Страшно опасные: тяжелые металлы в воде

Содержание

RU2071050C1 — Способ определения тяжелых металлов в воде — Google Patents

Publication number RU2071050C1 RU2071050C1 SU5060647A RU2071050C1 RU 2071050 C1 RU2071050 C1 RU 2071050C1 SU 5060647 A SU5060647 A SU 5060647A RU 2071050 C1 RU2071050 C1 RU 2071050C1 Authority RU Russia Prior art keywords heavy metals concentration filter sample sorption Prior art date 1992-08-31 Application number Other languages English ( en ) Inventor Анна Валентиновна Терлецкая Татьяна Александровна Богословская Андрей Евгеньевич Борзаковский Ирина Андреевна Агеева Олег Лаврентьевич Стрихарь Original Assignee Институт коллоидной химии и химии воды им.А.В.Думанского АН Украины Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.) 1992-08-31 Filing date 1992-08-31 Publication date 1996-12-27 1992-08-31 Application filed by Институт коллоидной химии и химии воды им.А.В.Думанского АН Украины filed Critical Институт коллоидной химии и химии воды им.А.В.Думанского АН Украины 1992-08-31 Priority to SU5060647 priority Critical patent/RU2071050C1/ru 1993-08-11 Priority to UA94051533A priority patent/UA11292C2/ru 1996-12-27 Application granted granted Critical 1996-12-27 Publication of RU2071050C1 publication Critical patent/RU2071050C1/ru

Links

  • Espacenet
  • Global Dossier
  • Discuss
  • XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 10
  • 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 title abstract description 29
  • 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 25
  • 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 17
  • 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 13
  • 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 claims description 10
  • 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 claims description 9
  • 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 9
  • 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 claims description 9
  • 229920002301 Cellulose acetate Polymers 0.000 claims description 8
  • 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 7
  • -1 2- thiazolylazo Chemical group 0.000 claims description 6
  • 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
  • 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
  • 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
  • 239000003651 drinking water Substances 0.000 abstract description 4
  • 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 abstract description 4
  • 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 3
  • 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
  • 239000000243 solution Substances 0.000 description 17
  • 235000020127 ayran Nutrition 0.000 description 13
  • XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
  • 239000011133 lead Substances 0.000 description 11
  • 229940081735 acetylcellulose Drugs 0.000 description 10
  • 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 10
  • 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 10
  • 239000011701 zinc Substances 0.000 description 10
  • 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 8
  • 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 8
  • 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 8
  • 229910052803 cobalt Inorganic materials 0.000 description 7
  • 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 7
  • 239000003643 water by type Substances 0.000 description 6
  • 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 5
  • 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
  • 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
  • 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
  • ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
  • 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 4
  • 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 4
  • 239000011528 polyamide (building material) Substances 0.000 description 4
  • 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 4
  • 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 4
  • 238000009681 x-ray fluorescence measurement Methods 0.000 description 4
  • 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
  • 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 3
  • 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 3
  • 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
  • 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 3
  • 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
  • 238000000034 method Methods 0.000 description 3
  • 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 3
  • 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
  • 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
  • 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 2
  • 230000000536 complexating Effects 0.000 description 2
  • 239000012154 double-distilled water Substances 0.000 description 2
  • 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
  • 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
  • 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
  • 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
  • 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
  • 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
  • SPGHPHFQNQIZME-UHFFFAOYSA-N 2-N-ethylethane-1,1,2-triamine Chemical compound CCNCC(N)N SPGHPHFQNQIZME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
  • 229920004936 Lavsan® Polymers 0.000 description 1
  • BHMARGUMXFEJHW-UHFFFAOYSA-M N-pyrrolidin-1-ylcarbamodithioate Chemical class [S-]C(=S)NN1CCCC1 BHMARGUMXFEJHW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
  • UHZYTMXLRWXGPK-UHFFFAOYSA-N Phosphorus pentachloride Chemical compound ClP(Cl)(Cl)(Cl)Cl UHZYTMXLRWXGPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
  • NEWIGXKQJYSSFD-UHFFFAOYSA-L [Co++].[S-]C(=S)NN1CCCC1.[S-]C(=S)NN1CCCC1 Chemical class [Co++].[S-]C(=S)NN1CCCC1.[S-]C(=S)NN1CCCC1 NEWIGXKQJYSSFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
  • 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
  • 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
  • 230000000996 additive Effects 0.000 description 1
  • 238000001479 atomic absorption spectroscopy Methods 0.000 description 1
  • 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
  • BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
  • OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
  • 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
  • 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
  • BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
  • 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
  • 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
  • 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
  • 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 1
  • 230000035622 drinking Effects 0.000 description 1
  • 235000021271 drinking Nutrition 0.000 description 1
  • 230000004634 feeding behavior Effects 0.000 description 1
  • 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
  • 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
  • 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
  • 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
  • 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 1
  • 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 1
  • 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
  • 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 1
  • 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
  • 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
  • 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
  • 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
  • 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
  • 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
  • 230000000717 retained Effects 0.000 description 1
  • 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
  • 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
  • 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
  • 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
  • 239000012085 test solution Substances 0.000 description 1
  • 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 description 1
  • 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
  • HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical class [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1

Images

Abstract

Использование: определение тяжелых металлов в водах при контроле качества питьевых вод и мониторинге водного бассейна. Сущность изобретения: введение в анализируемую пробу органического реагента-комплексообразователя 1-(2-тиазолилазо)-нафтол-2 и выделение комплексов тяжелых металлов с ним на мембранных фильтрах. Положительный эффект: время анализа сокращается в 3 раза при сохранении высокой чувствительности определения тяжелых металлов. 4 табл.

Description

Изобретение относится к способам определения микроколичеств тяжелых металлов и может быть использовано для анализа поверхностных, подземных и питьевых вод при проведении мониторинга окружающей среды.

Содержание тяжелых металлов (Fe, Co, Ni, Cu, Cd, Zn, Pb) в питьевых и природных водах нормируется на уровне 0,1-0,001 мг/л. Для их систематического контроля необходим многоэлементный, простой, быстрый и недорогой аналитический метод. Этим требованиям отвечает рентгенофлуоресцентный анализ (РФА), позволяющий осуществлять определение одновременно 15-20 элементов с порядковыми номерами 12-90. При анализе вод указанные преимущества РФА могут быть реализованы только в сочетании с соответствующим способом концентрирования, который должен обеспечивать получение твердого концентрата-излучателя с инертной матрицей в виде «тонкого» образца массой не более 5 мг/см 2 и коэффициент концентрирования 10 3 -10 4 . При определении микроколичеств тяжелых металлов в водах на выделение и концентрирование элементов затрачивается 2,5-3,0 ч, что в 5-6 раз превышает длительность проведения собственно рентгенофлуоресцентных измерений.

