Методические указания

Методичка. Санитарно-гигиенический анализ сточных и природных вод

Категория:

Методические указания

Дисциплина:

Экология

Город:

Беларусь, Минск

Учебное заведение:

БНТУ, ФИТР

Стоимость работы:

бесплатный

Оценка: 10
Объем страниц: 11
Год сдачи: 2020
Дата публикации: 25.11.2020

Фрагменты для ознакомления

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

Санитарно-гигиенический анализ сточных и природных вод

 

Цель работы:

  • ознакомиться с основными методами санитарно-гигиенического анализа сточных и природных вод;
  • выполнить анализ основных физико-химических показателей проб воды органолептическим, весовым и колориметрическим методами.

 

Введение

В результате любого рода деятельности человека появляются отходы, которые, поступая в окружающую среду, оказывают на нее отрицательное воздействие. В значительной мере это относится к водным ресурсам суши. Наибольшую опасность представляют сточные воды - промышленные, сельскохозяйственные и бытовые.

Промышленные стоки дают наибольшее загрязнение природных вод. Особенно загрязнены сточные воды таких отраслей народного хозяйства, как нефтеперерабатывающая и химическая - 35-40 %, металлургическая – 30 %, целлюлозно-бумажная - 10 %, а также машиностроительная, горнодобывающая и др.

При оценке состояния водных ресурсов исследователи основываются на учете объемов воды, используемой на нужды населения, промышленности и сельского хозяйства. 

В настоящее время, когда мощности средств воздействия производства на окружающую среду удваиваются каждые 12-15 лет, дальнейшее размещение отходов производства в водоемах сопровождается сверхнормативным загрязнением последних, т. к. естественный процесс восстановления качества водных ресурсов уже не срабатывает. 

Качество природной воды ухудшается и в результате действия воздействия загрязнений, поступающих из атмосферы в виде кислотных дождей, твердых частиц и других выпадении.

Санитарно-гигиенические показатели вод оцениваются по их физико-химическим и микробиологическим показателям, а природной воды - еще и по гидробиологическим признакам. 

Все пресные водоемы делятся на две категории пользования:

  • к первой категории относятся источники централизованного и хозяйственно-питьевого водоснабжения и предприятий пищевой промышленности;
  • ко второй - источники для рекреационных целей и спорта, а также водоемы, находящиеся в черте населенных пунктов. 

В Республике Беларусь специальным законодательством предусмотрены санитарно-гигиенические нормы соответствия состава и свойства вод водных объектов в пунктах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования установленным предельно-допустимым концентрациям вредных веществ для 420 вредных веществ - загрязнителей водоемов. 

Настоящая лабораторная работа знакомит с основными методами, применяемыми для санитарно-гигиенического анализа сточных и природных вод: органолептическим, весовым, колориметрическим.

 

Оценка санитарно-гигиенического состояния воды

Методы выполнения санитарно-гигиенического анализа воды 

Существуют стандартные методы анализа основных санитарно-гигиенических показателей качества воды, необходимых для инженерного пользования:

  1. Органолептический метод - позволяет охарактеризовать запах, привкус, плавающие примеси и прозрачность воды при помощи органов чувств.
  2. Весовой метод позволяет определять массу примесей (сумму всех растворенных и взвешенных в воде веществ).
  3. Колориметрический метод позволяет определить содержание аммиака, нитратов, фосфатов, ионов железа и других веществ, которые определяют цветность воды. 
  4. Спектральный метод - распространенный способ исследования качественного и количественного состава загрязненной воды на содержание химических элементов от Са до U.
  5. Ионометрический метод основан на применении ион-селективных электродов и позволяет быстро и точно измерить ионную активность или концентрацию.
  6. Иодометрический метод позволяет определять содержание растворенного в воде кислорода.
  7. Метод экстрагирования оценивает загрязненность проб воды нефтепродуктами. 

 

Выполнение санитарно-гигиенического анализа воды

Измерение температуры воды 

Температура воды является важнейшей характеристикой, в значительной мере определяющей скорость и направление изменений ее качества. От температуры воды зависят протекающие в водоеме физические, химические, биологические и биохимические процессы. 

Летняя температура воды в результате спуска сточных вод не должна повышаться более чем на 3 °С по сравнению со среднемесячной за 10 лет. 

