Экоаналитическая химия Лекция 5. 23.06.2013 Екоаналітична хімія. Лекція 5. 2 Аналитическая химия воды. Общая характеристика объектов анализа. Природные. - презентация

1 Экоаналитическая химия Лекция 5

2 Екоаналітична хімія. Лекція 5. 2 Аналитическая химия воды. Общая характеристика объектов анализа. Природные воды. Особенности химического состава поверхностных и подземных вод. Питьевая вода. Водоподготовка. Нормативы качества питьевой воды. Отбор проб воды.

3 Екоаналітична хімія. Лекція 5. 3 Природные воды. Соленая вода Пресная вода Общее количество воды на Земле 1, т

4 Екоаналітична хімія. Лекція 5. 4 Природные пресные воды. Ледники и снег 68.7% Подземные воды 30.1% Вечная мерзлота 0.86% Озера 0.26% Почвенная влага 0.05% Атмосферная влага 0.03% Реки 0.006%

5 Екоаналітична хімія. Лекція 5. 5 Доступная для использования пресная вода Пресная вода – 2.5 % Соленая вода – 97,5 % Реки и озера – % - 1/13000 часть общего количества воды

6 Екоаналітична хімія. Лекція 5. 6 Природные запасы пресной воды -лед Ледники Антарктиды, Гренландии, острова Ледовитого океана, вершины горных хребтов Ледниковые реки Подземные льды Наледи

7 Екоаналітична хімія. Лекція 5. 7 Обеспеченность водой –Европейская экономическая комиссия ООН: не обеспеченным водой считается государство, водные ресурсы которого не превышают 1.5 тыс. куб. м на одного жителя. 60% мировых запасов пресной воды - на 9 стран, включая Россию и Канаду

8 Екоаналітична хімія. Лекція 5. 8 Чистая природная вода – Н 2 О?

9 Екоаналітична хімія. Лекція 5. 9 Компоненты природных вод Примеси происхождение Природное Антропогенное состояние Молекулы, ионы Взвеси Коллоидные частицы от мкм до 1 мкм

10 Екоаналітична хімія. Лекція Компоненты природных вод и их источники Аэрация Растворение почвы и пород Выветривание пород Жизнедеятельность биоты Атмосферные осадки Сорбция-десорбция на донных отложениях Растворенные газы Главные ионы (солевые компоненты) Биогенные элементы Микроэлементы Органические вещества

11 Екоаналітична хімія. Лекція Компоненты природных вод: растворенные газы O2O2 N2N2 CH 4 CO 2 H2SH2S В подземных водах содержание растворен- ного кислорода может быть занижено

12 Екоаналітична хімія. Лекція Компоненты природных вод: главные (солевые) компоненты Ca 2+ SO 4 2- Cl - CO 3 2- HCO 3 - КатионыАнионы Mg 2+ K+K+ Na + Cодержание в поверхно- стных водах десятки и сотни мг/л.

13 Екоаналітична хімія. Лекція Компоненты природных вод: биогенные элементы Необходимы для питания и развития организмов; При высоких концентрациях могут оказывать токсическое действие. NO 3 - NO 2 - NH 3 NH 4 + N орг. Р орг. Fe(III)Fe(II) ортосиликаты Орто-и поли- фосфаты

14 Екоаналітична хімія. Лекція Компоненты природных вод: микроэлементы Металлы и неметаллы (Br, I, B) с массовой концентрацией несколько десятков и менее мкг/л Биометаллы Антропогенные токсиканты

15 Екоаналітична хімія. Лекція Компоненты природных вод: органические соединения Связанный органический углерод, мг/л ? Природные ОС Антропогенные ОС Гуминовые кислоты Фульвокислоты Карбоксикислот ы Сложные эфиры Альдегиды, кетоны Аминокислоты Сложные эфиры ПАУ …все, что угодно СОЗ

16 Екоаналітична хімія. Лекція Гумусовые кислоты Гумус - «природное тело, образующееся в природе везде, где только растительные и животные останки подвергаются разложению» Доминирующие вещества гумуса– гумусовые кислоты

17 Екоаналітична хімія. Лекція Гумусовые кислоты Гуминовые кислоты растворимы только в щелочи. Содержат циклические структуры, -NH 2, =О, -OH, -COOH и др. Молекулярная масса колеблется от 500 до и более. Относительная молекулярная масса условно принимается равной В поверхностных водах – десятки и сотни мкг/л. Фульвокислоты - растворимы в воде. Содержат в основном группы -OH, -COOH при меньшем относительным содержании углерода. Более выраженные кислотные свойства. Содержание в поверхностных водах, как правило, в 10 раз и более превышает содержание гуминовых кислот.

