-

ла досліджених, такі як хлороформ, чотирихлористий вуглець і трихлоретилен, 1,2-дихлоретан, 2,4-дихлорфенол і 2,4,6-трихлорфенол, які роблять істотний внесок у сумарний загальнотоксичний ризик.

Знайдені значення ймовірностей прояву загальнотоксичних та канцерогенних ефектів значно перевищують нормовану величину ризику. Допустимий (прийнятний ризик) від речовин з канцерогенними властивостями лежить в інтервалі 1 (Г4 до 10"6 чол/чол-рік, тобто значення ризику захворювань та смерті при споживанні води є неприйнятними").

Показано, що сучасний стан споживаної населенням м. Іванова питної води, що призводить до погіршення його здоров'я та як наслідок скорочення тривалості життя: чоловіки – 5,2; жінки – 7,8 років (табл. 7).

Таблиця 7

Скорочення очікуваної тривалості груп населення___

Найменування ризику (Я), частки отн. од. 1ХЕ = Ь х К, рік

Чоловіки жінки

Середня тривалість життя 56 71

Середній вік населення 37 42.3

Очікуваний залишок я<изни 19 28.7

Ризик розвитку несприятливих органолептичних ефектів (негайної дії) 0,157 Показник, що характеризує виникнення нестійких негативних реакцій організму на спожиту питну воду (алергічні реакції та ін.). Органолеп. показники немед. дії здебільшого не призводять до ЬЬЕ.

Продовження табл. 7

Ризик розвитку несприятливих органолептичних ефектів (хронічна інтоксикація) 0,09 Показник, що характеризує виникнення стійких негативних реахцій організму на спожиту питну воду (набута "глобальна" алергія, хвороби органів дихання, анемія та ін.)

Ризик канцерогенних ефектів 0,02 Показник, що характеризує виникнення мутагенних та канцерогенних ефектів в організмі людини (ракові пухлини, зміна ДНК та ін.)

Ризик загальнотоксичний (розвитку хрон. інтоксикації) 0,006 Показник, що характеризує розвиток у людини захворювань органів дихання, ендокринної системи, сечостатевих шляхів та ін.

ЬЄ 0.11 0.17

£1ХЕ, рік 5,2 7,8

Результати розрахунків показують, що найбільше скорочення продовжу-

ності життя визначається факторами, що формують несприятливі органолептичні ефекти, величина яких визначається вмістом фенолів та їх хлорпохідними (табл. 6).

У практиці застосовується економічна оцінка впливу довкілля на здоров'я, що складається виходячи із вартості життя та суми плат на відновлення здоров'я. Тому було розраховано збитки (У) здоров'ю населення м.Іваново (450 тис. чол.) від споживання питної води, що пройшла підготовку, за статистичною вартістю життя (табл. 8) та збитки за «мінімальним розміром суми страхування відповідальності за заподіяння шкоди життю, здоров'ю, або майну інших осіб та навколишньому природному середовищу у разі аварії на небезпечному об'єкті» (табл. 9).

Таблиця 8

Розрахунок величини шкоди виходячи з статистичної вартості життя (ССЖ)*

Чисельність у м. Іванові, людина Чоловіки (164000) Жінки (197250)

ЬЬЕ від споживання неякісної питної води для однієї людини, років 5,2 7,8

Середня (очікувана) тривалість життя, років 56 71

Збитки від скорочення тривалості життя однієї людини, виражені у грошовому еквіваленті, € 3496,6 4407,4

Сумарні збитки, € 0,96 млрд.

* ССЖ = ВВП х Тср / N. де ВВП - внутрішній валовий продукт, руб; Т^, - Середня тривалість життя, років; N – кількість населення, людина.

Таблиця 9

Розрахунок величини збитків, виходячи з "мінімального розміру страхової суми"

Збитки від скорочення тривалості життя однієї людини, виражені в грошовому еквіваленті, € Чоловіки Жінки

Сумарні збитки, €** 0,3 млрд.

** підстава ст. 15 Закону РФ "Про промиш. безпеки небезпечних об'єктів" №116-ФЗ (п 2)

З отриманих значень (табл. 7-9), на території Іваново має місце область неприпустимого екологічного ризику (Ю^.-.Ю"4), що вимагає проведення природоохоронних заходів, незалежно від масштабів фінансових витрат. Важливо, що розрахований рівень екологічного ризику може бути обумовлений лише споживанням питної води.

Так як основною проблемою в системі водопідготовки є утворення ХОС при хлоруванні води, а через велику протяжність трубопроводів у місті не можна повністю виключити хлорування з процесу водопідготовки, то зробити це можливо, замінивши хлор на 1-му ступені хлорування іншим окислювачем, в якості якого пропонується озон, а на 2-му ступені - хлорування.

Основні результати та висновки

1. Встановлено, що зміна вмісту органічних сполук в Уводському водосховищі в часі має тенденцію до зменшення, хоча концентрації нафтопродуктів і летких фенолів, як і раніше, значно вищі за нормовані величини до 42 і 4 ПДКр.х. відповідно.

2. Показано, що зменшення вмісту органічних сполук внаслідок процесу розведення на послідовно розташованих станціях («Рожнове», «Мікшино», «Іванкове») не відбувається. Явище розведення характерне лише фенолів, а нафтопродуктів, хлороформу і трихлорэтилена відзначається явне зростання концентрацій, що пов'язані з додатковими джерелами надходження (дифузія з мулових вод, поверхневий стік).

Основними джерелами надходження вуглеводнів нафти до Уводського водосховища є канал Волга-Уводь і стік річки Уводь (при

приблизно по 50%), атмосферні випадання та талі води не впливають на вміст нафтопродуктів у воді водосховища;

Визначено основні канали виведення: для фенолів – гідродинамічний винос (~50 %); для нафтопродуктів – гідродинамічний винос, випаровування та біохімічна трансформація – 34,30,29 % відповідно.

4. Показано, що концентрації ХОС у питній воді взаємопов'язані як із процесами всередині водоймища, так і з процесом знезараження води -хлоруванням.

7. Сучасний стан споживаної населенням м. Іванова питної води, що призводить до погіршення його здоров'я і як наслідок скорочення тривалості життя (чоловіки – 5 років, жінки – 8 років, 2001 р.). Розмір фінансових втрат оцінюється 0,3 млрд. €/рік, а, виходячи зі статистичної вартості життя, в 0,96 млрд. €/рік.

8. Показано, що хлорфеноли у воді Уводського водосховища знаходяться переважно у складі зваженої речовини, тому рекомендовано для зниження їх концентрації в питній воді поліпшити процес фільтрування, а також здійснювати водозабір з контрольованої глибини, особливо у весняно-літній період.

1. Гриневич В.І., Ізвекова Т.В., Костров В.В., Чеснокова Т.А. Кореляційні зв'язки між якістю води у водотоку та питним водопостачанням // Тез. доп. на 3-му Російському науково-технічному семінарі "Проблеми питного водопостачання та шляхи їх вирішення", Москва. -1997.-С. 123-125.

2. Гриневич В.І., Ізвекова Т.В., Костров В.В., Чеснокова Т.А. Джерела хлорорганічних сполук у питній воді м. Іваново // Журнал "Інженерна екологія" №2,1998. – С. 44-47.

3. Гриневич В.І., Костров В.В., Чеснокова Т.А., Ізвекова Т.В. Якість питної води у м. Іваново. // Збірник наукових праць "Навколишнє середовище та здоров'я людини"// Іваново, 1998. - С. 26-29.

4. Извекова Т.В., Гриневич В.І., Костров В.В. Хлорорганічні сполуки у питній воді // Тез. доп. «Проблеми освоєння та використання природних ресурсів Північно-Заходу Росії: Матеріали Всеросійської науково-технічної конференції.». - Вологда: ВДТУ, 2002. - С. 85-88.

5. Извекова Т.В., Гриневич В.І., Костров В.В. Хлорорганічні полютанти в природному джерелі водопостачання та в питній воді м. Іванова // Журнал "Інженерна екологія" №3,2003. – С. 49-54.

6. Извекова Т.В., Гриневич В.І. Органічні сполуки у воді Уводського водосховища // Тез. доп. На другій Міжнародній науково-технічній конференції „Проблеми екології на шляху до сталого розвитку регіонів”. – Вологда: ВоГТУ, 2003. – С. 212 – 214.

Ліцензія ЛР №020459 від 10.04.97. Підписано до друку 27.10.2003 Формат паперу 60x84 1/16. Тираж 90 екз. Замовлення 2 "$". Іванівський державний хіміко-технологічний університет. 153460, м. Іваново, пр. Ф. Енгельса, 7.

Відповідальний за випуск

Ізвєкова Т.В.

Вступ.

Розділ 1 Літературний огляд.

§ 1-1 Санітарно-гігієнічні характеристики органічних забруднювачів питної води.

§1.2 Джерела утворення хлорорганічних сполук.

§ 1.3 Основні методи підготовки питної води.

Глава 2. Методики та об'єкт експериментальних досліджень.

§2.1 Фізико-географічна характеристика району Уводського водосховища.

§ 2.2 ОНВС - 1 (м. Авдотьїне).

§ 2.3 Методики визначення концентрацій органічних та неорганічних сполук.

§ 2.3.1 Взяття проб води та підготовка до аналізу.

§2.3.2 Інструментальні методи дослідження ХОС.

§ 2.4 Визначення летких галогенорганічних сполук у воді

§2.4.1 Визначення хлороформу.

§ 2.4.2 Визначення чотирихлористого вуглецю.

§2.4.3 Визначення 1,2-дихлоретан.

§ 2.4.4 Визначення трихлоретилену.

§ 2.5 Визначення хлорорганічних пестицидів (у-ГХЦГ, ДЦТ).

§2.5.1 Визначення хлорфенолів (ХФ).

§ 2.6 Оцінка якості та обробка результатів вимірювань.

§ 2.7 Визначення узагальнених показників якості води.

Глава 3. Якість води в Уводському водосховищі.

§ 3.1 Основні показники якості води в Уводському водосховищі.

§3.1.1 Вплив зміни рН.

§ 3.1.2 Співвідношення зважених та розчинених речовин у водоймі.

§3.1.3 Розчинений кисень.

§3.1.4 Зміни БПК5, ГПК.

§ 3.2 Токсичні речовини (фенол, нафтопродукти).

§3.2.1 Вплив атмосферних опадів.

§ 3.2.2 Основні джерела та стоки вуглеводнів нафти та фенолів у Уводському водосховищі.

§ 3.3 Хлоровані вуглеводні у воді Уводського водосховища.

Глава 4 Взаємозв'язок якості води у джерелі водопостачання та питної води.

§ 4.1 Якість питної води м. Іванова.

§ 4.2 Вплив якості води у джерелі водопостачання на питну воду.

