- •1. Изучаемые объекты и методы определения состояния водоемов
- •1.1. Изучаемые объекты и их физико-географические и гидрологические характеристики
- •1.2. Необходимость комплексных исследований пресноводных водоемов.
- •2. Стандартные способы и приборы для отбора проб воды для определения химических компонентов
- •3. Необходимые вспомогательные показатели и методы их определения.
- •3.1. Температура – фактор, влияющий на процессы в водоеме. Способы измерения температуры.
- •3.2. Термический режим озер и его связь с распределением веществ.
- •3.3. Прозрачность воды и ее значение для протекания биологических процессов
- •4. Методы с использованием гидрохимических анализов.
- •4.1.Растворенный кислород как фактор экологического состояния водоема.
- •4.1.1. Методика определения содержания растворенного кислорода методом титрования (по Винклеру).
- •4.2. Натурные наблюдения за изменением концентрации кислорода в течение дня.
- •4.3 Использование метода Винклера при определении первичной продукции (по Винбергу).
- •4.3.1. Изучение динамики изменения продукции в течение 6-8 часов на оптимальной глубине.
- •4.3.2. Определение суммарного содержания лабильных органических веществ.
- •4.4. Понятие окисляемости. Метод перманганатной окисляемости
- •4.4.1. Перманганатная окисляемость (метод Кубеля)
- •4.4.2.Динамика величины перманганатной окисляемости в течение светового дня.
- •5. Применение инструментальных методов для определения ряда гидрохимических показателей.
- •5.1. Фотоэлектроколориметрические методы.
- •5.1.1. Фосфор – лимитирующий фактор фотосинтетической активности. Фосфорная нагрузка и эвтрофирование.
- •5.1.1.1.Определение фосфатов с молибдатом аммония
- •5.1.2. Кремний
- •5.1.2.1 Определение кремния с молибдатом аммония
- •5.1.3. Нитраты
- •5.1.3.1. Определение нитратов с салицилатом натрия
- •5.1.4. Аммиак и ионы аммония
- •5.1.4.1.Определение с реактивом Несслера
- •5.1.5. Железо
- •5.1.5.1.Определение с роданидом
- •5.2. Ионометрический метод.
- •5.2.1. Водородный показатель( рН)
- •5.2.2. Изучение динамики рН и других параметров в течение дня на озере.
- •5.2.3. Изучение закономерности изменения рН и других параметров от глубины.
- •6. Метод атомно-абсорбционной спектрофотометрии (аас).
- •6.1. Расчет содержания железа в водном гуминовом веществе.
- •7. Хроматографические методы определения органических веществ.
- •7.1. Определение органических веществ в сложных природных смесях.
- •7.2. Изучение динамики изменения содержания низкомолекулярных веществ в течение 8-ми часов.
- •8. Биоиндикация в рамках полевой практики.
- •8.1. Использование индекса Вудивисса для оценки экологического состояния водных объектов
- •8.1.3. Оценка качества воды по индексу Вудивисса (tbi)
- •9. Заключение
- •(По: Save Our Streams. Project Heartbeat. Volunteer Monitoring handbook. 1999; из Скворцов и др., 2001; с изменениями)
- •Методические указания к проведению летней учебной полевой практики по исследованию внутренних водоемов северо-западного региона России.
4.4. Понятие окисляемости. Метод перманганатной окисляемости
В пункте 4.3. сказано об окисляемости органических веществ естественным путем.
Окисляемость — общее количество содержащихся в воде восстановителей (органических и неорганических), реагирующих с сильными окислителями, например, с перманганатом калия.
Применение этого метода для окисления как легко-, так и трудноокисляемых органических веществ, в том числе водного гуминового вещества.
Перманганатную окисляемость нередко называют «химическим потреблением кислорода» (ХПК).. Окисление органических веществ перманганатом происходит до образования диоксида углерода и воды, азот выделяется в виде газа.
Нормативы ХПК воды водоемов хозяйственно-питьевого водопользования— 15 мг О/л, культурно-бытового — 30 мг О/л.
Необходимо определить перманганатную окисляемость воды прежде всего как косвенный показатель суммарного содержания органических веществ в воде.
