Определение физико-химических параметров артезианской воды Абшеронского полуострова



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. В природных водах в наибольшем количестве содержатся ионы НСО₃^-, SO₄^2-, Cl^-, Na⁺, Са²⁺ и Mg²⁺.

Было определено, что в природных водах в растворимом состоянии находятся до 26 элементов, которые делятся на пять групп:

1. Основные компоненты природных вод:

К, Na, Са, Mg, Fe, Al, Cl, S, N, О, H, C, Si.

2. Элементы, встречающиеся в малом количестве:

Li, Rb, Sr, Ba, Pb, Ni, Zn, Mn, Cu, Br, J, F, В, P,As.

3. Редко встречающиеся элементы:

U, Zn, Ga, Ge, Zr, Ti, W, Hg, Bi, Cd, W, Se, Те, Mo, Ag, Au, Pt, Sn, Sb.

4. Радиоактивные элементы:

Ra, Th, Rn и др.

5. Органические вещества.

В водах встречаются масла и нафтеновые кислоты, их соли и их количество может достигать в среднем до 5мг/л. Исследование состава минеральных вод позволяет дать их научную классификацию, правильно оценить и выяснить вопросы, связанные с их происхождением. В составе азербайджанских минеральных вод содержится до 0,5–150 мг/л растворимых солей.

Для исследования взяли пробы артезианской воды из разных местностей Абшеронского полуострова. В поселках Тюркан, Зиря, Новханы, Маштаги, Бильгя, Шувельяны, Шаган артезианские воды используют в быту и в сельском хозяйстве (для поливания деревьев и огородов).

Цель работы: Определение температуры, количества растворенного кислорода, электрической проводимости, pH в артезианских водах Абшеронского полуострова.

Необходимыеприборы: Multiline Water Quality Meter 850081.

Ход работы: Вмерный стакан прибора наливают 20–25 мл артезианской воды взятой из различных мест Абшеронского полуострова и электрод прибора Multiline Water Quality Meter 850081 опускается в воду. Сначала измеряется температура и pH воды. Затем измеряется электрическая проводимость, и количество растворимого кислорода. Для каждой пробы воды измерения проводятся отдельно.

При загрязнении вод и почвы органическими веществами в результате минерализации в воде увеличивается количество СО_2.. В этом случае СО₂, переводя в растворимое состояние нерастворимые соединения Са и Mg в горных породах, увеличивает жесткость воды. Загрязнение воды меняет ее жесткость и другие показатели. Жесткость воды выражается в мг-экв или градусах в 1 л воды. 1 мг-экв указывает на содержание в 1 л воды 20,04 мг ионов Са или 12,16 мг ионов Mg. Градус жесткости указывает на содержание 10 мг СаО или 7,14 мг MgO в 1 л воды соответственно. 1 мг-экв равен 2,8 градуса, 1 градус — 0,357 мг-экв. Различают общую, временную и постоянную жесткость.

В речных водах при значении общей жесткости (определяемой количеством солей Са и Mg) до 3,5 мг-экв она считается мягкой, при 3,5–7 мг-экв — средней жесткости, больше 10 мг-экв — очень жесткой. В питьевых целях нужно использовать воду средней жесткости, а в бытовых — мягкую воду. Временную жесткость можно устранить кипячением, при этом гидрокарбонаты Са(НСО₃)₂ и Mg(HCO₃)₂ пepeходят в нерастворимые карбонаты (СаСО₃, MgCO₃), которые оседают и тем самым вода смягчается:

Са(НСO₃)₂ = СаСО₃ + СO₂ + Н₂O

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 градусов.

местность	рН	температура	Электропроводимость	Растворенный кислород	жесткость
Бильгя	6,9	260	0,351	7,6	8,35
Новханы	7,1	270	0,49	12,3	8,5
Тюркан	7,2	230	0,92	11,2	9,7
Зиря	7,7	250	0,48	12,9	9,3
Шаган	6,8	260	0,52	10,1	8,1
Шувельяны	6,7	240	0,32	9,1	7,8
Маштаги	7,5	290	0,402	10,7	11,2

Определение сухого остатка артезианской воды

Общее количество органических и неорганических веществ, растворимых в воде и нелетучих при температуре 100–200^оС, характеризуется сухим остатком. Сухой остаток измеряется в мг/мл и для большинства подземных вод составляет 100–600 мг/мл. После выпаривания 1 л отфильтрованной воды по оставшейся сухой массе можно определить количество органических и минеральных веществ. Сухое вещество показывает количество растворенных в 1 л воды солей в мг. Количество сухого остатка зависит от местонахождения источника, климата и степени загрязненности воды. Сухой остаток чистой воды бывает белого или серого цвета в загрязненных же водах, особенно содержащих соли железа, марганца, органические вещества, он приобретает желто-бурый или темно-бурый цвет. Являясь показателем, характеризующим степень минерализации воды, сухой остаток на 10–15 % состоит из органических веществ. Минеральный состав воды на 85 % состоит из катионов Са²⁺, Mg²⁺, Na⁺ и анионов НСО₃^-, Cl^-, SO₄^2-, остальная же часть — из К⁺, РO₄^3-, микроэлементов — Cu²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Мо, макроэлементов и т. д. При сухом остатке питьевой воды 1000 мг/л, она приобретает горько-соленый или соленый вкус и считается непригодной для пользования.

