Материал: Экологическое состояние родников города Ижевска (на примере Карлутской группы)

+R®MgR+2

где R - радикал этилендиаминтетрауксусной кислоты -

NСN(С

Анализ проводили в аммиачном буферном растворе при рН 10,0-10,5 титриметрическим методом в присутствии индикатора хром темно-синего кислотного [7].

Общую жесткость () в ммоль/л экв. вычисляют по формуле:

 =

где:    - объем раствора трилона Б, израсходованного на титрование, мл;

Н - концентрация титрованного раствора трилона Б, моль/л экв.;

 - объем воды, взятой на анализ, мл;

- коэффициент пересчета единиц измерения из моль/л в ммоль/л.

Допустимая величина общей жесткости для питьевой воды источников нецентрализованного водоснабжения составляет не более 7 ммоль/л экв. (в отдельных случаях - до 10 ммоль/л экв.), лимитирующий показатель вредности - органолептический (Муравьев, 2004).

3.3.3 Определение нитратов

Нитраты являются солями азотной кислоты и обычно присутствуют в воде. Нитратобразующие бактерии превращают нитриты в нитраты в аэробных условиях. Под влиянием солнечного излучения атмосферный азот превращается также преимущественно в нитраты посредством образования оксидов азота. Многие минеральные удобрения содержат нитраты, которые при избыточном или нерациональном внесении в почву приводят к загрязнению водоемов. Источниками загрязнения нитратами являются также сточные воды предприятий, поверхностные стоки и т.п (Пименова, 2011).

Повышенное содержание нитратов в воде может служить индикатором загрязнения в результате распространения фекальных либо химических загрязнений. Питьевая вода и продукты питания, содержащие повышенное количество нитратов, могут вызывать заболевания, и в первую очередь у младенцев (так называемая метгемоглобинемия). Вследствие этого расстройства ухудшается транспортировка кислорода с клетками крови и возникает синдром «голубого младенца» (гипоксия) (Пименова, 2011).

Смертельная доза нитратов для человека составляет 8-15 г. Допустимое суточное потребление по рекомендациям ФАО/ВОЗ - 5 мг/кг массы тела. ПДК по нитратам составляет 45 мг/л (Сапожникова, 2009).

Метод основан на реакции нитратов с салициловокислым натрием в присутствии серной кислоты с образованием соли нитросалициловой кислоты, окрашенной в желтый цвет (ГОСТ, 1973).

Содержание нитратов (X), мг/, вычисляют по формуле в пересчете на нитратный азот (ГОСТ, 1973)

 = С,

где С - содержание нитратов, найденное по графику, мг/

3.3.4 Определение железа общего

Железо - один из самых распространенных элементов в природе. Его содержание в земной коре составляет около 4,7% по массе, поэтому железо с точки зрения его распространенности в природе принято называть макроэлементом. Известно свыше 300 минералов, содержащих соединения железа.

В малых концентрациях железо всегда встречается практически во всех природных водах и особенно - в сточных водах.

Поскольку соединения железа в воде могут существовать в различных формах как в растворе, так и во взвешенных частицах, точные результаты могут быть получены только при определении суммарного железа во всех его формах, так называемого общего железа (Пименова, 2011).

В данной работе для определения общего железа в воде использовали метод соответствующий ГОСТ 4011. Он является визуально-колориметрическим и основан на способности катиона железа(II) в интервале рH 3-9 образовывать с ортофенантролином комплексное оранжево-красное соединение. Реакцию можно представить схемой (Муравьев, 2004).

При наличии в воде железа(III), оно восстанавливается до железа(II) солянокислым гидроксиламином в нейтральной или слабокислой среде:

+2NОH´HСl = ++2О+2HСl+2

Таким образом, определяется суммарное содержание железа(II) и железа(III). Анализ проводился в ацетатном буферном растворе где рН 4,5-4,7. Концентрацию железа в анализируемой воде определяли по окраске пробы, визуально сравнивая ее с окраской образцов на контрольной шкале (Муравьев, 2004).

ПДК общего железа в воде водоемов составляет 0,3 мг/л, лимитирующий показатель вредности - органолептический (Государственный доклад...,2014).

3.3.5 Определение хлоридов

Хлориды присутствуют практически во всех пресных поверхностных и грунтовых водах, а также в питьевой воде в виде солей металлов. Если в воде присутствует хлорид натрия, она имеет соленый вкус уже при концентрациях свыше 250 мг/л; в случае хлоридов кальция и магния соленость воды возникает при концентрациях свыше 1000 мг/л. Именно по органолептическому показателю - вкусу установлена ПДК для питьевой воды по хлоридам (350 мг/л), лимитирующий показатель вредности - органолептический.