§ 4.3 Якість прісних підземних вод.

Глава 5. Оцінка впливу питної води на здоров'я населення.

§5.1 Порівняльна оцінка ризику здоров'ю населення.

§ 5.2 Оцінка ризику скорочення очікуваної тривалості життя. Розрахунок шкоди здоров'ю населення за статистичною вартістю життя.

§ 5.4 Обґрунтування необхідності реконструкції системи водопідготовки на ОНВС – 1.

Вступ Дисертація з біології на тему "Вплив органічних сполук, що містяться в природних водах, на якість питної води"

Проблема вмісту різних органічних сполук у питній воді привертає до себе увагу не лише дослідників різних галузей науки та спеціалістів водопідготовки, а й споживачів. Зміст органічних сполук у поверхневих водах коливається в широких межах і залежить від багатьох факторів, основним з яких є господарська діяльність людини, в результаті якої поверхневі стоки та атмосферні опади забруднені різноманітними речовинами та сполуками, включаючи органічні. Певну роль забрудненні поверхневих природних вод грають сільськогосподарські стоки, які за масштабами локальних надходжень екотоксикантів поступаються промстокам, але через те, що вони поширені практично повсюдно, скидати їх з рахунку годі було. З сільськогосподарським забрудненням пов'язується погіршення якості поверхневих вод малих річок, і навіть певною мірою і підземних вод, що з рівні верхніх водоносних горизонтів з природними водотоками.

Складність проблеми полягає в тому, що набір органічних забруднених ниток, що містяться в мікрокількостях, як у поверхневих водах, так і питній воді дуже широкий і специфічний. Деякі речовини, такі як пестициди, ПАУ, хлорорганічні сполуки (ХОС), включаючи діоксини, навіть у мікродозах є надзвичайно небезпечними для здоров'я людини. Однією з головних причин незадовільної якості питної води є підвищений вміст у ній саме хлорованих вуглеводнів. Це зумовлює їхню пріоритетність поряд з іншими небезпечними екотоксикантами та вимагає відповідального підходу при виборі технології водопідготовки, моніторингу та контролю якості, як питної води, так і вододжерела.

Більшість дослідників давно дійшли висновку, що для визначення конкретних причин і джерел утворення вуглеводнів, що містять хлор, необхідно знання складу органічних сполук, що містяться в природних водах, що використовуються як джерело водопостачання. Тому як об'єкт дослідження було обрано Уводське водосховище, що є головним джерелом водопостачання міста Іванова (80 % від загального обсягу водоспоживання), а також питної води після процесу підготовки.

Більшість ХОС гранично допустимі концентрації (ГДК) встановлено лише на рівні мікрограмів на літр і навіть менше, що й викликає певні труднощі під час виборів методів контролю . Підвищені концентрації такого роду сполук у питній воді є надзвичайно небезпечними для споживачів. Тетрахлорид вуглецю, хлороформ і трихлоретилен підозрюються в канцерогенній дії, а підвищений вміст таких сполук у воді, а отже, і в організмі людини, викликає руйнування печінки та нирок.

Таким чином, вивчення причин появи хлорованих вуглеводнів у питній воді в залежності від джерела водопостачання, визначення їх концентрацій та розробка рекомендацій щодо зниження ризику виникнення канцерогенних та не канцерогенних ефектів у споживачів питної води є актуальним. Саме це було основною метою даного дослідження.

1. ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД

§ 1.1. Санітарно-гігієнічні характеристики органічних забруднювачів питної води

За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я (ВООЗ), із 750 ідентифікованих хімічних забруднювачів питної води 600 – це органічні сполуки, які згруповані таким чином:

Природні органічні речовини, що включають гумінові сполуки, мікробні ексуданти та інші розчинені у воді продукти життєдіяльності тварин та рослин;

Синтетичні забруднення, що включають пестициди, діоксини та інші речовини, що виробляються промисловістю;

З'єднання, що додаються або утворюються в процесі обробки води, в окремому випадку - хлорування.

Названі групи логічно позначають шляхи потрапляння органічних забруднювачів у питну воду. У цій же роботі зазначено, що й ці 600 речовин становлять лише невелику частину загального органічного матеріалу, що є присутнім у питній воді. Дійсно, прогрес, досягнутий у вдосконаленні аналітичних методів, дозволив останнім часом ідентифікувати та занести на згадку про комп'ютери близько 300 органічних сполук, виявлених у підземних, поверхневих водах та питній воді.

На рис. 1 зображені деякі шляхи надходження та можливі перетворення забруднювачів у поверхневих водах. Забруднення підземних джерел водопостачання відбувається переважно через грунт. Так, накопичення у ґрунті цілеспрямовано внесених хлорорганічних пестицидів призводить до поступового проникнення їх у ґрунтові води підземних питних джерел. За даними роботи, третина артезіанських свердловин, призначених для питного водопостачання, тільки в США була закрита з цієї причини. Найчастіше у підземних водах виявляються хлорорганічні сполуки. За загальноприйнятою міжнародною термінологією вони називаються DNAPL (dense non-aqueous phase liquids), тобто. важкі неводні рідини (ТНЗР). Неводність означає, що вони утворюють окрему рідку фазу у воді подібно до нафтових вуглеводнів. На відміну від вуглеводнів нафти вони щільніші за воду. Ці речовини називають також рідинами, що щільно не змішуються з водою. У той же час їхня розчинність цілком достатня, щоб викликати забруднення підземних вод. Потрапивши до підземних вод, ХОС можуть зберігатися там десятиліттями і навіть століттями. Вони насилу видаляються з водоносних горизонтів і тому є довгострокове джерело забруднення підземних вод і довкілля загалом.

Рис. 1. Схема міграції ХОС у непроточному водоймищі

У керівництві ВООЗ зазначено, що рекомендовані величини мають тенденцію до похибки у бік зайвої обережності, що пов'язані з недостатністю даних і невизначеністю за її інтерпретації. Таким чином, рекомендовані величини допустимих концентрацій свідчать про перенесені концентрації, але не служать цифрами, що регламентують, визначальними якість води. Так, Агентством з охорони навколишнього середовища США, для вмісту хлороформу в питній воді було запропоновано як норматив величина не 30, а 100 мкг/л. Норматив для трихлоретилену має в 5 разів нижче значення в порівнянні з рекомендованим ВООЗ, а для 1,2 дихлоретану - в 2 рази. У той же час прийняті в США нормативи для 4-хлористого вуглецю в 2 рази, а для 1,1-Дихлоретілену в 23 рази перевищують рекомендовані ВООЗ. Такий підхід є правомірним і з погляду експертів ВООЗ, які підкреслюють, що запропоновані ними величини мають лише рекомендаційний характер.

Хлороформ 30

1,2 - Дихлоретан 10

1,1-Дихлоретилен 0,3

Пентахлорфенол 10

2,4,6 - Трихлорфенол 10

Гексахлорбензол 0,01

У табл. 1.1 представлені рекомендовані концентрації забруднювачів у воді встановлені на підставі токсикологічних даних та даних про канцерогенність з урахуванням середньої маси тіла людини (70 кг) та середньодобового споживання води (2 л).

Допустимий вміст хлорорганічних сполук (ХОС) у природній та питній воді за даними МОЗ РФ та їх токсикологічна характеристика зведена в табл. 1.2.

Серед багатьох органічних забруднювачів питної води увагу гігієністів особливо привертають ті сполуки, які є канцерогенними. Це здебільшого антропогенні забруднювачі, а саме: хлоровані аліфатичні та ароматичні вуглеводні, поліциклічні ароматичні вуглеводні, пестициди, діоксини. При цьому слід зазначити, що хімічні забруднювачі у воді здатні зазнавати під впливом комплексу фізико-хімічних та біологічних факторів, різні хімічні перетворення, що призводять до повного їх розпаду, так і до часткової трансформації. Результатом цих процесів може бути не тільки зниження несприятливого впливу органічних забруднювачів на якість води, але часом і його посилення. Наприклад, більш токсичні продукти можуть з'являтися при розпаді та трансформації деяких пестицидів (хлорофосу, малатіону, 2,4-Д), поліхлорованих біфенілів, фенолів та інших сполук.

Таблиця 1.2.

Допустимі концентрації та токсикологічна характеристика деяких

З'єднання ГДК, мкг/л Клас небезпеки Характер впливу організм людини

Питна вода Природні води (р.х.) ОДУ*

Показник шкідливості ***

Хлороформ 200/30** 5/60 2 с.-т. Наркотик, що діє токсично на обмін речовин та внутрішні органи (особливо на печінку). Викликає канцерогенний та мутагенний ефекти, подразнює слизові оболонки.

Тетрахлорид вуглецю 6/3** відс/6 2 с.-т. Наркотик. Вражає ЦНС, печінку, нирки. Має місцеву дратівливу дію. Викликає мутагенні, канцерогенні ефекти. Висококумулятивне з'єднання.

1,2-дихлорет 20/10** 100/20 2 с.-т. Політропна отрута. Вражає корково-підкіркові відділи головного мозку. Наркотик. Викликає дистрофічні зміни печінки, нирок та порушує функції серцево-судинної та дихальної систем. Чинить дратівливу дію. Канцероген.

1,1,2,2-тетрахлоретан 200 відс / 200 4 орг. Наркотик. Ушкоджує паренхіматозні органи. Має дратівливу дію.

Грихлоретил 70/3** 10/60 2 с.-т. Наркотик, має нейротоксічну та кардіотоксичну дію. Канцероген.

Пентахлорфенол 10** відс /10 2 с.-т. Має високу ліпофільність, накопичуючись в жирових відкладеннях і дуже повільно виводиться з організму

Тетрахлоре-тилен 2/1** відс/20 2 с.-т. Діє подібно до трихлоретилену, пригнічує центральну та периферичну нервові системи. Снодійний ефект сильніший, ніж у ССЦ. Вражає печінку та нирки. Має дратівливу дію.

Продовження табл. 1.2.

2-хлорфенол 1 відс / 1 4 орг. Мають помірні кумулятивні властивості. Порушують функцію нирок та печінки.

2,4-дихлорфенол 2 відс /2 4 орг.

2,4,6-три-хлорфенол 4/10** відс /4 4 орг.

Гама ГХЦГ 2/відс** відс/4 1 с.-т. Високотоксична нейротропна отрута, що володіє ембріо-токсичною і дратівливою дією. Вражає кровотворну систему. Викликає канцерогенні та мутагенні ефекти.

ДДТ 2/відс* * відс/100 2 с.-т. - орієнтовно-допустимі рівні вмісту шкідливих речовин у воді водойм господарсько-питного водокористування. - "орієнтуючі" нормативи, встановлені відповідно до рекомендацій ВООЗ

15] та Директивою 80/778 ЄС щодо якості питної води ЄС. - Лімітує ознака шкідливості речовини, за якою встановлено норматив:

С.-т. - санітарно-токсикологічний показник шкідливості; орг. - Органолептичний показник шкідливості.