В известных способах [1,2] в анализируемый раствор вводят органический реагент, коллектор и после установления равновесия в системе образующиеся осадки выделяют на ядерных поликарбонатных фильтрах; коллекторами служат избыток реактива или элемент-носитель, специально вводимый в анализируемую пробу. Так, согласно [1] определяемые элементы концентрируют в виде пирролидиндитиокарбаматов, а в качестве коллектора используют пирролидиндитиокарбаматы кадмия и кобальта. Образующуюся суспензию фильтруют через мембранный фильтр Миллипор. Коэффициент концентрирования 2•10 3 , продолжительность концентрирования около 2,5 ч, предел обнаружения металлов 1-3 мкг/л при объеме анализируемой пробы 1,0 л. По способу [2] определяемые элементы (Cu, Zn, Mn, Ni, Cr, Hg) выделяют в виде комплексов с 1-(2-пиридилазо)-нафтолом-2, избыток которого служит коллектором; коэффициент концентрирования 4•10 3 , продолжительность концентрирования 2 ч, чувствительность определения 1 мкг/л при объеме пробы 1,0 л.

Недостатком указанных способов является большая длительность концентрирования, обусловленная образованием аморфных труднофильтрующихся осадков, а также необходимостью выдерживания проб для достижения равновесия в системе комплексообразователь определяемый элемент коллектор.

Концентрирование с использованием сорбционных фильтров является наиболее простым способом, т. к. осуществляется путем обычного фильтрования. В качестве фильтра-сорбента используют бумагу, пропитанную ионообменными смолами, или различные типы фильтров, содержащих комплексообразующие группы. Такие фильтры не селективны по отношению к ионам кальция и используются только для анализа маломинерализованных вод, а при анализе поверхностных и морских вод кальций предварительно отделяют на ионообменной колонке, что значительно усложняет анализ.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемым результатам является способ [3] основанный на фильтровании анализируемой пробы через сорбционный фильтр, содержащий 2,2′-диаминодиэтиламиногруппы, привитые на целлюлозные фильтры. По способу [3] определение тяжелых металлов в водах проводят следующим образом. В лабораторных условиях изготавливают сорбционные фильтры путем многостадийной химической обработки целлюлозных фильтров Ватман-41 хлорокисью фосфора (V), диметилформамидом, диаминодиэтиламином. Затем 1,0 л анализируемой воды с pН 7-8 фильтруют через изготовленный сорбционный фильтр со скоростью 1 мл/мин•см 2 . Фильтр высушивают и подвергают рентгенофлуоресцентному анализу. Продолжительность концентрирования 100-110 мин; объем пробы равен 1,0 л при площади рабочей поверхности сорбционного фильтра 10 см 2 , или соответственно, 0,3 л при площади рабочей поверхности 3 см 2 . Общее время анализа одной пробы 150-170 мин. Коэффициент концентрирования Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pb составляет 1•10 4 , степень извлечения металлов 90-100%
Чувствительность определения 0,5-1,0 мкг/л.

Основным недостатком способа [3] является длительность процесса концентрирования; кроме того, сорбционные фильтры, полученные в лабораторных условиях, значительно разливаются по сорбционным свойствам.

Целью изобретения является разработка способа определения тяжелых металлов в воде, в котором дополнительное использование комплексообразователя в сочетании с сорбционным фильтром заявляемой природы обеспечило бы количественное выделение тяжелых металлов при фильтровании водных растворов их комплексов через мембранный фильтр и привело бы к достижению высокой экспрессности и чувствительности определения. Это в свою очередь обеспечит оперативный контроль качества поверхностных, подземных и питьевых вод при проведении мониторинга окружающей среды.

Цель достигается тем, что в способе определения тяжелых металлов в воде, включающем приготовление пробы для рентгенофлуоресцентного анализа методом концентрирования фильтрованием через сорбционный фильтр и измерение интенсивности рентгеновской флуоресценции элементов концентрата, по которой судят о количестве металла, согласно изобретению, предварительно в исследуемый раствор вводят органический реагент 1-(2-тиазолилазо)-нафтол-2, а в качестве сорбционного фильтра выбирают ацетилцеллюлозный или нитроцеллюлозный мембранный фильтр.

При добавлении 1-(2-тиазолилазо)-нафтола-2 (ТАН) в раствор, содержащий микроколичества Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb, Mn, образуются комплексные соединения указанных элементов с ТАН. Нами установлено, что при фильтровании этого раствора через ацетилцеллюлозные или нитроцеллюлозные мембранные фильтры последние окрашиваются в коричнево-фиолетовый цвет разной интенсивности в зависимости от концентрации тяжелых металлов в пробе. Поскольку мембранному фильтрованию подвергаются прозрачные растворы, не содержащие взвеси или осадка, имеет место сорбция комплексных соединений металлов с ТАН из растворов поверхностью мембранных фильтров, а не соосаждение, как в [1,2] Полнота выделения тяжелых металлов из раствора не зависит от размера пор фильтра в интервале 0,3-0,9 мкм, а определяется скоростью фильтрования, что подтверждает сорбционный характер концентрирования. Рентгенофлуоресцентное измерение окрашенных мембранных фильтров, а также анализ фильтрата методом атомно-абсорбционной спектроскопии показывают, что на мембране выделяется 91-100% введенных в раствор элементов, т.е. выделение количественное.

Концентрат микроколичеств тяжелых металлов представляет собой тонкий слой на поверхности мембранного фильтра, гладкий, однородный, массой не более 5 мг/см 2 , что соответствует требованиям «тонкого» образца. Концентрат хорошо удерживается поверхностью мембранного фильтра, не растрескивается и не осыпается при хранении и транспортировке.

Использование вместо ТАН других органических реагентов не позволяет достичь требуемого технического результата. Были опробованы групповые органические реагенты тиоксин и 1-(2-пиридилазо)-нафтол-2 (ПАН), образующие с тяжелыми металлами труднорастворимые в воде комплексные соединения и рекомендованные для концентрирования микроколичеств элементов соосаждением с избытком реагента и последующим выделением осадка на мембранных фильтрах. Выделение тяжелых металлов с помощью указанных реагентов осуществлено нами из водных растворов с концентрацией 50 мкг/л и pН 8,2 при объеме пробы 0,25 л. Установлено, что степень выделения тяжелых металлов с тиоксином составляет 30-70% с ПАН 78-100% а с ТАН 95-100% т.е. в отличие от ТАН, тиоксин и ПАН не выделяют тяжелые металлы количественно.

Принципиально важным для заявляемого способа является выбор сорбционного фильтра. Предварительные опыты проводились с мембранными фильтрами из ацетилцеллюлозы, нитроцеллюлозы, поливинилхлорида, полиамида, лавсана. Эти мембранные фильтры имеют массу менее 5 мг/см 2 , что соответствует требованиям, предъявляемым к «тонким» образцам. Для сравнения сорбционных свойств материалов мембранных фильтров выполнены следующие опыты: в растворы солей железа, цинка, свинца с концентрацией 20 мкг/л при pН 8,2-9,0 добавляли раствор ТАН и фильтровали с одинаковой скоростью 5 мл/мин•см 2 через указанные мембраны, после чего проводили рентгенофлуоресцентное измерение содержания тяжелых металлов в концентрате и определяли их степень выделения. Полученные результаты свидетельствуют о том, что количественное выделение металла (Fe, Zn, Pb) происходит на мембранах, изготовленных из ацетилцеллюлозы (Владипор, МФА-МА), нитроцеллюлозы, полиамида, поливинилхлорида. Применение мембран из полиамида и поливинилхлорида не позволяет, однако, проводить фильтрование с постоянной скоростью 5-6 мл/мин•cм 2 , т.к. со временем скорость фильтрования уменьшается. В связи с этим для фильтрования пробы объемом 0,5 л нужно 1,5-2 ч. Таким образом, поливинилхлоридные и полиамидные мембранные фильтры, хотя и позволяют количественно выделить тяжелые металлы из водного раствора, не обеспечивают экспрессность концентрирования и не могут быть использованы для достижения требуемого технического результата. Ацетил- и нитроцеллюлозные мембранные фильтры позволяют фильтровать раствор с постоянной скоростью, изменение которой можно осуществлять в диапазоне 0,5-20 мл/мин•см 2 .

