Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Сравнительная характеристика методов оценки колодезной води

Содержание

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………….4

1. Обзор литературных источников……………………………………………6

1.1Колодезная вода - как объект анализа…………………………………….6

1.2. Характеристики подземных вод, их химический состав………….……....8

1.3 Требования и стандарты, предъявляемые к безопасности и качеству колодезной воды…………………………………………………………………10

1.4 Гигиенические требования к устройству и содержанию колодцев…….14

2. Экспериментальная часть…………………………………………………..16

2.1. Охрана труда ………………………………………………………………16

2.2. Аппаратура и реактивы……………………………………………………18

3. Определение санитарно – химических показателей безопасности и качества питьевой воды ………………………………..………………………21

3.1..Органолептические методы определения запаха, вкуса, цветности…………………………………………………………………………22

3.2.Определение физико – химических показателей…………………………24

3.2.1. Определение рН колодезной воды…………………………………….24

3.2.2. Комплексонометрическое определение жесткости воды……………..25

3.2.3. Определение содержания сухого остатка. …………………………...27

3.2.4. Комплексонометрическое определение сульфатов в воде…………….28

3.2.5.Аргентометрическое определение хлоридов……………………………30

3.2.6.Атомно –абсорбционное определение железа и марганца……………..32

3.3. Определение санитарно – токсикологических показателей……………..35

3.3.1. Определение ионов аммония. …………………………………………...35

3.3.2. Определение фторидов …………………………………………………..39

3.3.3. Определение нитратов …………………………………………………...43

3.3.4.Определение перманганатной окисляемости …………………………...45

4. Определение нерегламентируемых компонентов качества воды…………47

4.1. Определение полифосфатов………………………………………………..47

4.2.Определение тяжелых металлов……………………………………………49

5. Определение кальция по показателям физиологической полноценности минерального состава питьевой воды………………………………………..52

5.1.Комплексонометрическое определение кальция…………………………52

5.2. Ионометрическое определение кальция………………………………….53

5.3.Сравнительное изучение методик определения кальция в воде………...56

5.4.Расчет погрешности ионометрического определения кальция в воде….58

ВЫВОДЫ……………………………………………………………………...65

Список использованной литературы………………………………………..68

ВВЕДЕНИЕ

Ухудшение состояния основных источников водоснабжения Украины, вследствие их загрязнения нитратами, тяжелыми металлами, пестицидами, нефтепродуктами и патогенными микроорганизмами создает серьезные затруднения при обеспечении населения качественной питьевой водой. Важное значение имеет информация о состоянии и характере загрязнения источников водоснабжения, качестве питьевой воды.

Подземные воды из организованных источников активно используются жителями как альтернатива водопроводу. При этом возможно снижение риска воздействия токсичных веществ на население и улучшение вкусовых качеств потребляемой воды. Но систематических исследований по оценке качества воды этих источников не проводится. Обеспечение населения доброкачественной питьевой водой относится числу важнейших факторов, характеризующих санитарно – эпидемиологическое состояние страны. Анализ проб колодезной воды, отбираемых не очень часто в ограниченном количестве мест может не дать полной картины качества воды. Использование внелабораторных методов контроля может снизить высокую нагрузку на стационарные аналитические лаборатории. Обеспечение экологической безопасности является одно из основных проблем колодезной воды.

В соответствии со статьями 18, 40 Закона Украины «Об обеспечении санитарного и эпидемиологического благополучия населения», статей 58, 59, 60 Водного кодекса Украины, статей 26,28, 30, 43, 44 Закона Украины «О питьевой воде и питьевом водоснабжении».

В соответствии с этими санитарными нормами и требованиями предполагается периодический контроль качества и безопасности питьевой воды из колодцев. Но он не осуществляется повсеместно.