18 Екоаналітична хімія. Лекція Гумусовые кислоты + ионы металла = металлокоплексы Гуминовые кислоты - комплексообразующие сорбенты, удерживают и концентрируют элементы в коллоидных частицах, взвесях вод, донных отложениях. ограничивают подвижность ионов металлов. Фульвокислоты- растворимые фульватные комплексы: резко увеличивается миграционная способность элементов в природных водах … А свободных ионов металлов в таких водах не обнаружить и не определить.

19 Екоаналітична хімія. Лекція Водоподготовка

20 Екоаналітична хімія. Лекція Питьевая вода Вода питьевая это вода, которая по органолептическим свойствам, химическому и микробиологическому составу и радиологическим показателям отвечает государственным стандартам и санитарному законодательству. Закон Украины «Про питну воду та питне водопостачання », г

21 Екоаналітична хімія. Лекція Питьевая вода Централизованное водоснабжение Вода в бутылках – фасованная –

22 Екоаналітична хімія. Лекція Водоподготовка _________________________ * сохранена орфография оригинала

23 Екоаналітична хімія. Лекція Водоподготовка: осветление, фильтрование Коагулянты - Al 2 (SO 4 ) 3, FeSO 4, FeCl 3 ; Флокулянты - активированная кремниевая кислота, полиакриламид; Отстаивание, фильтрование.

24 Екоаналітична хімія. Лекція Водоподготовка: обеззараживание Хлорирование; Озонирование; УФ-облучение.

25 Екоаналітична хімія. Лекція Водоподготовка: побочные продукты обеззараживания Хлорирование (NaClO, Ca(ClO) 2, ClO 2, Cl 2 ); Озонирование (О 3 ); УФ-облучение. Формальдегид; другие альдегиды; Кетоны; Карбоксикислоты До 50 галогенсодержащих соединений; Хлорфенолы;Тригалометаны СНСl 3, CHBrCl 2, CHBr 2 Cl, CHBr 3 Фотореакции? Эффективность?

26 Екоаналітична хімія. Лекція Нормативы качества питьевой воды 2 микробиологических показателя; 10 токсикологических показателей: Al, Be, Mo, As, NO 3 -, Pb, Se, Sr, F, полиакриламид (1- орг.вещество); 14 органолептических показателя: рН, жесткость, Fe, Mn, Cu, Zn, PO 4 3-, Cl -, SO 4 2-, сухой остаток; 2 показателя остаточного хлора: свободный и связанный. 2 микробиологических показателя; 10 токсикологических показателей: Al, Be, Mo, As, NO 3 -, Pb, Se, Sr, F, полиакриламид (1- орг.вещество); 14 органолептических показателя: рН, жесткость, Fe, Mn, Cu, Zn, PO 4 3-, Cl -, SO 4 2-, сухой остаток; 2 показателя остаточного хлора: свободный и связанный. ГОСТ «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством» ПДК для нефтепродуктов; СПАВ, фенолов; 6 алифатических и 23 циклических углеводородов (бенз(а)пирен); 78 галогенсодержащих ОС; Больше 600 других органических загрязнителей. ?

