Пдк цинку в питній воді. Гранично-допустима концентрація міді для водного середовища

Гранично допустима концентрація (ГДК) ШКІДЛИВИХ РЕЧОВИН– це максимальна концентрація шкідливої ​​речовини, яка за певний час впливу не впливає на здоров'я людини та її потомство, а також на компоненти екосистеми та природну спільноту загалом.

В атмосферу надходить безліч домішок від різних промислових виробництв та автотранспорту. Для контролю за їх змістом у повітрі потрібні цілком певні стандартизовані екологічні нормативи, тому й було введено поняття про гранично допустиму концентрацію. Величини ГДК повітря вимірюються в мг/м 3 . Розроблено ГДК не тільки для повітря, але й для харчових продуктів, води (питна вода, вода водойм, стічні води), ґрунту.

Граничною концентрацією для робочої зони вважають таку концентрацію шкідливої ​​речовини, яка при щоденній роботі протягом усього робочого періоду не може викликати захворювання у процесі роботи або у віддалені терміни життя сьогодення та наступних поколінь.

Граничні концентрації для атмосферного повітря вимірюються у населених пунктах та відносяться до певного періоду часу. Для повітря розрізняють максимальну разову дозу та середньодобову.

Залежно від значення ГДК хімічні речовини у повітрі класифікують за ступенем небезпеки. Для надзвичайно небезпечних речовин (пари ртуті, сірководень, хлор) ГДК у повітрі робочої зони не повинна перевищувати 0,1 мг/м 3 . Якщо ГДК становить більше 10 мг/м 3 , речовина вважається малонебезпечним. До таких речовин відносять, наприклад, аміак.

ГДК встановлюються для середньостатистичної людини, проте ослаблені хворобою та іншими факторами люди можуть відчути себе дискомфортно при концентраціях шкідливих речовин, менших за ГДК. Це, наприклад, відноситься до затятих курців.

Величини гранично допустимих концентрацій деяких речовин у низці країн значно різняться. Так, ГДК сірководню в атмосферному повітрі при 24-годинному впливі Іспанії становить 0,004 мг/м 3 , а Угорщини – 0,15 мг/м 3 (у Росії – 0,008 мг/м 3 ).

У нашій країні нормативи гранично допустимої концентрації розробляються та затверджуються органами санітарно-епідеміологічної служби та державними органами у галузі охорони навколишнього середовища. Нормативи якості довкілля є єдиними для території РФ. З урахуванням природнокліматичних особливостей, а також підвищеної соціальної цінності окремих територій для них можуть бути встановлені нормативи гранично допустимої концентрації, що відображають особливі умови.

При одночасному присутності в атмосфері кількох шкідливих речовин односпрямованої дії сума відносин їх концентрацій до ГДК має перевищувати одиницю, проте це виконується які завжди. За деякими оцінками, 67% населення Росії живуть у регіонах, де вміст шкідливих речовин у повітрі вищий за встановлену гранично допустиму концентрацію. У 2000 р. вміст шкідливих речовин в атмосфері в 40 містах із сумарним населенням близько 23 млн. чоловік іноді перевищував гранично допустиму концентрацію більш ніж у десять разів.

Оцінюючи небезпеки забруднення як зразка порівняння служать дослідження, які у біосферних заповідниках. А ось у великих містах природне середовище далеко від ідеального. Так, за вмістом шкідливих речовин Москву-ріку в межах міста вважають "брудною річкою" та "дуже брудною річкою". На виході Москви-ріки з Москви вміст нафтопродуктів у 20 разів більший за гранично допустимі концентрації, заліза – у 5 разів, фосфатів – у 6 разів, міді – у 40 разів, амонійного азоту – у 10 разів. Вміст срібла, цинку, вісмуту, ванадію, нікелю, бору, ртуті та миш'яку в донних відкладах Москви-річки перевищує норму в 10–100 разів. Тяжкі метали та інші отруйні речовини з води потрапляють у ґрунт (наприклад, при повені), рослини, рибу, сільськогосподарську продукцію, питну воду, як у Москві, так і нижче за її течією в Підмосков'ї.

Хімічні методи оцінки якості довкілля дуже важливі, проте вони не дають прямої інформації про біологічну небезпеку забруднюючих речовин – це завдання біологічних методів. Гранично допустимі концентрації є певними нормами щадного впливу забруднюючих речовин для здоров'я і природне середовище.

Олена Савінкіна

Володимир Хомутко

Час на читання: 5 хвилин

А А

Проблема наявності нафтопродуктів у воді та як з нею боротися

До найпоширеніших і токсично небезпечних речовин, які є джерелами забруднення природного водного середовища, фахівці відносять нафтопродукти (НП).

Нафта та її похідні є непостійними сумішами вуглеводнів граничної та ненасиченої групи, а також їх похідних різного виду. Гідрохімія умовно трактує поняття «нафтопродукти», обмежуючись лише їх вуглеводневими аліфатичними, ароматичними та ациклічними фракціями, які складають основну та найпоширенішу частину нафти та її компонентів, що виділяються у процесі нафтопереробки. Для позначення вмісту нафтопродуктів у воді у міжнародній практиці існує термін Нydrocarbon Оil Index («вуглеводневий нафтовий індекс»).

Гранична допустима концентрація (ГДК) у воді нафти та нафтопродуктів для культурно-побутових та господарсько-питних об'єктів водокористування знаходиться на позначці 0,3 міліграма на кубічний дециметр, а для об'єктів рибогосподарського водокористування – 0,05 міліграма на кубічний дециметр.

Визначення нафтопродуктів, що містяться у воді, можливе за допомогою різних приладів та методів, про які ми коротко розповімо у цій статті.