Найбільш поширеними механізмами руйнування ХОС у навколишньому середовищі можна вважати фотохімічні реакції та, головним чином, процеси метаболічного розпаду за участю мікроорганізмів. Фотохімічне розкладання ХОС у молекулах, яких містяться ароматичні кільця та ненасичені хімічні зв'язки, відбувається внаслідок поглинання сонячної енергії в ультрафіолетовій та видимій областях спектру. Однак, не всі речовини схильні до фотохімічної взаємодії, наприклад, ліндан (у-ГХЦГ) при УФ-опроміненні лише ізомеризується в а-ГХЦГ. Схема передбачуваного механізму фотохімічного перетворення ДДТ показано на рис.2а.

Швидкість фотохімічного розпаду, а також склад кінцевих продуктів цієї реакції залежать від середовища, в якому відбувається цей процес. Лабораторні дослідження показали, що після опромінення УФ-випромінюванням (А. = 254 нм) протягом 48 год. до 80 % ДДТ розкладається, а серед продуктів знайдено ДДЕ (основна кількість), ДЦД та кетони. Подальші експерименти показали, що ДДД дуже стійкий до УФ-випромінювання, а ДДЕ поступово перетворюється на цілий ряд сполук, серед яких виявлені ПХБ. Метаболізм ХОС мікроорганізмами, заснований на використанні ними органічного вуглецю як їжа, практично завжди каталізується біологічними ферментами.

ДДЕ сг! а-чО'счО'о-

Днхлорбензофенон

С1- С - С1 I н ддд а) б)

Рис. 2. Схема передбачуваного механізму фотохімічного (а), метаболічного (б) перетворення ДДТ.

В результаті досить складних хімічних реакцій, що послідовно йдуть, утворюються різні метаболіти, які можуть виявитися або нешкідливими речовинами, або більш небезпечними для живих організмів, ніж їх попередники. Поширена схема метаболічного перетворення ДДТ, що у принципі вірна й інших ХОС, наведено на рис. 26 .

Необхідність введення в кожній країні стандартів контролю вмісту неорганічних та органічних забруднювачів у питній воді часто визначається особливостями землекористування у водному басейні, характером вододжерела (поверхневі та підземні води) та наявністю в них токсичних сполук промислового походження. Тому необхідно брати до уваги цілу низку різних місцевих географічних, соціально-економічних, промислових факторів, а також факторів, пов'язаних з харчуванням населення. Все це може спричинити значне відхилення національних стандартів від рекомендованих ВООЗ величин концентрацій різних токсикантів.

Висновок Дисертація на тему "Екологія", Ізвікова, Тетяна Валеріївна

Основні результати та висновки

1. Встановлено, що зміна вмісту органічних сполук в Уводьському водосховищі в часі має тенденцію до зменшення, хоча концентрації нафтопродуктів і летких фенолів, як і раніше, значно вищі за нормовані величини до 42 і 4 ПДКр.х. відповідно.

2. Показано, що зменшення вмісту органічних сполук внаслідок процесу розведення на послідовно розташованих станціях («Рожнове», «Мікшино», «Іванкове») не відбувається. Явище розведення характерне лише фенолів, а нафтопродуктів, хлороформу і трихло-ретилена відзначається явне зростання концентрацій, що пов'язані з додатковими джерелами надходження (дифузія з мулових вод, поверхневий стік).

3. Вперше з рівняння балансу встановлено основні джерела та стоки вуглеводнів нафти та фенолу у водосховищі, а саме:

Основними джерелами надходження вуглеводнів нафти до Уводського водосховища є канал Волга-Уводь та стік річки Уводь (приблизно по 50 %), атмосферні випадання та талі води не мають великого впливу на вміст нафтопродуктів у воді водосховища;

Для фенолів основними джерелами є всі аналізовані канали надходження: канал Волга-Виводь - 36%, дощовий стік - 26%, стік нар. Забирай - 23%, талі води -15%;

Визначено основні канали виведення: для фенолів – гідродинамічний винос (~50 %); для нафтопродуктів – гідродинамічний винос, випаровування та біохімічна трансформація – 34, 30, 29 % відповідно.

4. Показано, що концентрації ХОС у питній воді взаємопов'язані як із процесами всередині водоймища, так і з процесом знезараження води – хлоруванням.

5. Сумарний вміст хлорорганічних сполук (у перерахунку на СГ) після хлорування води з водоймища Уводського в середньому збільшується в 7 разів, а при хлоруванні води з підземного джерела (Горинський водозабір) тільки в 1,3 рази.

6. Встановлено кореляцію між вмістом хлорфенолів та зважених органічних речовин у воді Уводського водосховища та концентрацій 2,4-дихлорфенолу та 2,4,6-трихлорфенолу після хлорування питної води.

7. Сучасний стан споживаної населенням м. Іванова питної води, що призводить до погіршення його здоров'я і як наслідок скорочення тривалості життя (чоловіки – 5 років, жінки – 8 років, 2001 р.). Розмір фінансових втрат оцінюється 0,3 млрд. €/рік, а, виходячи зі статистичної вартості життя, в 0,96 млрд. €/рік.

8. Показано, що хлорфеноли у воді водоймища Уводського знаходяться переважно у складі зваженої речовини, тому рекомендовано для зниження їх концентрації в питній воді поліпшити процес її фільтрування, а також здійснювати водозабір з контрольованої глибини, особливо у весняно-літній період.

9. Виявлено, що основний внесок у значення величини екологічного ризику роблять ХОС, тому рекомендовано замінити перший ступінь хлорування (ОНВС-1) на озонування.

Бібліографія Дисертація з біології, кандидата хімічних наук, Ізвікова, Тетяна Валеріївна, Іваново

1. Кузубова Л.І., Морозов С.В. Органічні забруднювачі питної води: аналіт. Огляд / ДПНТБ З РАН, НІОХ З РАН. Новосибірськ, 1993. -167 с.

2. Ісаєва Л.К. Контролює хімічні та біологічні параметри навколишнього середовища. СПб.: "Еколого-аналітичний інформаційний центр "Союз"", 1998.-869 с.

3. Randtke SJ. Organic contaminant removal by coagulation and related process combinations // JAWWA. 1988. – Vol. 80, № 5. – P. 40 – 56.

4. Посібник з контролю якості питної води. Т.1. Рекомендації, ВООЗ. -Женева, 1986. - 125 с.

5. Warthington P. Organic micropollutants in aqueous environment // Proc. 5 Int. Conf. "Chem. Prot. Environ." 1985. Leaven 9-13 Sept. 1985. Amsterdam, 1986.

6. Юданова Л.А. Пестициди у навколишньому середовищі. Новосибірськ: ДПНТБ ЗІ АН СРСР, 1989.-140 с.

7. Ельпінер Л.І., Васильєв B.C. Проблеми питного водопостачання у США. -М., 1984.

8. СанПіН 2.1.2.1074-01. Санітарні правила та норми "Питна вода. Гігієнічні вимоги до якості води централізованих систем питного водопостачання. Контроль якості.", затверджені Держкомсан-епіднаглядом Росії. М., 2000 р.

9. Шкідливі речовини у промисловості. 4.1. 6-те, испр. Л., Вид-во "Хімія", 1971, 832 с.

10. Канцерогенні речовини: Довідник/Пер. з англ. / За ред. B.C. Турусова. М., 1987, 333 с.

11. Шкідливі хімічні речовини. Вуглеводні. Галогенпохідні вуглеводнів. Справ, вид. / За ред. В.А. Філова-Л.: Хімія, 1989.-732 с.

12. Г. Фелленберг Забруднення природного середовища. Введення в екологічну хімію; Пров. з ним. М.: Світ, 1997. – 232 с.

Багато видів стічних вод містять схильні до гниття речовини, якщо не враховувати деякі промислові стічні води, що складаються переважно з хімічно токсичних компонентів. Здатна до гниття речовина, наприклад м'ясо або кров, має органічну природу і схильне до загального закону природи - декомпозиції, що веде в кінцевому рахунку до мінералізації. Оскільки, як і у випадку описаного вище гниття м'яса, процес розкладання стимулюється і підтримується автолітичними ферментами, багато з вищесказаного справедливо як щодо стічних вод, так і м'яса. Відмінність, яку необхідно відзначити вже через неоднакову концентрацію схильної до гниття речовини - в першому випадку компактне м'ясо, а в другому - емульсія тощо, не відноситься до характеру процесу декомпозиції, навіть якщо останні відбуваються в стічних водах утилізаційних підприємств там, де раніше всього проводиться термічна обробка фізичним впливом перегрітої пари (розкладання за допомогою розварювання). Частина спороутворюючих мікроорганізмів виживає під час стерилізації і також входить у процес розкладання. При цьому відбувається відсоткове зменшення біохімічної потреби у кисні.

На противагу зусиллям, які докладаються у певний момент часу для того, щоб перервати процес декомпозиції сировини утилізаційних підприємств з метою консервування кормового засобу, всі зусилля по обробці стічних вод спрямовані на те, щоб досягти за допомогою подачі кисню швидкої та повної мінералізації органічних компонентів. Якщо процес мінералізації гальмується, наприклад при підвищеному вмісті жиру в стічній воді, слід особливо наполегливо протидіяти цій небажаній дії, що нагадує консервацію (Рандольф, 1977).

Очищення стічних вод є по суті -седиментацію з утворенням гнильного шламу, а також розкладає діяльність мікроорганізмів при аеробіозі (активний мул). Гнильний шлам при анаеробіозі, піддаючись дії мікроорганізмів," зневоднюється, в той час як пластівці активного мулу підтримують всі біологічні процеси очищення стічних вод. жодних зусиль з боку людини (метантенк, седиментація, емшерський колодязь), то для підтримки аеробіозу протягом тривалого часу, навпаки, необхідні складні технічні споруди (біофільтри, окисні ставки, що активують контури, каскади).

