XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

В России свыше 2,5 млн. малых (длиной до 100 км) рек. Они формируют почти половину суммарного объема речного стока, в их бассейнах проживает до 44% всего городского населения и почти 90% сельского.

Малые реки, протекающие по территориям жилой и производственной застройки населенных пунктов, подвергаются значительному антропогенному и техногенному влиянию по причине отсутствия систем ливневой канализации в большинстве населенных пунктов и на хозяйственных территориях.

В связи с постоянно растущими потребностями промышленности и сельского хозяйства в пресной воде со всей остротой встает проблема сохранения существующих водных ресурсов. Ведь пригодной для нужд человека воды, как показывают статистические данные, не так уж много.

Цель данной работы: осуществить химический анализ природной воды на содержание органических примесей.

Объект исследования – химические показатели качества природной воды города Тобольска на примере малой реки.

Предмет исследования – содержание органических примесей в природной воде города Тобольска на примере реки Курдюмка.

Под загрязнением водоемов следует понимать снижение их биосферных функций и экономического развития в результате поступления в них вредных веществ [1].

Химическое загрязнение – наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи) [2].

Одним из основных загрязнителей воды является нефть и нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результате ее естественных выходов в зоне залегания, но основные источники загрязнения связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья [3].

Под «нефтепродуктами» понимают сумму неполярных и малополярных соединений, растворимых в гексане (петролейном эфире). В состав этих соединений входят алифатические, нафтеновые и ароматические углеводороды, независимо от их происхождения [4].

Неблагоприятное воздействие нефтепродуктов сказывается на организме человека. Входящие в состав нефтепродуктов низкомолекулярные алифатические, нафтеновые и особенно ароматические углеводороды оказывают токсичное и в некоторой степени наркотическое воздействие на организм, поражая сердечно-сосудистую и нервную системы. К важнейшим органическим загрязнителям относятся нефтепродукты, фенолы, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) [5].

Определение нефтепродуктов в воде представляет собой сложный процесс, включающий, как правило, не одну стадию: пробоотбор и концентрирование, отделение от мешающих определению веществ и собственно количественное определение. К применяемым методам концентрирования относятся жидкость-жидкостная экстракция, газовая экстракция, хроматографические методы концентрирования и разделения нефтепродуктов, сорбционные методы.

Фенолы являются одним из наиболее распространенных загрязнителей, поступающих в поверхностные воды со стоками предприятий. В настоящее время для определения фенолов в воде применяются следующие методы анализа:

Фотометрический метод;

Метод газо-жидкостной хроматографии;

Метод высокоэффективной жидкостной хроматографии;

Метод броматометрического титрования;

Флуориметрический метод.

При определении фенола в воде методом газо-жидкостной хроматографии осуществляют концентрирование вещества из воды в 2 стадии: экстракцией диэтиловым эфиром и испарением последнего под вакуумом. Фенол переходит в воду, оставшуюся после испарения эфира. Диапазон измеряемых концентраций: 0,0005 – 0,010 мг/дм3. Нижний предел измерения – 0,001 мкг. Погрешность методики при Р=0,95 составляет ±21,3%.

Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) представляют собой обширную группу соединений, различных по своей структуре, относящихся к разным классам. Эти вещества способны адсорбироваться на поверхности раздела фаз и понижать вследствие этого поверхностную энергию (поверхностное натяжение).

Для определения массовой концентрации в пробах природных и очищенных сточных вод синтетических поверхностно-активных веществ применяется фотометрический метод. Он основан на образовании окрашенного соединения при взаимодействии анионоактивных веществ с метиленовым синим, экстрагируемого хлороформом.

Формальдегид — органическое соединение, бесцветный газ с резким запахом, хорошо растворимый в воде, спиртах и полярных растворителях. Канцероген, токсичен.

Метод определения формальдегида в воде основан на его взаимодействии с ацетилацетоном в среде уксуснокислого аммония с образованием соединения, окрашенного в желтый цвет.

Интегральная оценка качества природной воды малой реки Курдюмка проведена с использованием индекса загрязнения воды [6].

Индекс загрязнения воды (ИЗВ) рассчитан по трем гидрохимическим показателям – фенолам, СПАВ, формальдегиду, данные вещества являются важнейшими органическими загрязнителями.

, где

С_i – концентрация компонента (в ряде случаев – значение параметра);

N – число показателей, используемых для расчета индекса;

ПДК_i – установленная величина для соответствующего типа водного объекта.