На сьогоднішній момент існують чотири основні методики визначення концентрації нафти та її похідних у воді, які ґрунтуються на різних фізичних властивостях визначених нафтопродуктів:

• метод гравіметрії;
• ІЧ-спектрофотометрія;
• флуориметричний метод;
• методика газової хроматографії

Методика застосування тієї чи іншої способу вимірювання вмісту нафт і нафтопродуктів у питній воді, і навіть норми ГДК щодо різноманітних видів нафтопродуктів, регламентується природоохоронними нормативними документами федерального значення (скорочено – ПНД Ф).

Гравіметричний метод

Його застосування регулюється ПНД Ф за номером 14.1:2.116-97.

Суть його - вилучення (зневоднення) нафтопродуктів з наданих для аналізу проб за допомогою органічного розчинника, з подальшим відділенням від полярних сполук за допомогою колонкової хроматографії на оксиді алюмінію інших класів сполук, після чого проводиться кількісне визначення вмісту речовини у воді.

У дослідженнях стічних вод цей спосіб застосовується при концентраціях, діапазон яких становить від 0,30 до 50,0 міліграм на кубічний дециметр, що не дозволяє визначити відповідність води норм ГДК на об'єктах рибогосподарського водокористування.

Ще одним істотним недоліком цього є тривалий період часу, який потрібно для проведення вимірювань. Тому його не застосовують при поточному технологічному контролі на виробництві, а також в інших випадках коли швидкість отримання результатів має першорядне значення.

До переваг цієї методики фахівці відносять відсутність стандартних градуювань за зразками, які характерні для інших методів аналізу.

Похибка при використанні цього способу при показнику Р дорівнює 0,95 (±δ, %) при аналізі природних вод варіюється від 25 до 28 відсотків, а при аналізі стічних вод - від 10 до 35.

ІЧ-спектрофотометрія

Застосування цієї методики регламентується ПНД Ф за номером 14.1:2:4.168, а також методичними вказівками МУК 4.1.1013-01.

Суть цієї методики визначення вмісту нафтопродуктів у воді – виділення розчинених та емульгованих нафтових забруднень шляхом екстракції їх за допомогою чотирихлористого вуглецю, з наступним хроматографічним відділенням нафтопродукту від інших сполук органічної групи на заповненій оксидом алюмінію колонці. Після цього визначення кількості НП у воді проводиться за показниками інтенсивності поглинання інфрачервоної області спектру C-H зв'язків.

Інфрачервона спектроскопія на сьогоднішній момент є однією з найпотужніших аналітичних методик і широко застосовується в дослідженнях як прикладного, так і фундаментального характеру. Її застосування також можливе потреб поточного контролю виробничого процесу.

Найпопулярнішою на сьогоднішній момент методикою такого спектрального ІЧ-аналізу є Фур'є-ІК. Спектрометри, дія яких заснована на цій методиці, що навіть знаходяться в нижній і середній ціновій ніші, за своїми параметрами вже складають конкуренцію таким традиційним приладам, як дифракційні спектрометри. Нині їх широко використовують у численних аналітичних лабораторіях.

Крім оптики, в стандартну комплектацію таких приладів обов'язково входить керуючий комп'ютер, який не тільки виконує функцію управління процесом отримання необхідного спектру, але і служить для оперативної обробки даних, що отримуються. За допомогою таких ІЧ-спектрометрів досить легко отримати коливальний спектр сполуки, представленої для аналізу.

Основними перевагами даної методики є:

• малі кількості вихідних проб аналізованої води (від 200 до 250 мілілітрів);
• висока чутливість методики (крок визначення – 0,02 міліграма на кубічний дециметр, що дозволяє визначати відповідність результатів норм ГДК для рибогосподарських водойм).

Найголовнішим недоліком цього способу аналізу (особливо при використанні фотоколориметричного закінчення), фахівці називають високий рівень його залежності від виду аналізованого нафтопродукту. Визначення за допомогою фотоколориметра вимагає побудови окремих калібрувальних графіків для кожного типу нафтопродукту. Це з тим, що невідповідність зразка і аналізованого нафтопродукту значно спотворює одержувані результати.

Цей спосіб застосовується при концентраціях НП від 0,02 до 10 міліграм на кубічний дециметр. Похибка вимірювань при Р рівному 0,95 (±δ, %) становить від 25 до 50 відсотків.

Регламентується ПНД Ф за номером 14.1:2:4.128-98.

Суть цієї методики полягає в зневодненні нафтопродуктів з подальшим вилученням з води за допомогою гексану, потім очищення одержуваного екстракту (у разі необхідності) і подальшого вимірювання флуоресцентної інтенсивності екстракту, яка виникає від оптичного збудження. Для вимірювання інтенсивності флуоресценції застосовують аналізатор рідини марки «Флюорат-2».

До безперечних переваг цього методу ставляться:

Ароматичним вуглеводням для збудження та подальшої реєстрації флуоресцентного випромінювання необхідні різні умови. Фахівці відзначають залежність спектральних змін флуоресценції від довжини хвилі, якою має збуджуюче світло. Якщо збудження відбувається в ближній частині ультрафіолетового спектру, і тим більше – у його видимій області, то флуоресценція проявляється лише у поліядерних вуглеводнів.

Оскільки їх частка – досить мала, і залежить від природи досліджуваного нафтопродукту, виникає високий рівень залежності одержуваного аналітичного сигналу від конкретного виду НП. При дії ультрафіолетового випромінювання люмінескують тільки деякі вуглеводні, переважно високомолекулярні ароматичні з групи поліциклічних. Причому інтенсивність їхнього випромінювання сильно відрізняється.