Большие количества хлоридов могут образовываться в промышленных процессах концентрирования растворов, ионного обмена, высоливания и т.д., образуя сточные воды с высоким содержанием хлорид-аниона. Высокие концентрации хлоридов в питьевой воде не оказывают токсического воздействия на человека, хотя соленые воды очень коррозионно активны по отношению к металлам, пагубно влияют на рост растений, вызывают засоление почв (Пименова, 2011).

Использованный метод для определения массовой концентрации хлорид-аниона описан в ГОСТ 1030 и ИСО 9297. Он основан на титровании хлорид-анионов раствором нитрата серебра, в результате чего образуется суспензия практически нерастворимого хлорида серебра:

+

В качестве индикатора использовался хромат калия, который реагирует с избытком нитрата серебра с образованием хорошо заметного оранжево-бурого осадка хромата серебра:

+=

Данный метод получил название метода аргентометрического титрования. Титрование можно выполнять в пределах рН 5,0-8,0. Массовую концентрацию хлорид-аниона () в мг/л вычисляют по уравнению:

 = ,

где:    - объем раствора нитрата серебра, израсходованный на титрование, мл;

Н - концентрация титрованного раствора нитрата серебра с учетом поправочного коэффициента, моль/л экв.;

 - объем воды, взятой на анализ, мл;

,5 - эквивалентная масса хлора;

- коэффициент пересчета единиц измерений из г/л в мг/л (Муравьев, 2004).

3.3.6 Определение сульфатов

Сульфаты - распространенные компоненты природных вод. Их присутствие в воде обусловлено растворением некоторых минералов - природных сульфатов (гипс), а также переносом с дождями содержащихся в воздухе сульфатов. Последние образуются при реакциях окисления в атмосфере оксида серы (IV) до оксида серы (VI), образования серной кислоты и ее нейтрализации (полной или частичной):

2S+=2S+О = S

Сульфаты в питьевой воде не оказывают токсического воздействия на человека, однако ухудшают вкус воды: ощущение вкуса сульфатов возникает при их концентрации 250-400 мг/л (Муравьев, 2004).

Метод определения массовой концентрации сульфат-аниона основан на реакции сульфат-анионов с катионами бария с образованием нерастворимой суспензии сульфата бария по реакции:

+ = BаS¯

О концентрации сульфат-анионов судят по количеству суспензии сульфата бария, которое определяют турбидиметрическим методом. Предлагаемый, наиболее простой, вариант турбидиметрического метода основан на измерении высоты столба суспензии по его прозрачности и применим при концентрациях сульфат-анионов не менее 30 мг/л. Анализ выполняли в прозрачной воде. Для работы необходим мутномер - несложное приспособление, которое может быть изготовлено и самостоятельно. ПДК сульфатов в воде водоемов хозяйственно-питьевого назначения составляет 500 мг/л, лимитирующий показатель вредности - органолептический (Муравьев, 2004).

3.4 Социологический опрос населения

Социологический опрос населения проводили для выяснения отношения местного населения к нецентрализованным источникам водоснабжения. Также опрос позволяет определить интенсивность нагрузки отдельных источников, степень информированности местных жителей о качестве воды в них, заинтересованность в получении подобных сведений. Особое внимание следует обратить на родники, пользующиеся наибольшей популярностью. Опрос проводился в период времени с 13:00 до 17:00 часов в выходные дни.

Респондентам задавали следующие вопросы:

1. Какими источниками питьевой воды вы пользуетесь?

а) водопровод <#"905335.files/image033.gif">

Рис. 2. Изменение дебита родников р.Карлутки в течение года

Кислотность вод исследованных родников изменяется незначительно, в течение года этот показатель колеблется от 7,1 до 8,4, в среднем составляя 7,6 единиц рH. Вода щелочная. За пределы норматива СанПиНа (6-9) данные показатели не выходят. (СанПиН, 2003). Наименьшее значение рH получилось в воде родника № 39 в ноябре и составило 7,0; наибольшее - в воде родников № 29 в июле и № 40 в сентябре и составило 8,4. Значительные сезонные колебания данного показателя не наблюдаются. Наглядно можно увидеть на рис. 3

Рис. 3. Сезонные изменения рH родниковой воды источников р.Карлутки

Общая жесткость воды обусловлена суммарным содержанием ионов кальция и магния. Показатели жесткости колеблются от 6,6 до 11,6, что превышает норматив СанПиНа - 7-10 мг-экв/л. (СанПиН, 2003) Превышения нормы зафиксированы в 4 родниках, в разное время года. Наибольшее значение было обнаружено в воде родника № 42 и составило - 11,6 мг-экв/л, наименьшее значение в воде родника № 29 составило 6,6 мг-экв/л. Сезонные колебания данного показателя можно наблюдать на рис.4. Минимальное среднее значение характерно для весеннего периода, что может быть связано с поступлением талых вод.