Подача кисню є важливою передумовою для розмноження мікробів, що розщеплюють органічні речовини, що містяться в стічних водах. Причому кількість мікробів зменшується (прагнення анаеробіозу), якщо використаний кисень постійно і регулярно не замінюється новим (бактерії та гриби є С-гетеротрофними). У цьому полягає основа їхньої здатності розщеплювати органічні речовини. У цій функції мікробів полягає важлива частина екологічної системи, в рамках якої слід розглядати стічні води та їх очищення, а також біологічне самоочищення річок та озер. Бактерії природних водойм та стічних вод «задовольняються» незначними концентраціями поживних речовин. 39 сімейств бактерій із 47 мають своїх представників у мікрофлорі водойм та стоків (Райнхаймер, 1975). Тут зустрічаються і гриби, які також поглинають органічні речовини, оскільки є С-гетеротрофними. Більшості грибів теж потрібний вільний кисень. Гриби відрізняються великою толерантністю щодо рН і нерідко відносно великим діапазоном температур, при яких вони можуть існувати (рН 3,2-9,6; температура 1-33°С). Гриби розщеплюють білок, цукор, жир, крохмаль, пектини, геміцелюлозу, целюлозу, хітин та лігнін. Кількість сапрофітів по відношенню до загального числа мікробів у сильно забруднених стоками водоприймачах становить від 1:5 до 1:100, в той час як волiготрофних водоймищ цей показник варіює між 1:100 і 1:1000. Температура стічної води та насиченість її білками надає сильний вплив на період регенерації гетеротрофних бактерій та на склад мікробної флори. Спочатку в стічній воді з'являються сапрофіти, потім мікроби-розщеплювачі целюлози, і нарешті бактерії, що нітрифікують, які представлені в найбільшій кількості. Кожен мл побутової стічної води може містити від 3 до 16 млн. бактерій, у тому числі десятки або навіть сотні тисяч колі-бактерій. У такій стічній воді широко представлені Enterobacteriacetae.Забруднена стічна вода, багата на органічні речовини, легко збагачується мотлохами-добактеріями, особливо Sphaerotilus natans,що може згодом призвести до явища, що називається вигонкою грибів. Сапрофіти відрізняються від патогенних мікробів, зокрема, тим, що перші розщеплюють тільки неживі органічні речовини, а другі - також живі тканини. У цьому випадку збудники захворювання готують сферу діяльності для сапрофітів, руйнуючи живі тканини повністю або частково. Біохімічною потребою в кисні (ВПК) називають кількість кисню, яка потрібна мікроорганізмам згаданого виду для розщеплення шкідливих органічних речовин стічних вод як утилізаційних, так і інших підприємств. Зрозуміло, що підвищена потреба мікроорганізмів у кисні вказує на забрудненість стічної води. Шляхом вимірювання біохімічної потреби в кисні за п'ятиденний період (БПКб) можна визначити або приблизно оцінити як ступінь забрудненості стічних водних шкідливих органічних речовин, так і якість функціонування самої системи їх очищення. Дані, отримані таким шляхом, можуть бути доповнені визначенням хімічної потреби речовин у кисні, даними про кількість речовин, що осаджуються, здатність їх до гниття. Доцільно завжди визначати значення рН, а при необхідності також кількість та вид найбільш широко представлених бактерій (див. стор. 193 і далі).

ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ХІМІЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ

Вступ…………………………………………………………...3

Літературний огляд. Класифікація та властивості

стічних вод…………………………………………………..……5

Фізичний стан стічних вод……………………….....….8

Склад стічних вод……………………………………………...10 Бактеріальні забруднення стічних вод……………………....11

Водойма як приймач стічних вод……………………………..11

Методи очищення ПСВ……………………………………………12

Механічна очистка ПСВ……………………………………..13

Фізико-хімічне очищення ПСВ………………………………14

Хімічний аналіз ПСВ………………………………………..16

Визначення органічних речовин

методом хроматографії……………………………….………..18

Визначення органічних сполук

шляхом мас-спектрометрии………………………….……….19

Хімічні тест-метди аналізу……………………………….20

Практична частина.

Метод газової хроматографії……………………………..24

Метод мас-спектроскопії……………………………………..26

Висновки …………………………………………………………...27

Список литературы……………………………………..28

Вступ

Вода – найцінніший природний ресурс. Вона грає виняткову роль процесах обміну речовин, складових основу життя. Величезне значення вода має у промисловому та сільськогосподарському виробництві. Загальновідома необхідність її для побутових потреб людини, всіх рослин та тварин. Для багатьох живих істот вона служить місцем існування. Зростання міст, бурхливий розвиток промисловості, інтенсифікація сільського господарства, значне розширення площ зрошуваних земель, покращення культурно-побутових умов та низка інших факторів дедалі більше ускладнює проблеми забезпечення водою.

Потреби у воді величезні та щорічно зростають. Щорічна витрата води на земній кулі з усіх видів водопостачання становить 3300-3500 км3. При цьому 70% всього водоспоживання використовують у сільському господарстві. Багато води споживають хімічна та целюлозно-паперова промисловість, чорна та кольорова металургія. Розвиток енергетики також призводить до різкого збільшення потреби у воді. Значна кількість води витрачається для потреб галузі тваринництва, і навіть на побутові потреби населення. Більшість води після її використання для господарсько-побутових потреб повертається до річок у вигляді стічних вод.

Дефіцит прісної води вже зараз стає світовою проблемою. Все більші потреби промисловості та сільського господарства у воді змушують усі країни, вчених світу шукати різноманітні засоби для вирішення цієї проблеми.

На етапі визначаються такі напрями оптимального використання водних ресурсів: більш повне використання та розширене відтворення ресурсів прісних вод; розробка нових технологічних процесів, що дозволяють запобігти забрудненню водойм і звести до мінімуму споживання свіжої води.

Бурхливий розвиток промисловості викликає необхідність запобігання негативному впливу виробничих стічних вод (ПСВ) на водойми. У зв'язку з надзвичайним розмаїттям складу, властивостей та витрат стічних вод промислових підприємств необхідно застосування специфічних методів, а також споруд з локальної, попередньої та повної очистки цих вод. Одним із основних напрямів науково-технічного прогресу є створення маловідходних та безвідходних технологічних процесів.

Мета роботи є ознайомлення з літературними даними методами очищення стічних вод.

Літературний огляд
1.1.Класифікація та властивості стічних вод
У каналізаційну мережу надходять забруднені стічні води мінерального, органічного та бактеріального походження.

До мінеральних забруднень відносяться: пісок; глинисті частинки; частинки руди та шлаку; розчинені у воді солі, кислоти, луги та інші речовини.

Органічні забруднення бувають рослинного та тваринного походження. До рослиннихвідносяться залишки рослин, плодів, овочів та злаків, папір, рослинні олії, гумінові речовини та інше. Основний хімічний елемент, що входить до складу цих забруднень – вуглець. До забруднення тваринного походженнявідносяться фізіологічні виділення тварин і людей, залишки м'язових та жирових тканин тварин, органічні кислоти та інше. Основний хімічний елемент цих забруднень – азот. У побутових водах міститься приблизно 60% забруднень органічного походження та 40% мінерального. У ПСВ ці співвідношення можуть бути іншими і змінюватись в залежності від роду оброблюваної сировини та технологічного процесу виробництва.

До бактеріальних забрудненьвідносяться живі мікроорганізми – дріжджові та плісняві гриби та різні бактерії. У побутових стічних водах містяться такі хвороботворні бактерії (патогенні) – збудники захворювань черевного тифу, паратифу, дизентерії, сибірки та ін., а також яйця гельмінтів (глистів), що потрапляють у стічні води з виділеннями людей та тварин. Збудники захворювань містяться і деяких ПСВ. Наприклад, у стічних водах шкіряних заводів, фабрик первинної обробки вовни та ін.

Залежно від походження, складу та якісних характеристик забруднень (домішок) стічні води поділяються на 3 основні категорії: побутові (господарсько-фекальні), виробничі (промислові) та атмосферні.
До побутових стічних вод відносять води, що видаляються з туалетних кімнат, ванн, душових, кухонь, лазень, пралень, їдалень, лікарень. Вони забруднені переважно фізіологічними покидьками та господарсько-побутовими відходами.
Виробничими стічними водами є води, використані в різних технологічних процесах (наприклад, для промивання сировини та готової продукції, охолодження теплових агрегатів тощо), а також води, що відкачуються на поверхню землі при видобутку корисних копалин. Виробничі стічні води ряду галузей промисловості забруднені головним чином відходами виробництва, в яких можуть бути отруйні речовини (наприклад, синильна кислота, фенол, сполуки миш'яку, анілін, солі міді, свинцю, ртуті та ін), а також речовини, що містять радіоактивні елементи; деякі відходи становлять певну цінність (як вторинну сировину). Залежно від кількості домішок виробничі стічні води поділяють на забруднені, що піддаються перед випуском у водоймище (або перед повторним використанням) попереднього очищення, і умовно чисті (слабко забруднені), що випускаються у водоймище (або повторно використовувані у виробництві) без обробки.
Атмосферні стічні води – дощові та талі (утворюються внаслідок танення льоду та снігу) води. За якісними характеристиками забруднень до цієї категорії відносять також води від поливання вулиць та зелених насаджень. Атмосферні стічні води, що містять переважно мінеральні забруднення, менш небезпечні у санітарному відношенні, ніж побутові та виробничі стічні води.
Ступінь забрудненості стічні води оцінюється концентрацією домішок, тобто їх масою в одиниці об'єму (мг/л або г/м.3).
Склад побутових стічних вод більш-менш одноманітний; концентрація забруднень в них залежить від кількості водопровідної води, що витрачається (на одного жителя), тобто від норми водоспоживання. Забруднення побутових стічних вод зазвичай поділяють на: нерозчинні, що утворюють великі суспензії (у яких розміри частинок перевищують 0,1 мм) або суспензії, емульсії та піни (у яких розміри частинок становлять від 0,1 мм до 0,1 мкм), колоїдні ( з частинками розміром від 0,1 до 1 нм мкм), розчинні (у вигляді молекулярно-дисперсних частинок розміром менше 1 нм).
Розрізняють забруднення побутових стічних вод: мінеральні, органічні та біологічні. До мінеральних забруднень відносяться пісок, частинки шлаку, глинисті частинки, розчини мінеральних солей, кислот, лугів та багато інших речовин. Органічні забруднення бувають рослинного та тваринного походження. До рослинних відносяться залишки рослин, плодів, овочів, папір, рослинні олії та ін. Основний хімічний елемент рослинних забруднень – вуглець.
Забрудненнями тваринного походження є фізіологічні виділення людей та тварин, залишки тканин тварин, клейові речовини та ін. Вони характеризуються значним вмістом азоту. До біологічних забруднень відносяться різні мікроорганізми, дріжджові та плісняві грибки, дрібні водорості, бактерії, у тому числі хвороботворні (збудники черевного тифу, паратифу, дизентерії, сибірки та ін.). Цей вид забруднень властивий як побутовим стічних вод, а й деяким видам виробничих стічних вод, утворюваним, наприклад, на м'ясокомбінатах, бійнях, шкіряних заводах, біофабриках тощо. За своїм хімічним складом вони є органічними забрудненнями, але їх виділяють в окрему групу через санітарну небезпеку, що створюється ними при попаданні у водойми.
У побутових стічних водах мінеральних речовин міститься близько 42% (від загальної кількості забруднень), органічних – близько 58%; обважні зважені речовини становлять 20%, суспензії - 20%, колоїди - 10%, розчинні речовини - 50%.
Склад і рівень забрудненості виробничих стічних вод дуже різноманітні і залежить головним чином характеру виробництва та умов використання води у технологічних процесах.
Кількість атмосферних вод змінюється у значних межах залежно від кліматичних умов, рельєфу місцевості, характеру забудови міст, виду покриття доріг та ін. Так, у містах Європейської частини Росії дощовий стік у середньому один раз на рік може досягати 100-150 л/сек 1 га. Річний стік дощових вод із забудованих територій у 7-15 разів менший, ніж побутових.