У зв'язку з цим, щоб отримати достовірні результати, потрібно обов'язково мати в наявності стандартний розчин, який містить ті ж люмінесцентні компоненти (причому – у таких же відносних пропорціях), що є в аналізованій пробі. Це найчастіше важко досягти, тому флуориметричний спосіб визначення вмісту у воді нафтопродуктів, який заснований на реєстрації інтенсивності флуоресцентного випромінювання у видимій частині спектра, для масових аналізів є непридатним.

Цей метод можна застосовувати при концентраціях нафтопродуктів від 0,005 до 50,0 міліграмів на кубічний дециметр.

Похибка одержуваних результатів (при Р рівному 0,95, (±δ, %)) становить від 25 до 50 відсотків.

Застосування цієї методики регулюється ГОСТ за номером 31953-2012.

Цю методику застосовують визначення масової концентрації різних нафтопродуктів як і питної (включаючи розфасовану в ємності), і у природній (як поверхневої, і підземної) воді, соціальній та воді, що міститься у джерелах господарсько-питного призначення. Ефективний цей спосіб і під час аналізу стічної води. Головне, щоб масова концентрація нафтопродуктів була не меншою, ніж 0,02 міліграма на кубічний дециметр.

Суть методу газової хроматографії полягає в екстракційному вилучення НП з аналізованої проби води за допомогою екстрагента, подальшої його очищення від полярних сполук за допомогою сорбенту, і заключному аналізі отриманої речовини на газовому хроматографі.

Результат виходить після підсумовування площ хроматографічних піків вуглеводнів, що виділяються, і шляхом подальшого розрахунку вмісту НП в аналізованій пробі води за допомогою заздалегідь встановленої градуювальної залежності.

З допомогою газової хроматографії як визначають загальну концентрацію нафтопродуктів у питній воді, а й проводять ідентифікацію їх конкретного складу.

Газова хроматографія взагалі є методикою, засновану на поділі термостабільних летких сполук. Таким вимогам відповідає приблизно п'ять відсотків від загальної кількості відомих науці органічних сполук. Однак саме вони займають 70-80 відсотків від загальної кількості використовуваних людиною у виробництві та побуті сполук.

Роль рухомий фази у цій методиці виконує газ-носій (зазвичай інертної групи), який протікає через нерухому фазу з більшою площею поверхні. Як газ-носій рухомий фази застосовують:

• водень;
• азот;
• вуглекислий газ;
• гелій;
• аргон.

Найчастіше використовується найдоступніший і недорогий азот.

Саме за допомогою газу-носія забезпечується перенесення по хроматографічній колонці компонентів, що розділяються. При цьому цей газ не вступає у взаємодію ні з самими компонентами, що розділяються, ні з ні з речовиною нерухомої фази.

Основні переваги газової хроматографії:

• відносна простота устаткування, що використовується;
• досить широке поле застосування;
• можливість високоточного визначення досить малих концентрацій газів в органічних сполуках;
• швидкість одержання результатів аналізу;
• широка палітра як використовуваних сорбентів, і речовин для нерухомих фаз;
• високий рівень гнучкості, що дозволяє змінювати умови поділу;
• можливість проведення хімічних реакцій у хроматографічному детекторі або в хроматографічній колонці, що значно збільшує охоплення хімічних сполук, що піддаються аналізу;
• підвищена інформативність у разі застосування з іншими інструментальними методами аналізу (наприклад, з мас-спектрометрією та Фур'є-ІЧ-спектрометрією).

Похибка результатів цієї методики (Р дорівнює 0,95 (±δ, %)) становить від 25 до 50 відсотків.

Варто зазначити, що тільки спосіб вимірювання вмісту нафтопродуктів у воді за допомогою газової хроматографії стандартизований у міжнародній організації зі стандартизації, яку всі ми знаємо під абревіатурою ІСО, оскільки він дає можливість ідентифікувати види нафтових і нафтопродуктових забруднень.

Незалежно від методики, що застосовується, постійний контроль за водами, що застосовуються на виробництві та в побутовій сфері, життєво необхідний. За даними фахівців-екологів, у деяких російських регіонах більше половини всіх захворювань так чи інакше пов'язані з якістю питної води.

Велика концентрація нафтопродуктів у воді

Більше того, за оцінками тих самих учених, одне лише підвищення якості води для пиття здатне продовжити життя на строк від п'яти до семи років. Всі ці фактори свідчать про значущість постійного моніторингу стану води поблизу підприємств нафтової промисловості, які є основними джерелами забруднень довкілля нафтою та її похідними.

Своєчасне виявлення перевищення ГДК нафтопродуктів у воді дозволить уникнути масштабних порушень екосистеми, і своєчасно вжити необхідних заходів щодо усунення ситуації, що склалася.

Проте для ефективної роботи вченим-екологам необхідна державна підтримка. Причому не так у вигляді грошових дотацій, як у створенні нормативної бази, що регулює відповідальність підприємств народного господарства за порушення екологічних норм, а також у жорсткому контролі за виконанням прийнятих нормативів.

