Электрохроматографическое определение токсикантов в сточных водах

Мониторинг  загрязнения рек Казанка и  Свияга за 2005-2010 года. Оценка уровня их загрязнения по комплексным оценкам приведена в таблице.

Таблица 1.5.

Уровень загрязнения рек Казанка и  Свияга по комплексным оценкам

Пункт контроля		р. Казанка (Казань)	р. Свияга (Буинск)
УКИЗВ	2005	4,34	3,74
	2006	4,23	3,87
	2007	4,47	3,80
	2008	4,42	3,46
	2009	4,53	3,71
	2010	4,52	3,82
К	2005	26,52	30,22
	2006	32,84	27,43
	2007	32,34	23,10
	2008	32,34	24,27
	2009	35,10	26,90
	2010
Класс качества	2005	4 «а» «грязные»	4 «а» «грязные»
	2006	4 «а» «грязные»	4 «а» «грязные»
	2007	4 «а» «грязные»	4 «а» «грязные»
	2008	4 «а» «грязные»	3 «б» «очень загрязненные»
	2009	4 «а» «грязные»	3 «б» «очень загрязненные»
	2010	4 «а» «грязные»	3 «б» «очень загрязненные»

УКИЗВ реки Казанка с 2005 по 2010 года находился в интервале 4,23-4,53. Вода реки оценивалась как «грязная», качество соответствовало 4 классу.

Среднее годовое содержание сульфатов в  реки Казанка  сохранилось на уровне  3,9-4,5 ПДК, азота аммонийного - 1,5-4,3 ПДК, азота нитритного - 1,0-6,7 ПДК, нефтепродуктов – 2,5-4,2 ПДК, фенолов – 1,0-4,0 ПДК, а меди – 2,2-7,5 ПДК.

УКИЗВ реки Свияга с 2005 по 2010 года находился в интервале 3,46-3,87. Вода реки оценивалась как «грязная» и «очень загрязненная», качество соответствовало 3 и 4 классам. Среднее годовое содержание азота нитритного – 0,5-1,7 ПДК, меди – 2,1-6,0 ПДК, нефтепродуктов – 2,5-2,8 ПДК, фенолов – 0,5-1,1 ПДК, а азота аммонийного – 0,5-2,0 ПДК.

Рассмотрим  оценку качества вод Куйбышевского водохранилища и реки Кама по обобщенным показателям на примере 2006 года. Величина удельной электропроводности (УЭП) водных масс является одной из обобщенных характеристик качественного состояния поверхностных вод. Она прямо пропорциональна величине минерализации воды. Непрерывное автоматическое измерение УЭП с использованием аппаратуры судового природоохранного эколого–аналитического комплекса «Волга», установленного на борту теплохода «Фламинго», позволяет оперативно выявлять природные и антропогенные факторы воздействия, не прибегая к дополнительным сложным измерениям. Характерные для мест сброса сточных вод изменения (обычно увеличение) величины УЭП позволяют фиксировать местоположения источников загрязнения, определять форму и направление потоков рассеивания загрязняющих веществ, производить расчеты эффектов разбавления с учетом гидрологических характеристик водного потока.

Проведенные измерения УЭП поверхностных  вод Куйбышевского водохранилища (на участке от населенного пункта Криуши до населенного пункта Тетюши) и реки Кама (до города Елабуга) показали, что на проконтролированной акватории нормируемые величины минерализации (1000 мг/дм3, УЭП ~ 2 мСм/см) не превышены ни на одном из створов наблюдений.

Изменение величины удельной электропроводности Куйбышевского водохранилища на участке от населенного пункта Криуши до населенного пункта Антоновка, в летне-осенний период 2006 г., представлено на рис. 1.1.

 

 

Рисунок 1.1. Изменение величины УЭП поверхностных вод Куйбышевского вдхр. на участке от населенного пункта Криуши до населенного пункта Антоновка, 2006 г.