Для выбора скорости фильтрования были проделаны следующие опыты: к 0,5 л модельной смеси солей (Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb) с концентрацией 10 мкг/л каждого элемента добавляли раствор ТАН и фильтровали через ацетилцеллюлозные мембранные фильтры Владипор МФА-МА с размером пор 0,6 мкм со скоростью 1-15 мл/мин•см 2 . Полученные концентраты анализировали рентгенофлуоресцентным методом.

Результаты представлены в табл.1.

Из приведенных данных следует, что скорость фильтрования анализируемых проб через сорбционные фильтры не должна превышать 7,0 мл/мин•см 2 , что соответствует степени извлечения определяемых элементов 91-100% Оптимальной скоростью фильтрования является скорость 6-7 мл/мин•см 2 , при которой время концентрирования тяжелых металлов на мембранном фильтре при объеме пробыm, равном 0,5 л, составляет 20-26 мин.

Увеличение скорости фильтрования анализируемой пробы через сорбционный фильтр в заявляемом способе по сравнению с прототипом [3] оказалось возможным благодаря рациональному сочетанию органического реагента и сорбционного фильтра, обеспечивающему высокую скорость сорбционного процесса при выделении 91-100% тяжелых металлов.

Повышение экспрессности способа концентрирования тяжелых металлов из вод не приводит к снижению чувствительности анализа по сравнению с прототипом [3] Чувствительность определения Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb рентгенофлуоресцентным методом в сочетании с предлагаемым способом концентрирования составляет 0,5 мкг/л при объеме пробы 0,5 л.

Способ определения тяжелых металлов в воде реализуется следующим образом: К 0,1-0,5 л анализируемой пробы (объем пробы зависит от содержания в ней тяжелых металлов) прибавляет 0,25%-ный раствор ТАН (ТУ 6-09-05-377-75) в диметилформамиде (ГОСТ 20289-74), устанавливают pН 8,2 ± 0,2 и через 5 мин раствор фильтруют через ацетил- или нитроцеллюлозный мембранный фильтр (ТУ 6-05-1903-81) со скоростью 6-7 мл/мин•см 2 . Рентгенофлуоресцентные измерения проводят на установке «Контроль» (изготовитель СКТБ Института ядерных исследований АН Украины). Управление установкой осуществляется ЭВМ ДВК-3, которая, согласно программе, обрабатывает энергетический спектр, анализирует его и выдает результаты. Время концентрирования определяется объемом анализируемой пробы и составляет 6-24 мин при объемах пробы 0,1 и 0,5 л соответственно.

Пример 1. Для достижения максимальной чувствительности определения анализировали пробу объемом 0,5 л. В 0,5 л питьевой воды, предварительно очищенной от следов тяжелых металлов, введена добавка ГСОРМ-24, обеспечивающая концентрацию 2 мкг/л Fe, Co, Ni и 4 мкг/л Pb. К полученной пробе добавляли 5,0 мл раствора ТАН, устанавливали pН 8,2 и фильтровали через ацетилцеллюлозный мембранный фильтр с размером пор 0,4 мкм со скоростью 7 мл/мин•см 2 . Время концентрирования 24 мин. Результаты анализа концентрата представлены в табл. 2, пример 1. Относительная погрешность определения не превышает 20%
Пример 2. Для определения тяжелых металлов на уровне предельно допустимых концентраций достаточно иметь пробу объемом 0,1 л. При этом чувствительность определения составляет 5 мкг/л, а время концентрирования уменьшается до 6 мин.

К 0,1 л бидистиллированной воды, в которую введено по 10 мкг Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pb, что соответствует их содержанию 0,1 мг/л, прибавляли 1,0 мл раствора ТАН, устанавливали pН 8,2, и фильтровали через ацетилцеллюлозный мембранный фильтр с размером пор 0,6 мкм. Время фильтрования 6 мин. Результаты приведены в табл. 2, пример 2. Относительная погрешность измерения массовой концентрации металлов находится в интервале 3-20%
Пример 3. К 0,25 л бидистиллированной воды, в которую введено по 5 мкг Fe, Zn, Pb, что соответствует концентрации 0,02 мг/л, прибавляли 2,5 мл раствора ТАН, устанавливали pН 8,2 и фильтровали через нитроцеллюлозный мембранный фильтр с размером пор 0,5-0,7 мкм со скоростью 7 мл/мин•см 2 . Результаты определения приведены в табл. 2, пример 3. Относительная погрешность равна 6-18%
Пример 4. Проведено определение тяжелых металлов в двух пробах подземной воды. К 0,5 л пробы добавляли 5,0 мл раствора ТАН, устанавливали pН 8,2, фильтровали через ацетилцеллюлозный мембранный фильтр с размером пор 0,6 мкм со скоростью 7 мл/мин•см 2 . Время фильтрования 21 мин. Результаты анализа приведены в табл. 3 и сопоставлены с данными атомно-абсорбционного определения.

Сопоставление основных химико-аналитических характеристик предлагаемого и известного [3] способов определения тяжелых металлов рентгенофлуоресцентным методом приведено в табл. 4.

Сопоставление предлагаемого способа определения тяжелых металлов с известным [3] показало, что время концентрирования одной пробы сократилось в 5 раз, а общее время анализа в 3 раза. При этом достигается высокая чувствительность определения, равная 0,5 мкг/л одинаковая по способу [3] и заявляемому способу. Кроме того, имеет место упрощение способа концентрирования, т.к. в качестве сорбционного фильтра используются стандартные ацетил- и нитроцеллюлозные мембранные фильтры. Предлагаемый способ определения тяжелых металлов в водах и, в частности, способ концентрирования для рентгенофлуоресцентного анализа может быть использован для массовых анализов при мониторинге окружающей среды.

Claims ( 1 )

Способ определения тяжелых материалов в воде, включающий приготовление пробы для рентгенофлуоресцентного анализа методом концентрирования фильтрованием через сорбционный фильтр и измерение интенсивности рентгеновской флуоресценции элементов концентрата, по которой судят о количестве металла, отличающийся тем, что предварительно в исследуемый раствор вводят органический реагент 1-(2-тиазолилазо)-нафтол-2, а в качестве сорбционного фильтра выбирают ацетилцеллюлозный или нитроцеллюлозный мембранный фильтр.