ПДКВ - гранично допустима концентрація речовини у воді водоймища господарсько-питного та культурно-побутового водокористування, мг/л. Ця концентрація не має прямого чи непрямого впливу на організм людини протягом усього життя, а також на здоров'я наступних поколінь, і не повинна погіршувати гігієнічні умови водокористування. ПДКВ.р. - гранично допустима концентрація речовини у воді водойми, що використовується для рибогосподарських цілей, мг/л.
Оцінка якості водних екосистем ґрунтується на нормативних та директивних документах, що використовують прямі гідрогеохімічні оцінки. У табл. 2.4 як приклад наведено критерії оцінки хімічного забруднення поверхневих вод.
Для води встановлені гранично допустимі концентрації більш ніж 960 хімічних сполук, які об'єднані в три групи за такими лімітуючими показниками шкідливості (ЛПВ): санітарно-токсикологічному (с.-т.); загальносанітарному (заг.); органолептичному (орг.).
ГДК деяких шкідливих речовин у водному середовищі представлені у табл. 2.1.4.
Найвищі вимоги висуваються до питної води. Державний стандарт на воду, що використовується для пиття та в харчовій промисловості (СанПіН 2.1.4.1074-01), визначає сприятливі для людини органолептичні показники води: смак, запах, колір, прозорість, а також нешкідливість її хімічного складу та епідеміологічну безпеку.
Таблиця 2.1.4
ГДК шкідливих речовин у водних об'єктах господарсько-питного та
культурно-побутового водокористування, мг/л
(ДН 2.1.5.689-98)

Тяжкі метали — дуже небезпечні токсичні речовини. У наші дні моніторинг рівня різних таких речовин особливо важливий у промислових та міських районах.

Хоча всі знають, що таке важкі метали, не всі знають які хімічні елементи таки входять до цієї категорії. Є дуже багато умов, за яким різні вчені визначають важкі метали: токсичність, щільність, атомна маса, біохімічні та геохімічні цикли, поширення в природі. За одними критеріями до важких металів входять миш'як (металоїд) і вісмут (крихкий метал).

Загальні факти про важкі метали

Відомо понад 40 елементів, які відносять до важких металів. Вони мають атомну масу більше 50 а. Як не дивно саме ці елементи мають велику токсичність навіть при малій кумуляції для живих організмів. V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo ... Pb, Hg, U, Th ... всі вони входять до цієї категорії. Навіть при їх токсичності, багато з них є важливими мікроелементамиКрім кадмію, ртуті, свинцю та вісмуту для яких не знайшли біологічної ролі.

За іншою класифікацією (а саме Н. Реймерса) важкі метали - це елементи, які мають щільність більше 8 г/см 3 . Таким чином, вийде менше таких елементів: Pb, Zn, Bi, Sn, Cd, Cu, Ni, Co, Sb.

Теоретично, важкими металами можна назвати всю таблицю елементів Менделєєва з ванадію, але дослідники нам доводять, що це зовсім так. Така теорія викликана тим, що не вони присутні в природі в токсичних межах, та й замішання в біологічних процесах для багатьох мінімальна. Ось чому в цю категорію багато хто включає тільки свинець, ртуть, кадмій і миш'як. Європейська Економічна Комісія ООН не погоджується з цією думкою і вважає, що важкі метали це — цинк, миш'як, селен і сурма. Той же Н. Реймерс вважає, що вилучивши рідкісні та шляхетні елементи з таблиці Менделєєва, залишаються важкі метали. Але це теж не правило, інші до цього класу додають і золото, платину, срібло, вольфрам, залізо, марганець. Ось чому я вам кажу, що не все ще зрозуміло на цю тему…

Обговорюючи для баланс іонів різних речовин на розчині, ми виявимо, що розчинність таких частинок пов'язані з багатьма чинниками. Головні фактори солюбилізації є рН, наявність лігандів у розчині та окисно-відновний потенціал. Вони причетні до процесів окиснення цих елементів з одного ступеня окиснення до іншого, в якому розчинність іону в розчині вище.

Залежно від природи іонів, у розчині можуть відбуватися різні процеси:

• гідроліз,
• комплексоутворення з різними лігандами;
• гідролітична полімеризація.

Через ці процеси, іони можуть переходити в осад або залишатися стабільними в розчині. Від цього залежить і каталітичні властивості певного елемента та його доступність для живих організмів.

Багато важких металів утворюють з органічними речовинами досить стабільні комплекси. Ці комплекси входять у механізм міграції цих елементів у ставках. Багато хелатні комплекси важких металів стійкі у розчині. Також, комплекси грунтових кислот із солями різних металів (молібден, мідь, уран, алюміній, залізо, титан, ванадій) мають хорошу розчинність у нейтральному, слаболужному та слабокислому середовищі. Це дуже важливий, оскільки такі комплекси можуть просуватися у розчиненому стані великі відстані. Найбільш схильні водні ресурси — це маломінералізовані та поверхневі водоймища, де не відбувається утворення інших таких комплексів. Для розуміння факторів, що регулюють рівень хімічного елемента в річках та озерах, їх хімічну реакційну здатність, біологічну доступність та токсичність, необхідно знати не лише валовий вміст, а й частку вільних та пов'язаних форм металу.

Внаслідок міграції важких металів у металокомплекси в розчині можуть статися такі наслідки:

1. По-перше, збільшується кумуляція іонів хімічного елемента рахунок переходу цих з донних відкладень у природні розчини;
2. По-друге, виникає можливість зміни мембранної проникності отриманих комплексів на відміну від звичайних іонів;
3. Також, токсичність елемента в комплексній формі може відрізнятись від звичайної іонної форми.

Наприклад, кадмій, ртуть і мідь у хелатні форми мають меншу токсичність, ніж вільні іони. Ось чому не правильно говорити про токсичність, біологічну доступність, хімічну реакційну здатність тільки за загальним змістом певного елемента, при цьому, не враховуючи частку вільних і пов'язаних форм хімічного елемента.

Звідки ж беруться важкі метали до нашого середовища проживання? Причини присутності таких елементів можуть бути стічні води з різних промислових об'єктів, що займається чорною та кольоровою металургією, машинобудуванням, гальванізацією. Деякі хімічні елементи входять до складу пестицидів та добрив і таким чином можуть бути джерелом забруднення місцевих ставків.