Измерение температуры воды производят во время отбора пробы. Для этого обычно используют комбинированные ртутные термометры с ценой деления 0,1-0,5 0С. Термометр опускают на заданную глубину в исследуемый водоем или объект и выдерживают в течение 10 минут. 

Данные измерения заносят в протокол. 

Определение запаха воды 

Оборудование

  1. Водяная баня.
  2. Термометр.
  3. Колбы конические.
  4. Часовое стекло. 

 

Свойства и цели наблюдения 

Исследования запаха необходимы при проведении контроля качества промышленных необработанных и прошедших очистку вод и как один из способов идентификации источника загрязнения и установления состава сложных смесей веществ. 

Пороговая концентрация веществ, вызывающих запах, колеблется в широких пределах от 0,0005 до 0,5 мг/л, составляя в среднем 0,01-0,1 мг/л. Многие из этих веществ обладают сильными токсическими свойствами. 

Наличие запаха в воде в значительной мере ухудшает органолептические свойства, делая ее непригодной для питья. 

Для снижения интенсивности запаха часто используют обработку воды активированным углем или аэрированием (насыщая воду кислородом). 

 

Источники запаха воды 

Запах воды вызывают летучие пахнущие вещества, поступающие в нее:

  • в результате процессов жизнедеятельности водных организмов;
  • при биохимическом разложении органических веществ;
  • при химическом взаимодействии компонентов, содержащихся в водоеме;
  • со сточными водами предприятий химической, металлургической, нефтеперерабатывающей, машино-строительной, и др.;
  • при обработке питьевой воды. 

Определение запаха производят вскоре после отбора пробы. Пробы не фильтруют и не консервируют. 

Оценка запаха воды 

Вид, интенсивность и устойчивость запаха могут быть различны и зависят от состава обуславливающий его веществ, температуры, кислотно-щелочной реакции (рН), степени загрязненности и др. 

Основные классы видов запаха воды приведены в табл. 4.1. 

Таблица 4.1

Классы видов запаха воды

Классификация запахов

Сокращение

Примеры или возможные источники

Ароматный или пряный

А

Камфара, гвоздика, лаванда

Огуречный

Ae

 

Бальзамический (цветочный)

B

 

Сладковатый

Bs

 

Химический

C

Промышленные сточные воды или химическая обработка

Хлорный

Co

Свободный хлор

Углеводородный

Ch

Стоки нефтеочиститных заводов

Лекарственный

Фенол, йодоформ

Сернистый

Cs

Сероводород

Навозный

Dp

Сточные воды животноводства

Гнилостный

Dz

Застоявшиеся сточные воды

Для определения интенсивности запаха обычно пользуются системой баллов, представленной в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Определение интенсивности запаха воды

Интенсивность запаха, балл

Характеристика запаха

Проявление запаха

0

Запаха нет

Отсутствие ощутимого запаха

I

Очень слабый

Запах, не замечаемый потребителем, но определяемый исследователем

II

Слабый

Запах, обнаруживаемый потребителем

III

Заметный

Запах, легко обнаруживаемый (вода неприятна для питья)

IV

Отчетливый

Запах, обращающий на себя внимание; может заставить воздержаться от питья

V

Очень сильный

Запах сильный, что делает воду не пригодной для питья

Метод органолептического определения запаха воды 

Метод основан на определении интенсивности и вида запаха при температуре 20 0С (комнатная) и 60 0С (нагревание пробы позволяет выявить или усилить слабые и рытые запахи). 

Определение запаха необходимо производить в помещении, изолированном от проникновения посторонних запахов. Если в пробе присутствуют следы свободного хлора в результате предварительной обработки воды, его следует устранить несколькими каплями водного раствора тиосульфата натрия. Обязательно следует указывать температуру окружающего воздуха. Для исключения субъективной ошибки целесообразно сотрудничество нескольких лиц. 

Для определения используют 100 мл пробы, помещенной в коническую колбу при 20 0С. После приливания пробы из сосуда хранения в колбу немедленно органолептически определяют характер и интенсивность запаха (см. табл. 4.1 и 4.2).