Слабоминерализованные воды, имеющие сухой остаток менее, чем 50–100 мг/л, обладают неприятным вкусом. При длительном пользовании в качестве питьевой воды, в организме нарушается нормальный ход физиологических и биохимических процессов, наблюдаются различные заболевания. Степень минерализации воды меняется в зависимости от количества солей в ее составе.

Цель работы: Определение количества органических и неорганических веществ по сухой массе, оставшейся после выпаривания отфильтрованной артезианской воды.

Необходимые приборы: Multiline Water Quality Meter 850081

Ход работы: В мерный стакан прибора наливают 20- 25 мл артезианской воды и электрод прибора Multiline Water Quality Meter 850081 опускается в воду. Измеряется количество сухого остатка в водной пробе.

II способ

Сухой остаток — масса остатка, получившегося при высушивании и выпаривании при 105–180°С отфильтрованных проб артезианской воды. Эта величина выражает количество органических и неорганических веществ, растворенных в пробе артезианской воды. Если остаток сушится при 105–110°С, то в нем остается кристаллизационная вода кристаллогидратов. Если остаток сушится при 170–180°С, то кристаллизационная вода полностью отгоняется. Однако, в этом случае происходят потери летучих соединений типа нитратов, органических веществ.

Ход работы: В прокаленную, охлажденную и взвешенную фарфоровую чашку наливают 50–100 мл заранее отфильтрованной анализируемой артезианской воды. Выпаривают до сухого остатка. Чашка вместе с остатком помещается в сушильный шкаф при 105°С и высушивается до получения постоянной массы.

Расчет. Количество сухого остатка (х, мг/л) вычисляется по следующей формуле:

Где a — масса чашки вместе с остатком, мг; b — масса пустой чашки, мг; V — объем пробы анализируемой артезианской воды, мл.

Местность	Бильгя	Маштаги	Нардаран	Шаган	Бине	Говсаны	Мардакан	Зиря	Тюркан
Сухой остаток, мг/л	300	650	700	590	520	750	570	650	800

Определение фосфат ионов в артезианских водах Абшеронского полуострова

Фосфор является важным биогенным элементом, определяющим продуктивность водных бассейнов. Именно поэтому слив неочищенных сточных вод ферм, дренажных вод полей, содержащих избыток соединений фосфора в водные бассейны приводит к резкому неизбежному росту биомассы. С 1 га орошаемых земель поступает 0,4–0,6 кг Р, со сточными водами ферм — 0,01–0,05 кг/сут с поголовья скота, а также с бытовыми сточными водами — 0,003–0,006 кг/сут на 1 чел.

В природные воды минеральные соединения фосфора поступают в результате растворения ортофосфатных пород (апатиты и фосфориты), с поверхности водосборников — в виде орто-, мета-, пиро- и полифосфат — ионов, а также в результате разложения остатков растительных и животных организмов. Основной формой неорганического фосфора в водных бассейнах при рН>6,5 является ион НРO₄^2-, а в кислых водах -ион Н₂РO₄^-.

В природных водах концентрация фосфатов очень низка — десятые доли мг в 1 дм³, а в загрязненных водах эта цифра достигает несколько мг на 1 дм³. В подземных водах присутствует 100 мкг/дм³ фосфатов. В поверхностных водах минимальная концентрация фосфатов обычно наблюдается в весенне-летние месяцы, максимальная — в осенне-зимние.

Цель работы: Спектрофотометрическое определение ионов РO₄³⁺ в пробах артезианской воды.

Необходимые приборы: прибор Visocolor Urn Weltkoffer.

Ход работы: Для спектрофотометрического определения ионов РО₄³⁺ в пробах артезианской воды в пробирку наливается 5–10 мл соответствующей пробы артезианской воды. Пробирка с пробой помещается в гнездо в верхней части прибора. Монитор показывает количество ионов РO₄^3- в пробе артезианской воды. Необходимо отметить, что для каждой пробы в отдельности проводятся измерения и определяется точное количество фосфатов.

Местность	PO4+3
Бильгя	20,0
Mаштаги	77,5
Нардаран	65,9
Шаган	10,0
Шувельяны	18,0
Мардакан	115
Говсаны	30,0
Зиря	37,0
Новханы	11,5
Бузовна	32,8
Тюркан	66,3