А якщо увійти до таємниць хімії, то найголовнішим винуватцем підвищення рівня розчинних солей важких металів є кислотні дощі (закислення). Зниження кислотності середовища (зменшення рН) тягне за собою перехід важких металів з малорозчинних сполук (гідрокси, карбонати, сульфати) у добре розчинні (нітрати, гідросульфати, нітрити, гідрокарбонати, хлориди) у ґрунтовому розчині.

Ванадій (V)

Слід зазначити насамперед, що забруднення цим елементом натуральними способами малоймовірна, оскільки цей елемент дуже розсіяний у Земної корі. У природі виявляється в асфальтах, бітумах, вугіллі, залізняку. Важливим джерелом забруднення є нафту.

Вміст ванадію в природних водоймах

Природні водоймища містять невелику кількість ванадію:

• у річках - 0,2 - 4,5 мкг/л,
• у морях (у середньому) – 2 мкг/л.

У процесах переходу ванадію в розчиненому стані дуже важливі аніонні комплекси (V 10 O 26) 6- та (V 4 O 12) 4- . Також дуже важливі розчинні ванадієві комплекси з органічними речовинами типу гумусових кислот.

Гранично-допустима концентрація ванадію для водного середовища

Ванадій у підвищених дозах дуже шкідливий для людини. Гранично-допустима концентрація для водного середовища (ГДК) становить 0,1 мг/л, а рибогосподарських ставках, ГДК рибгосп ще нижче — 0,001 мг/л.

Вісмут (Bi)

Головним чином, вісмут може надходити в річки та озера в результаті процесів вилуговування мінералів, що містять вісмут. Існують і техногенні джерела забруднення цим елементом. Це можуть бути підприємства з виробництва скла, парфумерної продукції та фармацевтичні фабрики.

Вміст вісмуту в природних водоймах

• Річки та озера містять менше мікрограма вісмуту на літр.
• А ось підземні води можуть містити навіть 20 мкг/л.
• У морях вісмут зазвичай не перевищує 0,02 мкг/л.

Гранично-допустима концентрація вісмуту для водного середовища

ГДК вісмуту для водного середовища – 0,1 мг/л.

Залізо (Fe)

Залізо - хімічний елемент не рідкісний, воно міститься в багатьох мінералах і порід і таким чином у природних водоймах рівень цього елемента вище за інші метали. Воно може відбуватися в результаті вивітрювання гірських порід, руйнування цих порід і розчиненням. Утворюючи різні комплекси з органічними речовинами з розчину, залізо може бути в колоїдальному, розчиненому та зваженому станах. Не можна не згадати про антропогенні джерела забруднення залізом. Стічні води з металургійних, металообробних, лакофарбових та текстильних заводів зашкалюють іноді через надлишок заліза.

Кількість заліза в річках та озерах залежить від хімічного складу розчину, рН та частково від температури. Зважені форми сполук заліза мають більший розмір 0,45 мкг. Основні речовини, які входять до складу цих частинок, є суспензією з сорбованими сполуками заліза, гідрату оксиду заліза та інших залізовмісних мінералів. Маліші частки, тобто колоїдальні форми заліза, розглядаються разом із розчиненими сполуками заліза. Залізо в розчиненому стані складається з іонів, гідроксокомплексів та комплексів. Залежно від валентності помічено, що Fe(II) мігрує в іонній формі, а Fe(III) без різних комплексів залишається в розчиненому стані.

У балансі сполук заліза у водному розчині, дуже важлива і роль процесів окислення, як хімічного, так і біохімічного (залізобактерії). Ці бактерії відповідальні за перехід іонів заліза Fe(II) у стан Fe(III). З'єднання тривалентного заліза мають схильність гідролізувати та випадати в осад Fe(OH) 3 . Як Fe(II), так і Fe(III) схили до утворення гідроксокомплексів типу — , + , 3+ , 4+ , ​​+ залежно від кислотності розчину. У нормальних умовах у річках та озерах, Fe(III) знаходяться у зв'язку з різними розчиненими неорганічними та органічними речовинами. При рН більше 8, Fe(III) перетворюється на Fe(OH) 3 . Колоїдні форми сполук заліза найменш вивчені.

Вміст заліза у природних водоймах

У річках і озерах рівень заліза коливається лише на рівні n*0,1 мг/л, але може підвищитися поблизу боліт до кількох мг/л. У болотах залізо концентрується у вигляді солей гуматів (солі гумінових кислот).

Підземні водосховища з низьким рН містять рекордну кількість заліза — до кількох сотень міліграмів на літр.

Залізо – важливий мікроелемент і від нього залежать різні важливі біологічні процеси. Воно впливає інтенсивність розвитку фітопланктону і від нього залежить якість мікрофлори у водоймах.

Рівень заліза у річках та озерах має сезонний характер. Найвищі концентрації у водоймищах спостерігаються взимку та влітку через стагнацію вод, а ось навесні та восени помітно знижується рівень цього елементу через перемішування водних мас.

Таким чином, велика кількість кисню веде до окислення заліза з двовалентної форми до тривалентної, формуючись гідроксид заліза, який падає в осад.

Гранично-допустима концентрація заліза для водного середовища

Вода з великою кількістю заліза (більше 1-2 мг/л) характеризується поганими смаковими якостями. Вона має неприємний терпкий смак і непридатна для промислових цілей.

ГДК заліза для водного середовища - 0,3 мг/л, а в рибогосподарських ставках ГДК рибгосп - 0,1 мг/л.

Кадмій (Cd)

Забруднення кадмієм може виникнути під час вилуговування ґрунтів, при розкладанні різних мікроорганізмів, які його накопичують, а також через міграцію з мідних та поліметалевих руд.

