Экологический мониторинг и экологическая экспертиза

Цветность природных вод обусловлена главным образом присутствием гуминовых веществ и комплексных соединений железа (III). Количество этих веществ зависит от геологических условий, водоносных горизонтов, характера почв, наличия болот и торфяников в бассейне реки. При загрязнении водоема стоками промышленных предприятий вода может иметь окраску, не свойственную цветности природных вод. Для источников хозяйственно-питьевого водоснабжения окраска не должна обнаруживаться в столбике высотой 20 см, для водоемов культурно-бытового назначения – 10 см.

Определяют цвет, оттенок, интенсивность окраски воды и кратность разбавления дистиллированной водой, при котором исчезает окраска в столбике высотой 20 см для водоемов 1-го вида пользования и 10 см – для водоемов 2-го вида. Окраску устанавливают после отделения взвешенных веществ фильтрованием.

При визуальном определении в цилиндры из бесцветного стекла наливают исследуемую (натуральную или разбавленную) и дистиллированную воду до метки 20 или 10 см. Цилиндры просматривают сверху на белом фоне. Отмечают разбавление, при котором цвет дистиллированной и разбавленной воды станет одинаковым.

При фотометрическом определении интенсивность и характер окраски вод можно установить, измеряя их оптическую плотность на спектрофотометре при различных длинах волн проходящего света. Для этого профильтрованную воду помещают в кювету с толщиной оптического слоя 5 см, вторую кювету заполняют дистиллированной водой.

Длина волны света, максимально поглощаемого водой, характеризует ее цвет. Если на полученной кривой несколько пиков, то отмечают соответствующие им длины волн. Значение оптической плотности исследуемой воды при длине волны максимального поглощения служит мерой интенсивности цвета.

Следует учитывать, что видимый цвет раствора всегда является дополнительным к цвету поглощаемого излучения (табл. 5.12).

Спектрофотометр можно заменить фотометром или фотоколориметром, которые обладают достаточным количеством свето-фильтров, пропускающих узкие полосы света.

Таблица 5.12 - Длина волн спектра, цвет светофильтров и соответствующие окраски растворов

Длина волн поглощаемого света, нм	Цвет поглощаемого излучения (цвет светофильтра)	Дополнительный (видимый) цвет раствора
400-450	Фиолетовый	Желто-зеленый
450-480	Синий	Желтый
480-490	Зелено-синий	Оранжевый
490-500	Сине-зеленый	Красный
500-560	Зеленый	Пурпурный
560-575	Желто-зеленый	Фиолетовый
575-590	Желтый	Синий
590-605	Оранжевый	Зелено-синий
605-730	Красный	Сине-зеленый
730-760	Пурпурный	Зеленый

Определение цветности по хромово-кобальтовой шкале.

Цветность воды можно также определить, сравнивая ее с растворами, имитирующими природную цветность (с окраской стандартной хромово-кобальтовой шкалы). При прозрачности менее 20 см для устранения мешающего влияния мутности воду перед определением цветности центрифугируют или фильтруют через мембранный фильтр № 4 или фильтр «синяя лента». Результаты выражают в градусах цветности.

Цветность от 0 до 50° выражается с точностью до 2°, от 51 до 100° - до 5°, от 101 до 250° - до 10°, от 251 до 500° - до 20°.

При цветности выше 80° воду необходимо разбавлять.

Приготовление бихромата калия и сульфата кобальта (II).

Растворяют отдельно в дистиллированной воде 0,0875 г бихромата калия К2Сr2О7 и 2 г сульфата кобальта (II) CоSO4 × 7H2О, их смешивают, прибавляют 1 мл серной кислоты (пл.1,84 г/см3), доводят дистиллированной водой до 1 л. Этот раствор соответствует цветности 500°.

1 мл серной кислоты (пл. 1,84 г/см3) доводят дистиллированной водой до 1 л. Смешивая растворы 1 и 2 в соотношениях, указанных в табл. 5.13, готовят шкалу цветности.

Таблица 5.13 - Шкала цветности из бихромата калия и сульфата кобальта

Раствор	Градусы цветности
Раствор	0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
№ 1, мл	0	1	2	3	4	5	6	8	10	12	14	16	18	20
№ 2, мл	100	99	98	97	96	95	94	92	90	88	86	84	82	80

При визуальном определении в цилиндр Несслера, однотипный с теми, в которых приготовлена шкала, наливают 100 мл исследуемой профильтрованной воды и, просматривая сверху на белом фоне, подбирают раствор шкалы с тождественной окраской.

При фотометрическом определении исследуемую воду, при необходимости профильтрованную, помещают в кювету с толщиной оптического слоя 5 см и фотометрируют при синем светофильтре (λ = 413 нм) по отношению к дистиллированной воде. Величину цветности вычисляют по калибровочному графику. Если исследуемая вода имеет цветность выше 80°, то ее разбавляют дистиллированной водой. Величину цветности в этом случае умножают на кратность разбавления.

Растворы шкалы цветности (см. табл. 5.13) фотометрируют в тех же условиях, что и исследуемую пробу. По полученным результатам строят калибровочный график в координатах «оптическая плотность - величина цветности» в градусах.

Хорошая питьевая вода должна быть прозрачной, не содержать взвешенных частиц, вызывающих ее мутность.