1.2 Фізичний стан стічних вод
Фізичний стан стічних вод буває трьох видів:

Нерозчинений вигляд;

Колоїдний вигляд;

Розчинений вигляд.

Нерозчиненіречовини знаходяться у стічних водах у вигляді грубої суспензії з розміром частинок більше 100мк та у вигляді тонкої суспензії (емульсії) з розміром частинок від 100 до 0,1мк. Дослідження показують, що в побутових стічних водах кількість нерозчинених зважених речовин залишається більш менш постійним і дорівнює 65г/добу на одну людину, що користується каналізацією; їх 40г можуть осаджуватися при отстаивании.

Колоїдніречовини у питній воді мають розміри частинок не більше від 0,1 до 0,001мк. На склад колоїдної фази побутових стічних вод впливають її органічні складові – білки, жири та вуглеводи, а також продукти їхньої фізіологічної обробки. Великий вплив має також і якість водопровідної води, що містить ту чи іншу кількість карбонатів, сульфатів та заліза.

У стічній воді крім азоту та вуглецю міститься також велика кількість сірки, фосфору, калію, натрію, хлору та заліза. Ці хімічні елементи входять до складу органічних або мінеральних речовин, що знаходяться у стічній воді в нерозчиненому, колоїдному або розчиненому стані. Кількість цих речовин, що вносяться із забрудненнями в стічні води, може бути різною і залежить від характеру утворення.

Однак для побутових стічних вод кількість хімічних речовин, що вносяться із забрудненнями на одну людину, залишається більш менш постійним. Так, на одну людину на добу припадає (г):

Таблиця 1. Хімічні речовини, що вносяться забрудненням на одну людину

Концентрація цих речовин у стічній воді (мг/л), змінюється в залежності від ступеня розведення забруднень водою: чим вища норма водовідведення тим нижча концентрація. Вміст у стічній воді заліза та сульфатів залежить головним чином від присутності їх у водопровідній воді.

Кількість зазначених вище, а також інших інгредієнтів, що надходять із забрудненнями в ПСВ, сильно коливається і залежить не тільки від вмісту їх у водопровідній воді, що розбавляється, і оброблюваному продукті, але і від технологічного процесу виробництва, режиму надходження вод у виробничу мережу та інших причин. Отже, для цього виду виробництва можна встановити лише приблизну кількість забруднень, що містяться в ПСВ, що скидаються. При проектуванні виробничої каналізації необхідно мати дані аналізу ПСВ, і тільки в тому випадку, якщо такі дані не можна отримати, можна користуватися даними по аналогічних виробництвах.

1. 
   Склад стічних вод

Склад та кількість ПСВ різні. Навіть підприємства одного типу, наприклад шкіряні заводи, залежно від характеру технологічного процесу можуть скидати стічні води різного складу та у різних кількостях.

Деякі ПСВ містять забруднення не більше, ніж побутові, але інші значно більше. Так, вода від рудозбагачувальних фабрик містить до 25000мг/л завислих частинок, від шерстомийок – до 20000мг/л.

ПСВ поділяються на умовно чисті та забруднені. Умовно чисті води найчастіше ті, які використовувалися для охолодження; вони майже змінюється, лише нагріваються.

Забруднені виробничі води поділяються на групи, які містять певні забруднення: а) переважно мінеральні; б) переважно органічні, мінеральні; в) органічні, отруйні речовини.

ПСВ залежно від концентрації забруднень можуть бути висококонцентрованими та слабоконцентрованими. Залежно від активної реакції води виробничі води за ступенем агресивності діляться на малоагресивні води (слабокислі з рН = 6 – 6,6 і слаболужні з рН = 8 – 9) та сильноагресивні (з рН 9).

1. 
   Бактеріальні забруднення стічних вод

Флора та фауна стічних вод представлені бактеріями, вірусами, бактеріофагами, гельмінтами та грибами. У стічній рідині знаходиться безліч бактерій: в 1мл стічної води їх може бути до 1млрд.

Більшість цих бактерій відноситься до розряду нешкідливих (сапрофітні бактерії), що розмножуються на мертвому органічному середовищі, але є й такі, які розмножуються і живуть на живій матерії (патогенні бактерії), руйнуючи в процесі своєї життєдіяльності живий організм. Патогенні мікроорганізми, що зустрічаються в міських стічних водах, представлені збудниками черевного тифу, паратифу, дизентерії, водяної лихоманки, туляремії та ін.

Про забрудненість води хвороботворними бактеріями говорить присутність у ній особливого виду бактерій – групи кишкової палички. Ці бактерії не хвороботворні, але їхня присутність вказує, що у воді можуть перебувати і хвороботворні бактерії. Щоб оцінити рівень забрудненості води патогенними бактеріями, визначають коли – титр, тобто. найменша кількість води в мл, у якому міститься одна кишкова паличка. Так, якщо титр кишкової палички дорівнює 100, це означає, що у 10мл досліджуваної води міститься одна кишкова паличка. При титрі, що дорівнює 0,1, кількість бактерій в 1мл дорівнює 10 і т.д. Для стічних міських вод титр кишкової палички зазвичай не перевищує 0,000001. Іноді визначають коли – індекс, чи кількість кишкових паличок на 1л води.

1. 
   Водойма як приймач стічних вод

Приймачами стічних вод у більшості служать водоймища. Стічні води перед спуском у водоймище необхідно частково або повністю очистити. Однак у водоймі знаходиться певний запас кисню, який може бути частково використаний для окислення органічної речовини, що надходить до нього спільно зі стічною водою; водоймище має деяку очищувальну здатність, тобто. у ньому за допомогою мікроорганізмів – мінералізаторів можуть окислюватися органічні речовини, але вміст розчиненого кисню у воді падатиме. Знаючи про це, можна знизити ступінь очищення стічних вод на очисних спорудах перед скиданням їх у водоймище.

Не слід перебільшувати можливості водойм, зокрема річок, щодо прийому великих мас стічних вод навіть у тому випадку, якщо кисневий баланс дозволяє здійснити таке скидання без остаточного очищення. Будь-яке, навіть невелике, водоймище використовується для масового купання і має архітектурно – декоративне та санітарне значення.

1. 
   Методи очищення ПСВ

ПСВ зазвичай поділяються на 3 основні групи:

1. 
   Чисті води, які зазвичай використовуються для охолодження;
2. 
   Малозабруднені, або умовно чисті води, що утворюються від промивання готової продукції;
3. 
   Брудні води.

Чисті та малозабруднені води можна направляти до системи оборотного водопостачання або використовувати для розведення забруднених вод для зниження концентрації забруднення. Часто застосовують роздільне відведення ПСВ та роздільне очищення цих вод тими чи іншими методами перед спуском у водойму. Це виправдовується економічно.

Для очищення ПСВ застосовують такі методи:

1. 
   Механічна очистка.
2. 
   Фізико-хімічне очищення.
3. 
   Хімічна очистка.
4. 
   Біологічне очищення.

Коли вони застосовуються разом, то метод очищення і знешкодження стічних вод називається комбінованим. Застосування тієї чи іншої методу у кожному даному випадку визначається характером забруднення і ступенем шкідливості домішок.
1.6.1. Механічна очистка ПСВ
Механічна очистка ПСВ призначається виділення їх нерозчинених і частково колоїдних домішок. До методів механічного очищення належать: а) проціджування; б) відстоювання; в) фільтрування; г) видалення нерозчинених домішок у гідроциклонах та на центрифугах.

Проціджуваннязастосовують для виділення зі стічної рідини великих плаваючих речовин та дрібніших, головним чином волокнистих забруднень. Для виділення великих речовин застосовують ґрати, а дрібніших – сита. Ґрати для попереднього очищення обов'язково влаштовувати для всіх очисних станцій. Сита застосовують як самостійні пристрої, після проходження яких ПСВ можуть бути скинуті або у водоймище, або у міську каналізаційну мережу.

Відстоюваннямвиділяють з ПСВ нерозчинені та частково колоїдні забруднення мінерального та органічного походження. Відстоюванням вдається виділити зі стічної води як частинки з питомою вагою, більшою, ніж питома вага води (тонуть), так і з меншою питомою вагою (плаваючі). Відстійники для очищення ПСВ можуть бути самостійними спорудами, процес очищення на яких закінчується, або споруди, призначені тільки для попереднього очищення. Для виділення нерозчинних домішок, що тонуть, застосовують як горизонтальні, так і радіальні відстійники по своїй конструкції вони мало відрізняються від відстійників, що застосовуються для освітлення побутових стічних вод.

Фільтруванняслужить для затримки суспензії, що не осіла при відстоюванні. Застосовують піщані фільтри, діатомітові фільтри та сітчасті фільтри з шаром, що фільтрує.

Піщані фільтризастосовують при невисокому вмісті завислих речовин. Добре зарекомендували себе двошарові фільтри. Нижній шар завантаження – піщаний крупністю зерен 1 – 2 мм, а верхній шар – антрацитова крихта. Стічна вода подається зверху, потім подають промивну воду та відводять брудну.

Діатомітові фільтри.У цих фільтрах стічна рідина фільтрується через тонкий шар діатоміту, що наноситься на пористі поверхні. Як пористі матеріали застосовують кераміку, металеву сітку і тканину. Застосовують штучні порошкоподібні склади з діатоміту з високою адсорбційною здатністю. Такі фільтри забезпечують високий ефект очищення.

Гідроциклонизастосовують для освітлення стічних вод та згущення осаду. Вони бувають відкриті та напірні. Відкриті гідроциклони застосовуються для виділення зі стічних вод структурних осідають і грубодисперсних домішок, що спливають. Напірні гідроциклони служать для виділення зі стічних вод тільки осідають агрегатостійких грубодисперсних структурних домішок. Відкриті гідроциклони бувають без внутрішніх пристроїв, з діафрагмою та циліндричною перегородкою та багатоярусні. Останні застосовують для виділення важких грубодисперсних домішок і нафтопродуктів, що не злежуються.
1.6.2. Фізико-хімічне очищення ПСВ

До фізико-хімічних методів очищення належать: а) екстракція; б) сорбція; в) кристалізація; г) флотація.