Затем колбу с 100 мл пробы закрывают стеклом и подогревают до 60 °С, перемешивают содержимое осторожным встряхиванием, открывают колбу и немедленно органолептически устанавливают характер и интенсивность запаха, используя данные табл. 4.1 и 4.2. 

Данные заносятся в соответствующие графы табл. 4.3. Вывод делается на основании данных Приложения С. 

Таблица 4.3

Результаты определения вида и интенсивности запаха воды

N

t = 20 0C

t = 60 0C

Определения

Вид запаха

Интенсивность запаха

Вид запаха

Интенсивность запаха

1.

 

 

 

 

2.

 

 

 

 

3.

 

 

 

 

4.

 

 

 

 

В среднем:

 

 

 

 

Вывод:

 

 

Определение прозрачности воды 

Оборудование

  1. Стеклянный цилиндр.
  2. Шрифт ГОСТ 355.

Свойства и цели наблюдения 

Прозрачность воды определяется на месте отбора или в нефильтрованной пробе.

Прозрачность (или светопропускание) воды обусловлена ее цветом и мутностью, т.е. содержанием в ней различных окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ. 

Мерой прозрачности служит высота столбца воды, при которой можно различать черный шрифт определенного размера и типа на белом фоне или наблюдать опускаемую в водоем белую пластину определенного размера. 

В случае если вода взмучена выпавшей гидроокисью железа или вообще содержит большие количества взвесей, ее следует брать после отстаивания в течение одной минуты. 

Измерение прозрачности воды при помощи шрифта 

Измерение прозрачности с помощью шрифта проводят в лабораторных условиях. Для измерения используют стеклянный цилиндр с дном из химически стойкого оптического стекла. Цилиндр должен иметь градуировку в единицах длины (см или мм). В качестве стандарта используется шрифт с высотой букв 3,5 мм. Пластинку со шрифтом помещают на дно цилиндра и постепенно приливают анализируемую пробу до тех пор, пока буква станет неразличимой. 

Перед определением прозрачности емкость с водой следует взболтать в течение 10-ти секунд и сразу начать переливание пробы в мерный цилиндр. Исследуемая проба воды рассматривается при рассеянном дневном свете, измерения повторяют несколько раз (не менее 4-х), и за окончательный результат принимают среднее значение единичных измерений. 

Результаты измерений в см заносят в табл. 4.4. Вывод делается на основании данных Приложения С. 

Таблица 4.4 – Результаты определения прозрачности воды

№ измерения

Высоты столбца воды, см

1.

 

2.

 

3.

 

4. 

 

В среднем:

 

Вывод:

 

Определение массы взвешенных веществ в воде 

Оборудование

  1. Беззольный фильтр.
  2. Воронка.
  3. Мерный цилиндр. 

Свойства и цели наблюдения 

Взвешенными называют такие вещества, которые остаются на фильтре после применения одного из способов фильтрования. Обычно взвешенные вещества определяют после фильтрования пробы путем высушивания осадка при 105 °С осадка до постоянной массы и последующим взвешиванием.

Метод определения массы взвешенных веществ 

Предварительная подготовка к определению массы взвешенных веществ заключается в высушивании беззольного фильтра при температуре 105 °С в сушильном шкафу до постоянного веса с последующим взвешиванием на аналитических весах с точностью до четвертого знака. Исходную массу фильтра то заносят в табл. 4.5. 

Через подготовленный таким образом фильтр фильтруют 100 мл анализируемой пробы (предварительно тщательно перемешанной) и затем фильтр с осадком повторно помещают в сушильный шкаф и выдерживают при температуре 105 С до постоянного веса. Высушенный фильтр взвешивают. Полученный результат соответствует m1 - конечному весу фильтра и заносится в табл. 4.5. 

На основании полученных данных производится расчет хвзв. - массы взвешенных веществ в анализируемой пробе по формуле:

                              (4.1)

где V - объем отфильтрованной пробы, мл; 

m0 - исходная масса фильтра, мг;

m1 - конечная масса фильтра, мг. 

Данные расчетов заносятся в табл. 4.5. Вывод делается на основании данных Приложения С. 