Людина теж винна у забрудненні цим металом. Стічні води з різних підприємств, що займається рудовзбагаченням, гальванічним, хімічним, металургійним виробництвом, можуть містити великі кількості сполук кадмію.

Природні процеси зниження рівня сполук кадмію є сорбція, його споживання мікроорганізмами і випадання в осад малорозчинного карбонату кадмію.

У розчині кадмій знаходиться, як правило, у формі органо-мінеральних та мінеральних комплексів. Сорбовані речовини з урахуванням кадмію — найважливіші зважені форми цього елемента. Дуже важлива міграція кадмію в живих організмів (гідробіоніти).

Зміст кадмію в природних водоймах

Рівень кадмію в чистих річках та озерах коливається на рівні менше мікрограма на літр, у забруднених водах рівень цього елемента сягає кількох мікрограмів на літр.

Деякі дослідники вважають, що кадмій, у малих кількостях, може бути важливим для нормального розвитку тварин та людини. Підвищені концентрації кадмію є дуже небезпечними для живих організмів.

Гранично-допустима концентрація кадмію для водного середовища

ГДК для водного середовища не перевищує 1 мкг/л, а в рибогосподарських ставках ГДК рибгосп - менше 0,5 мкг/л.

Кобальт (Co)

Річки та озера можуть забруднитися кобальтом як наслідок вилуговування мідних та інших руд, з ґрунтів під час розкладання вимерлих організмів (тварини та рослини), і в результаті активності хімічних, металургійних та металообробних підприємств.

Основні форми сполук кобальту перебувають у розчиненому і зваженому станах. Варіації між цими двома станами можуть відбуватися, через зміни рН, температури та складу розчину. У розчиненому стані кобальт міститься у вигляді органічних комплексів. Річки та озера мають характерність, що кобальт представлений двовалентним катіоном. За наявності великої кількості окислювачів у розчині кобальт може окислюватися до тривалентного катіону.

Він входить до складу рослин і тварин, тому що відіграє важливу роль у розвитку. Входить до основних мікроелементів. Якщо в грунті спостерігається дефіцит кобальту, то його рівень у рослинах буде меншим від звичайного і як наслідок можуть з'явитися проблеми зі здоров'ям у тварин (виникає ризик виникнення недокрів'я). Цей факт спостерігається особливо у тайгово-лісовій нечорноземній зоні. Він входить до складу вітамін АВ 12 регулює засвоєння азотистих речовин, підвищує рівень хлорофілу і аскорбінової кислоти. Без нього рослини не можуть збільшувати потрібну кількість білка. Як і всі важкі метали, він може бути токсичним у великій кількості.

Вміст кобальту в природних водоймах

• Рівень кобальту в річках варіює від кількох мікрограмів до міліграмів на літр.
• У морях середньому рівень кадмію — 0,5 мкг/л.

Гранично-допустима концентрація кобальту для водного середовища

ГДК кобальту для водного середовища - 0,1 мг/л, а в рибогосподарських ставках ГДК рибгосп - 0,01 мг/л.

Марганець (Mn)

Марганець надходить у річки та озера за такими ж механізмами, як і залізо. Головним чином, звільнення цього елемента в розчині відбувається при вилуговуванні мінералів і руд, які містять марганець (чорна охра, брауніт, піролюзит, псиломелан). Також марганець може надходити внаслідок розкладання різних організмів. Промисловість має, думаю, найбільшу роль забруднення марганцем (стічні води з шахт, хімічна промисловість, металургія).

Зниження кількості засвоюваного металу в розчині відбувається, як і у випадку з іншими металами за аеробних умов. Mn(II) окислюється до Mn(IV), внаслідок чого випадає осад у формі MnO 2 . Важливими факторами при таких процесах вважаються температура, кількість розчиненого кисню в розчині та рН. Зниження розчиненого марганцю в розчині може виникнути при вживанні водоростями.

Мігрує марганець в основному у формі суспензії, які, як правило, говорять про склад навколишніх порід. Вони він міститься як суміш коїться з іншими металами як гідроксидів. Переважна більшість марганцю в колоїдальній і розчиненій формі говорять про те, що він пов'язаний з органічними сполуками утворюючи комплекси. Стабільні комплекси помічаються з сульфатами та бікарбонатами. З хлором марганець утворює комплекси рідше. На відміну від інших металів, він слабше утримується у комплексах. Тривалентний марганець утворює подібні сполуки лише за наявності агресивних лігандів. Інші іонні форми (Mn 4+, Mn 7+) менш рідкісні або зовсім не зустрічаються у звичайних умовах у річках та озерах.

Зміст марганцю в природних водоймах

Найбіднішими в марганці вважаються моря - 2 мкг/л, у річках вміст його більший - до 160 мкг/л, а ось підземні водосховища і цього разу є рекордсменами - від 100 до кількох мг/л.

Для марганцю характерні сезонні коливання концентрації, як і заліза.

Виявлено безліч факторів, що впливають на рівень вільного марганцю в розчині: зв'язок річок та озер із підземними водосховищами, наявність фотосинтезуючих організмів, аеробні умови, розкладання біомаси (мертві організми та рослини).

Важлива біохімічна роль цього елемента він входить у групу мікроелементів. Багато процесів при дефіциті марганцю пригнічуються. Він підвищує інтенсивність фотосинтезу, бере участь у метаболізмі азоту, захищає клітини від негативного впливу Fe(II), при цьому окислюючи його в тривалентну форму.

Гранично-допустима концентрація марганцю для водного середовища

ГДК марганцю для водойм — 0,1 мг/л.