27 Екоаналітична хімія. Лекція Нормативы качества питьевой воды 5 микробиологических показателей; 15 токсикологических показателей – 8 неорганических (Ba), 5 органических (ТГМ сумма, хлороформ, тетрахлороуглерод, диброхлорметан,пестициды), 2 интегральных (окисляемость, общий углерод); 13 органолептических показателя (запах, мутность, цветность, привкус, хлорфенолы); 2 вирусологических показателя; 2 показателя радиационной безопасности; Показатели физиологической полноценности питьевой воды: минерализация, жесткость, щелочность, магний, фтор 5 микробиологических показателей; 15 токсикологических показателей – 8 неорганических (Ba), 5 органических (ТГМ сумма, хлороформ, тетрахлороуглерод, диброхлорметан,пестициды), 2 интегральных (окисляемость, общий углерод); 13 органолептических показателя (запах, мутность, цветность, привкус, хлорфенолы); 2 вирусологических показателя; 2 показателя радиационной безопасности; Показатели физиологической полноценности питьевой воды: минерализация, жесткость, щелочность, магний, фтор Державні санітарні правила і норми (ДСанПіН) «Вода питна. Гігієнічні вимоги до якості води централізованого господарсько-питного водопостачання» (наказ МОЗУ г. 383)

28 Екоаналітична хімія. Лекція Нормативы качества питьевой воды Вода не должна содержать: особо токсические компоненты (ртуть, таллий, кадмий, нитриты, цианиды, хром (VI), 1,1-дихлорэтилен, 1,2- дихлорэтан, бенз(а)пирен); компоненты, влияющие на ее органолептические свойства (цинк, поверхностно-активные вещества, нефтепродукты, фенолы) – в концентрациях, определяемых стандартными методами исследования. Вода не должна содержать: особо токсические компоненты (ртуть, таллий, кадмий, нитриты, цианиды, хром (VI), 1,1-дихлорэтилен, 1,2- дихлорэтан, бенз(а)пирен); компоненты, влияющие на ее органолептические свойства (цинк, поверхностно-активные вещества, нефтепродукты, фенолы) – в концентрациях, определяемых стандартными методами исследования. Державні санітарні правила і норми (ДСанПіН) «Вода питна. Гігієнічні вимоги до якості води централізованого господарсько-питного водопостачання» (наказ МОЗУ г. 383)

29 Екоаналітична хімія. Лекція Нормативы качества питьевой воды 4 органолептических показателя; Физико-химические показатели (неорганические и органические); Санитарно-токсикологические показатели (неорганические и органические); 9 микробиологических, 2 паразитологических показателя; Показатели удельной суммарной альфа- и бета- активности. Радиационные показатели. Показатели физиологической полноценности минерального состава питьевой воды. Державні санітарні правила і норми "Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для споживання людиною" (ДСанПіН )(наказ МОЗУ від , N 400)

30 Екоаналітична хімія. Лекція Державні санітарні правила і норми "Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для споживання людиною" (ДСанПіН )(наказ МОЗУ від , N 400) Нормативы для питьевой воды Из колодцев и источников Фасованной, с пунктов разлива и бюветов Водопроводной Альтернатива централизованному водоснабжению по качеству или форме доставки?

31 Екоаналітична хімія. Лекція Анализ фасованных вод в Институте коллоидной химии и химии воды имени А. В. Думанского НАН Украины, 2004 Вища категорія: 17 марок вод, включно з п'ятьма марками питної води для дитячого харчування: "Нірр", "Малятко", "Еvіап", "Моршинська", "Ордана", "Ремедія", "San Benedetto", "Бебівіта", "Аква Сантал", "Оболонська-3", "Остреч", "Старий Миргород", "Джерела Боржомі", "Вінні", "Еталон", "Трускавецька заповідна". Перша категорія: "Софія Київська", "Едем", "Vittel", "Бон Аква", "Юрське джерело", "Добра вода", "Трускавецька нова", "Цілюща", "Йодіс". Третя (?) категорія з'явилася завдяки наявності на українському ринку води, яка не відповідає гігієнічним вимогам. Такими є: "Bon Boisson", "Небесна криниця", "Апе-Голд", а також (!) "Еко-Вінні" та "Кроха". Вища категорія: 17 марок вод, включно з п'ятьма марками питної води для дитячого харчування: "Нірр", "Малятко", "Еvіап", "Моршинська", "Ордана", "Ремедія", "San Benedetto", "Бебівіта", "Аква Сантал", "Оболонська-3", "Остреч", "Старий Миргород", "Джерела Боржомі", "Вінні", "Еталон", "Трускавецька заповідна". Перша категорія: "Софія Київська", "Едем", "Vittel", "Бон Аква", "Юрське джерело", "Добра вода", "Трускавецька нова", "Цілюща", "Йодіс". Третя (?) категорія з'явилася завдяки наявності на українському ринку води, яка не відповідає гігієнічним вимогам. Такими є: "Bon Boisson", "Небесна криниця", "Апе-Голд", а також (!) "Еко-Вінні" та "Кроха". Всі води було поділено за хімічним складом (вмістом основних катіонів та аніонів) на три категорії за нормативами СанПіНу Росії (своїх нормативів не було):

