Экспресс-анализ сточных вод,содержащих ионы хрома гальванического производства

            Содержание 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Введение

      Вода - самое распространенное неорганическое соединение на нашей планете.

      Вода- основа всех жизненных процессов, единственный источник кислорода. В естественном состоянии вода никогда не свободна от примесей. В ней растворены различные  газы и соли, находятся взвешенные твердые частички. Под загрязнением водоемов понимается снижение их биосферных функций и экономического значения в результате поступления в них  вредных веществ.

        Основные загрязнители воды:

• нефть и нефтепродукты.

      Нефть может попадать в воду в результате естественных ее выходов в районах  залегания. Но основные источники загрязнения  связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.

• тяжелые металлы.

      Например: ртуть, свинец, цинк, медь, хром, олово, марганец; радиоактивные элементы, ядохимикаты, поступающие с сельскохозяйственных полей, и стоки животноводческих ферм.

      Расширенное производство (без очистных сооружений) и применение ядохимикатов на полях  приводят к сильному загрязнению  водоемов вредными соединениями.

      Загрязнение водной среды происходит в результате прямого внесения ядохимикатов при  обработке водоемов для борьбы с  вредителями, поступления в водоемы  воды, стекающей с поверхности  обработанных сельскохозяйственных угодий, при сбросе в водоемы отходов  предприятий- производителей, а также  в результате потерь при транспортировке, хранении и частично с атмосферными осадками.

• тепловое загрязнение.

      Электростанции, промышленные предприятия часто  сбрасывают подогретую воду в водоем. Это приводит к повышению в  нем температуры воды. С повышением температуры в водоеме уменьшается  количество кислорода, увеличивается  токсичность загрязняющих воду примесей, нарушается биологическое равновесие.

      В загрязненной воде с повышением температуры  начинают бурно размножаться болезнетворные микроорганизмы и вирусы. Попав в  питьевую воду, они могут вызвать  вспышки различных заболеваний.

      В ряде регионов важным источником пресной  воды являлись подземные воды. Раньше они считались наиболее чистыми. Но в настоящее время в результате хозяйственной деятельности человека многие источники подземной воды также подвергаются загрязнению. Человечество потребляет на свои нужды огромное количество пресной воды.

      Основными ее потребителями являются промышленность и сельское хозяйство. Наиболее водоемкие  отрасли промышленности - горнодобывающая, сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них  уходит до 70% всей воды, затрачиваемой  в промышленности. Главный же потребитель  пресной воды - сельское хозяйство: на его нужды уходит 60-80% всей пресной  воды.

      Уже в настоящее время недостаток пресной воды испытывают не только территории, которые природа обделила водными ресурсами, но и многие регионы, еще недавно считавшиеся благополучными в этом отношении. В настоящее время потребность в пресной воде не удовлетворяется у 20% городского и 75% сельского населения планеты.

      Вмешательство человека в природные процессы затронуло  даже крупные реки (такие, как Волга, Дон, Днепр), изменив в сторону  уменьшения объемы переносимых водных масс (сток рек). Используемая в сельском хозяйстве вода по большей части  расходуется на испарение и образование  растительной биомассы и, следовательно, не возвращается в реки. Уже сейчас в наиболее обжитых районах страны сток рек сократился на 8% , а у  таких рек, как Дон, Терек, Урал –  на 11-20%. Ограниченные запасы пресной  воды еще больше сокращаются из-за их загрязнения. Главную опасность  представляют сточные воды.

      Сточные воды - это воды, загрязнённые бытовыми отбросами и производственными отходами и удаляемые с территорий населённых мест и промышленных предприятий системами канализации. К сточным водам относят также воды, образующиеся в результате выпадения атмосферных осадков в пределах территорий населённых пунктов и промышленных объектов. Содержащиеся в сточных водах органические вещества, попадая в значительных количествах в водоёмы или скапливаясь в почве, могут быстро загнивать и ухудшать санитарное состояние водоёмов и атмосферы, способствуя распространению различных заболеваний. Поэтому вопросы очистки, обезвреживания и утилизации сточных вод являются неотъемлемой частью проблемы охраны природы, оздоровления окружающей человека среды и обеспечения санитарного благоустройства городов и других населённых мест. 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Глава I. Аналитический обзор литературных источников

1. Типы сточных вод

      

Загрязнения сточных вод тяжелыми металлами (Cr (III),Cr (VI))