Мідь (Cu)

Такої важливої ​​ролі для живих організмів немає жодного мікроелемента! Мідь - один із найбільш затребуваних мікроелементів. Він входить до складу багатьох ферментів. Без нього майже нічого не працює в живому організмі: порушується синтез протеїнів, вітамінів та жирів. Без нього рослини що неспроможні розмножуватися. Проте надмірна кількість міді викликає великі інтоксикації у всіх типів живих організмів.

Рівень міді у природних водоймах

Хоча мідь має дві іонні форми, найчастіше у розчині зустрічається Cu(II). Зазвичай, сполуки Cu(I) важко розчиняються у розчині (Cu 2 S, CuCl, Cu 2 O). Можуть виникнути різні акваіонні міді за наявності будь-яких лігандів.

При сьогоднішньому високому вживанні міді в промисловості та сільському господарстві, цей метал може спричинити забруднення навколишнього середовища. Хімічні, металургійні заводи, шахти можуть бути джерелами стічних вод із великим вмістом міді. Процеси ерозії трубопроводів теж мають свій внесок у забруднення міддю. Найважливішими мінералами з великим вмістом міді вважаються малахіт, борніт, халькопірит, халькозин, азурит, бронтантин.

Гранично-допустима концентрація міді для водного середовища

ГДК міді для водного середовища вважається 0,1 мг/л, у рибогосподарських ставках ГДК рибгосп міді зменшується до 0,001 мг/л.

Молібден (Mo)

Під час вилуговування мінералів з високим вмістом молібдену звільняються різні сполуки молібдену. Високий рівень молібдену може помічатись у річках та озерах, що знаходяться поруч із фабриками зі збагачення та підприємствами, що займаються кольоровою металургією. Через різні процеси осадження важкорозчинних сполук, адсорбції на поверхні різних порід, а також вживання водними водоростями та рослинами, його кількість може помітно зменшитися.

В основному в розчині, молібден може бути у формі аніону MoO 4 2- . Є можливість присутності молібденоорганічних комплексів. Через те, що при окисленні молібденіту формуються пухкі дрібнодисперсні сполуки, підвищується рівень колоїдального молібдену.

Зміст молібдену у природних водоймах

Рівень молібдену в річках коливається між 2,1 та 10,6 мкг/л. У морях та океанах його вміст – 10 мкг/л.

При малих концентраціях молібден допомагає нормальному розвитку організму (так рослинного, як і тваринного), адже він входить до категорії мікроелементів. Також він є складовою різних ферментів як ксантиноксилази. При нестачі молібдену виникає дефіцит ферменту і таким чином можуть проявлятися негативні ефекти. Надлишок цього елемента також не вітається, тому що порушується нормальний обмін речовин.

Гранично-допустима концентрація молібдену для водного середовища

ГДК молібдену в поверхневих водоймищах повинен не перевищувати 0,25 мг/л.

Миш'як (As)

Забруднені миш'яком в основному райони, які знаходяться близько до мінеральних копалень з високим вмістом цього елемента (вольфрамові, мідно-кобальтові, поліметалеві руди). Дуже мала кількість миш'яку може статися під час розкладання живих організмів. Завдяки водним організмам він може засвоюватися цими. Інтенсивне засвоювання миш'яку з розчину спостерігається під час бурхливого розвитку планктону.

Найважливішими забруднювачами миш'яком вважаються збагачувальна промисловість, підприємства з виробництва пестицидів, барвники, а також сільське господарство.

Озера та річки містять миш'як у два стани: у зваженому та розчиненому. Пропорції між цими формами можуть змінюватись в залежності від рН розчину та хімічної композиції розчину. У розчиненому стані миш'як може бути тривалентним або пятивалентном, входячи в аніонні форми.

Рівень миш'яку у природних водоймах

У річках, зазвичай, вміст миш'яку дуже низький ( лише на рівні мкг/л), а морях — загалом 3 мкг/л. Деякі мінеральні води можуть містити велику кількість миш'яку (до кількох міліграмів на літр).

Найбільше миш'яку можуть утримувати підземні водосховища — до кількох десятків міліграмів на літр.

Його сполуки дуже токсичні всім тварин і людини. У великих кількостях порушуються процеси окислення та транспорт кисню до клітин.

Гранично-допустима концентрація миш'яку для водного середовища

ГДК миш'яку для водного середовища - 50 мкг/л, а в рибогосподарських ставках ГДК рибгосп - теж 50 мкг/л.

Нікель (Ni)

На вміст нікелю в озерах та річках впливають місцеві породи. Якщо поруч із водоймою перебувають родовища нікелевих і залізно-нікелевих руд концентрації може бути ще більше нормального. Нікель може надійти в озера і річки при розкладанні рослин і тварин. Синьо-зелені водорості містять рекордну кількість нікелю в порівнянні з іншими рослинними організмами. Важливі відхідні води з високим вмістом нікелю звільняються під час виробництва синтетичного каучуку, при процесах нікелювання. Також нікель у великих кількостях звільняється під час спалювання вугілля, нафти.

Високий рН може спричинити осадження нікелю у формі сульфатів, ціанідів, карбонатів або гідроксидів. Живі організми можуть знизити рівень рухомого нікелю, використовуючи його. Важливими є й процеси адсорбції на поверхні порід.

Вода може містити нікель у розчиненій, колоїдальній та зваженій формах (баланс між цими станами залежить від рН середовища, температури та складу води). Гідроксид заліза, карбонат кальцію, глина добре сорбують сполуки, що містять нікель. Розчинений нікель знаходиться у вигляді комплексів з фульвової та гумінової кислот, а також з амінокислотами та ціанідами. Найстабільнішою іонною формою вважається Ni 2+. Ni 3+ зазвичай формується при великому рН.