Таблица 4.5 - Результаты определения взвешенных веществ 

№ фильтра

m0, мг

m1, мг

V, мл

xвзв., мг/л

 

 

 

 

 

Вывод:

 

 

 

 

Определение цветности воды

Оборудование

  1. Колориметр фотоэлектрический концентрационный КФК-2МП.
  2. Набор кювет.
  3. Стандартная шкала цветов калибровочных растворов. 

Свойства и цели наблюдения 

Высокая цветность воды ухудшает ее органолептические свойства и оказывает отрицательное влияние на развитие водной флоры и фауны в результате резкого снижения растворенного кислорода в водоеме, который идет на окисление железа и гумусовых веществ. 

Цветность (окраска) воды может быть обусловлена присутствием гумусовых веществ, соединений трехвалентного железа и других растворимых в воде веществ и соединений, придающих пробе ту или иную специфическую окраску. В естественных условиях вещества, обуславливающие цветность, поступают с подземным стоком и при вымывании из почв. Сточные воды промышленных предприятии могут создавать довольно интенсивную окраску воды. 

Цветность воды измеряется в градусах цветности. Предедьно допустимая величина цветности для водоемов первой категории, используемых для хозяйственно-питьевых целей, составляет 35 градусов цветности. Одному градусу цветности соответствует 1 литр раствора искусственного стандарта, содержащий 0,7 мг бихромата калия (К2Cr2O7) и 16 мг сульфата кобальта (СоSO4 2H2O). Нулевому градусу цветности соответствует бидисциллированная вода. 

Пробы для определения цветности должны быть проанализированы не позднее, чем через 2-3 часа после их отбора, поскольку при длительном стоянии окраска воды изменяется. При большом содержании взвешенных веществ, пробы предварительно фильтруют. 

Колориметрическое определение цветности воды методом сравнения с искусственными стандартами 

Метод предназначен для анализа слабо и сильноокрашенных прозрачных вод с градусом цветности не выше 80°. 

Метод основан на сравнении измерений оптической плотности исследуемой пробы воды со стандартной окраской при длине волны л = 340 нм на приборе "Колориметр фотоэлектрический концентрационный КФК-2МП". Минимальная определяемая величина цветности – 50. 

Измерение цветности (оптической плотности) исследуемой пробы воды выполняется в соответствии с инструкцией по эксплуатации фотоэлектроколориметра. 

Все регулировочные работы, связанные с проникновением в корпус к токоведущим частям, должны производиться специалистом после отсоединения колориметра от сети. 

Пробу исследуемой воды помещают в кювету и измеряют оптическую плотность раствора на спектрофотометре при длине волны л = 340. 

Результаты измерений оптической плотности исследуемой пробы вносят в табл. 4.6. Вывод делается на основании данных Приложения С. 

Таблица 4.6

Результаты измерения оптической плотности пробы воды

№ измерения

Оптическая плотность раствора при л = 340 нм

1.

 

2.

 

3.

 

4.

 

5.

 

Среднее:

 

Градус цветности:

 

Вывод:

 

 

Цветность пробы в градусах определяют по калибровочной линии градуировочного графика, построенной в координатах на основании данных табл. 4.6, где ось ординат (D) – значения оптической плотности стандартных растворов цветовой шкалы при л = 340 нм; ось абсцисс (градус цветности) – цветность соответствующего раствора шкалы стандартов.

Таблица 4.7

Данные для построения градуировочного графика

Цветность стандартных растворов в градусах

10

20

30

40

50

60

70

80

Оптическая плотность D при л = 340 нм 

0,032

0,048

0,064

0,081

0,098

0,112

0,129

0,145

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Структура и содержание отчета

  1. Название работы.
  2. Цель работы.
  3. Методы выполнения санитарно-гигиенического анализа воды: перечень и описание.
  4. Измерение температуры воды: основные сведения.
  5. Определение запаха воды: оборудование, пороговые концентрации веществ, вызывающих запах, методы обработки воды, табл. 4.3.
  6. Определение прозрачности воды: оборудование, принцип измерения прозрачности при помощи шрифта, табл. 4.4.
  7. Определение массы взвешенных веществ: оборудование, свойства, цели наблюдение и метод (краткое описание), формула для расчета, табл. 4.5.
  8. Определение цветности воды – оборудование, свойства, цели наблюдения (краткое описание), график калибровочной линии, табл. 4.6.
  9. Вывод о санитарно-гигиеническом состоянии воды: делается на основании промежуточных выводов к каждому анализу на основании сравнения экспериментальных данных с ПДК и санитарно-гигиенических требований из приложения 1.