SU5060647 1992-08-31 1992-08-31 Способ определения тяжелых металлов в воде RU2071050C1 ( ru )

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5060647 RU2071050C1 ( ru )

1992-08-31 1992-08-31 Способ определения тяжелых металлов в воде
UA94051533A UA11292C2 ( ru )

1992-08-31 1993-08-11 Способ определения тяжелых металлов в воде

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5060647 RU2071050C1 ( ru )

1992-08-31 1992-08-31 Способ определения тяжелых металлов в воде

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2071050C1 true RU2071050C1 ( ru ) 1996-12-27

Страшно опасные: тяжелые металлы в воде

Естественно, она не была столь востребованной, если бы несла только вред. То же замедление нейтронов обеспечивает нормальное протекание ядерных реакций, а значит оксид дейтерия все-таки стоит на страже нашей безопасности, пусть и опосредованно.

Ну а добавление в качестве индикатора дает удобную возможность контролировать изменения состава смесей и своевременно вносить необходимые корректировки.

Также нужно учитывать те потенциальные преимущества, которые в будущем принесут медицинские исследования. Специалисты из самых разных областей все уверенней говорят о скором прорыве.

Железо (Fe)

Железо — химический элемент не редкий, оно содержится во многих минералах и пород и таким образом в природных водоёмах уровень этого элемента повыше других металлов. Оно может происходить в результате процессов выветривания горных пород, разрушения этих пород и растворением. Образуя разные комплексы с органическими веществами из раствора, железо может быть в коллоидальном, растворённом и в взвешенном состояниях. Нельзя не упомнить про антропогенные источники загрязнения железом. Сточные воды с металлургических, металлообрабатывающих, лакокрасочных и текстильных заводов зашкаливают иногда из-за избытка железа.

Количество железа в реках и озерах зависит от химического состава раствора, рН и частично от температуры. Взвешенные формы соединений железа имеют размер более 0,45 мкг. Основные вещества которые входят в состав этих частиц являются взвеси с сорбированными соединениями железа, гидрата оксида железа и других железосодержащих минералов. Более малые частицы, то есть коллоидальные формы железа, рассматриваются совместно с растворенными соединениями железа. Железо в растворённом состоянии состоит из ионов, гидроксокомплексов и комплексов. В зависимости от валентности замечено что Fe(II) мигрирует в ионной форме, а Fe(III) в отсутствии разных комплексов остаётся в растворённом состоянии.

В балансе соединений железа в водном растворе, очень важно и роль процессов окисления, так химического так и биохимического (железобактерии). Эти бактерии ответственны за переход ионов железа Fe(II) в состояние Fe(III). Соединения трехвалентного железа имеют склонность гидролизовать и выпадать в осадок Fe(OH)3

Как Fe(II), так и Fe(III) склоны к образованию гидроксокомплексов типа —, +, 3+, 4+, +, в зависимости от кислотности раствора. В нормальных условиях в реках и озерах, Fe(III) находятся в связи с разными растворёнными неорганическими и органическими веществами. При рН больше 8, Fe(III) переходит в Fe(OH)3. Коллоидные формы соединений железа самые малоизучены

Соединения трехвалентного железа имеют склонность гидролизовать и выпадать в осадок Fe(OH)3. Как Fe(II), так и Fe(III) склоны к образованию гидроксокомплексов типа —, +, 3+, 4+, +, в зависимости от кислотности раствора. В нормальных условиях в реках и озерах, Fe(III) находятся в связи с разными растворёнными неорганическими и органическими веществами. При рН больше 8, Fe(III) переходит в Fe(OH)3. Коллоидные формы соединений железа самые малоизучены.

В реках и озерах уровень железа колеблется на уровне n*0,1 мг/л, но может повыситься вблизи болот до несколько мг/л. В болотах железо концентрируется в форме солей гуматов (соли гуминовых кислот).

Подземные водохранилища с низким рН содержат рекордные количества железа — до нескольких сотен миллиграммов на литр.

Железо — важный микроэлемент и от него зависят разные важные биологические процессы. Оно влияет на интенсивность развития фитопланктона и от него зависит качество микрофлоры в водоёмах.

Уровень железа в реках и озерах имеет сезонный характер. Самые высокие концентрации в водоёмах наблюдаются зимою и летом из-за стагнации вод, а вот весною и осенью заметно снижается уровень этого элемента по причине перемешивания водных масс.

Таким образом, большое количество кислорода ведёт к окислению железа с двухвалентной формы в трехвалентной, формируясь гидроксид железа, который падает в осадок.

Предельно-допустимая концентрация железа для водной среды

Вода с большим количеством железа (больше 1-2 мг/л) характеризуется плохими вкусовыми качествами. Она имеет неприятный вяжущий вкус и непригодна для промышленных целей.

ПДК железа для водной среды — 0,3 мг/л, для рыбохозяйственных прудов ПДКрыбхоз — 0,1 мг/л, а для морских водоёмов — 0,05 мг/л.

Расчет нормы сброса сточных вод

Стремительные темпы роста урбанизации требуют использования дополнительного объема водных ресурсов, которые возвращаются обратно уже в виде сточных вод. Конечный итог – это тотальное загрязнение водоемов, воду из которых уже невозможно будет использовать даже для технических нужд. Кроме того, грязные водоемы нарушают эстетический вид города, который сразу же становится грязным и неухоженным.

Допустимый уровень ПДК можно посмотреть в специальной таблице

Условно существует несколько методик избавления от сточных вод:

  • Их непосредственный сброс в водоемы (для этих целей подбирается конкретное место);
  • Утилизация в канализацию.

Большинство коммерческих предприятий работает на результат, поэтому не задумывается о грамотной утилизации использованной воды. На самом деле, проводить эти работы нужно в строгом соответствии с нормами СанПиН.

На основании полученных лабораторных исследований рассчитывается среднесуточный объем сточных вод, которые могут быть утилизированы без вреда для окружающей среды.

Периодически представитель контролирующего ведомства может посещать вверенное предприятие и брать пробы сточной воды. Если выяснится, что предприниматель превышает норму забора или использует некачественное оборудование для первичной очистки, ему придется заплатить солидный штраф и в обязательном порядке устранить нарушения. В противном случае деятельность придется свернуть.

Загрязнение пищевых продуктов тяжелыми металлами

Пищевые цепочки – один из основных путей поступления токсикантов в организм. Они начинаются от сельхозугодий и заканчиваются человеком. Растения поглощают металлы из почвы, в продукты животноводства они поступают через антибиотики, гормоны для стимуляции роста животных. Как конечное звено пищевой цепи, человек может получать еду с концентрация токсикантов до 1000 раз выше, чем в почвах.

Загрязнение пищевых продуктов происходит при готовке еды, контакте сырья с посудой во время термообработки. При консервировании жестяные банки становятся источником загрязнения свинцом. Он попадает в состав продуктов питания из свинцового припоя в швах.

Как может развиться хроническое отравление тяжелыми металлами?