В середині 50-х років нікель був внесений до списку мікроелементів, тому що він відіграє важливу роль у різних процесах як каталізатор. У низьких дозах він має позитивний вплив на кровотворні процеси. Великі дози таки дуже небезпечні для здоров'я, адже нікель — канцерогенний хімічний елемент і може спровокувати різні захворювання дихальної системи. Вільний Ni 2+ токсичніший, ніж у формі комплексів (приблизно в 2 рази).

Рівень нікелю у природних водоймах

Гранично-допустима концентрація нікелю для водного середовища

ГДК нікелю для водного середовища - 0,1 мг/л, а ось у рибогосподарських ставках ГДК рибгосп - 0,01 мг/л.

Олово (Sn)

Природними джерелами олова є мінерали, що містять цей елемент (станнін, каситерит). Антропогенними джерелами вважаються заводи та фабрики з виробництва різних органічних фарб та металургійна галузь, що працює з додаванням олова.

Олово — малотоксичний метал, тому вживаючи їжу з металевих консервів ми не ризикуємо своїм здоров'ям.

Озера та річки містять менше мікрограма олова на літр води. Підземні водосховища можуть містити кілька мікрограмів олова на літр.

Гранично-допустима концентрація олова для водного середовища

ГДК олова для водного середовища – 2 мг/л.

Ртуть (Hg)

Головним чином, підвищений рівень ртуті у воді помічається в районах, де є родовища ртуті. Найчастіші мінерали – лівінгстоніт, кіновар, метациннабарит. Стічна вода з підприємств із виробництва різних ліків, пестицидів, барвників може містити важливу кількість ртуті. Іншим важливим джерелом забруднення ртуттю вважаються теплові електростанції (які використовують як пальне).

Його рівень у розчині зменшується головним чином рахунок морських тварин і рослин, які накопичують і навіть концентрувати ртуть! Іноді вміст ртуті у морських мешканців піднімається у кілька разів більше, ніж у морському середовищі.

Природна вода містить ртуть у дві форми: зважену (у вигляді сорбованих сполук) та розчинену (комплексні, мінеральні сполуки ртуті). У певних зонах океанів ртуть може з'являтися у вигляді метилртутних комплексів.

Ртуть та його сполуки дуже токсичні. При великих концентраціях має негативну дію на нервову систему, провокує зміни в крові, вражає секрецію травного тракту і рухову функцію. Дуже небезпечні продукти переробки ртуті бактеріями. Вони можуть синтезувати органічні речовини на основі ртуті, які у багато разів токсичніші за неорганічні сполуки. При вживанні риби, сполуки ртуті можуть потрапити до нашого організму.

Гранично-допустима концентрація ртуті для водного середовища

ГДК ртуті у звичайній воді - 0,5 мкг/л, а в рибогосподарських ставках ГДК рибгосп - менше 0,1 мкг/л.

Свинець (Pb)

Річки та озера можуть забруднюватися свинцем натуральним шляхом при змиванні мінералів свинцю (галеніт, англезит, церуссит), так і антропогенним шляхом (спалювання вугілля, застосування тетраетилсвинцю в паливі, скидання фабрик з рудо-збагачення, стічні води з шахт і). Осадження сполук свинцю та адсорбція цих речовин лежить на поверхні різних порід є найважливішими натуральними способами зниження його рівня розчині. З біологічних факторів до зменшення рівня свинцю в розчині ведуть гідробіонти.

Свинець у річках та озерах знаходиться у виваженій та розчиненій формі (мінеральні та органомінеральні комплекси). Також свинець знаходиться у вигляді нерозчинних речовин: сульфати, карбонати, сульфіди.

Вміст свинцю в природних водоймах

Про токсичність цього важкого металу ми чули. Він дуже небезпечний навіть при малих кількостях і може стати причиною інтоксикації. Проникнення свинцю в організм здійснюється через дихальну та травну систему. Його виділення з організму протікає дуже повільно, і він здатний накопичуватися у нирках, кістках та печінці.

Гранично-допустима концентрація свинцю для водного середовища

ГДК свинцю для водного середовища - 0,03 мг/л, а в рибогосподарських ставках ГДК рибгосп - 0,1 мг/л.

Тетраетилсвинець

Він служить як антидетонатор у моторному паливі. Таким чином, основними джерелами забруднення цією речовиною є транспортні засоби.

Ця сполука дуже токсична і може накопичуватися в організмі.

Гранично-допустима концентрація тетраетилсвинцю для водного середовища

Гранично-допустимий рівень цієї речовини наближається до нуля.

Тетраетилсвинець взагалі не допускається у складі вод.

Срібло (Ag)

Срібло головним чином потрапляє в річки та озера з підземних водосховищ і як наслідок скидання стічних вод з підприємств (фотопідприємства, фабрики зі збагачення) та копалень. Іншим джерелом срібла можуть бути альгіцидні та бактерицидні засоби.

У розчині найважливішими сполуками є галоїдні солі срібла.

Вміст срібла у природних водоймах

У чистих річках і озерах вміст срібла — менше мікрограма на літр, у морях — 0,3 мкг/л. Підземні водосховища містять до кількох десятків мікрограмів на літр.

Срібло в іонній формі (при певних концентраціях) має бактеріостатичний та бактерицидний ефект. Для того, щоб можна було стерилізувати воду за допомогою срібла, його концентрація повинна бути більше 2*10 -11 моль/л. Біологічна роль срібла в організм ще не досить відома.

Гранично-допустима концентрація срібла для водного середовища

Гранично-допустиме срібло для водного середовища - 0,05 мг/л.