Цель дипломной работы:

- оценка безопасности и качества колодезной воды п. Металлист, Амвросиевского района, Донецкой области;

- сравнительная оценка методик определения кальция в воде, как показателя физиологической полноценности минерального состава питьевой воды.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Колодезная вода – как объект анализа

Примерно до конца 19 века вода считалась бесплатным неистощимым даром природы. Ее не хватало только в слабо населенных районах пустынь. В 20 веке взгляд на воду резко изменился. В результате быстрого роста населения земного шара и бурного развития промышленности проблема снабжения человечества чистой пресной водой стала чуть ли не мировой проблемой номер один.

В настоящее время люди используют ежегодно около 300 млрд. кубических метров воды, и эта цифра непрерывно растет. Во многих густонаселенных промышленных районах чистой воды уже не хватает.

В зависимости от местности вода приобретает много дополнительных примесей, которые существенно меняют ее вкусовые качества. В зависимости от набора солей, вода может быть: жесткой или мягкой. В процессе рекристаллизации вода приобретает другие свойства: меняется ее насыщенность ионами водорода, меняется даже ее удельная плотность, значит, меняется и ее активность. Она может быть легкой, средней или тяжелой.

Вода, которую мы потребляем, обязательно должна быть чистой. Болезни, которые передаются через загрязненную воду, вызывают ухудшение здоровья, инвалидность и гибель огромного числа людей, особенно детей. Поэтому необходимо следить за качеством воды в колодце. Колодца с совершенно чистой водой никогда не бывает, так как вода всегда содержит вещества, не входящие в ее молекулярный состав. Вода - это H₂О (оксид водорода), а все другие жидкости - это сложные системы, в которых вода является основой. Вода - растворитель большого количества химических веществ и та жидкость, которая находится в колодце или скважине и которую мы называем водой, не является водой, так как в ней содержится большое количество примесей разного происхождения. Но не все вещества растворяются в воде, жир смывается при взаимодействии воды с мылом или другими поверхностно-активными веществами. С поверхности озер, рек, суши, океанов, растений и живых организмов вода постоянно испаряется и льется на землю в виде дождей. Растворенные вещества в воде, могут быть полезными и вредными. Полезные вещества - это минеральные воды, применяемые при лечении болезней желудка и кишечника. Способностью воды растворять мед, сахар, соль мы всегда пользуемся. Вода растворяет бытовую химию и тем является первоисточником загрязнения окружающей среды. В скважинной и колодезной воде живут, не растворяются в ней микроорганизмы: микробы, бактерии, грибы, вирусы, простейшие и наносят вред здоровью человека [1]. Также качество воды определяется по наличию в ней химических включений, которые раньше всего обнаруживают наши органы чувств: обоняние, зрение. Так, микрочастицы меди придают воде в колодце мутность, а примеси железа – красноту. Если судить по источнику происхождения, то существуют три разновидности воды: 1. Грунтовая вода, она же может называться артезианской, если будет находиться под каким - либо водоупорным слоем или родниковой (ключевой) водой, если будет вытекать в виде родничка. 2. Верхняя вода (верховодка) - это талая снежная и дождевая вода. 3.Обработанная человеком вода - это водопроводная, минерализованная и очищенная вода, продаваемая в бутылках. Родниковая вода - грунтовая подземная вода, самостоятельно выходящая наверх, иногда попадает в колодец или неглубокую скважину. Часто приходится сталкиваться с мнением, что родниковая вода в колодце - это самая чистая вода. Чистота ключевой колодезной воды ассоциируется с чистой родниковой водой. Если родниковая вода течет в чистой земле, то и в колодце она будет чистой. Колодец или скважина в этом случае являются ловушкой для родника. В колодце родниковая вода не подвергается химической очистке, там нет хлора и искусственных примесей, которые присутствуют в водопроводной воде. Находящийся в колодце родник (ключ) бывает чище водопроводной воды, в нем бывает меньше бактерий и вирусов, которые становятся причиной заболевания, но он бывает и опасным, так как на состояние воды в колодце влияет неблагоприятная экологическая обстановка. Колодцы, в которых бьют родники, часто питаются водой верхних водоемов [2].