4.4.1. Перманганатная окисляемость (метод Кубеля)
Принцип метода. Метод основан на окислении веществ, присутствующих в воде, 0,01 н раствором перманганата калия в сернокислой среде при кипячении (н- нормальность – концентрация, выраженная в г-эквивалент/л). Под действием окислителя окисляются как легко-, так и трудноокисляемые органических веществ, в том числе водное гуминовое вещество. Перманганат калия окисляет не только органические формы вещества, но и некоторые неорганические с низкими степенями окисления, в частности железо (II). Учитывая, что в изучаемом регионе железо является в количественном отношении одним из основных фоновых элементов, студенты после экспериментов вводят поправку с учетом составляющей, соответствующей железу (II) в величину окисляемого органического вещества. Железо (II) рассчитывают, как будет показано в п. 6. Вычтя из найденной величины окисляемости часть, эквивалентную железу (II) (1 мг железа (II) потребляет —0,14 мг атомарного кислорода) можно оставшуюся часть считать соответствующей суммарной концентрации органических веществ.
При определении перманганатной окисляемости после реакции должно остаться не менее 40% введенного перманганата калия, так как степень окисления зависит от его концентрации. При большем расходе реагента пробу необходимо разбавлять.
Аппаратура. Плоскодонные колбы для кипячения вместимостью 250 мл, стеклянные капилляры (могут служить сломанные пипетки), бюретки на 25 мл, электрические или газовые, пипетки Мора .
Реактивы (приготовлены преподавателем)
1. Вода дистиллированная (или бидистиллированная), не содержащая окислителей. Применяют для и разбавления проб.
2.Серная кислота (Н2SO4) (1:3) с добавленным к ней 0,01 н. раствора перманганата калия (слабо-розовая окраска раствора).
3.Серная кислота, разбавленная 1: 15.
4. Щавелевая кислота (С2Н2О4) 0,01 н раствор в серной кислоте (1:15). 1 мл раствора соответствует 0,08 г кислорода.
5. Перманганат калия (KMnO4) 0,1 и 0,01 н растворы, а) Основной раствор 0,1 н. б) Рабочий раствор, 0,01 н. Через несколько дней устанавливают титр раствора. Для этого в коническую колбу наливают 100 мл дистиллированной воды, прибавляют 10 мл 0,01 н. щавелевой кислоты и 5 мл серной кислоты (1:3). Смесь нагревают до кипения и, слегка охладив (до 80—90°С), титруют 0,01 н. раствором перманганата калия до слабо-розовой окраски. Нормальность раствора перманганата калия устанавливают в день анализа.
N KMnO4.* V KMnO4.= N С2Н2О4 * V С2Н2О4
Ход определения. В колбу помещают разбавленную дистиллированной в 10 или 20 раз исследуемую воду до 100 мл, 3 капилляра, приливают 5 мл разбавленной серной кислоты (1:3) и 10 мл 0,01 н. перманганата калия, колбу накрывают маленькой конической воронкой. Смесь нагревают так, чтобы она закипела не более чем через 5 мин, и кипятят точно 10 мин. Воронка служит для уменьшения испарения. К горячему раствору прибавляют 10 мл 0,01 н. щавелевой кислоты. Обесцвеченную горячую смесь, слегка охладив, титруют 0,01 н. перманганатом калия до слабо-розового окрашивания.
Если в процессе кипячения содержимое колбы потеряет розовую окраску или побуреет, то определение надо повторить, разбавив исследуемую воду. Определение также повторяют, если при обратном титровании щавелевой кислоты израсходовано более 7 мл или менее 2 мл 0,01 н. перманганата калия.
Одновременно проводят холостой опыт со 100 мл дистиллированной водой и обрабатывают ее так же, как и анализируемую воду. Расход раствора перманганата калия не должен превышать 0,3 мл.
Величину перманганатной окисляемости (мг О/л) рассчитывают по формуле:
Х = ((А-В) * N KMnO4 * 8 * 1000)/Vпробы = ((А-В) * N KMnO4 * 80)/Vпробы ,
где А и В- объемы перманганата калия, пошедший на титрование анализируемой и холостой пробы соответственно, Vпробы – объем определяемой пробы вместе с разбавлением ( 100 мл). 8- эквивалент кислорода. Величина окисляемости (X) рассчитывается с учетом разбавления пробы. Для нахождения величины окисляемости воды без разбавления следует умножить полученную величину на коэффициент разбавления
Точность метода – 0,0001 мг [О]/л. Опыт показывает, что в водах открытых водоемов величина отношения кислорода перманганатной окисляемости к органическому углероду в среднем близка к единице, в высокоцветных водоемах это отношение несколько больше единицы, а в высокопродуктивных меньше единицы.