А) Екстракція.Сутність екстракційного методу очищення виробничих стічних вод полягає в наступному. При змішуванні взаємонерозчинених рідин забруднюючі речовини, що містяться в них, розподіляються в цих рідинах відповідно до своєї розчинності.

Якщо стічній воді міститься фенол, то для його виділення воду можна змішати з бензолом (розчинником), в якому фенол розчиняється значно більшою мірою. Таким чином, послідовно діючи бензолом на воду, можна досягти майже повного видалення фенолу з води.

Як розчинники зазвичай застосовують різні органічні речовини: бензол, чотирихлористий вуглець і т.д.

Екстракцію проводять у металевих резервуарах-екстракторах, що мають форму колон з насадками. Знизу подається розчинник, питома вага якого менша за питому вагу води, внаслідок чого розчинник піднімається вгору. Забруднена стічна вода підводиться зверху. Шари води, зустрічаючи на своєму шляху розчинник, поступово віддають речовини, що забруднюють воду. Очищена від забруднень вода відводиться знизу. Таким прийомом, зокрема, можна очищати ПСВ, що містять фенол.

Б) Сорбція.Цей процес полягає в тому, що забруднення зі стічної рідини поглинаються тілом твердої речовини (адсорбція), осідають на його активно розвиненій поверхні (адсорбція) або вступають у хімічну взаємодію з ним (хемосорбція). Для очищення ПСВ найчастіше користуються адсорбцією. У цьому випадку до стічної рідини, що очищається, додають сорбент (тверде тіло) в подрібненому вигляді і перемішують зі стічною водою. Потім сорбент, насичений забрудненнями, відокремлюють від води відстоюванням або фільтруванням. Частіше стісну воду, що очищається, пропускають безперервно через фільтр, завантажений сорбентом. Як сорбенти застосовують: активоване вугілля, коксову дрібницю, торф, каолін, тирсу, золу і т. д. Найкраща, але найдорожча речовина – активоване вугілля.

Метод сорбції можна використовувати, наприклад, для очищення ПСВ від газогенераторних станцій, що містять фенол, а також ПСВ, що містять миш'як, сірководень і т.д.

в) Кристалізація.Цей метод очищення можна використовувати лише при значній концентрації забруднень у ПСВ та здатності їх утворювати кристали. Зазвичай попередній процес – випарювання стічної води, щоб створити підвищену концентрацію забруднень, за якої можлива їхня кристалізація. Для прискорення процесу кристалізації забруднень стічна вода охолоджується та перемішується. Випарювання та кристалізація стічної води здійснюються зазвичай у природних ставках та водоймищах. Цей спосіб очищення ПСВ неекономічний, тому широкого застосування не набув.

г) Флотація.Процес заснований на спливанні дисперсних частинок разом із бульбашками повітря. Його успішно застосовують у ряді галузей техніки та для очищення ПСВ. Процес флотації полягає в тому, що молекули нерозчинних частинок прилипають до бульбашок повітря та спливають разом на поверхню. Успіх флотації значною мірою залежить від величини поверхні бульбашок повітря та від площі контакту їх із твердими частинками. Для підвищення ефекту флотації у воду вводять реагенти.
1.6.3 Хімічний аналіз ПСВ
Склад стічних вод, навіть якісний, часто важко передбачити. В першу чергу це відноситься до стічних вод після хімічної та біохімічної очистки, так як у результаті утворюються нові хімічні сполуки. Тому, як правило, слід попередньо перевірити придатність навіть досить добре перевірених методик визначення окремих компонентів та схем аналізу.

Основні вимоги до методів аналізу стічних вод – висока селективність , інакше можуть виникнути систематичні помилки, що абсолютно спотворюють результат дослідження. Найменше значення має чутливість аналізу, оскільки можна брати великі обсяги аналізованої води або вдатися до відповідного способу концентрування компонента, що визначається.

Для концентрування визначених компонентів у стічних водах застосовують екстракцію, випарювання, відгін, сорбцію, співосадження, виморожування води.

Таблиця 2. Схеми поділу компонентів стічних вод з високим вмістом летких органічних речовин.

Варіант 1	Пробу підкислюють Н 2 SO 4 до слабокислої реакції, відганяють з водяною парою до отримання невеликого залишку
	Дистилат 1: леткі кислоти та нейтральні речовини Підлужують і знову відганяють з водяною парою до отримання невеликого залишку	Залишок 1: нелеткі кислоти, сульфати амінів, феноли та нейтральні речовини
		Залишок 2: натрієві солі летких кислот, феноли
Варіант 2	Пробу підлужують і відганяють з водяною парою до отримання невеликого залишку
	Дистилат 1: леткі основи та нейтральні речовини	Залишок 1: солі летких та нелетких кислот
	Підкислюють і відганяють з водяною парою до отримання невеликого залишку
	Дистилат 2: леткі нейтральні сполуки	Залишок 2: солі летких основ. Підмішують та екстрагують ефіром

Таблиця 3. Схема поділу компонентів стічних вод з низьким вмістом летких органічних речовин

До проби (25-100 мл) стічної води додають до насичення NaCl і HCl до концентрації 5%
Екстрагують діетиловим ефіром
Екстракт 1: нейтральні сполуки, кислоти. Тричі обробляють 5%-ним розчином NaOH			Водна фаза1: додають NaOH до рН ≥ 10, кілька разів екстрагують ефіром, об'єднують екстракти
Водна фаза 2: слабкі кислоти (переважно феноли). Насичують CO 2 до появи осаду NaHCO 3 обробляють кількома порціями ефіру, екстракти об'єднують	Ефірний шар: нейтральні речовини. Сушать безв. Na 2 SO 4 відганяють ефір, сухий залишок зважують, розчиняють в ефірі, переносять на колонку з силікагелем. Послідовно елююють аліфатичною сполукою ізооктаном, ароматичним бензолом. З кожного елюату випарюють розчинник, залишок зважують.		Водна фаза 3: нелеткі амфотерні сполуки, розчинні у воді краще: ніж в ефірі. Нейтралізують СН 3 СООН, екстрагують декількома порціями ефіру, об'єднують екстракти	Ефірний шар: основні з'єднання. Висушують Na 2 SO 4 відганяють ефір, сухий залишок зважують
Ефірний шар сушать безв. Na 2 SO 4 відганяють ефір, сухий залишок зважують	Водна фаза. Видаляють ефір, підкислюють, обробляють кількома порціями ефіру		Об'єднані екстракти: амфотерні речовини. Сушать Na 2 SO 4 , відганяють ефір, сухий залишок зважують	Водна фаза. Підкислюють до рН 3-4, випарюють насухо. Залишок придатний для визначення вуглецю
	Ефірний шар сушать Na 2 SO 4 відганяють ефір. Залишок зважують.	Водна фаза відкидається

1.6.3.1 Визначення органічних речовин методом хроматографії
Зі стоків у поверхневі води потрапляє бензин, гас, паливні та мастильні масла, бензол, толуол, жирні кислоти, феноли, пестициди, синтетичні миючі препарати, металорганічні та інші органічні сполуки. Органічні речовини у пробах стічних вод, відібраних для аналізу, легко змінюються внаслідок хімічних та біохімічних процесів, тому відібрані проби потрібно проаналізувати якнайшвидше. У табл. 2, 3 наведено схеми поділу органічних речовин, присутніх у стічних водах.

Для ідентифікації та кількісного визначення широко застосовуються різні хроматографічні методи – газову, колонкову, рідку хроматографію, хроматографію на папері, тонкошарову. Для кількісного визначення найбільш сприятливим методом є газова хроматографія.

Як приклад розглянемо визначення фенолів. Ці сполуки утворюються або застосовують у процесі переробки нафти, виробництва паперу, барвників, лікарських препаратів, фотоматеріалів та синтетичних смол. Фізичні та хімічні властивості фенолів дозволяють порівняно легко визначати їх методом газової хроматографії.
1.6.3.2 Визначення органічних сполук методом мас-спектрометрії
При аналізі стічних вод особливо важливі можливості мас-спектрометрії в частині ідентифікації сполук невідомої структури та аналізу складних сумішей, визначення мікрокомпонентів на тлі супутніх речовин, концентрація яких на порядки перевищує концентрації визначених компонентів. Тут підходять ГЖХ з МС, тандемна МС, поєднання ВЕРХ та МС для аналізу нелетких речовин, а також методи «м'якої іонізації» та селективна іонізація.

Залишкові кількості октилфенолполіетоксилатів у стічних водах, продукти їх біодеградації та хлорування, що утворюються в процесі біологічної обробки та дезінфекції стічних вод, можуть бути визначені методом ГРХ – МС з ЕП або хімічної іонізації.

Необхідність аналізу сполук різної летючості знайшла своє відображення у схемі аналізу слідових кількостей органічних сполук, що містяться у стічних водах після їх обробки на очисній станції. Для кількісних визначень застосовували ГЖХ, а якісний аналіз здійснювали з допомогою ГХ – МС. Високолеткі сполуки – галогенвуглеводні 1 - 2 екстрагували пентаном з 50 мл проби води; 5 мкл екстракту вводили в колонку 2мх 4 мм з 10% сквалана на Хромосорб W - AW при температурі 67 °С; газ-носій – суміш аргону та метану; детектор електронозахоплювальний з 63 Ni. Якщо потрібно було визначати метиленхлорид, то пентан, що елююється разом з ним, заміняли октаном, який елююється пізніше. Як внутрішній стандарт використовували 1,2-диброметан. Групу ароматичних вуглеводнів визначали за допомогою парофазного аналізу замкнутої петлі.

Поєднання різних методів іонізації дозволяє надійніше ідентифікувати різні компоненти забруднення стічних вод. Для загальної характеристики органічних речовин, присутніх у стічних водах та опадах стічних вод, застосовується поєднання ГХ та МС з іонізацією ЕУ та ХІ. Органічні сполуки, що екстрагуються зі стічних вод гексаном, хромотографували на силікагелі, елююючи гексаном, метиленхлоридом і ефіром. Отримані фракції аналізували на системі , що складається з газового хроматографа з капілярною трубкою довжиною 25 м, приєднаного до джерела іонів мас-спектрометра з подвійним фокусуванням. Температуру колонки програмували від 40 до 250 °З зі швидкістю 8 °З/хв. За газохроматографічними часами утримання та мас-спектрами ЕУ та ХІ ідентифіковано 66 з'єднань. Серед цих сполук були галогеновані метоксибензоли, дихлорбензол, гексахлорбензол, метилований триклозан, оксадіазон та ін. Цей метод дозволив дати напівкількісну оцінку концентрацій цих сполук.
1.6.3.3 Хімічні тест-мети аналізу
Фірмою HNU Systems Inc. Випускають тест-набори для визначення сирої нафти, пального палива, відпрацьованого масла у ґрунті та воді. Метод ґрунтується на алкілюванні за Фріделем – Крафтсом ароматичних вуглеводнів, що знаходяться в нафтопродуктах, алкілгалогенідами з утворенням пофарбованих продуктів:

Як каталізатор використовують безводний хлорид алюмінію. При аналізі води екстракцію проводять із 500 мл проби. Залежно від обумовленого компонента з'являються такі забарвлення екстракту:

• 
  Бензол - від жовтого до помаранчевого;
• 
  Толуол, етилбензол, ксилол – від жовто-жовтогарячого до яскраво-жовтогарячого;
• 
  Бензин - від бежевого до червоно-коричневого;
• 
  Дизельне паливо – від бежевого до зеленого.