 

Максимальной  величиной минерализации водных масс отличались два отрезка обследованного участка водохранилища - район впадения реки Илеть и район, прилегающий к рассеивающему выпуску БОС города Казани. В первом случае повышение УЭП обусловлено поступлением высокоминерализованных речных вод левобережного притока, во втором -поступлением сточных вод из городских очистных сооружений. Небольшое увеличение УЭП также наблюдалось в створе ниже выпуска ПУВКХ города Зеленодольска.

Проведенные в режиме реального времени, по ходу движения судового комплекса, измерения  величины УЭП поверхностных вод  Куйбышевского водохранилища и реки Кама свидетельствует о неоднородности водного потока по суммарному солесодержанию (рис. 1.1). Среди факторов, формирующих ионный состав вод водохранилища, следует назвать: приток минерализованных грунтовых вод в водоем из карбонатных отложений правобережья реки Волги; морфометрические показатели отдельных участков русла; влияние рек – притоков; поступление сточных вод от «локализованных» и «диффузных» источников загрязнения, в том числе из ливневых канализаций и от сельхозугодий; стоки мелких населенных пунктов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Токсические свойства веществ, содержащихся в сточных водах.

2.1. Азот аммонийный.

ПДК азота аммонийного равна 2 мг/л. Повышение содержания азота аммонийного обычно указывает на свежее загрязнение. Основными источниками поступления аммония являются животноводческие фермы, хозяйственно бытовые сточные воды, сточные воды предприятий пищевой и химической промышленности. Лимитирующий показатель вредности – токсикологический.

2.2. Сульфаты.

ПДК сульфата равна 500 мг/л. Сульфат магния оказывает существенное влияние на прорастание пыльцевых зерен. Сульфат кальция ингибирует выделение метана из почв. Вместе с тем повышенная концентрация тех или иных сульфатных соединений в почве может оказаться опасной: так, например, повышенное содержание в почве сульфата аммония приводило к полиэнцефаломаляции овец и крупного рогатого скота в результате отравления травой, выросшей на этих почвах. Сульфаты наиболее характерны для засоленных почв. Повышенные содержания сульфатов ухудшают органолептические свойства воды и оказывают физиологическое воздействие на организм человека. Поскольку сульфат обладает слабительными свойствами, его предельно допустимая концентрация строго регламентируется нормативными актами. Весьма жесткие требования по содержанию сульфатов предъявляются к водам, питающим паросиловые установки, поскольку сульфаты в присутствии кальция образуют прочную накипь. Вкусовой порог сульфата магния лежит в пределах от 400 до 600 мг/дм3, для сульфата кальция - от 250 до 800 мг/дм3. Наличие сульфата в промышленной и питьевой воде может быть как полезным, так и вредным.

2.3. Хлориды

ПДК хлорида  равна 350 мг/л. Хлориды отрицательно влияют на растительность, в результате их воздействия на декоративные растения, появляются симптомы продолжительного токсического эффекта - пережжённые или коричневые листья. Воздействие хлоридов нарушает нормальные процессы дыхания и фотосинтеза растений. И при повышении уровня токсичности, зелёная масса будет просто уничтожена. Небольшое количество хлоридов, поглощённое корнями растений может привести к преждевременному пожелтению листьев, а также к раннему опадению листвы осенью. При высокой концентрации хлоридов в почве садовые и огородные культуры не будут расти, как бы хорошо вы за ними ни ухаживали.

Повышенные содержания хлоридов ухудшают вкусовые качества воды, делают ее малопригодной для питьевого водоснабжения и ограничивают применение для многих технических и хозяйственных целей, а также для орошения сельскохозяйственных угодий. Если в питьевой воде есть ионы натрия, то концентрация хлорида выше 250 мг/дм3 придает воде соленый вкус. Хлориды пагубно влияют на рост растений, вызывают или ускоряют коррозию, обеспечивая попадание в организм вредных веществ.