 

Контрольные вопросы

  1. Назовите источники загрязнения водных ресурсов.
  2. Перечислите методы выполнения санитарно-гигиенического анализа воды.
  3. Какие процессы в воде зависят от температуры?
  4. Назовите источники запаха воды, основные виды запаха, показатели интенсивности запаха.
  5. Что такое взвешенные вещества и как их определить в воде?
  6. Каким образом определяется прозрачность воды?
  7. Каким методом измеряют цветность воды?

 

Ответы на вопросы

  1. Промышленные стоки дают наибольшее загрязнение природных вод. Качество природной воды ухудшается и в результате действия воздействия загрязнений, поступающих из атмосферы в виде кислотных дождей, твердых частиц и других выпадении.
  2. Органолептический метод - позволяет охарактеризовать запах, привкус, плавающие примеси и прозрачность воды при помощи органов чувств.

Весовой метод позволяет определять массу примесей (сумму всех растворенных и взвешенных в воде веществ).

Колориметрический метод позволяет определить содержание аммиака, нитратов, фосфатов, ионов железа и других веществ, которые определяют цветность воды. 

Спектральный метод - распространенный способ исследования качественного и количественного состава загрязненной воды на содержание химических элементов от Са до U.

Ионометрический метод основан на применении ион-селективных электродов и позволяет быстро и точно измерить ионную активность или концентрацию.

Иодометрический метод позволяет определять содержание растворенного в воде кислорода.

Метод экстрагирования оценивает загрязненность проб воды нефтепродуктами. 

3. От температуры воды зависят протекающие в водоеме физические, химические, биологические и биохимические процессы.

4. Источники запаха воды 

Запах воды вызывают летучие пахнущие вещества, поступающие в нее:

  • в результате процессов жизнедеятельности водных организмов;
  • при биохимическом разложении органических веществ;
  • при химическом взаимодействии компонентов, содержащихся в водоеме;
  • со сточными водами предприятий химической, металлургической, нефтеперерабатывающей, машино-строительной, и др.;
  • при обработке питьевой воды. 

Классификация запахов

Ароматный или пряный
Огуречный
Бальзамический (цветочный)
Сладковатый
Химический
Хлорный
Углеводородный
Лекарственный
Сернистый
Навозный
Гнилостный

 

Интенсивность запаха, балл

Характеристика запаха

Проявление запаха

0

Запаха нет

Отсутствие ощутимого запаха

I

Очень слабый

Запах, не замечаемый потребителем, но определяемый исследователем

II

Слабый

Запах, обнаруживаемый потребителем

III

Заметный

Запах, легко обнаруживаемый (вода неприятна для питья)

IV

Отчетливый

Запах, обращающий на себя внимание; может заставить воздержаться от питья

V

Очень сильный

Запах сильный, что делает воду не пригодной для питья

5. Взвешенными называют такие вещества, которые остаются на фильтре после применения одного из способов фильтрования. Обычно взвешенные вещества определяют после фильтрования пробы путем высушивания осадка при 105 °С осадка до постоянной массы и последующим взвешиванием. 

6. Прозрачность воды определяется на месте отбора или в нефильтрованной пробе. Прозрачность (или светопропускание) воды обусловлена ее цветом и мутностью, т.е. содержанием в ней различных окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ. Мерой прозрачности служит высота столбца воды, при которой можно различать черный шрифт определенного размера и типа на белом фоне или наблюдать опускаемую в водоем белую пластину определенного размера. В случае если вода взмучена выпавшей гидроокисью железа или вообще содержит большие количества взвесей, ее следует брать после отстаивания в течение одной минуты. 

7. Колориметрическое определение цветности воды методом сравнения с искусственными стандартами. Метод предназначен для анализа слабо и сильноокрашенных прозрачных вод с градусом цветности не выше 80°. Метод основан на сравнении измерений оптической плотности исследуемой пробы воды со стандартной окраской при длине волны  = 340 нм на приборе "Колориметр фотоэлектрический концентрационный КФК-2МП". Минимальная определяемая величина цветности – 50.

225