Кольорові шкали складені для води у діапазонах 0,1 – 1 – 5 – 10 – 20 – 50 – 100 мг/л.

У тест-аналізі фенол та його похідні переважно визначають за утворенням азобарвника. Найбільш поширеним є наступний спосіб: перша стадія - діазотування первинного ароматичного аміну нітритом натрію в кислому середовищі, що призводить до утворення солі діазонію:
ArNH 2 + NaNO 2 + 2HCl → + Cl + NaCl + 2H 2 O,
Друга стадія – поєднання солі діазонію з фенолами в лужному середовищі, що призводить до утворення азосполуки:
+ Cl + Ph-OH → ArN = N-Ph-OH + HCl
Якщо пара положення закрито, то утворюється о-азоз'єднання:

Азосполучення з оксисполуками, найбільш активними у формі фенолят-аніонів, проводять майже завжди при рН 8 – 11. Солі діазонію

У водному розчині нестійкі та поступово розкладаються на феноли та азот, тому основна складність створення тест-методів для визначення фенолів та амінів якраз і полягає в отриманні стабільних діазосполуків.

Як стабільний при зберіганні реагенту для визначення фенолу запропоновано комплексну сіль тетрафторборату 4-нітрофенілдіазонію (ПДФ):
O 2 N–Ph–NH 2 + BF 4 → BF 4
Для визначення фенолу до 1мл аналізованої рідини додають 1 квадратик фільтрувального паперу, просоченої ПДФ, і 1 квадратик паперу просоченою сумішшю карбонату натрію та хлориду цетилпіридинію (ЦП).

У присутності ЦП відбувається поглиблення забарвлення, пов'язане з утворенням іонного асоціату з дисоційованої оксигрупи:
O 2 N–Ph–N≡N + + Ph–OH → O 2 N–Ph–N=N–Ph–OH

O 2 N–Ph–N=N–Ph–O ¯ ЦП +
Визначення фенолу не заважають 50-кратні кількості аніліну. Не заважають визначенню 2,4,6-заміщені фенолу, 2,4-заміщені 1-нафтоли та 1-заміщені 2-нафтоли. Діапазони визначених вмістів для фенолу: 0,05 – 0,1 – 0,3 – 0,5 – 1 – 3 – 5 мг/л. Розроблені тести були використані визначення фенолу в стічних водах.

Найбільш у тест-методах використовують як реагент 4-аміноантипірин. Фенол та його гомологи з 4-аміноантипірином утворюють забарвлені сполуки у присутності гексаціанофератту (III) при рН 10:

Практично не реагують з 4-аміноантипірином n-крезол і ті паразаміщені феноли, в яких заміщувальними групами є алкіл-, бензоїл-, нітро-, нітрозо- та альдегідні групи. Діапазон визначених вмістів для систем NANOCOLOR Phenol, Hach Co., CHEMetrics становить 0,1 – 5,0 мг/л фенолу.

2. Практична частина
2.1 Теоретичні основи методів контролю якості очищення ПСВ
Для контролю за якістю очищення ПСВ необхідно створення спеціальних лабораторій, наприклад, лабораторія промислової санітарії.

Так як склад ПСВ досить різноманітний, необхідне постійне спостереження якості очищення цих вод.

Розглянемо деякі методики визначення органічних сполук у природних стічних водах.
2.1.1 Метод газової хроматографії
Аналізуємо фенол та його похідні.

Аналізовану стічної води розбавляють рівним об'ємом 1 М розчину гідроксиду натрію, екстрагують сумішшю 1: 1 діетилового та петролейного ефірів для відокремлення всіх інших органічних речовин, що містяться в стічній воді, від натрієвих солей фенолів, що залишилися у водній фазі. Водну фазу відокремлюють, підкислюють та вводять у газовий хроматограф. Найчастіше, проте, феноли екстрагують бензолом і хроматографують отриманий бензольний екстракт. Хроматографувати можна як феноли, так і їх метилові ефіри. На малюнку наведено газову хроматограму бензольного екстракту суміші фенолів, отриману на скляній колонці довжиною 180 см із зовнішнім діаметром 6 мм, заповненою рідкою вуглеводною фазою типу апієзону L. Хроматографування проводили при температурі колонки 170 °С, температура детектора 70 мл/хв. Використовували полум'яно-іонізаційний детектор. У зазначених умовах поділ піків на хроматограмі досить чіткий, і можна провести кількісне визначення о- І п-хлорфенолів, фенолу та м-крезол.

Для визначення малої кількості органічних сполук необхідно попереднє концентрування їх сорбцією на активному куті. Залежно від вмісту органічних сполук може знадобитися від 10 – 20 г до 1,5 кг вугілля. Після пропущення аналізованої води через спеціально очищені речовини необхідно десорбувати. Для цього вугілля висушують на мідному або скляному підносі в атмосфері чистого повітря, поміщають висушене вугілля в паперовий патрон, закритий скляною ватою і десорбують відповідним розчинником в апараті типу Сокслета протягом 36 або більше годин.

Жоден чистий розчинник не здатний витягти всі сорбовані органічні речовини, тому доводиться вдаватися до послідовної обробки кількома розчинниками або використовувати суміші розчинників. Найбільш задовільне вилучення сорбованих органічних речовин досягається при застосуванні суміші 47% 1,2-дихлопропанолу та 53% метанолу.

Після вилучення розчинник відганяють, залишок розчиняють у хлороформі. Якщо залишився нерозчинний залишок, розчиняють його в оцтовій кислоті, випарюють і сухий залишок зважують. Хлороформний розчин розчиняють в ефірі і далі проводять аналіз, наведений в табл. 3.
Р іс. 4. Газова хроматограма бензольного екстракту суміші фенолів із зразка стічної води: 1 – о-хлорфенол; 2 – фенол; 3 – м-крезол; 4 – п-хлорфенол.
2.1.2 Метод мас-спектроскопії

Пробу поміщали екстрактор, додавали внутрішній стандарт, закривали фільтром з активованого вугілля і продували через фільтр парову фазу протягом 30 с для видалення домішок з повітря. Після цього ставили чистий фільтр та встановлювали витрату 1,5 л/хв. Через 2 години фільтр знімали та екстрагували трьома порціями CS 2 по 7мкл і аналізували за допомогою капілярної ГЖХ з детектором іонізації в полум'ї. Хлоровані вуглеводні, пестициди, поліхлордифеніли, поліцеклічні ароматичні вуглеводні екстрагували гексаном 2×15 мл 1 л проби води. Фази розділяли після відстоювання не менше 6 годин. Екстракти сушили, концентрували до 1 мл у струмі азоту та очищали на колонці з флорисіом. Хлоровані вуглеводні, пестициди та дифеніли елюювали 70 мл суміші гексану та ефіру (85:15) і концентрували до 1 мл. Концентрат аналізували на скляній капілярній колонці довжиною 50 м з SE-54 з електронозахоплювальним детектором, ідентифікацію невідомих сполук здійснювали за допомогою ГХ-МС.

Хлоровані парафінові вуглеводні в грязьових стоках, осадах та інших об'єктах навколишнього середовища визначали шляхом обробки проб сірчаною кислотою та поділом за допомогою адсорбційної хроматографії на Al 2 O 3 на фракції з мінімальним забрудненням іншими сполуками. Ці фракції в розчині гексану вводили в хроматографічну колонку 13 м × 0,30 мм з SE-54. Початкова температура колонки була 60 °З, через 1 хв температуру почали підвищувати зі швидкістю 10 °З/хв до 290 °С. Реєстрували повні мас-спектри в інтервалі мас від 100 до 600 а. е. м. через кожні 2с. Межа виявлення дорівнювала 5 нг, що відповідало відносної концентрації 10 -9 .
Висновки
Розвиток природоохоронних споруд неспроможна проводитися без відповідного екологічного обгрунтування. Основою такого обґрунтування є оцінка впливу очищених стічних вод на водоприймачі. Необхідність проведення робіт з оцінки стану водойм та водотоків була сформульована ще наприкінці позаминулого століття.

Систематичні аналізи якості очищеної та річкової води було розпочато у 1903 р. лабораторією професора В. Р. Вільямса у с/г Академії.

У хімічній промисловості намічено ширше використання маловідходних і безвідходних технологічних процесів, дають найбільший екологічний ефект. Велика увага приділяється підвищенню ефективності очищення стічних вод.

Значно зменшити забрудненість води, що скидається підприємством, можна шляхом виділення зі стічних вод цінних домішок, складність розв'язання цих завдань на підприємствах хімічної промисловості полягає у різноманітті технологічних процесів та одержуваних продуктів. Слід зазначити також, що основна кількість води у галузі витрачається на охолодження. Перехід від водяного охолодження до повітряного дозволить скоротити на 70-90% витрати води у різних галузях промисловості.

Список літератури

1. 
   СНіП 2.04.02 - 84. Водопостачання. Зовнішні мережі споруди - М.: Будвидав, 1985 р.

2. Лур'є Ю. Ю. Аналітична хімія промислових стічних вод.

М: Хімія, 1984 р.

3. Новіков Ю. В., Ласточкина К. О., Болдіна З. Н. Методи

дослідження якості води водойм. Видання 2-ге,

перероблене та доповнене. М., «Медицина», 1990, 400 с. з

ілюстраціями.

4. Яковлєв С. В., Ласков Ю. М. Каналізація. Видання 5-те,

перероблене та доповнене. Підручник для технікумів М.,

Будвидав, 1972, 280 с. з ілюстраціями.

5. Золотов Ю. А., Іванов В. М., Амелін В. Г. Хімічні тест-

методи аналізу. - М.: Едиторіал УРСС, 2002. - 304 с.

6. Мас-спектрометрія забруднень довкілля /

Р. А. Хмельницький, Є. С. Бродинський. - М.: Хімія, 1990. - 184 с.

7. Моросанова С. А., Прохорова Г. В., Семеновська О. М.

Методи аналізу природних та промислових об'єктів:

Навч. допомога. - М.: Вид-во Моск. Ун-та, 1988. 95 з.

