Ионный состав природных вод Астаринского района Азербайджана

В настоящее время проблеме защиты окружающей среды, и особенно, рек, морей, Мирового Океана от загрязнений уделяется большое внимание. Согласно результатам Экологической Программы Каспия, загрязненные речные воды являются одним из основных источников загрязнения Каспия. Среднее годовое количество речных вод, впадающих в море, составляет примерно 300 км3.

На территории Азербайджана существует 8350 рек различного размера, с напряженной экологической обстановкой. 90 % загрязнителей привносится в Каспийское море речными водами. В основном это нефтяные углеводороды, фенолы, поверхностно-активные вещества, металлы и органические соединения. Количество речных вод, поступающих с территории Азербайджана, составляет 73,3 млн. м3. Из них количество загрязненных вод 25,3 млн. м3, а нормативно очищенных — 48,0 млн. м3. 93 % нитратов, 92 % фосфатов, 82 % ртути 95 % кадмия в водах Каспийского моря поступают речными водами. Ежегодное количество нефтепродуктов, привносимых речными водами, составляет 75 тыс.т. Наиболее загрязнены воды Куры, Волги и Аракса. Эти реки, протекающие через три Кавказских государства, а также через Иран, ежегодно привносят в Каспий 5,8 % кадмия, 1,1 % углеводородов.

8695 млн. м3 Куринской воды считаются загрязненными, а 730388 млн м3 — нормативно очищенными. На территории Азербайджана Кура в верхней части загрязняется Мингечевиром, а в нижней части — Ширваном.

Общие загрязнители Куры: легко окисляемые органические вещества — 488,2 т, нефтепродукты — 20,8 т, взвешенные частицы — 8252 т, а также присутствуют фенолы, медь, цинк, фосфор, пестициды. В малых количествах есть алюминий, марганец и титан. На всей протяженности реки количество сульфатов превышает норму в три раза. Кура загрязняется и посредством рек, в нее впадающих — Аракса, Товузчая, Гошкарчая. В Аракс было слито 567 т легкоокисляемых органических веществ, 7,88 т нефтепродуктов, 20,4 т алюминия, 1,3 т поверхностно-активных веществ. Ежегодно в Товузчай сливается 1000 тыс. м3 неочищенных сточных вод: 67,2 органических веществ, 3,6 т солей аммония, 1,2 т поверхностно-активных веществ. Количество меди в 5 раз, а фенола — в 2 раза выше нормы. В водах Кошкарчая присутствуют органические вещества, фенол, соли аммония. Количество меди в 12 раз превышает норму. В воде присутствуют ртуть и хром. Северо-восточные реки Азербайджана — Самур, Гусарчай, Гудьялчай, Велвелечай непосредственно впадают в Каспийское море. В водах Самура обнаружено наличие фенола. Количество меди в 3–5 раз выше нормы. В малом количестве присутствуют тяжелые металлы и хлорорганические пестициды. Поэтому эти воды считаются слабозагрязненными.

Воды можно разделить на четыре основные группы: питьевые воды, природные воды, технические промышленные воды и сточные воды.

Пригодность питьевой воды определяется рядом анализов. Природные воды чистыми не бывают. В их составе всегда присутствуют различные примеси. Иногда примесей бывает так много, что природную воду невозможно использовать для промышленных целей. Для определения пригодности природных вод в промышленных целях нужно определить ряд их свойств. Все подземные воды в том или ином количестве содержат растворимые минеральные соли. Растворяясь в воде, соли образуют ионы.

Известно, что вода обеспечивает фундаментальные запасы для здоровой экосистемы и социально-экономического развития, при этом являясь основой существования человечества. Происходящее в почвах процессы окисления органических веществ вызывают расход кислорода и выделение углекислоты, поэтому в воде при фильтрации её через почву возрастает содержание углекислоты, что приводит к обогащению природных вод карбонатами кальция, магния и железа, с образованием растворимых в воде кислых солей типа:

CaCO₃ + H₂O + CO₂  Ca(HCO₃)₂

Бикарбонаты присутствуют почти во всех водах в тех или иных количествах. Большую роль в формировании химического состава воды играют подстилающие почву грунты, с которыми вода вступает в соприкосновение, фильтруясь и растворяя некоторые минералы. Особенно интенсивно обогащают воды осадочные породы, такие, как известняки, доломиты, мергели, гипс, каменная соль и др. В свою очередь почва и породы обладают способностью адсорбировать из природной воды некоторые ионы

Подпочвенными водами легче всего растворяются хлориды и сульфаты натрия и магния, хлорид кальция. Силикатные и алюмосиликатные породы (граниты, кварцевые породы и т. д.) почти нерастворимы в воде и содержащей углекислоту и органические кислоты.