Свинец и кадмий оказываются в окружающей среде в основном в результате деятельности человека. Со ртутью ситуация обратная – она попадает в воздух в результате геохимических процессов в земной коре. Как тяжелые металлы попадают в организм человека? С воздухом
Свинец, ртуть и кадмий способны проникать в организм вместе с воздухом. Соединения свинца обнаруживаются в воздухе на расстоянии примерно 5 км от больших дорог. Кадмий содержится в сигаретах, поэтому регулярное вдыхание табачного дыма как курящим человеком, так и тех, кто находится рядом с ним, тоже приводит к хроническому отравлению кадмием. С водой
В воду тяжелые металлы могут попадать разными способами. Например, из материала труб (особенно часто это случается со свинцом). Тяжелые металлы могут содержаться в почвах, из которых вымываются дождями, попадают в реки, водоносные слои и т.д. Предприятия могут сбрасывать в реки жидкие отходы, в которой содержатся тяжелые металлы, – ведь даже когда их содержание ниже нормы они будут попадать в организм ежедневно на протяжении многих лет. Кроме того, вместе с водой тяжелые металлы будут поступать в растения, которые затем используются в пищу животными или людьми. С едой
Некоторые живые организмы обладают способностью накапливать в себе тяжелые металлы, если их много в окружающей среде – воде, воздухе, в почвах. Именно поэтому нельзя, например, собирать и есть шампиньоны, которые растут в городских скверах: они буквально впитывают в себя свинец и могут стать причиной острого отравления. В каких продуктах содержатся тяжелые металлы?

  • Ртуть – почки животных, орехи, какао-бобы, кальмары, тунец, сельдь.
  • Свинец – яблоки, петрушка, сельдерей, кинза, грибы.
  • Кадмий – мидии, устрицы, вино.

При постоянном контакте с тяжелыми металлами
Соединения ртути, свинца и кадмия могут использоваться в самых разных областях промышленности: от горнодобывающей и химической до приборостроительной. Даже утилизация осветительных приборов и привычных всем батареек связана с контактом с тяжелыми металлами. Именно поэтому следует строго придерживаться правил техники безопасности на каждом производстве, хотя на практике их нередко игнорируют, если нарушения не связаны с прямой и непосредственной угрозой для жизни.

Растворенный кислород

Поступление кислорода в водоем происходит путем растворения его при контакте с воздухом (абсорбции), а также в результате фотосинтеза водными растениями, т.е. в результате физико-химических и биохимических процессов. Содержание растворенного кислорода (РК) зависит от температуры, атмосферного давления, степени турбулизации воды, минерализации воды др. В поверхностных водах содержание растворенного кислорода может колебаться от 0 до 14 мг/л и подвержено значительным сезонным и суточным колебаниям. ПДК растворенного в воде кислорода для рыбохозяйственных водоемов — 6 мг/л (для ценных пород рыбы), 4 мг/л (для остальных пород).

Опасная еда: тяжелые металлы Тяжелые металлы в еде и продуктах питания | журнал Тяжелые металлы — наиболее опасные элементы, способные загрязнять почву Анализ особенностей накопления и распределения тяжелых металлов в организме рыб (обзор литературы) | статья в журнале «молодой ученый» Нормирование загрязнения воды - касьяненко а.а. современные методы оценки рисков в экологии Предельно допустимые концентрации (пдк) сточных вод Страшно опасные: тяжелые металлы в воде Определение степени загрязнения воды: прямые и косвенные показатели Пдк в воде: таблица веществ | страж чистоты

Запах

Отсутствует — по этому показателю отличить ее от «легкой» не представляется возможным. Какие-то оттенки неприятного аромата — допустим, серной тухлости, хлористой резкости или гниловатой сладости — говорят только о наличии вполне конкретных проблем в самом источнике, вызванных не превышением концентрации оксида дейтерия. Причина может быть в разложении водорослей, сливе промышленных отходов и других подобных факторах.

Во всех вариациях своих изотопов тяжелая вода в природе так же прозрачна, как обычная. Поэтому вполне можно спутать ее визуально и случайно выпить, если она, например, будет налита в стакан или графин (на вкус она может показаться чуть сладковатой).

Обратите внимание: помутнение, затемнение или осветление, появление буроватого или зеленоватого оттенка свидетельствует лишь о присутствии примесей в отдельно взятом заборе, но никак не о повышенном содержании D2O, его так просто не определить. Другой вопрос, чем обусловлено наличие посторонних веществ (чаще всего это соли жесткости, ржавчина, нитраты, марганец и другие опасные элементы)

Промышленные загрязнители

Состав наиболее опасных стоков – производственных – отличается разнообразностью и зависит от сферы промышленности, технологических процессов и сырья. Основными загрязнителями производственных СВ являются взвешенные вещества и нефтепродукты.

В СВ черной и цветной металлургии обычно обнаруживается высокая концентрация:

  • взвешенных минеральных веществ;
  • металлы;
  • сульфаты;
  • хлориды;
  • смолы и масла;
  • серная кислота.

В стоках нефтеперерабатывающей промышленности и нефтепромысла:

  • нефть и нефтепродукты;
  • хлориды;
  • взвешенные вещества.

На коксохимических предприятиях, кроме взвешенных веществ, образуются:

  • смолы;
  • масла;
  • неорганические кислоты;
  • фенолы;
  • аммиак;
  • цианиды.

Отличаются сильной загрязненностью стоки целлюлозно-бумажных комбинатов, включающие примеси растворенной органики, каолина и волокон.

СВ предприятий автопрома:

  • смесь нефтепродуктов;
  • окалины;
  • масла;
  • цианиды;
  • хром.

В стоках текстильных предприятий содержатся красители, синтетические поверхностно-активные вещества (ПАВ).

Все эти загрязнения специфические, поэтому должны удаляться до смешения с водами других предприятий или населенного пункта на локальных очистных сооружениях в месте образования.

Если грубодисперсные компоненты минеральной природы поступят на ступень биологической очистки, зольность активной биомассы будет возрастать. Это приведет к замедлению образования новых клеток, нарушению оптимального баланса по нагрузке между субстратом и микрофлорой.

Тяжелая вода в жизни человека

За тот комплексный угнетающий эффект, который она может подарить, ее зачастую называют мертвой. Да, несмотря на то что размножение вредных микроорганизмов она тоже замедляет или даже полностью останавливает.

Нюанс в том, что оксид дейтерия в малых количествах, но содержится во всех естественных источниках. Небольшой его процент есть в озерах, прудах, реках, морях, глубоких скважинах и даже в осадках. Причем в дожде его обычно в несколько раз больше, чем в снеге, что объясняется частой электризацией облаков.

В любом случае выходит, что мы, пусть и неосознанно, но потребляем D2O, и получение тяжелой воды в домашних условиях происходит независимо от нашего желания, просто не в таких количествах, которые могли бы нам навредить.

Поэтому важно не повышать риск накопления оксида дейтерия в организме и не употреблять для питья и приготовления пищи морскую H2O, опресненную методом обратного осмоса. Данный способ как раз даст жидкость со сравнительно более высоким уровнем концентрации изотопа

Мы поможем подобрать оборудование, которое будет контролировать количество примесей в каждом заборе и отфильтровывать вредные частицы – обращайтесь в компанию «Вода Отечества».

Но механическая очистка в этом конкретном случае может не сработать, так как фильтры смогут удалить лишь нерастворимые частицы, но окажутся бессильными на уровне молекул и атомов. Хотя один способ, применимый в быту, все-таки есть, предлагаем его рассмотреть.

Тяжёлая вода — это …

Предлагаем обратиться к первоисточникам и ознакомиться с точными формулировками «тяжелой воды», данными в словарях и справочниках.