 

2.4. Железо общее

ПДК общего железа равна 0,5 мг/л. Соединения FE.(II) обладают общим токсическим действием: у крыс и кроликов при поступлении в желудок — параличи, смерть в судорогах, причем хлорид Fe(II) (FeCl₂) токсичнее сульфида (FeS). Соединения Fe(III) менее ядовиты, но действуют прижигающе на пищеварительный канал и вызывают рвоту. При приеме внутрь препараты FE. оказывают местное коррозионное действие в желудке и кишечнике, а также вызывают общетоксическое действие за счет присутствия в плазме больших концентраций FE., не связанного с белками. В интоксикации хлоридом (FeCl₃) и сульфатом Fe(III) (Fe₂(SO₄)₃) на первый план выступают расстройства на уровне микроциркуляции: гиповолемия, вазоплегия и нарушение насосной деятельности сердца. Возможны конкурентные отношения с другими металлами. Аэрозоли (пыль, дым) Fe и его оксидов, руд и других соединений при длительном воздействии откладываются в легких и вызывают сидероз — разновидность пневмокониоза с относительно доброкачественным течением. Различают так называемый «красный сидероз», вызываемый оксидом Fe(III) (Fe₂O₃) и «черный сидероз», возникающий от пыли FE., его карбонатов и фосфатов. Сидероз характеризуется малым количеством жалоб, удовлетворительным общим состоянием, длительным сохранением трудоспособности, редко сочетается с туберкулезом. Возможны также бронхиты, начальная эмфизема, сухой плеврит. Механизмы токсичности на молекулярном уровне включают процесс окисления в крови Fe(II) в Fе(III). Ионы Fе³⁺ образуют прочные комплексы с белками плазмы (например, с трансферрином и α -глобулином). Это защищает клетки от возможного действия свободных ионов Fe. Оно в токсичных дозах вызывает инактивацию ферментов цикла Кребса, что приводит к накоплению молочной и других кислот в крови и тканях, что также способствует повышению кислотности крови.

2.5. Нитриты

ПДК нитритов равна 3,3 мг/л. Нитриты расширяют сосуды и образуют в кислой среде желудка азотистую кислоту, обладающую мутагенным действием. Кроме того, нитриты в кислой среде образуют в желудке вместе с органическими аминами из растительной и животной пищи нитрозамины, также обладающие мутагенным действием:

R₁        R₁

      NH + NO₂^- →      N-N=O

R₂          R₂

 

Неизвестно, сколько нитрозаминов образуется подобным образом.

Нитриты, особенно при поступлении в больших количествах, реагируют с гемоглобином крови, образуя его соединение — метгемоглобин. Это вещество не может выполнять функции переносчика кислорода, как гемоглобин, что приводит к гипоксии (кислородному голоданию) тканей. В результате — ухудшение самочувствия, снижение работоспособности, общая слабость. У человека в крови в норме метгемоглобин может составлять до 2% от общего количества гемоглобина.

Нитриты способствуют развитию патогенной (вредной) кишечной микрофлоры, которая выделяет в организм человека ядовитые вещества токсины, в результате чего идёт токсикация, т.е. отравление организма. Основными признаками нитритных отравлений у человека являются:

синюшность ногтей, лица, губ и видимых слизистых оболочек;

тошнота, рвота, боли в животе;

понос, часто  с кровью, увеличение печени, желтизна белков глаз;

головные  боли, повышенная усталость, сонливость, снижение работоспособности;

одышка, усиленное сердцебиение, вплоть до потери сознания;

при выраженном отравлении - смерть.

Нитриты снижают содержание витаминов в пище, которые входят в состав многих ферментов, стимулируют действие гормонов, а через них влияют на все виды обмена веществ.

2.6. Фосфаты

ПДК фосфатов равна 1,5 мг/л. Большинство фосфатов, используемых при производстве моющих средств, практически не оказывают токсического действия на организм человека, но попадая в природные водоемы, наносят большой ущерб окружающей среде.

Моющие средства являются одной из причин повышения содержания фосфора в природных водоемах, почвах, подземных водах.

Фосфор и его соединения в водных объектах оказывают угнетающее действие на обитателей водоемов, поражая  нервную, кровяную, костную систему, при повышенных концентрациях приводят к их гибели. Фосфаты, наряду с соединениями азота, при попадании в водоем провоцируют его эвтрофикацию – биогенное загрязнение водоемов, приводящее к:

• бурному развитию водной растительности (цветению) 
• сужению русла рек и пересыханию мелких водоемов
• превращению водоемов в болота
• гибели водоемов