Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию - Фелленберг Г.
ISBN 5-03-002857-9
Скачать (прямая ссылка):
3.1. Оценка загрязненности воды
99
3.1. Оценка загрязненности воды
Основным показателем для определения мощности очистных сооружений служит потребление воды на душу населения (или суточная норма потребления) с учетом количества органических веществ, ежедневно сбрасываемых в сточные воды, последняя величина составляет приблизительно 180 г на одного человека. Определить суммарное загрязнение воды органическими веществами можно по расходу кислорода на разрушение органических веществ микроорганизмами. Для этого количества органики массой 180 г требуется около 60 г кислорода при 20 0C в течение 5 суток. Указанное количество кислорода, израсходованное микроорганизмами, играет важную роль для выработки единой шкалы оценки чистоты сточных вод. Эта характеристика определяется как пятису-точное биохимическое потребление кислорода (БПК5) и выражается обычно в мг кислорода на 1 л сточных вод. Значения БПК5 для различных субстратов приведены в табл. 3.1.
Таблица 3.1. Значения БПК5, для некоторых видов сточных вод
Происхождение сточных вод БПК5, мг/л
Нефтеочистка 97—280
Пищевая промышленность > 5 000
Скотоводческих ферм моча 15 300
Навоз 13 600
Силосная жижа 80 000
Аналогично установлены нормативы в животноводстве для крупного рогатого скота в расчете на животное массой 500 кг. Для других домашних животных можно сделать пересчет. Например, для овцы коэффициент пересчета составит 0,1, для свиньи 0,2, а для курицы-несушки 0,004. Органические отходы, соответствующие этим нормативам, требуют для аэробного микробиологического разрушения при 20 0C 800 г кислорода. В норме для животных предусмотрено в 13 раз больше кислорода, чем для человека. Реально определение БПК5 требует больших затрат времени. Пя-тисуточную потерю кислорода в сточных водах, насыщенных кислородом, определяют либо при помощи кислородного электрода, либо с помощью цветной реакции, а также манометрически по изменению объема воздуха над пробами сточных вод. В этом случае воздух должен быть предварительно очищен от CO2 с помощью
100
3. Загрязнение грунтовых, речных и морских вод
раствора NaOH. Оценка уровня загрязненности по показателю BHK5 не является полной, так как при анализе учитываются только биологически быстро разрушающиеся вещества, но не учитываются вещества, разрушающиеся с трудом, равным образом как и неорганические соединения, также входящие в состав загрязненных вод. Быстрое заключение о количестве окисляющихся веществ можно сделать, определяя химическое потребление кислорода (ХПК) для пробы сточных вод. В простейшем случае титруют , пробу сточных вод раствором перманганата калия в кислой среде:
MnO4"+ 8H+ + 5е~ -> Mn2+ + 4H2O (3.1)
При этом определяют не все органические соединения, поскольку некоторые из них, например кетоны, окисляются с трудом. Полное окисление осуществляют бихроматом калия в сильнокислой среде:
Cr2O?- + 14 H+ + 6е~ -> 2 Cr3+ + 7H2O (3.2)
К недостаткам обоих методов относится то, что одновременно окисляются различные неорганические вещества и значения ХПК нельзя целиком приравнивать БПК. Согласно грубой количественной оценке БПК составляет половину значения ХПК. Другим очень важным параметром при оценке загрязненности вод является «общий органический углерод» (ООУ). Эта величина представляет особый интерес в тех случаях, когда загрязнение связано с такими веществами, которые с трудом разлагаются микробиологическим путем, как, например, лигнин, гуминовые кислоты или различные органические материалы искусственного происхождения.
При токсикологической оценке особое внимание следует уделять галогенорганическим соединениям. При характеристике этих соединений используют величину АОГ (адсорбируемые органически связанные галогены). Для определения АОГ вещество сжигают в токе кислорода и образовавшиеся галогены поглощают активированным углем; окончательно галогены определяют титрованием. Законодательно установленные нормы не подходят к органически связанным галогенам, их содержание не должно превышать предельной концентрации 100 мкг/л.
Наряду с содержанием в воде органических веществ интерес представляют также соединения ионного характера. Их определяют по электропроводности воды при 20 °С (кондуктометричес
3.1. Оценка загрязненности воды
101
ки), приводя результаты измерений в микросименсах на 1 см (мкСм/см; 1 См = 1 Ом-1). Однако, определив электросопротивление, нельзя сделать заключение о природе присутствующих ионов. Различные соли имеют разные степени диссоциации, в свою очередь различные ионы имеют разные подвижности. Для идентификации ионов необходимо использовать химические методы определения (рис. 3.1). Несмотря на эти ограничения, электропроводность служит важным критерием при использовании воды для технических целей (для котлов, опреснительных установок и т.д.), равно как и в тех случаях, когда вода сбрасывается в места обитания живых организмов, так как концентрация ионов имеет решающее значение для осмотических процессов. Поэтому для различных вод, в том числе и сточных, электропроводность является важнейшим показателем (рис 3.2).