. Характеристика и химический состав подземных вод

К подземным относятся воды, заполняющие в капельно-жидком состоянии полости и поры в породах, слагающих земную кору. Колодезная вода должна быть прозрачной и чистой, без вкуса и запаха. Очистить её от мелких частиц песка и глины, попадающих из водоносных слоев можно с помощью фильтрации или просто дать ей отстояться в посуде 5-6 часов. Грунтовые воды содержат различные примеси такие как соли кальция, аммиак, фосфорные кислоты и др. Поглощая из грунтовых слоев углекислоту, вода способна растворять минеральные соли как вредные, так и полезные для организма человека[2,7]. Любая подземная вода представляет собой сложный многокомпонентный состав, который зависит от среды, в которой происходит его формирование. Поэтому особенностей, определяющих химический состав вод большое множество.

Основные из них: 1. Состав почв и пород, с которыми они соприкасаются. 2. Разобщенность отдельных водоносных горизонтов, разделенных слабо фильтрующими или почти водонепроницаемыми слоями, что обуславливает слабый водообмен между водоносными горизонтами 3.Ограниченность соприкосновения их с земной поверхностью и атмосферой. Это обстоятельство имеет очень важное значение для формирования химического состава подземных вод: с поверхности земли через почву поступают атмосферные осадки, речные и озерные воды, атмосферный кислород, создавая зону окислительных процессов; также поступают различные продукты загрязнения. 4.Меняющиеся физические условия: температура и давление. 5.Незначительное развитие биологических процессов при одновременно возрастающем значении микробиологических. Отсутствие света и кислорода делает невозможным развитие растительности, зато способствует развитию особых микроорганизмов. 6. Различная климатическая зона. Все это определяет основные черты химического состава подземных вод, к которым можно отнести качественное разнообразие в тех или иных количествах химических элементов. Наиболее нестабилен химический состав подземных вод в грунтовых водах, так как он в наибольшей степени подвержен внешним воздействиям (атмосферные осадки, поверхностные воды, близость к дневной поверхности, процессы испарения, климатические условия, рельеф, различные техногенные факторы загрязнения). Химический состав водоемов зависит от дождей, которые проходят через грязный воздух, землю и состав колодезной родниковой воды меняется постоянно. Многие верят в сказки о чистой грунтовой воде из колодца, которая когда-то была былью. Не имеет значения, как глубоко вырыт колодец, и поэтому без анализа воды нельзя узнать, что принесет колодезная родниковая вода - здоровье или болезнь. Свойства воды как источника водоснабжения, требования предъявляемые к качеству питьевой воды, представлены в справочниках, монографиях, государственных и международных стандартах.[2,8]

1.3 Требования и стандарты предъявляемые к безопасности и качеству колодезной воды

Так как по своим качествам питьевая вода должна соответствовать государственному и международному стандартам, то она должна быть безопасна в эпидемическом отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.

Табл. 1.3.1. Санитарно – химические показатели безопасности и качества колодезной воды.

№ п/п	Наименование показателей		Единицы измерения	Нормативы для колодезной воды
Органолептические показатели
1	Запах: при t 20^оС при t 60^оС	Баллы		3 3
2	Окрашенность	градусы		35
3	Мутность	Нефелометрическая единица мутности (1НОК = 0,58 мг/дм³)		3,5
4	Вкус и привкус	Баллы		3
Физико – химические показатели а) неорганические компоненты
5	Водородный показатель	Единицы рН		6,5-8,5
6	Железо общее	мг/дм³		1,0
7	Общая жесткость	ммоль/ дм³		10,0
8	Марганец	мг/дм³		0,5
9	Сульфаты	мг/дм³		500
10	Сухой остаток	мг/дм³		1500
11	Хлор остаточный свободный	мг/дм³		0,5
12	Хлориды	мг/дм³		350
б) органические компоненты
13	Хлор остаточный связанный	мг/дм³		1,2
Санитарно – токсикологические показатели а) неорганические компоненты
14	Аммоний	мг/дм³		2,6
15	Нитраты (по NO₃)	мг/дм³		50,0
16	Нитриты	мг/дм³		3,3
17	Фториды	мг/дм³		1,5
б) интегральный показатель
18	Перманганатная окисляемость	мг/дм³		5,0

Табл. 1.3.2. Показатели удельной суммарной альфа- и бета – активности питьевой воды.