32 Екоаналітична хімія. Лекція Биологическое тестирование фасованных вод в Институте коллоидной химии и химии воды имени А. В. Думанского НАН Украины, 2008 Моршинская Семейная Воnaqua Ст. Миргород Шишкин лес Сенежская Доктор Аква-ареал Калипсо Humana Новотерская горн. SPA Знаменивская Пилигрим Contrex Горная вершина - Тест-организмы погибли Шишкин лес Сенежская Доктор Аква-ареал Калипсо Humana Новотерская горн. SPA Знаменивская Пилигрим Contrex Горная вершина - Тест-организмы погибли

33 Екоаналітична хімія, Лекція 6 33 Пробоотбор при анализе питьевых, поверхностных и подземных вод ГОСТ «Вода питьевая. Отбор проб». ГОСТ «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством». ГОСТ «Вода хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения. Методы химического анализа. Отбор, хранение и транспортирование проб».

34 Екоаналітична хімія, Лекція 6 34 Правила отбора, транспорти- рования и хранения проб воды место и частота отбора; объем пробы; вид посуды и ее подготовка; способ заполнения сосуда; что определяют на месте пробоотбора; условия транспортировки; срок и условия хранения проб; способы консервирования.

35 Екоаналітична хімія, Лекція 6 35 Отбор проб воды Разовая (однократный отбор в заданной точке) ; Объединенная (усредненная по времени, месту); Специальные требования, например: Отбор проб для определения взвешенных веществ, нефтепродуктов, БПК, ХПК следует проводить в отдельную посуду одноразовым наполнением без перелива

36 Екоаналітична хімія, Лекція 6 36 Отбор проб Разовый отбор пробы Круглосуточный пробоотбор

37 Екоаналітична хімія, Лекція 6 37 Пробоотборники поверхностных вод

38 Екоаналітична хімія, Лекція 6 38 Пробоотборники воды Многоконтейнер- ные пробоотборники Rosette для отбора проб морской и океанической воды.

39 Екоаналітична хімія, Лекція 6 39 Пробоотборники воды Отбор проб воды придонного слоя и с разных глубин

40 Екоаналітична хімія, Лекція 6 40 Пробоотборники подземных и грунтовых вод

41 Екоаналітична хімія, Лекція 6 41 Отбор проб в бутылки Исключить адсорбцию- десорбцию- химически стойкое стекло или полиэтилен; Заполнять доверху; Закрыть притертой стеклянной-корковой- полиэтиленовой пробкой.

42 Екоаналітична хімія, Лекція 6 42 Что когда определяют На месте отбора проб : Т, остаточный озон; остаточный хлор; запах (без нагревания). Не позднее чем через 2 часа после отбора проб: рН; запах при 60 0 С; вкус; цветность; мутность; полиакриламид; СО 3 2- ; НСО 3 - ; NH 4 + ; NO 3 - ; NO 2 - ; железо. Для определения остальных показателей – допускается хранения не более 72 ч. Переносная лаборатория DREL/2400

43 Екоаналітична хімія, Лекція 6 43 Пробоподготовка: удаление органической матрицы Озоление – минерализация: демаскирование элементов Сухое озоление: термическое Влажное (мокрое) озоление: обработка окислителями

44 Екоаналітична хімія, Лекція 6 44 Пробоподготовка: удаление органической матрицы Микроволновые муфели: Рабочий диапазон температур 20…1000°С Milestone PYRO TC Milestone PYRO SA (сульфатное озоление )

45 Екоаналітична хімія, Лекція 6 45 Пробоподготовка: удаление органической матрицы Кислотное разложение + микроволновая обработка Герметичные контейнеры Давление до 14 атм, температура до С.

46 Екоаналітична хімія. Лекція Спасибо за внимание!