Термины атомной энергетики

Тяжелая вода (Heavy water) оксид дейтерия, D2О — по сравнению с обычной имеет значительно лучшие ядерно-физические свойства. Она почти не поглощает тепловых нейтронов, поэтому является лучшим замедлителем. Применение тяжелой воды в качестве замедлителя позволяет использовать в качестве топлива природный уран; уменьшается первоначальная загрузка топлива и ежегодное его потребление. Однако стоимость тяжелой воды очень высока.

Термины атомной энергетики. — Концерн Росэнергоатом, 2010

Большой Энциклопедический словарь

ТЯЖЕЛАЯ вода — D2О, изотопная разновидность воды, в молекулах которой атомы водорода заменены атомами дейтерия. Плотность 1,104 г/см³ (3,98 .С), tпл 3,813 .С, tкип 101,43 .С. Соотношение в природных водах Н:D в среднем 6900:. На организмы действует угнетающе, в больших дозах вызывает их гибель. Замедлитель нейтронов и теплоноситель в ядерных реакторах, изотопный индикатор, растворитель; используется для получения дейтерия. Существуют также сверхтяжелая вода Т2О (Т — тритий) и тяжелокислородная вода, молекулы которой вместо атомов 16О содержат атомы 17О и 18О.

Большой Энциклопедический словарь. 2000

Научно-технический энциклопедический словарь

ТЯЖЕЛАЯ ВОДА (оксид дейтерия, D2O), вода, в которой атомы водорода замещены ДЕЙТЕРИЕМ (изотоп ВОДОРОДА с ОТНОСИТЕЛЬНОЙ АТОМНОЙ МАССОЙ, примерно равной 2, в то время как у обычного водорода относительная атомная масса равна примерно . Встречается в малых концентрациях в воде, из которой ее получают ЭЛЕКТРОЛИЗОМ. Тяжелая вода используется как ЗАМЕДЛИТЕЛЬ в некоторых АТОМНЫХ РЕАКТОРАХ.

Научно-технический энциклопедический словарь

С чем связана опасность?

В гидросферу тяжелые металлы попадают в ходе природных процессов и в результате человеческой деятельности.

Загрязнение водоемов и водотоков природными тяжелыми элементами происходит тогда, когда пластовые воды растворяют минералы горных пород, а частицы почвы, разрушенной эрозиями, уносятся в водоемы вместе с атмосферными осадками.

Тяжелые металлы берутся в почве, а затем мигрируют в гидросферу в результате трёх естественных процессов в природе:

  1. Прямое обогащение. Чернозём на Алтае естественно обогащен мышьяком в концентрации 100-150 мг/кг.
  1. Нарушение баланса между химическими элементами. Содержание мышьяка в странах Южной Азии превышает 200 мкг/л при норме 10 мкг/л. Причина — нарушение буферной роли почвы, в сдвиге оптимального соотношения мышьяка и железа в водонасыщенных осадках, где благодаря присутствию пирита образуется восстановительная среда.
  1. Активизация литогенных тяжелых элементов. В почве западной части США в фосфоритных месторождениях и сопряженных с ними углистоглинистых сланцах содержится селен (Se) в концентрации 700 мг/кг при норме для почв США 0,4 мг/кг. В момент орошения этих участков для нужд сельского хозяйства селен почвы становится подвижным и переносится в водоемы с потоками дренажной воды. Концентрация Se в телах животных и тканях водолюбивых растений достигает уровня 3000 мг/кг. Гибель скота в штатах Айдахо, Юта и Вайоминг учёные связывают с высоким содержанием селена, содержащегося в воде и растениях этих территорий.

Природное загрязнение гидросферы тяжелыми металлами нельзя игнорировать, но большинство токсичных элементов в воду сбрасывает всё же человек, непрерывно наращивающий масштабы промышленного производства и сельскохозяйственной деятельности.

Ртуть.

В окружающей среде соединения ртути с различной степенью окисления металла, то есть Hg(0), Hg(I), Hg(II), могут реагировать между собой. Наибольшую опасность представляют собой органические, прежде всего алкильные, соединения. Формы существования металлов в поверхностных водах Понижение токсичности (до 97%) – поверхностные воды океанов. Около половины всей ртути в природную среду попадает по техногенным причинам.

Хроническое отравление тяжелыми металлами: симптомы и лечение Загрязнение тяжелыми металлами: содержание и предельно-допустимые концентрации в воде Тяжелые металлы в организме: профилактика и способы выведения Загрязнение почвы тяжелыми металлами и способы борьбы с ним Последствия загрязнения почвы тяжелыми металлами | статья в журнале «молодой ученый» Тяжелые металлы в водных экосистемах как индикатор антропогенного воздействия | статья в журнале «молодой ученый» Показатели загрязнения водоисточника [1971 габович р.д., познанский с.с., шахбазян г. х. Тяжелая вода что это такое и где она применяется как получить такую жидкость в домашних условиях - кгбуз горбольница №12 Тяжёлые металлы в воде Загрязнение почвы тяжелыми металлами и способы борьбы с ним

Кислотность среды и ее окислительный потенциал влияют на нахождение в водной среде той или иной формы ртути. Так, в хорошо аэрированных водоемах преобладают соединения Hg(II). Ионы ртути легко связываются в прочные комплексы с различными органическими веществами, находящимися в водах и выступающими в качестве лигандов. Особенно прочные комплексы образуются с серосодержащими соединениями. Ртуть легко адсорбируется на взвешенных частицах вод. При этом так называемый фактор концентрирования достигает порой 10 5, то есть на этих частицах сконцентрировано ртути в сто тысяч раз больше, чем находится в равновесии в водной среде. Отсюда следует, что судьба металла будет определяться сорбцией взвешенными частицами с последующей седиментацией, то есть по существу будет происходить удаление ртути из водной системы, как это уже было описано на примере образования залежей киновари в регионе Карпат. Следует отметить, что десорбция ртути из донных отложений происходит медленно, поэтому повторное загрязнение поверхностных вод после того, как источник загрязнения установлен и ликвидирован, также имеет заторможенную кинетику. В водных средах ртуть образует металлорганические соединения типа R–Hg–X и R–Hg–R, где R – метилили этил-радикал. Из антропогенных источников в водные системы ртуть попадает в виде преимущественно металлической ртути, ионов Hg(II) и ацетата фенилртути. Преобладающей формой ртути, обнаруживаемой в рыбе, является метилртуть, образующаяся биологическим путем с участием ферментов микроорганизмов. В не загрязненных поверхностных водах содержание ртути колеблется в пределах 0,2–0,1 мкг/л, в морских – в три раза меньше. Водные растения поглощают ртуть. Органические соединения R–Hg–R’ в пресноводном планктоне содержатся в большей концентрации, чем в морском. Из организма органические соединения ртути выводятся медленнее, чем неорганические. Существующий стандарт на предельное содержание этого токсиканта (0,5 мкг/кг) используют при контроле качества пищевых продуктов. При этом предполагают, что ртуть присутствует в виде метилированных соединений. При попадании в организм человека последних может проявиться болезнь Минимата.

