Электропроводность

Электропроводность – способность водного раствора проводить электрический ток. Электрическая проводимость природной воды зависит в основном от концентрации растворенных минеральных солей и температуры. Природные воды представляют в основном смешанные растворы сильных электролитов. Минеральную часть воды составляют ионы Na⁺,K⁺,Ca²⁺,Cl^-,SO₄^2-,HCO₃^-. Этими ионами и обуславливается электропроводность природных вод. По значениям электропроводности природной воды можно приближенно судить о минерализации воды. Удельная электропроводность – удобный суммарный индикаторный показатель антропогенного воздействия и используется в программах наблюдений за состоянием водной среды.

Нормируемые величины минерализации приблизительно соответствуют удельной электропроводности 2 мСм/см (1000 мг/дм³) и 3 мСм/см (1500 мг/дм³) в случае как хлоридной (в пересчете на NaCl), так и карбонатной (в пересчете на CaCO₃) минерализации.

Окислительно-восстановительный потенциал (Eh)

Окислительно-восстановительный потенциал (Eh) является мерой химической активности элементов или их соединений в обратимых химических процессах, связанных с изменением заряда ионов в растворах.

В природной воде значение Eh колеблется от –400 до +700 мВ, определяется всей совокупностью происходящих в ней окислительных и восстановительных процессов, в условиях равновесия характеризует среду сразу относительно всех элементов, имеющих переменную валентность.

Изучение редокс-потенциала позволяет выявить природные среды, в которых возможно существование химических элементов с переменной валентностью в определенной форме, а также выделить условия, при которых возможна миграция металлов.

Различают несколько основных типов геохимических обстановок в природных водах:

• окислительный тип–Еh = +(100–150) мВ, характеризуется присутствием свободногоO₂, а также целого ряда элементов в высшей форме своей валентности (Fe³⁺,Mo⁶⁺,As^5-,V⁵⁺,Cu²⁺,Pb⁴⁺);

• переходный окислительно-восстановительныйтип–Еh = +(100–0) мВ, характеризуется неустойчивым геохимическим режимом и переменным содержаниемН₂SиO₂. В этих условиях протекает как слабое окисление, так и слабое восстановление целого ряда металлов;

• восстановительный– характеризуемый отрицательными значениямиЕh. В подземных водах присутствуют металлы низких степеней валентности (Fe²⁺,Mn²⁺,Mo⁴⁺,V⁴⁺), а такжеН₂S.

Нефтепродукты в гидросфере

Нефтепродукты относятся к числу наиболее распространенных и опасных веществ, загрязняющих поверхностные воды. Нефть и продукты ее переработки представляют собой чрезвычайно сложную, непостоянную и разнообразную смесь веществ: низко- и высокомолекулярные предельные, непредельные алифатические, нафтеновые, ароматические углеводороды, кислородные, азотистые, сернистые соединения, а также ненасыщенные гетероциклические соединения типа смол, асфальтенов, ангидридов, асфальтеновых кислот.

Метановые углеводороды - сильнейшие наркотические вещества. Находясь в почвах, водной и воздушной средах, они оказывают сильное токсическое действие на живые организмы. Особенно быстро действуют нормальные алканы с короткой углеродной цепью. Эти углеводороды лучше растворяются в воде, легко проникают в клетки организмов через мембраны и дезорганизуют цитоплазменные мембраны организма. Ароматические моноядерные углеводороды (бензол и его гомологи) и полициклические ароматические углеводороды - наиболее токсичные компоненты нефти. В воде в концентрации всего 1% они убивают все растения.

Нефтепродукты находятся в различных миграционных формах: растворенной, эмульгированной, сорбированной на твердых частицах взвесей и донных отложений, в виде пленки на поверхности воды. Обычно в момент поступления масса нефтепродуктов сосредоточена в пленке. По мере удаления от источника загрязнения происходит перераспределение между основными формами миграции, направленное в сторону повышения доли растворенных, эмульгированных, сорбированных нефтепродуктов. Количественное соотношение этих форм определяется комплексом факторов, важнейшими из которых являются условия поступления нефтепродуктов в водный объект, расстояние от места сброса, скорость течения и перемешивания водных масс, характер и степень загрязненности природных вод, а также состав нефтепродуктов, их вязкость, растворимость, плотность, температура кипения компонентов.

В незагрязненных нефтепродуктами водных объектах концентрация естественных углеводородов может колебаться в морских водах от 0,01 до 0,10 мг/дм³и выше, в речных и озерных водах от 0,01 до 0,20 мг/дм³, иногда достигая 1-1,5 мг/дм³. Содержание естественных углеводородов определяется трофическим статусом водоема и в значительной мере зависит от биологической ситуации в водоеме.

В присутствии нефтепродуктов вода приобретает специфический вкус и запах, изменяется ее цвет, рН, ухудшается газообмен с атмосферой.

ПДК_в нефтепродуктов составляет 0,3 мг/дм³ (лимитирующий показатель вредности - органолептический), ПДК_вр = 0,05 мг/дм³ (лимитирующий показатель вредности - рыбохозяйственный). Присутствие канцерогенных углеводородов в воде недопустимо.

Для определения нефтепродуктов в лабораторных условиях используют следующие методы контроля: турбидихроматографический, адсорбционно-люминесцентный, метод газовой хроматографии, гравиметрический, метод ИК-спектрофотометрии. Определяют, как правило, сумму растворенных, эмульгированных и сорбированных неполярных и малополярных углеводородов, растворимых в неполярных органических растворителях.

Турбидихроматографический метод рекомендуется для определения нефтепродуктов в городских сточных водах, содержащих большое количество примесей. Сущность метода заключается в экстракции эмульгированных и растворенных нефтепродуктов из воды четыреххлористым углеродом, отделении смол и асфальтенов от углеводородов в тонком слое силикагеля при использовании гексана в качестве подвижного растворителя, растворении хроматографической зоны нефтепродуктов вместе с силикагелем в диэтиловом эфире, приготовлении эмульсии нефтепродуктов в водно-желатиновом растворе, измерении уменьшения светового потока эмульсией нефтепродуктов.

Адсорбционно-люминесцентный метод основан на экстракции нефтепродуктов из воды четыреххлористым углеродом, отделении полярных соединений сорбцией на оксиде алюминия и измерении люминесценции нефтепродуктов в органической фазе на флуориметре.

Метод газовой хроматографии основан на экстракции нефтепродуктов из сточных вод гексаном и последующем газохроматографическом исследовании. Метод используется для определения суммарного содержания, а также типов нефтепродуктов в сточных водах.

Сущность гравиметрического метода заключается в экстракции эмульгированных, растворенных и сорбированных на взвешенных частицах нефтепродуктов из воды четыреххлористым углеродом, отделении нефтепродуктов от полярных органических веществ на хроматографической колонке, заполненной оксидом алюминия, полном испарении растворителя и количественном определении нефтепродуктов путем взвешивания.

Сущность метода ИК-спектрофотометрии заключается в экстракции эмульгированных и растворенных нефтепродуктов из воды четыреххлористым углеродом, отделении из экстракта полярных соединений на хроматографической колонке, заполненной оксидом алюминия, измерении поглощения элюатом инфракрасного излучения. В качестве стандартных растворов для построения градуировочного графика используют смесь углеводородов: бензола, изооктана и гексадекана.