Рис. 4. Сезонные изменения общей жесткости в родниковой воде источников р.Карлутки

Рис. 5. Сезонные изменения нитратов в родниковой воде источников р.Карлутки

По содержанию хлоридов и сульфатов в родниковой воде не выявлено превышений. По нормам СанПиНа содержание хлоридов не должно превышать 350 мг/л, а сульфатов - 500 мг/л. Содержание хлоридов варьируется от 29,4 мг/л в роднике № 38 до 89 мг/л в роднике № 39. Среднее содержание хлоридов составило 54,6 мг/л. Сезонные изменения выражены слабо. Наиболее высокие средние значения - 58,4 характерны для июля, вероятно в результате эффекта разбавления дождевыми водами. Наиболее богат хлоридами родник № 39. Динамику изменений можно увидеть на рис. 6.

Рис. 6. Сезонные изменения хлоридов в родниковой воде источников р.Карлутки

Количество сульфатов колеблется от 39,2 мг/л в роднике № 33до 126 мг/л в роднике 39. Среднее значение по родникам составило 70 мг/л. Наиболее богат сульфатами родник № 44. Сезонные колебания незначительны, наиболее высокие средние значения характерны также для июля, что можно наблюдать на рис.7.

Рис. 7. Сезонные изменения сульфатов в родниковой воде источников р.Карлутки

Содержание ионов железа не превышает нормативов СанПиН (0,3 мг/л). Сезонных изменений не выявлено (рис. 8). Среднее значение для всех проб составило 0,07 мг/л.

Рис. 8. Сезонные изменения железа общего в родниковой воде источников р.Карлутки

4.2 Результаты социологического опроса

Социологический опрос проводился с целью подтвердить версию об использовании подземных вод города для бытовых нужд. Опрашивались все люди, которые подходили к источнику в период наблюдения. Итого в опросе приняли участие 136 человек.

На вопрос: какими источниками питьевой воды вы пользуетесь?

46 % ответили, что используют и водопроводную и родниковую воду.

% ответили, что используют водопроводную воду. 22% ответили, что используют родниковую воду.

На вопрос: с какой периодичностью вы пользуетесь родниковой водой?

% ответили, что используют воду 1-2 раза в неделю.

% ответили, что используют воду 1-2 раза в месяц.

На вопрос: обладаете ли вы достоверными данными о качестве воды, которой пользуетесь?

% ответили, что нет

% ответили, что имеют некоторые сведения

- На вопрос: какие способы очистки питьевой воды вы используете?

% ответили, что используют фильтрующие устройства

% ответили, что очищают воду кипячением

% ответили, что не используют очистку

Наибольшая рекреационная нагрузка наблюдается на родники под № 41 в парке Березовая Роща и № 29 в районе остановки «Нефтемаш».

4.3 Рекомендации по возможному улучшению качества воды в родниках и методов их защиты

Для всех родников остается актуальным вопрос о решении вопроса о развитии нормативно-правовой документации на региональном и муниципальном уровне и паспортизация родников

Минимальные методы защиты населения от потребления некачественной воды, не соответствующей нормам СанПиН возможны через информирование с помощью табличек, районных газет с подробным описанием химического состава каждого родника, а также через предупреждения об обязательном фильтровании и кипячении воды из природных источников.

В целом, санитарное состояние изученных родников не соответствует санитарно-гигиеническим нормам. Водосборный бассейн, каптажные камеры оставляют желать лучшего. В близости от родников находятся завалы веток, бытовой мусор, также они значительно близко расположены от жилых застроек и промышленных объектов, что тоже негативно влияет на их состояние, вследствие этих причин родники становятся источниками загрязнения малых рек, в данном случае Карлутки, в которую впадают все ручьи, а она в свою очередь является загрязнителем реки Иж. По химическим показателям больше других отличается родник №38, уровень нитратов соответствует норме. Вода всех других источников, несмотря на то, что нитраты (так же как сульфаты и хлориды) относятся к III категории токсичности, является потенциально опасной. Высокое содержание нитратов в потребляемой воде может привести к образованию метгемоглобина, вследствие чего наблюдаются признаки удушья, сердечная недостаточность.