Характеристика анализа состояния водных ресурсов Костанайской области и его влияние на среду обитания

Объектом исследования стали р. Убаган пос. Аксуат Мендыкаринского района, р. Аят пос. Варваринка Тарановского района, р. Тогузак ст. Тогузак Карабалыкского района, река Тобол на разных участках - р. Тобол, протекающая в районе пос. Буденовка Мендыкаринского района, пос. ГришенкаДенисовского района, в г. Костанае в районе двух мостов – КЖБИ и Корейского моста, а также сточные воды городов и районов области.

Методика исследования заключается в инструментальных замерах и анализах, проводимых с помощью лабораторного оборудования, охватывающего весь спектр исследуемых компонентов.

Данные для работы были взяты в Костанайском филиале ГУ «Тобол-Торгайского Департамента экологии» и в «Костанйском областном центре санитарной эпидемиологической экспертизы».

Для определения химических показателей воды в исследуемых объектах были использованы следующие методы.

Определение содержания марганца с отделением хлор-иона осаждением с гидратом окиси магния

К 500 см³ исследуемой воды, не подкисленной при отборе пробы, добавляют 5 см³ 4%-ного раствора единого натра, перемешивают, добавляют 5 см³ 10-ного раствора сернокислого магния, опять перемешивают и оставляют. При этом осадок Mg(OH)2 оседает на дно стакана. (При определении к 50 см³ воды добавляют 1 см³ 4%-ного раствора единого натра и 1 см³ 4%-ного раствора сернокислого магния.)

Если исследуемая вода была подкислена при отборе пробы, то перед определением марганца в исследуемой воде объемом 50 см³ нейтрализуют кислоту 4%-ным раствором единого натра из градуированной пипетки фенолфталеину (1%-ный спиртовой раствор). Количество израсходованной щелочи пересчитывают на объем исследуемой воды, и это количество добавляют в исследуемую воду перед началом определения. Затем проводят соосаждение марганца, как описано выше.

После отстаивания большую часть раствора над осадком сливают сифоном, а остаток отфильтровывают через неплотный фильтр. Осадок растворяют на фильтре в 10 см³ 20%-ного ортофосфорной кислоты, собирая фильтрат в мерную колбу вместимостью 50 см³.

Промывают фильтр два-три раза так, чтобы общий объем фильтра и промывных вод в колбе составлял около 35 см³. Затем добавляют 10 см³ 1%-ного раствора азотнокислого серебра и перемешивают. При этом не должно наблюдаться сильного помутнения раствора вследствие образования хлористого серебра. К раствору добавляют около 0,3 г персульфата аммония или калия, нагревают до кипения и держат на водяной бани 5 минут. После охлаждения раствор доводят дистиллированной водой до метки и сравнивают его окраску с образцовой стандартной шкалой или проводят измерение на фотоэлнктроколориметре с зеленым светофильтром (л=530нм) в кюветах с толщиной рабочего слоя 20-30 мм.

При анализе исследуемой воды с большим содержанием ионов хлора осадок Mg(OH)2 на фильтре промывают два-три раза дистиллированной водой и затем растворяют в ортофосфорной кислоте. Если после добавления азотнокислого серебра все же образуется белый осадок или помутнение от AgCI, то колбу с раствором резко встряхивают до тех пор, рока осадок не соберется в комья и раствор не осветлится. В противном случае надо добавить еще 5 см³ раствора азотнокислого серебра и снова проверить, имеется ли избыток иона серебра. После этого раствор отделяют от осадка фильтрованием через сухой фильтр в другую мерную колбу, осадок промывают 2-3 раза небольшим количеством дистиллированной воды и отбрасывают. К фильтру с промывными водами добавляют 0,3 г персульфата аммония или калия и продолжают анализ, как описано выше.