Так, саме так: вода є органічною речовиною і в цьому сенсі - основа всього живого Землі. Говорячи афористично, вода - це і є життя, до того ж непереносному, а в буквальному значенні слова.

Почну з простого твердження: наука говорить нам, що весь органічний світ ключа як рослини, так і тварин, на 80-90% складаються з води, і всі процесиних відбуваються знову ж таки за безпосередньої участі тієї ж води. Лише цефакт як би підказує нам, що і сама вода має бути органічною речовиноюУ зв'язку з цим відразу ж особливо виокремлю той надзвичайно важливий і одночаснонастільки ж простий і визнаний усіма без винятку факт, що народження всеорганізми нашої планети нерозривно пов'язані з водою. Я б навіть сказав так: життя- це особливим чином перетворена та організована вода.

Насправді, не потрібно бути семи п'ядей у ​​лобі, щоб бачити, що для будь-якого живого організму вода є не тільки неодмінним, але і головним складникомкомпонентом. Кількість її в живих організмах, за винятком хіба що споколивається від 70 до 99,7% за вагою. Тільки з одного цього факту, не говорячи про другаще більш значимих, очевидно, що вода грає не просто велику роль.життєдіяльності організмів, як це визнають усі без винятку, а ролвирішальну, визначальну, основну. Але щоб відігравати таку роль, водсама має бути органічною речовиною.

Дивна, однак, виходить штука: в принципі, ніхто не заперечує Найпершу роль води в житті всіх без винятку живих істот, протекричущій суперечності до такої її ролі стоїть теж визнаний усіма хімічносклад води, виражений формулою H2O. Але тим самим, вільно чи мимоволівизнається абсолютно абсурдний факт, а саме, що вода — ця безумовна основа.всього органічного життя, - сама є речовина неорганічна, іншими словами -мертва субстанція

Звідси з самого початку напрошується жорстка альтернатива: либ помилково уявлення про воду як основу всього живого, або помилковеіснуючі нині уявлення про хімічний склад води. Перше «або» мвідразу ж відкидаємо як не має під собою жодного ґрунту. Залишається друге"або", а саме, що формула води H2O помилкова. Ніякого третього варіантданому випадку не дано, та й його не може бути в принципі. І тут уже апріорно, тобтодо всякого досвіду, є всі підстави стверджувати, що вода сама є речовинорганічним. Саме ця (і тільки це!) якість здатна робити її основою всього світу.живого. І які б докази проти цього не висувала нинішня ситарозслаблена наука, докази ці теж апріорно, тобто свідомо, єпомилковими. Тільки так може бути питанняПерш ніж перейти до цього головного питання, хотів би звернути увагуще на один примітний у всіх відносинах факт, який, як ми побачидалі, має пряме відношення до води. Факт цей такий: у хімічному відношенніоснову будь-якої живої речовини, без жодного притому виключення, становлювуглеводневі сполуки. Відомо, що живий організм складається з поєднаннядосить обмеженої кількості хімічних елементів. Так, скажімо, 96% маслюдського тіла складають такі поширені елементи, як вуглець (С)водень (Н), азот (N) та кисень (О)Отже, спочатку запам'ятаємо: крім води, іншою основою всіх органічносполук Землі є вуглеводи. Вони є простимисполуки, що складаються, повторюю, з вуглецю (С), водню (Н) та кисню (О)різних відносинах, і зазвичай виражаються загальною формулою СnН2nОn. На цей моменя звертаю особливу увагу. Зіставляючи ці два моменти, можна вже апріорнотобто до будь-якого досвіду, причому зі стовідсотковою часткою впевненості стверджуютьщо і вода, як основа життя, також повинна являти собою вуглеводнез'єднання. І у своїй книзі «Одвічні загадки науки (очами дилетанта)», спираючись на наявні в науці дані, я послідовно доводжу, що вода і справдімає формулу не H2O, а CH2O, або, іншими словами, є вуглеводневіз'єднанням, а тим самим органічною речовиною. Тільки в цій якості, і неякомусь іншому, вона може служити основою всього живого на Землі.

Тепер щодо білків. Вони також являють собою винятково складні органічні сполуки, що складаються з тих же знайомих нам елементівсаме: вуглецю, кисню та водню. Іншими словами, можна з повніпідставою стверджувати, що все живе складається з різних поєднань тих жеелементів, з яких складається сама вода, якщо, зрозуміло, виходити з її формулCH2O. Цей факт ставить все на свої місця без будь-яких натяжок і маси додаткові.штучних побудов та підпор, службовців лише тому, щоб якось зв'язатинезв'язне. Отже, справа за малим: довести, що вода справді уявляєсобою органічна речовина. До цього і приступимо.

Не треба доводити, що вода є не тільки головною, а й єдиною. абсолютно необхідний субстрат всього живого. Проте вся справа знову ж таки в тому, щодля того, щоб вода могла відігравати таку роль, вона сама має бути органічноречовиною. Ось тут і лежить вся загвоздка, оскільки сучасна наука, а слідом за неі всі люди, що сліпо вірять у її висновки, продовжують вважати, що вода єречовиною неорганічною все з тією ж, добре знайомою кожному школярформулою H2O Ось про цю формулу і б'ється чолом вся світова наука вже понад двісті летого часу, як французький хімік Лавуазьє повідав світові, що вода складається з двохелементів - водню та кисню, з чого природно випливало, що та їстьречовина неорганічна. З того часу не тільки весь ненауковий, але, що самедивовижне, і весь науковий світ беззастережно повірив у це (і, більше того, вірить пцю пору), про що, зокрема, свідчить величезна кількість суперечливінайфантастичніших гіпотез і теорій щодо походження життя. Щоперекинути цю «блаженну» віру, тут потрібен прорив, подібний до того, щозробив свого часу Коперник, висунувши свою геліоцентричну систему разомптолемеєвої геоцентричної гіпотезиПодумайте самі: не тільки дивовижним, а й прямо-такбентежним фактом є те, що нікому на думку не спадає найпростішадумка, а саме: якщо вода становить до 90% маси всіх живих організмів, якщо без води все живе чахне і гине, то чи не випливає з цього з повною очевидністю, що вода і є основа життя, притому не в якомусь фігуральному, символічному сенсі, а в сенсі самому прямому. Іншими словами, як головна посилка необхідно визнати, що сама вода є органічна речовина і, як така, вона є не просто головною, а єдиною основою всього живого на Землі. Немає води – ні (і не може бути!) жодного життя.

Отже, повторю ще раз: вода за своєю природою є органічна речовина і її формула не H2O, а CH2O, і в цій якості вона і справді (а не фігурально) є основою всього живого на Землі. Скажу більше: хімічна речовина, що отримала в хімії назву азот (N), є насправді також органічною речовиною (точніше, вся та сама вуглеводнева група CH2, що і буде показано нижче)*. Два цих висновки дають підстави по-новому поглянути походження життя. Життя виникло не в якісь стародавні часи за якихось виняткових умов, як це досі вважає вчений світ. Ні, вона виникає безперервно та буквально на наших очах, бо зберігається її основа – вода. Повторю ще раз: у всіх живих системах 98% маси посідає такі чотири елементи: водень, вуглець, кисень, азот. З цих елементів головним чином складаються і білки, нуклеїнові кислоти, коротше, — все живе. Ось цей момент слід взяти за відправну точку. Формула білка у своєму загальному вигляді виглядає так: CnH2nOn, або у найпростішому варіанті - CH2O. І тут прошу уваги! Як запевняють нас вчені, білки та нуклеїнові кислоти становлять до 98% речовини кожного живого організму. Але в той же час ті ж учені стверджують, що вода становить до 90% того ж живого організму. Виходить, що білки та вода сумарно становлять близько 200% речовини живих організмів. Але цього не може бути: неможливо, щоб той самий організм складався зі ста відсотків однієї речовини і ста відсотків іншої речовини. Вихід із цього скрутного, якщо не сказати, делікатного становища лише один, а саме: визнати, що сама вода є органічною речовиною і в цій якості вона ж є основою білкових тіл. У цьому випадку все стає на свої місця. Тут виникає принципово важливе питання: чи існує на Землі у вільному стані та в обсягах, що відповідають загальній масі живих тіл, така речовина, яка сама складається з поєднання водню, вуглецю, кисню та азоту? Відповівши на нього, ми відповімо не тільки на питання про походження життя, але і на питання, що є її основою, постійним її фундаментом, що дозволяє їй не тільки існувати, а й постійно відтворювати себе. Так ось: цією речовиною є вода та її формула - не H2O, а CH2O. Звідси природним чином випливає, що саме вода (і ніщо інше!) є та речовина, яка містить у собі всі зазначені вище компоненти життя: водень, кисень, вуглець і азот (про те, що насправді є азотом, буде сказано нижче) . У цьому сенсі вода не просто належить до групи вуглеводів - вона складає її основу, її головну масу, і в цій якості представляє єдине, до того ж фактично невичерпне джерело всього живого на Землі. Тим самим усувається кричуще протиріччя між вмістом у живих організмах води та білків, про яке йшлося вище, тому що в запропонованій формулі сама вода становить природну основу як білків, так і нуклеїнових кислот.

Проте вся інтрига тут у тому, що на шляху такого визнання потужною і досі непереборною перепоною стала формула води Лавуазьє H2O. Віра, що зберігається до цього часу, в її істинність породила, у свою чергу, масу різноманітних, часом найфантастичніших теорій і гіпотез щодо походження життя, якими переповнена історія наук.

• Діяльність та педагогічні погляди вона амоса коменського
• Константа швидкості обчислюється за формулою Значення константи швидкості
• Фазові діаграми двокомпонентних систем "полімер - розчинник" Фазові діаграми двокомпонентних систем "полімер - розчинник"
• Тонка та надтонка структура оптичних спектрів
• Як вивчити хімію самостійно з нуля: ефективні способи
• Властивості та характеристика алкенів
• Характеристика студента з місця проходження практики
• Характеристика на студента, який проходив практику на підприємстві: правила написання
• Біографія фарадея. Великі вчені. Майкл Фарадей. відкриття електромагнітного обертання
• Сучасні інновації в освіті

• Заступники у бензольному кільці поділяються на дві групи Реакції бензольного кільця
• Типи хімічних реакцій в органічній хімії Реакції електрофільного приєднання
• Способи поділу неоднорідних сумішей
• Поліметакрилова кислота
• Загальна характеристика елементів підгрупи VI A Елементи 6 а підгрупи
• Теоретичні основи фізики
• Теорія графів у хімії. Граф теорія. Основні визначення та теореми теорії графів
• Алгебра та гармонія у хімічних додатках
• Тести з курсу «Екологія та природокористування
• Директор WWF Росії Ігор Честін: Якутія серед лідерів Я знаю, що Ви багато подорожуєте… Навіщо Вам це