Наиболее распространенными в природных водах являются следующие ионы: Cl-, SO, HCO,CO, Na⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, H⁺.

Ион хлора присутствует почти во всех природных водоемах, причем его содержание меняется в очень широких пределах. Сульфат — ион также распространен повсеместно. Основным источником растворенных в воде сульфатов является гипс. В подземных водах с содержанием сульфат — иона обычно выше, чем в воде рек и озер. Из ионов щелочных металлов в природных водоемах в наибольших количествах находится ион натрия, который является характерным ионом сильноминерализованных вод.

Ионы кальция и магния в маломинерализованных водах занимают первое место. Основным источником ионов кальция является известняки, а

магния — доломиты (MgCO₃,CaCO₃). Лучшая растворимость сульфатов и карбонатов магния позволяет присутствовать ионам магния в природных водах в больших концентрациях, чем ионов кальция.

Ионы водорода в природной воде обусловлены диссоциацией угольной кислоты. Большинство природных вод имеют pH в пределах 6,5–8,5. Для поверхностных вод в связи с меньшим содержанием в них углекислоты pH обычно выше, чем для подземных.

Соединения азота в природной воде представлены ионами аммония, нитритными, нитратными ионами за счет разложения органических веществ животного и растительного происхождения. Ионы аммония, кроме того, попадают в водоемы со сточными промышленными водами.

Соединения железа очень часто встречаются в природных водах, причем переход железа в раствор может происходить под действием кислорода или кислот. Так например, при окислении весьма распространенного в породах пирита получается сернокислое железо:

FeS₂ + 4O₂  Fe²⁺ + 2SO

а при действии угольной кислоты — карбонат железа:

Соединения кремния в природных водах могут быть в виде кремниевой кислоты. При pH<8 кремниевая кислота находится практически в недиссоциированном виде; при pH>8 кремниевая кислота присутствует совместно с HSiO, а при pH >II — только HSiO. Часть кремния находится в коллоидном состоянии, с частицами состава HSiO₂H₂O, а также в виде поликремнеивой кислоты. В природных водах присутствуют также Al³⁺, Mn²⁺ и другие катионы.

Помимо веществ ионного типа природные воды содержат также газы и органические и грубодисперсные взвеси. Наиболее распространенными в природных водах газами являются кислород и углекислый газ. Источником кислорода является атмосфера, углекислоты — биохимические процессы, происходящие в глубинных слоях земной коры, углекислота из атмосферы.

Из органических веществ, попадающих извне, следует отметить гуминовые вещества, вымываемые водой из гумусовых почв. Большая часть из них находится в коллоидном состоянии. В самих водоемах органические вещества непрерывно поступают в воду в результате отмирания различных водных организмов. При этом часть из них остается взвешенной в воде, а другая опускается на дно, где происходит их распад.

Грубодисперсные примеси, обуславливающие мутность природных вод, представляют собой вещества минерального и органического происхождения, смываемые с верхнего покрова земли дождями или талыми водами во время весенних паводков.

Мы знаем, что постоянная жесткость характеризуется наличием сульфатов, хлоридов и нитратов кальция и магния, которые не оседают при кипячении. Временная и постоянная жесткость вместе составляют общую жесткость. Воды с жесткостью до 10 градусов считаются слабо жесткими, 10–20 градусов — средне жесткими, свыше 20 градусов жесткими. Согласно нормам Эрисмана, жесткость питьевой воды должна быть не более 18–20.

Определение хлорид, сульфат, нитрат — ионов в природных водах Астаринского района Азербайджанской Республики

Для анализа брали морскую воду Каспия (Астаринская зона) и воды рек Шахагач, Пенсар, Камышовка и Келедехне.

Цель работы: Спектрофотометрическое определение хлорид, сульфат, нитрат — ионов в пробах природных вод.

Ход работы: Для спектрофотометрического определения этих ионов в пробах природных вод в пробирку наливается 5–10 мл пробы и 2–3 капли соответствующего стандарта. Пробирка с пробой помещается в гнездо в верхней части прибора. Вначале монитор показывает количество ионов Cl^- в пробе. Затем монитор показывает количество сульфат- ионов. И наконец, количественно определяются нитрат — ионы. Необходимо отметить, что для каждого иона в отдельности проводятся измерения и определяется его точное количество.

Литература:

1. Комплексное использование и охрана водных ресурсов. Под редакцией О. А. Юшманова М.: Агропромиздат, 1985
2. А. М. Никаноров, Т. А. Хоружая, А. В. Жулидов Мониторинг качества вод: оценка токсичности
3. Ю. В. Новиков «Экология, окружающая среда и человек»