Прозрачность, или светопропускание, воды обусловлена ее цветом и мутностью, т. е. содержанием в ней различных окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ. Разная степень мутности вызвана наличием механических примесей: песка, ила, глины, мела, гумуса и т.д. Мутная вода нередко содержит большое количество бактерий, которые защищены этими примесями. Последние затрудняют обеззараживание воды. Прозрачность воды при стоянии быстро изменяется, поэтому ее определяют сразу после взятия пробы. Мерой прозрачности служит высота столба воды, при котором различают на белой бумаге стандартный шрифт Снеллена №1: 5 4 178309 определенного размера и типа.

Прозрачность по шрифту выражают в сантиметрах и определяют с точностью 0,5см.

1. Стеклянный цилиндр с внутренним диаметром 2,5 см и высотой более 30 см с дном из плоскоотшлифованного или оптического стекла. Цилиндр градуирован по высоте на сантиметры, начиная от дна, высота градуировки 30 см. В нижней части цилиндра имеется кран для слива воды.

2. Стандартный шрифт Снеллена №1 с высотой букв 3,5 мм.

Исследуемую воду хорошо перемешивают и наливают в цилиндр, который ставят неподвижно над стандартным шрифтом на высоте 4 см. Просматривая шрифт сверху через столб воды и сливая или доливая исследуемую воду в цилиндр, находят высоту столба, еще позволяющую читать шрифт. Эта высота и укажет степень прозрачности воды. При высоте столба 30 см и более вода считается прозрачной, при высоте от 20 до 30 см – слегка мутной, от 10 до 20 см – мутной. Вода, прозрачность которой ниже 10 см, непригодна для питья, требует осветления (отстаивания, коагуляции или фильтрации). Исследование проводят в хорошо освещенном помещении, но не на прямом свету, на расстоянии 1 м от окна. Измерение повторяют 2-3 раза и за результат принимают среднее значение.

Прозрачность воды можно определять при помощи кольца (рис. 5.1).

Заключается он в том, что из медной или железной проволоки сечением 1мм, окрашенной лаком в черный цвет, делают кольцо диаметром 1-1,5см. Длина проволоки с кольцом должна быть 45 см. При определении прозрачности проволоку с кольцом опускают в исследуемую воду, налитую в цилиндр, бутыль или другой прозрачный сосуд на глубину, при которой контуры кольца не видны.

После этого кольцо медленно поднимают до тех пор, пока оно становится видимым. Толщина (глубина) воды до кольца измеряется сантиметровой линейкой или лентой.

Прозрачность воды по кольцу не менее 40 см оценивается как хорошая, 20-30 см – допустимая, ниже 20 см – вода требует осветления.

В практике данные о прозрачности воды, полученные при помощи кольца, можно перевести в показания по шрифту Снеллена (табл. 5.14).

Таблица 5.14 - Перевод показателей прозрачности, см

По кольцу	По шрифту Снеллена	По кольцу	По шрифту Снеллена	По кольцу	По шрифту Снеллена
2	0,5	15	10	29	20
3	1	16	11	30	21
4	2	17	12	31	22
6	3	19	13	32	23
7	4	20	14	33	24
8	5	21	15	34	25
10	6	22	16	36	26
11	7	24	17	37	27
12	8	26	18	38	28
13	9	28	19	39	29
				41	30

Прозрачность воды можно определять с помощью специальной белой фарфоровой или эмалированной пластинки, а также с помощью специального прибора – стеклянной трубки диаметром 3 см и длиной до 3,5 м, закрытой снизу пробкой, на внутренней, обращенной в просвет трубки, поверхности которой прикреплен белый фарфоровый кружок с черными в виде креста линиями на нем.

Мутность воды зависит от тонкодисперсных примесей, обусловленных нерастворимыми или коллоидными неорганическими и органическими веществами различного происхождения.

Качественное определение проводят описательно: слабая опалесценция, опалесценция, сильная опалесценция, слабая, заметная и сильная муть.

Мутность воды можно установить по массе взвешенных в ней частиц. Например, вода с прозрачностью более 30 см соответствует наличию в ней до 1,5 мг/л взвешенных частиц. Отсюда второй, третий и четвертый виды воды должны иметь мутность не выше 2,5 мг /л. Вода поверхностных источников может быть разной интенсивности мутности: малой – до 50 мг/л, средней – 50-250, мутной – 250-2500 и высокой – более 2500 мг/л. К последней относится шестой вид воды.

Его характеризуют по следующим параметрам: нет, незначительный, заметный, большой. При очень большом осадке указывают толщину слоя в миллиметрах. По качеству осадок определяют как хлопьевидный, илистый, песчаный и т. п. с указанием цвета – серый, бурый, черный и др. Осадок в воде водоемов отмечают через 1ч после взбалтывания пробы, в воде подземных источников – через 24 ч. В период выпадения осадка качественно описывают осветление – незаметное, слабое, сильное, вода прозрачная.

Плотный (сухой) остаток воды – это суммарное количество минеральных и органических веществ в воде. Оно не превышает 10-15%.

Для определения нужны: высушенные до постоянной массы фарфоровые чашки, водяная баня, весы, сушильный шкаф.

Фарфоровые чашки тщательно моют и выдерживают в сушильном шкафу при температуре 110°С до постоянной массы (разница при взвешиваниях одной и той же чашки не должна превышать 0,2 мг). Фильтруют 250-500 мл исследуемой воды в такую чашку и досуха выпаривают на водяной бане. Ставят чашку с сухим остатком до полного охлаждения в эксикатор и затем взвешивают на аналитических весах. Сухой остаток вычисляют по формуле

2.2. Визуальные свойства