Загальні відомості

У поверхневих водах суходолу завжди містяться розчинені гази, які надходять у воду за її контакту з атмосферним повітрям і внаслідок перебігу фізико-хімічних та біологічних процесів. Найважливішими серед них з еколого- токсикологічного погляду є кисень, діоксид вуглецю і сірководень. Інші гази, такі як метан, хлор тощо, потрапляють у природні води за специфічних умов, їх визначають під час спеціальних досліджень.

Кисень

Головними джерелами надходження кисню в поверхневі води суходолу є фотосинтетична діяльність водяних організмів та абсорбція з атмосфери.

Фотосинтетичне продукування кисню відбувається в поверхневому шарі водойми, товщина якого залежить від прозорості води і коливається від кількох десятків сантиметрів до кількох десятків метрів. Кисень з атмосфери адсорбується на поверхні водойми, процес інтенсифікується зі зниженням тем ператури й підвищенням атмосферного тиску. Кисень надходить у водойми також із дощовими водами, які ним пересичені.

Споживання кисню, тобто зменшення його концентрації у природних водах, пов'язано з хімічними й біохімічними процесами окиснення органічних та деяких неорганічних речовин (Fе²⁺, Мn²⁺, NH₄⁺, NO₂^-, Н₂S, СН₄, Н₂ тощо). Швидкість споживання кисню зростає з підвищенням температури, збільшенням кількості бактерій та інших водяних організмів, які піддаються хімічному й біологічному окисненню.

Розчинений кисень у поверхневих водах міститься у вигляді молекул 0₂. Залежність розчинності кисню від температури в дистильованій воді за нормального тиску наведено в табл. 2.1. Розчинність кисню за нормального тиску називають нормальною концентрацією. Насичення води киснем, яке відповідає нормальній концентрації, взято за 100%. Концентрацію розчиненого кисню виражають у мг 0₂/дм³ або у відсотках насичення, яке обчислюють за рівнянням

O₂% = (2.1)

де Сх — концентрація кисню, визначена експериментально, мг 0₂/дм³; С_о — нормальна концентрація за певної температури, яку визначають за даними табл. 2.1, мг 0₂/дм³; Р — атмосферний тиск у момент проведення аналізу, мм рт.ст.

Таблиця 2.1. Залежність нормальної концентрації кисню (Со) у воді від температури (за атмосферного тиску 760 мм рт. ст.)

Тем			Вміст розчиненого кисню, мг О₂/дм³
пера

тура, °С	0,0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
	14,65	14,61	14,57	14,53	14,49	14,45	14,41	14,37	14,33	14,29
	14,25	14,21	14,17	14,13	14,09	14,05	14,02	13,98	13,94	13,90
	13,86	13,82	13,79	13,75	13,71	13,68	13,64	13,60	13,56	13,53
	13,49	13,46	13,42	13,38	13,35	13,31	13,28	13,24	13,20	13,17
	13,13	13,10	13,06	13,03	13,00	12,96	12,93	12,89	12,86	12,82
	12,79	12,76	12,72	12,69	12,66	12,52	12,59	12,56	12,53	12,49
	12,46	12,43	12,40	12,36	12,33	12,30	12,27	12,24	12,21	12,18
	12,14	12,11-	12,08	12,05	12,02	11,99	11,96	11,93	11,90	11,87
	11,84	11,81	11,78	11,75	11,72	11,70	11,67	11,64	11,61	11,58
	11,55	11,52	11,49	11,47	11,44	11,41	11,38	11,35	11,33	11,30
	11,27	11,24	11,22	11,19	11,16	11,14	11,11	11,08	11,06	11,03
	11,00	10,98	10,95	10,93	10,90	10,87	10,85	10,82	10,80	10,77
	10,75	10,72	10,70	10,67	10,65	10,62	10,60	10,57	10,55	10,52
	10,50	10,48	10,45	10,43	10,40	10,38	10,36	10,33	10,31	10,28
	10,26	10,24	10,22	10,19	10,17	10,15	10,12	10,10	10,08	10,06
	9,82 9,61 9,40 9,21 9,02 8,84 8,67 8,50 8,33 8,18 8,02 7,87 7,72 7,58 7,44	9,79 9,58 9,38 9,19 9,00 8,82 8,65 8,48 8,32 8,16 8,01 7,86 7,71 7,56 7,42	9,77 9,56 9,36 9,17 8,98 8,81 8,63 8,46 8,30 8,14 7,99 7,84 7,69 7,55 7,41	9,75 9,54 9,34 9,15 8; 97 8,79 8,62 8,45 8,29 8,13 7,98 7,83 7,68 7,54 7,40	9.73 9,52 9,32 9,13 8,95 8,77 8,60 8,43 8,27 8,11 7,96 7,81 7,66 7,52 7,38	9,71 9,50 9,30 9,12 8,93 8,75 8,58 8,42 8,25 8,11 7,95 7,80 7,65 7,51 7,37	9,69 9,48 9,29 9,10 8,91 8,74 8,56 8,40 8,24 8,08 7,93 7,78 7,64 7,49 7,35	9,67 9,46 9,27 9,08 8,90 8,72 8,55 8,38 8,22 8,07 7,92 7,77 7,62 7,48 7,34	9,65 9,44 9,25 9,06 8,88 8,70 8,53 8,37 8,21 8,05 7,90 7,75 7,61 7,47 7,32	9,63 9,42 9,23 9,04 8,86 8,68 8,52 8,35 8,19 8,04 7,89 7,74 7,59 7,45 7.31