В колбу вместимостью 50 см³ вносят следующие количества стандартного раствора сернокислого марганца (1 см³ раствора содержит 0,01мг Mn²⁺): 0,0: 0,5: 1,0: 2,0: 3,0: 4,0: 5,0: 6,0: 8,0: 10,0 см³.

Затем в каждую колбу добавляют по 10 см³ 1%-ного раствора азотнокислого серебра и около 0,3 г персульфата аммония или калия, затем добавляют дистиллированную воду до объема около 40 см³, нагревают до кипения и держат на водяной бане 10 мин. После охлаждения водят объем раствора водой до метки и перемешивают.

Получают стандартную шкалу с содержанием Mg²⁺ 0,0; 0,005; 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,08; 0,1 мг.

Шкала неустойчива и на следующий день обесцвечивается, но ее можно восстанавливать. Для этого в каждую колбу добавляют по 0,2 г персульфата аммония или калия, нагревают до кипения и держат на водяной бани или не слишком горячей песчаной бане 10 мин.

Для приготовлении стандартной шкалы с использование стандартного раствора марганцовокислого калия в мерные колбы вместимостью 50 см³ отбирают те же количества и той же концентрации марганца и объем доводят до 50 см³ дистиллированной водой.

Отличают плотность стандартных растворов измеряют на электрофотоколориметре с зеленым светофильтром (л=530 нм), используя кюветы с толщиной рабочего слоя 20-30 мм. По полученным данным строят калибровочный график, по которому определяют содержания Mg²⁺.

Содержания марганца (Х), мг/дм³, определяют по формуле

Х=а*1000/У,

где а- содержания марганца, найденного по стандартной шкале или калибровочному графику, мг;

V- объем исследуемой воды, взятой на определение, см³. [1]

Измерение массовой концентрации общего железа с сульфосалициловой кислотой

При массовой концентрации общего железа не более 2,00мг/дм³ отбирают 50 см³ исследуемой воды (при большей массовой концентрации железа пробу разбавляют дистиллированной водой) и помещают в коническую колбу вместимостью 100 см³. Если проба при отборе не консервировалась кислотой, то к 50 см³ добавляют 0,20 см³ соляной кислоты полностью 1,19 г/см³. Пробу воды нагревают до кипения и упаривают до объема 35-40 см³. Раствор охлаждают до комнатной температуры, переносят в мерную колбу вместимостью 50 см³, ополаскивают 2-3 раза по 1 см³ дистиллированной водой, сливая эти порции в туже мерную колбу. Затем к полученному раствору прибавляют 1,00 см³ хлористого аммония, 1,00 см³ сульфосалициловой кислоты, 1,00 см³ раствора аммиака (1:), тщательно перемешивать после добавления каждого реактива. По индикаторной бумаги определяют значение Ph раствора, которая должна быть >_ 9. Если pH менее 9, то прибавляют еще 1-2 капли раствора аммиака (1:1) до pH^>- 9.

Объем раствора в мерной колбе доводят до метки дистиллированной водой, оставляют стоять 5 мин для развития окраски. Измеряют оптическую плотность окрашенных растворов, используя фиолетовый светофильтр (л=400-430нм) и кюветы с толщиной оптического слоя 2,3 или 5 см, по отношению у 50 см³ дистиллированной водой, в которую добавлены те же реактивы. Массовую концентрацию общего железа находят по градировочному графику.

Для построения градуированного графика в ряд мерных колб вместимостью 50 см³ наливают 0,0: 1,0: 2,0: 5,0: 10,0: 15,0: 20,0 см³ рабочего стандартного раствора, доводят до метки дистиллированной водой, перемешивают и анализируют, как исследуемую воду. Получают шкалу раствора, соответствующим массовым концентрациям железа 0,0: 0,1: 0,2: 0,5: 1,0: 1,5: 2,0 мг/дм³ воды. Добавляют 70 см³ уксусной кислоты и доводят объем до 1 дм3 дистиллированной водой[2].