Симптомы хронических отравлений тяжелыми металлами

Симптомы хронических отравлений разными тяжелыми металлами во многом похожи. Они связываются с одной из ключевых аминокислот – цистеином, нарушают работу ключевых ферментов, нервной системы, серьезно повреждают печень. Поэтому хронические отравления тяжелыми металлами сопровождаются повышенной усталостью, ухудшением памяти, умственных способностей, раздражительностью, проблемами с печенью. Симптомы хронического отравления ртутью
У хронического отравления ртутью есть характерный симптом – дрожь кончиков пальцев. Сначала она проявляется при волнении, затем и в спокойном состоянии, и при дальнейшем поступлении ртути в организм дрожь распространяется на конечности и все тело.
Сонливость, вялость, регулярные головные боли, безразличие и апатия, раздражительность, ухудшение умственных способностей, эмоциональная подавленность, в том числе застенчивость, – все это может быть симптомами хронического отравления ртутью. Также хроническая интоксикация ртутью сопровождается потерей обоняния, вкуса, кожной чувствительности.
Особенно опасно хроническое отравление ртутью для молодых женщин и будущих мам, так как приводит к рождению детей с умственной отсталостью и поражением нервной системы.Симптомы хронического отравления свинцом
Свинец поражает головной мозг, оказывает нейротоксическое и гемолитическое действие. Признаками отравления свинцом являются ухудшение памяти, внимания, когнитивных способностей. Усиливается раздражительность и агрессивность. Возникают головные боли. В крови повышается уровень билирубина, человек испытывает постоянное ощущение легкой тошноты. Кожа может приобретать желтоватый оттенок, имеет нездоровый вид. Симптомы хронического отравления кадмием
Хроническое отравление кадмием вызывает анемию, поэтому сопровождается высокой утомляемостью, слабостью, бледностью слизистых, ощущением нехватки воздуха.
Кадмий накапливается в костях, нарушает кальциевый обмен, поэтому о хроническом отравлении кадмием могут говорить частые переломы костей, например, даже при несильных ушибах и падениях.
Кроме того, кадмий является канцерогеном, то есть постоянное поступление кадмия в организме провоцирует возникновение и развитие злокачественных новообразований.

Состав и свойства тяжелой воды

Наиболее распространенной является протиевая или обычная вода (H­2O). Она составляет 99,985% общей массы воды на планете. Остальные 0,015% могут состоять из молекул, которые содержат разные изотопы водорода, упомянутые выше, а также кислорода.

Самой распространенной модификацией является полутяжелая вода (HDO), которая содержит один атом обычного водорода (протия) и один атом дейтерия, она составляет основную массу тяжелой воды в целом. Фактически благодаря реакциям изотопного обмена, она являет собой смесь H2O, HDO, D2O в примерном соотношении, соответственно, 2.

Сверхтяжелая вода в составе содержит тритий. В общей сложности к ней относится 9 модификаций — существует 9 формул тяжелой воды, которые содержат в разных соотношениях протий, дейтерий, тритий и изотопные модификации кислорода — 16O, 17O, 18O и пр. Содержание сверхтяжелой воды критично мало — до нескольких молекул в литре.

Строение атомов в молекулах приводит к изменению физических свойств воды. Ниже можно сравнить показатели для разных вод.

Стоит понимать, что тяжелая вода в природе существовала всегда, и ее содержание не увеличилось и не уменьшилось. Интересно, что в горных источниках ее меньше, чем в других поверхностных водоемах.

Классификация ПДК

Нормативы для предельно допустимых концентраций различных химических веществ, приводящих к загрязнению сточных вод, подразделяются на гигиенические и экологические в зависимости от требований потребителей воды, предъявляемых к качеству естественных водоемов, а также целей потребления водных ресурсов.

К гигиеническим ПДК относят такие концентрации вредных веществ, при максимальном значении которых состояние здоровье людей не подвергается непосредственной или косвенной опасности в течение длительного воздействия, а также не происходит ухудшения гигиенических условий пользования водой.

Гигиеническими нормативами регламентирована предельно допустимая концентрация токсичных веществ в водоемах, используемых для питьевых, хозяйственных и культурно-бытовых целей и рекреационного водопользования.

Важно: ПДК регламентированы не для всей площади водоемов, а только для пункта водопользования, наиболее близко расположенных к участкам, на которых происходит сброс сточных вод. Водопользование принято классифицировать в зависимости от способа использования источника водоснабжения на две категории:

Водопользование принято классифицировать в зависимости от способа использования источника водоснабжения на две категории:

  1. Использование объекта водоснабжения как источника воды для питьевых и хозяйственных целей, а также для целей снабжения водой предприятий питьевой промышленности.
  2. Эксплуатация водного объекта в культурно-бытовых нуждах населения, рекреации и спорта.

В качестве примера приведем таблицу, в которой указаны ПДК тяжелых металлов в сточных водах в некоторых городах России и зарубежных странах.

Требования к ПДК тяжелых металлов в промышленных сточных водах, применяемые в зарубежных странах и российских городах

Из таблицы можно сделать вывод, что требования к качеству сточных вод в нашей стране сильно завышены.

В США и европейских странах требования во много раз ниже, что не помешало произвести очищение реки Рейн и Великих Американских озер.

При этом в России даже при столь высоких требованиях улучшения экологической ситуации не наблюдается.

Водородный показатель (рН)

Величина pH воды – один из важнейших показателей качества вод для определение стабильности воды, ее накипеобразующих и коррозионных свойств, прогнозирования химических и биологических процессов, происходящих в природных водах. Вода хотя и весьма незначительно диссоциирует на ионы водорода H+ и гидроксила ОН- по уравнению: Н2О = H+ + ОН- Произведение концентраций этих ионов, являющееся при данной температуре постоянной величиной, называется ионным произведением воды – Кw. Кw = (H+) (ОН-) =10-14 Увеличение концентрации водородных ионов вызывает соответствующее уменьшение гидроксид-ионов и наоборот. Для нейтральной среды == √10-14 = 10-7 моль/л. Для оценки кислотности и щелочности среды удобно пользоваться не концентрацией водородных ионов, а водородным показателем рН. Он равен десятичному логарифму концентраций водородных ионов, взятому с обратным знаком. pH = -lg Если в воде растворено какое-либо вещество, которое само источник ионов H+ и ОН- (примеры: кислоты НСl, H2SO4, HNO3 и др.; щелочи: NaOH, KaOH, Ca(OH)2 и др.), то концентрация ионов H+ и ОН- не будут равны, но их произведение Кw будет постоянно. Измерение рН при контроле качества природной и питьевой воды проводится практически повсеместно.

Классификация загрязнений

По происхождению загрязнители делят на естественные и антропогенные. Естественными считаются загрязнения, возникшие в результате природных катаклизмов — землетрясения, извержения вулканов, наводнения, пожары. Загрязнения, полученные в результате деятельности человека, называют антропогенными.

К антропогенным загрязнителям относятся промышленные сливы в почву или в водоемы, сельскохозяйственные стоки и отходы, бытовые многокомпонентные отходы.

По природе загрязнения классифицируют на неорганические и органические. Органических при этом значительно больше, их количество постоянно увеличивается. Они включают в себя фекальные массы, сельскохозяйственные стоки, нефтепродукты, фенолы и другие.