№ п/п	Наименование показателей	Единицы измерения	Нормативы
1	Суммарная альфа-активность	Бк/дм³	0,1
2	Суммарная бета –активность	Бк/дм³	1,0

Табл. 1.3.3. Радиационные показатели безопасности питьевой воды.

№ п/п	Наименование показателей	Единицы измерения	Нормативы
1	Суммарная активность природной смеси изотопов U	Бк/дм³	1
2	Удельная активность ²²⁶Ra	Бк/дм³	1
3	Удельная активность ²²⁸Ra	Бк/дм³	1
4	Удельная активность ²²²Rn	Бк/дм³	100
5	Удельная активность ¹³⁷Cs	Бк/дм³	2
6	Удельная активность ⁹⁰Sr	Бк/дм³	2

Табл. 1.3.4. Показатели физиологической полноценности минерального состава питьевой воды.

№ п/п	Наименование показателей	Единицы измерения	Нормативы
1	Общая жесткость	ммоль/дм³	1,5 -7,0
2	Общая щелочность	ммоль/дм³	0,5 -6,5
3	Йод	мкг/дм³	20 – 30
4	Калий	мг/дм³	2 - 20
5	Кальций	мг/дм³	20 – 75
6	Магний	мг/дм³	10 – 50
7	Натрий	мг/дм³	2 – 20
8	Сухой остаток	мг/дм³	200 – 500
9	Фториды	мг/дм³	0,7 – 1,2

Выбор источника водоснабжения должен проводиться с учетом его санитарной надежности и возможности получения питьевой воды, соответствующей ГСанПиН 2.2.4-171-10[4].

Пригодность источника для хозяйственно питьевого водоснабжения устанавливается на основе:

санитарной оценки условий формирования и залегания вод подземного источника водоснабжения;
санитарной оценки поверхностного источника водоснабжения, а также прилегающей территории выше и ниже водозабора по течению воды;
оценки качества и количества воды источника водоснабжения;
санитарной оценки места размещения водозаборных сооружений;
прогноза санитарного состояния источников [7]. Чистая вода и питьевая вода – это не одно и то же. Чистая вода для каждого своя; для химика это – дистиллят; для рыболова – вода, в которой живёт рыба, а для шофёра – та, которую можно залить в радиатор. А вот термин «питьевая вода» обозначает соответствие воды её стандартам. В каждой стране они свои; кроем этого, есть стандарты Всемирной организации здравоохранения и региональные стандарты в отдельных странах. Мы будем руководствоваться украинским стандартом; сейчас в Украине в соответствии с Приказом Министерства здравоохранения от 12 мая 2010 г. №400 утверждены Государственные санитарные нормы и правила «Гигиенические требования к воде питьевой, предназначенной для употребления человеком». Таким образом, для нас «питьевая вода» - это такая вода, состав которой отвечает требованиям ГСанПиН (государственные санитарные правила и нормы). В такой воде содержание всех вредных примесей и полезных веществ (которые при превышении норматива также становятся вредными) не превышает ПДК – предельно допустимых концентраций. Параметры питьевой воды делятся на три группы: органолептические качества, показатели бактериального и санитарно-химического загрязнения [5].

1.4 Гигиенические требования к устройству и содержанию колодцев

Колодцами называют гидротехнические сооружения, предназначенные для использования воды подземных источников. Глубина колодцев может колебаться от 3-5 метров до нескольких десятков и даже сотен метров (артезианские скважины) и зависит от местных гидрогеологических условий в частности от глубины залегания водоносных слоев почвы.

Качество воды, получаемой из колодца, зависит от его глубины, благоустройства, способа водозабора, гидрогеологических и гигиенических условий. Из правильно устроенных колодцев обычно получают воду, пригодную по своим качествам для использования в питьевых целях без дополнительной обработки. Поэтому необходим систематический контроль за правильностью устройства и содержания колодцев.

Требования, которые необходимо соблюдать при устройстве колодцев:

стенки колодцев должны быть плотными, без щелей, хорошо изолирующими колодец от проникновения поверхностного стока (дождевые и талые воды);
для облицовки колодцев в первую очередь рекомендуются бетонные и железобетонные кольца; при их отсутствии допускается использование керамики, камня, дерева;
камень для колодцев должен применяться из крепких устойчивых пород и укладываться на цементном растворе (цемент портланд марки не ниже «500» не содержащий различных примесей), также как бетонные и железобетонные кольца;
при устройстве деревянных срубов, должны применяться бревна толщиной не менее 25 см, дерево должно быть хорошего качества, не портящим вкуса воды, выдержанное (заготовленное за 5-6 месяцев), прямое, без глубоких трещин и червоточин, не зараженное грибком; предпочтительно применение следующих пород: лиственница, ольха, вяз, но можно использовать так же дуб и сосну;
верх колодца должен быть не менее чем на 0,8 м выше поверхности земли;
подводную часть стенок колодца нужно углублять в водоносный горизонт не больше чем на один метр для лучшего его раскрытия и увеличения слоя воды, при слабом водоносном потоке необходимо расширить сруб колодца в нижней части
для предупреждения возникновения мути в воде и обеспечения чистки, дно колодца должно покрываться фильтрующим слоем из крупного песка, крупного гравия или каменного щебня толщиной 20-30 см;
в случае устройства колодца в гальковых, гравелистых почвах или скалистых пород, дно колодца не закрепляют, а в стенках водопринимающей части предусматривают створки диаметром 15-30 мм, расположенные в шахматном порядке через 0,2-0,3 м для поступления воды в колодец;
в случае устройства колодца в песчаных грунтах на его дне устраивают песчано- гравийный фильтр или фильтр из пенобетона, а в стенках водопринимающей части колодца так же устраивают фильтры из пенобетона;
во избежание засорения верх колодца закрывается крышкой или железобетонным перекрытием с люком, закрываемым крышкой и устраивается навес;
для защиты колодца от загрязнения поверхностными стоками устраиваются перекрывающие канавы с отводом стоков в сторону от колодца.

Колодец из железобетонных колец в санитарном отношении более безопасен, нежели построенный из других материалов [3].

2.ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Техника безопасности при выполнении дипломной работы

При выполнении работы учитывались особенности проведения эксперимента с учётом правил техники безопасности. Работа в химической лаборатории требует строгого соблюдения правил техники безопасности. При выполнении курсовой работы соблюдались общие правила работы в химической лаборатории, правила работы с солями, с кислотами, со стеклянной посудой и электрооборудованием [22].

В лаборатории необходимо работать в спецодежде. Запрещается в лаборатории работать одному, принимать пищу, пить воду. Недопустимо определение веществ по запаху и вкусу.

При работе с концентрированными кислотами все работы проводятся в вытяжном шкафу. При разбавлении кислоты необходимо кислоту вливать в воду, а не наоборот, небольшими порциями при перемешивании. Переливать концентрированные (HNO₃, H₂SO₄, HCl) кислоты только при включенной тяге в вытяжном шкафу. Дверцы шкафа должны быть по возможности прикрыты [23].

При попадании кислоты на кожу необходимо промыть большим количеством воды и 3% -м раствором соды.

При работе со стеклянной посудой необходимо соблюдать осторожность. Руки в случае необходимости следует защищать полотенцем. Разбитое стекло собирают при помощи веника и кисточки.

При смешивании и разбавлении веществ, сопровождающихся выделением тепла, следует пользоваться термостойкой посудой [23]. Работа с нагревательными приборами проводилась в соответствии с общими правилами работы в аналитической лаборатории, которые тщательно были изучены.

При работе с нагревательными приборами особо обращалось внимание на то, что категорически запрещается ставить на электроплитки герметически закрытые колбы, нагревать органические жидкости и вещества, работать без защитных очков и халатов. Вблизи нагревательных приборов исключалось нахождение легкогорючих и взрывоопасных веществ. Постоянно проверялось заземление всех приборов, наличие резиновых ковриков у приборов, исправность электрических контактов, наличие противогазов, песка, противопожарного инвентаря, одеял. На рабочих местах соблюдались чистота и порядок [23].

В работе использовалось электрооборудование (иономер). Основными мерами предотвращения поражений электрическим током в лаборатории являются защита от прикосновения к находящимся под напряжением частям электрооборудования и применение защитного заземления. В условиях химической лаборатории опасно воздействие на человека любого ощутимого тока, даже такого, который не представляет непосредственной опасности для здоровья. Даже легкий неожиданный удар током вызывает непроизвольное отдергивание рук, что может привести, например, к поломке стеклянной аппаратуры, к проливу огнеопасных или агрессивных жидкостей.

Иономер относится в соответствии с ГОСТ 12.2.007.0-75 по способу защиты человека от поражения электрическим током к нулевому классу (основная изоляция и нет заземления или какой либо дополнительной защиты. Питание иономера осуществляется от 4х щелочных батареек. Для изделий этого класса электробезопасности основное требование техники безопасности следующее: расстояние от электроприборов до заземленных коммуникаций должно быть не менее 1,5 м. Аппаратура, имеющая дополнительную защиту от поражения электрическим током с помощью защитного заземления (или зануления) относится к классам 01 или 1. Магнитная мешалка имеет двужильный сетевой шнур, а заземление корпуса осуществляется независимо от подключения к питающей сети. Опасность повреждения изоляции в месте ввода сетевого шнура в корпус прибора связана с возможностью контакта оголенного провода с электропроводящим корпусом и как следствие с появлением напряжения на корпусе [23].

2.2 Аппаратура, реактивы, растворы

Иономер И – 160 МИ

Атомно – абсорбционном спектрофотометре с электротермическим атомизатором фирмы Thermo Elemental марки Solar MQZ.

КФК 2 МП

Кюветы 2-3 см

Хлоридсеребрянный электрод

Аммонийселективный электрод фирмы «Эком»

Фторидселективный электрод фирмы «Эком»

Кальцийселективный электрод фирмы «Эком»

Мешалка магнитная

Весы лабораторные аналитические 2 – го класса точности

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709 - 72

Посуда мерная лабораторная стеклянная по ГОСТ 20292 – 74 вместимостью: пипетки 10, 25, 50,100 мл без делений, бюретка 25 мл. Колбы конические по ГОСТ 25336 – 82 вместимостью 250 мл. Трилон Б, чда, по ГОСТ 10652 – 73

Аммоний хлористый, чда, по ГОСТ 3773 – 72

Аммиак водный, чда, по ГОСТ 3760 – 79, 25 - % раствор

Кислота соляная, чда, по ГОСТ 3118 – 77

Магний сернокислый - фиконал

Эриохром черный Т – индикатор

Щавеливая кислота 0,01 М

Кислота серная по ГОСТ 4204 – 77

Калий йодистый по ГОСТ 4232 – 74

Калий марганцевокислый по ГОСТ 10163 – 75

Кислота азотная по ГОСТ 4461 – 77

Аммоний молибденовокислый

Калий фосфорнокислый однозамещенный

Олово двухлористое

Хлористый магний

Магний сернокислый

Аммиачный буферный раствор

Мурексид

Аммиак, 9 М раствор водного аммиака

Серебро азотнокислое 0,05 н

Калий хлористый по ГОСТ

Калий хромовокислый 5% водный раствор

Стандартный раствор KMnO₄ готовят: 3,25 г марганцевокислого калия растворяют в 900 см³ в колбе вместимостью 1 дм³. Раствор нагревают, накрывают колбу и выдерживают около 2 часов, а затем в течении 1 суток. Затем фильтруют через стеклянный фильтр. Раствор хранят длительное время в склянке из темного стекла.

Сравнительная характеристика методов оценки колодезной води 📙 Дипломная → 🆔 19498