Органолептический метод определение запаха

Характер запаха воды определяется осушением воспринимаемого запаха (землистый, хлорный, нефтепродуктов и т.д.)

Определение запаха при 20⁰С.

В колбу с притертой пробкой вместимостью 250-350 см³ отмеривают 100 см³ испытуемой воды с температурой 20 С. Колбу закрывают пробкой, содержимое колбы несколько раз перемешивают вращательным движением, после чего колбу открывают и определяют характер и интенсивность запаха.

Определение запаха при 60 С.

В колбу отмеривают 100 см³ испытуемой воды. Горлышко колбы закрывают часовым стеклом и подогревают на водяной бане до 50-60 С.

Содержимое колбы несколько раз перемещают вращательными движениями.

Сдвигая стекло в сторону, быстро определяют характер и интенсивность запаха.

Интенсивность запаха воды определяют при 20 и 60⁰ С и оценивают по пятибалльной системе согласно требованиям (табл.1)

Раствор в каждом цилиндре соответствует определенному градусу цветности. Шкалу цветности хранят в темном месте. Через каждые 2-3 месяца ее заменяют.

Градуировочный график строится по шкале цветности. Полученные значения оптических плотностей и соответствующие им градусы цветности наносят на график.

Проведение испытаний:

В цилиндр Несслера отмеривают 100 см³ профильтрованный через мембранный фильтр исследуемой воды и сравнивают со школой цветности, производя просмотр сверху на белом фоне. Если исследуемая проба воды имеет цветность выше 70 С, пробу следует разбавить дистиллированной водой в определенном соотношении до получения окраски исследуемой воды, сравнимой с окраской шкалы цветности.

Полученный результат умножают на число, соответствующее разбавлению.

При определении цветности с помощью электрофотоколориметра используют кюветы с толщиной поглощающей свет слоя 5-10 см. Контрольной жидкостью служит дистиллированная вода, из которой удалены взвешенные вещества путем фильтрации через мембранный фильтр.

Оптическая плотность фильтра, исследуемая пробы воды измеряется в синей части спектра со светофильтром при л=413 нм.

Цветность определяется по градуировочному графику и выражает в градусах цветности [10] .

По гидрохимической классификации, реки бассейна Тобола относятся к казахстанскому типу режима с быстрым нарастанием минерализации воды после кратковременного весеннего половодья.

По оценке современного состояния условия формирования поверхностного стока в бассейне незначительно изменились лишь в верхнемтечении р.Тобол. Остальные притоки и большая часть реки находятся взарегулированном режиме, и расходы воды определяются размерами ипродолжительностью попусков.

По данным мониторинга качества вод бассейна реки Тобол по рыбохозяйственному показателю КИЗВ (комплексного индекса загрязнения воды) река является умеренно загрязненной, по хозбытовым показателям КИЗВ является нормативно чистой.

Литература

1. Информационный бюллетень «Современные проблемы Тобол-Торгайского бассейна. 2015.
2. Национально экологический бюллетень Костанайской области.
3. Водные ресурсы Казахстана в новом тысячелетии. Обзор. Серия публикаций РООН Казахстан № UNDPKAZ 07. – Алматы, 2004.
4. Отчет Костанайского экологического центра по состоянию окружающей среды. Отдел мониторинга за состоянием окружающей среды. г. Костанай.
5. Энциклопедия. Костанайская область. Алматы - 2006.
6. Водный кодекс Республики Казахстан от 9 июля 2013 года N 481
7. Об утверждении санитарно-эпидемиологических правил и норм "Санитарноэпидемиологические требования к проектированию производственных объектов" 2015 г.
8. Пояснительная книжка «Водоемы Кустанайской области» 2000 г.
9. Шамен А. Гидрометеорология и мониторинг природной среды Казахстана. – Алматы, «Гылым». 2006.
10. Экологические экспертизы по проектам нормативов предельно допустимых сбросов (ПДС) загрязняющих веществ в гидросферу.