У поверхневих водах суходолу концентрація розчиненого кисню може змінюватись від 0 до 14 мг О₂/дм³ залежно від інтенсивності двох протилежно спрямованих процесів — надходження і споживання — і як правило не перевищує 100%-го насичення. Однак за інтенсивного фотосинтезу, зокрема під час «цвітіння» води, у поверхневому шарі насиченість води киснем може перевищувати 100 %.

У незабруднених водах концентрація розчиненого кисню влітку вища, ніж взимку, а в поверхневих шарах вища, ніж у придонних. Глибинна стратифікація залежить і від інтенсивності перемішування водних мас. Вона спостерігається у великих річках, озерах, водоймах, ставках — особливо в штильову погоду. Оскільки основним постачальником кисню в поверхневі води є фотосинтез водяними рослинами» то найбільше насичення води киснем спостерігається близько 14 - 15, особливо в сонячну погоду, а найменше — близько 4 - 6-ї години.

Розчинність кисню у воді залежить не тільки від її температури, а й мінералізації води:

Температура, °С
Зменшення розчинності, мг 0₂/дм³ на кожні 1000 мг солей	0,08405	0,06217	0,04777	0,04885

Коливання вмісту кисню у воді упродовж доби може досягати 2 – 4 мг 0₂/дм³. Тому для характеристики кисневого режиму певного водного об'єкта потрібно проводити серійний аналіз, відбирати проби води з різних глибин, у різних точках акваторії та в різні години доби.

Для визначення вмісту кисню в природних водах запропоновано багато методів, які ґрунтуються на різних принципах. Для систематичного контролю вмісту кисню в поверхневих водах суходолу рекомендовано титриметричний йодометричний (за Вінклером) та електрохімічний методи.

Йодометричне визначення

Йодометричне визначення кисню проводять у два етапи: фіксують розчинений кисень відразу на місці відбирання проби води і титрують пробу; титрування можна виконувати через деякий час після фіксування, але не пізніше ніж через 1 добу. Метод використовують для аналізу незабарвлених або слабко забарвлених вод із вмістом кисню не менш як 0,05 мг 0₂/дм³.

Принцип методу. Метод ґрунтується на взаємодії розчиненого у воді кисню з гідроксидом мангану в лужному середовищі:

2Мn(ОН)₂↓ + 0₂ = 2МnО(ОН)₂↓.

При цьому розчинений кисень фіксується. Далі, під час розчинення осаду МnО(ОН)₂ в кислоті (рН < 1) за надлишку йодиду калію, виділяється йод, кількість якого еквівалентна вмісту розчиненого кисню:

МnО(ОН)₂↓ + 2КІ + 2Н₂S0₄ = МnSО₄ +І₂ + К₂S0₄ + 3H₂0.

Йод, що виділився, титрують розчином тіосульфату натрію за наявності крохмалю як індикатору:

І₂ + 2Nа₂S₂0₃ = 2NаІ + Nа₂S₄0₆.

За об'ємом витраченого на титрування розчину тіосульфату натрію обчислюють вміст кисню у воді.

Визначенню кисню цим методом заважають великі кількості суспендованих часточок (зависей). Їх видаляють добавлянням до 1 дм³ проби води перед фіксуванням кисню 10 см³ 10%-го розчину алюмокалієвого галуну і 2 см³ концентрованого розчину аміаку. Після відстоювання пробу за допомогою сифона переносять у кисневу склянку. Якщо проба містить органічні зависі, що погано осідають, то її прояснюють. Для цього відразу після відбирання до 1дм³ проби води добавляють 10 см³ суміші розчинів сульфамінової кислоти і хлориду ртуті (32 г сульфамінової кислоти розчиняють у 450 см³ бідистильо- ваної води; 54 г хлориду ртуті розчиняють при нагріванні у 450 см³ бідисти- льованої води; обидва розчини змішують і доводять об'єм бідистильованою водою до 1 дм³).

Якщо у пробі води вміст нітритного азоту перевищує 0,05 мг N/дм³, то перед розчиненням осаду МnО(ОН)₂ у кислоті в склянку вносять кілька крапель 5%-го розчину азиду натрію або 40%-го розчину сульфамінової кислоти чи сечовини.

Якщо вміст заліза(ІІІ) понад 1 мг Fе/дм³, то до проби перед розчиненням гідроксидів у кислоті добавляють 1 см³ 40%-го розчину фториду калію. Після підкислення проби швидко відтитровують йод, який виділився.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Порядок виконання роботи	\|	Установки, прилади, лабораторний посуд, реактиви

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.013 сек.