      Термин  тяжелые металлы, характеризующий широкую группу загрязняющих веществ, получил в последнее время значительное распространение. В различных научных и прикладных работах авторы по-разному трактуют значение этого понятия. В связи с этим количество элементов, относимых к группе тяжелых металлов, изменяется в широких пределах. В качестве критериев принадлежности используются многочисленные характеристики: атомная масса, плотность, токсичность, распространенность в природной среде, степень вовлеченности в природные и техногенные циклы. В некоторых случаях под определение тяжелых металлов попадают элементы, относящиеся к хрупким (например, висмут) или металлоидам (например, мышьяк).

      В работах, посвященных проблемам  загрязнения окружающей природной  среды и экологического мониторинга, на сегодняшний день к тяжелым металлам относят более 40 металлов периодической системы Д.И. Менделеева с атомной массой свыше 50 атомных единиц: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi и др. При этом немаловажную роль в категорировании тяжелых металлов играют следующие условия: их высокая токсичность для живых организмов в относительно низких концентрациях, а также способность к биоаккумуляции и биомагнификации. Практически все металлы, попадающие под это определение (за исключением свинца, ртути, кадмия и висмута, биологическая роль которых на настоящий момент не ясна), активно участвуют в биологических процессах, входят в состав многих ферментов. По классификации Н.Реймерса, тяжелыми следует считать металлы с плотностью более 8 г/см³. Таким образом, к тяжелым металлам относятся Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.

      Ионы  металлов являются непременными компонентами природных водоемов. В зависимости  от условий среды (pH, окислительно-восстановительный  потенциал, наличие лигандов) они  существуют в разных степенях окисления  и входят в состав разнообразных  неорганических и металлорганических соединений, которые могут быть истинно  растворенными, коллоидно-дисперсными  или входить в состав минеральных  и органических взвесей.

      Истинно растворенные формы металлов, в свою очередь, весьма разнообразны, что связано  с процессами гидролиза, гидролитической  полимеризации (образованием полиядерных  гидроксокомплексов) и комплексообразования с различными лигандами. Соответственно, как каталитические свойства металлов, так и доступность для водных микроорганизмов зависят от форм существования их в водной экосистеме.

      Многие  металлы образуют довольно прочные  комплексы с органикой; эти комплексы  являются одной из важнейших форм миграции элементов в природных  водах. Большинство органических комплексов образуются по хелатному циклу и  являются устойчивыми. Комплексы, образуемые почвенными кислотами с солями железа, алюминия, титана, урана, ванадия, меди, молибдена и других тяжелых металлов, относительно хорошо растворимы в условиях нейтральной, слабокислой и слабощелочной сред. Поэтому металлорганические комплексы способны мигрировать в природных водах на весьма значительные расстояния. Особенно важно это для маломинерализованных и в первую очередь поверхностных вод, в которых образование других комплексов невозможно.

      Для понимания факторов, которые регулируют концентрацию металла в природных  водах, их химическую реакционную способность, биологическую доступность и  токсичность, необходимо знать не только валовое содержание, но и долю свободных  и связанных форм металла.

      Переход металлов в водной среде в металлокомплексную форму имеет три следствия:

1. может происходить увеличение суммарной концентрации ионов металла за счет перехода его в раствор из донных отложений;
2. мембранная проницаемость комплексных ионов может существенно отличаться от проницаемости гидратированных ионов;
3. токсичность металла в результате комплексообразования может сильно измениться.

      Так, хелатные формы Cu, Cd, Hg менее токсичны, нежели свободные ионы. Для понимания факторов, которые регулируют концентрацию металла в природных водах, их химическую реакционную способность, биологическую доступность и токсичность, необходимо знать не только валовое содержание, но и долю связанных и свободных форм.

      Источниками загрязнения вод тяжелыми металлами  служат сточные воды гальванических цехов, предприятий горнодобывающей, черной и цветной металлургии, машиностроительных заводов. Тяжелые металлы входят в состав удобрений и пестицидов и могут попадать в водоемы  вместе со стоком с сельскохозяйственных угодий.

      Повышение концентрации тяжелых металлов в  природных водах часто связано  с другими видами загрязнения, например, с закислением. Выпадение кислотных  осадков способствует снижению значения рН и переходу металлов из сорбированного на минеральных и органических веществах  состояния в свободное.