Воды	Значение ИЗВ	Классы качества вод
Очень чистые	До 0,2	1
Чистые	0,2 – 1,0	2
Умеренно загрязненные	1,0 – 2,0	3
Загрязненные	2,0 – 4,0	4
Грязные	4,0 – 6,0	5
Очень грязные	6,0 – 10,0	6
Чрезвычайно грязные	> 10,0	7

Таблица 1. Классификация качества воды в зависимости от значения индекса загрязнения

Отбор гидрохимических проб проводился на участках возможного загрязнения, устьевом участке водотока и в его верховье:

У устья реки (по ул. Р. Люксембург);

На стрелке реки (забетонированная река);

За СОШ №1 (забетонированная река);

Вершинный лог (забетонированная река);

За стадионом «Тобол», лесопарковая зона;

У истока, рядом с гаражным кооперативом.

Рис. 1. Обзорная картосхема мест исследований вод на содержание органических примесей

Химический анализ природной воды на содержание важнейших органических примесей: фенолов, формальдегида, СПАВ осуществлялся экстракционно-фотометрическим методом.

Рис. 2. Диаграмма сравнения массовой концентрации летучих фенолов в пробах воды с ПДК, мг/л

На протяжении всей реки наблюдается повышенное содержание фенолов в воде. Максимальное содержание в пробе 03 – 0,030 мг/л. В данном случае источниками поступления фенолов в воду будут сточные воды с автомобильных дорог, процесс естественного разложения древесины в воде, также в результате распада СПАВ, содержащих бензольное кольцо, образуются фенолы.

В процессе разбавления загрязняющих веществ водами среды концентрация фенолов к истоку снизилась до минимальной - 0,019 мг/л.

Рис. 3. Диаграмма сравнения массовой концентрации формальдегида в пробах воды с ПДК, мг/л

Максимальное содержание формальдегида присуще пробе 3 – 0,366 мг/л. Минимальное - пробе 1 (0,227 мг/л).

И сточником поступления формальдегида являются сточные воды ТЭЦ, сливы частного сектора, возможное окисление углеводородов. В результате вымывания формальдегида из атмосферного воздуха, его присутствие фиксируется в дождевой воде.

Рис. 4. Диаграмма сравнения содержания СПАВ в пробах воды с ПДК, мг/л

Источником загрязнения СПАВ в данном случае служат сточные воды населенного пункта.

Результаты всех трех исследований отражают единую закономерность – уменьшение концентрации загрязняющих веществ в водной среде от истока к устью.

По результатам гидрохимических исследований реки Курдюмка был определен класс качества воды, который соответствует очень грязным водам, то есть номер 6.

Исследование, направленное на определение фенолов в воде, показывает значительное превышение их предельно допустимой концентрации. Результат взятых проб находился в пределах от 0,019 до 0,03 мг/л.

В пробах воды также было обнаружено повышенное содержание формальдегидов, которое составило от 0,227 до 0,366 мг/л.

В устье реки содержание фенолов не превышает естественного фона (0,02 мг/л) – 0,019 мг/л. Содержание формальдегида ниже значения ПДК.

Содержание СПАВ в воде р. Курдюмка не превышает ПДК и составляет 0,014 мг/л.

Таким образом, проведя исследование, можно сделать следующий вывод: воды малой реки Курдюмка очень грязные, экологически неблагополучные, применяются для технических целей с предварительной очисткой. Главным источником загрязнения воды является антропогенный фактор: промышленность, сельское хозяйство, рост населения и городов, их рост и развитие привели к возникновению дефицита чистой воды, так как многие водные экосистемы из-за влияния человека утратили способность самовосстановления.

Список литературы

Хаскин В. В. Экология человека. М.: ЗАО Издательство «Экономика», 2008. 367 с.

Широкова В. А. История гидрохимических исследований поверхностных вод суши СССР до 1940-х гг.: автореф. дисс. …к.г.н. М., 1989. – 24с.

Фелленберг Г. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию. М.: Мир, 1997. 232 с.

Алексеев Л.С. Контроль качества воды. М.: ИНФРА-М, 2009. 159 с.

Колбовский Е. Ю. Изучаем малые реки. Ярославль: Академия развития: Академия Холдинг, 2004. 224 с.

Юсфин Ю.С., Леонтьев Л.И., Черноусов П.И. Промышленность и окружающая среда. М.: ИКЦ «Академкнига», 2002. 469 с.

Код для цитирования: Скопировать