К неорганическим загрязнителям относятся, весьма опасные даже в малых количествах, соли тяжелых металлов. Помимо них сюда входит песок, земля, шлаки, остатки строительных материалов.

ПДК для особо вредных веществ, относящихся к 1 классу опасности, регламентируются чрезвычайно строго, так как даже самое малое их количество, попадающее в организм человека, способно вызвать тяжелые поражения внутренних органов и даже смерть.

Так, предельно допустимые количества ртути в воде составляют 0,0005 мг/л, а ПДК бензина 0,1 мг/л, который относится к третьему классу опасности.

Вода — неотъемлемый фактор, необходимый для существования живых организмов и один из главных компонентов биосферы, находящийся под постоянным государственным контролем санитарных органов.

Показатель ПДК позволяет четко контролировать качество воды.

Источники загрязнения воды

Источники загрязнения воды органическими веществами можно условно разделить на две группы:

  • источники природного происхождения
  • источники, связанные с хозяйственной деятельностью человека

К первым относятся органические соединения, входящие в состав почвы, а также образующиеся при разложении растительных и животных остатков и т.п.

То, что синтетические органических вещества попадают в питьевую воду – прямой результат человеческой деятельности. Главные «загрязнители» это:

Особую опасность представляют нефтеперерабатывающие заводы, фабрики по производству изделий из меха и кожи, где используют дубильные вещества.

  • остатки удобрений
  • отходы животноводческих хозяйств
  • моющие средства
  • бытовые стоки

Загрязнение воды органическими веществами также способствует размножению там патогенных микроорганизмов. Поэтому такая вода непригодна для питья и приготовления пищи.

Способы природной детоксикации

Можно для выведения токсических соединений воспользоваться готовыми фармакологическими препаратами. Безопасные и эффективные стоят дорого и не каждый человек может себе позволить их приобрести. Чтобы оздоровить себя дома, нужно знать перечень продуктов, способствующих очистке и включить их в свой рацион.

Вода

Очищенная вода считается хорошим природным средством для детоксикации. Если организм обезвожен, то никакие препараты и методики не смогут вывести токсины. Пить по 2 стакана фильтрованной воды утром натощак – это правило должно быть обязательным. Вообще на протяжении дня пить 1,5-2 литра воды.

Определение степени загрязнения воды: прямые и косвенные показатели Глава 3. качество окружающей среды Нормативы качества воды в зависимости от назначения Хронические отравления солями тяжелых металлов: мифы или реальность жизни в больших городах Загрязнение тяжелыми металлами: содержание и предельно-допустимые концентрации в воде Как вывести тяжелые металлы из организма человека Последствия загрязнения почвы тяжелыми металлами Анализ особенностей накопления и распределения тяжелых металлов в организме рыб (обзор литературы) Тяжелые металлы в водных экосистемах как индикатор антропогенного воздействия

Чеснок

Этот овощ считается природным антибиотиком и об этом знают многие, используя его в лечении простуды и других инфекционных агентов.

Чеснок прекрасно выводит и соли тяжелых металлов. Съеденная ½ часть зубочка, запитая фильтрованной водой утром натощак – хорошая природная база для процесса выведения токсинов и вредных солей.

Запах убрать несложно, он пропадет, если выпить небольшую часть воды с несколькими каплями сока лимона.

Ферментированные продукты питания

Это продукты, в состав которых входят полезные живые бактерии:

  • йогурты и кисломолочные продукты;
  • кислые огурцы, лучше домашнего приготовления;
  • квашеная капуста;
  • квас.

Они не просто восстанавливают микрофлору кишечника, но и связываются на молекулярном уровне с солями, выводят природным способом наружу. Хорошо поддается расщеплению кадмий и свинец.

Продукты с полифенолами

Обладают антиоксидантными свойствами, хорошо воздействуют на сердце, сосуды, предотвращают появление раковых клеток. Попадая в организм, полифенол увеличивает выработку металлотионеина – это белок, наделенный детоксикационным действием. Источником полифенолов считаются:

  • чай зеленых сортов;
  • темный шоколад (натуральный) ;
  • какао;
  • клубника;
  • мята;
  • семя льна;
  • гвоздика (пряность) ;
  • смородина;
  • сливы;
  • черника.

Продукты с серой

Вещество, которое может вывести из организма любые соли тяжелых металлов, – это глутатион. Он вырабатывается в организме, значит, очистка происходит постоянно. Часто так бывает, что его количества не хватает для того, чтобы процесс протекал максимально результативно. Поэтому серу можно вводить в организм и искусственно. Природными источниками серы считаются:

  • шпинат;
  • брюссельская капуста;
  • лук-порей или шалот;
  • цветная капуста;
  • брокколи.

Они хорошо выводят наружу мышьяк и еще ряд других вредных соединений.

Нешлифованный рис

Этот злак является природным сорбентом. Считается, что он вполне может справиться с солями. Попадая в пищевод он, словно губка, впитывает в себя все лишнее, включая лишнюю воду и, выходя сам, «забирает» их с собой.

Анализ крови на тяжелые металлы показывает, что примерно 80% химических соединений, входящий в ее состав – металлы и их соли, остальная часть (20%) – токсический и крайне опасные для здоровья, а иногда и для жизни соединения. Поэтому чистить организм от этого «мусора» нужно регулярно.

Температура кипения

Это первое свойство, по которому тяжелая вода будет отличаться от легкой, пусть и незначительно. Потому что при сравнении мы увидим следующие градусы:

1,5 м3/ч Для технической воды

1,5 м3/ч Для технической воды

MBFT-75 Мембрана на 75GPD

  • H2O – 100 0C (всем известный показатель);
  • D2O – 101,7 0C.

Нагрев является своеобразным маркером «веса», но в условиях бытовой практики он малоприменим, а наука и промышленность располагают более совершенными и точными способами определения разницы.

Отдельно отметим, что выделяют еще и такой показатель, как температура плавления (кристаллизации), и он составляет:

  • 0 0С – для H2O;
  • 3,82 0С – для D2O.

Проще говоря, это отметка, при которой начинает образовываться лед, и это даже более явный признак «тяжести», который может пригодиться в быту.

Общие колиформные бактерии

Анализ воды на ОКБ производится чаще всего из проб колодцев, скважин и родников. В группу входят преимущественно бактерии семейства Enterobacteriacea, которые в ряде случаев указывают на стабильную микрофлору желудка. Однако, превышение показателей ОКБ может означать вероятность фекального загрязнения. При этом в группу могут входить и свободнодвижущие микробы, не представляющие какой-либо опасности для человека. Наличие тех или иных микроорганизмов подтверждается или опровергается в ходе лабораторных исследований.

ОКБ являются своеобразным индикатором качества, в особенности при определении эффективности работы очистных систем от фекальных бактерий. Это связано с легкостью их обнаружения и дальнейшего количественного подсчета. Являясь грамотрицательными палочками, они не образуют спор и активно развиваются в условиях лактозной среды – это учитывается лаборантами при проведении исследований.

Источник https://patents.google.com/patent/RU2071050C1/ru

Источник https://aikidzin.ru/tazelye-metally-v-vode-cto-eto-takoe-vidy-pdk-vred-i-opasnost-dla-celoveka-istocniki-metody-proverki-i-vyavlenia-soderzania-primesej/

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *