Определение биохимического потребления кислорода

фГОУ СПО Екатеринбургский химико-механический техникум

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

по специальности 280201

Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

 

 

 

 

Тема: «Определение биохимического потребления кислорода, концентрации водного показателя и гидрокарбонатов »

 

 

09-ОС-87ДУ

 

 

Студентка                                                                                   Ибакаева О. В                                                      

 

Руководитель                                                                            Погуляева Е. А

 

 

 

 

 

2011 г.

СОДЕРЖАНИЕ

КР.08.ОС.79.Д.04

Изм.

Лист.

№ докум.

Подп.

Дата.

Студент

Ибакаева

Определение БПК, концентрации водного  показателя и гидрокарбонатов

Лит.

Лист

Листов

Руковод.

Погуляева

у

2

34

Консульт.

ЕХМТ

Консульт.

Н./ контр.

Погуляева

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Вода  – самое распространенное неорганическое соединение на нашей планете. Вода –  основа всех жизненных процессов, единственный источник кислорода в главном  движущем процессе на Земле – фотосинтезе. Вода присутствует во всей биосфере: не только в водоёмах, но и в воздухе, и в почве, и во всех живых существах. Последние содержат 80 – 90 % воды в своей биомассе. Вода обогащает клетки организма питательными веществами (витамины и минеральные соли) и выводит отходы жизнедеятельности (шлаки). Помимо этого вода задействована в процессе терморегуляции и в процессе дыхания. Для нормальной работоспособности всех систем человеку требуется пить как минимум 1/5 литров воды в сутки. Потери 10 - 20 % воды живыми организмами приводит к их гибели. В естественном состоянии вода никогда не свободна от примесей. В ней растворены различные газы и соли, находятся взвешенные твердые частички.

В природной  воде водоёмов всегда присутствуют органические вещества. Их концентрации могут быть иногда очень малы (например, в родниковых и талых водах). Природными источниками  органических веществ являются разрушающиеся  останки организмов растительного  и животного происхождения, как  живых в воде, так и попавших в водоём с листвы, по воздуху, с  берегов. Кроме природных, существуют также техногенные источники  органических веществ: транспортные предприятия (нефтепродукты), целлюлозно-бумажные и лесоперерабатывающие комбинаты (лигнины), мясокомбинаты (белковые соединения), сельскохозяйственные и фекальные стоки. Органические загрязнения попадают в водоём различными путями, главным образом со сточными водами и дождевыми поверхностными смывами с почвы.

 

 

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

 

1. Источники загрязнения внутренних водоёмов

 

Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения  физических, химических и биологических  свойств воды в водоёмах в связи  со сбрасыванием в них жидких, твердых  и газообразных веществ, которые  причиняют или могут создать  неудобства, делая воду данных водоёмов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения, окружающей животной и растительной экосистеме.

Загрязнение вод можно разделить на следующие  типы: механическое – повышение  содержания механических примесей, свойственная в основном поверхностным видам  загрязнений;

химическое – наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия;

бактериальное и биологическое – наличие  в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;

радиоактивное – присутствие радиоактивных  веществ в поверхностных или  подземных водах;

тепловое  – выпуск в водоёмы подогретых вод, тепловых и атомных электростанций.

Основными источниками загрязнения и засорения  водоёмов является недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы производства при разработке рудных ископаемых;

воды  шахт, рудников, обработке и сплаве лесоматериалов;

сбросы  водного и железнодорожного транспорта;

отходы  первичной обработки льна, пестициды. Загрязняющие вещества, попадая в природные водоёмы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности, появление неприятных запахов, привкусов и т. д. в изменении химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности воды и откладывании их на дне водоёмов.

Сточные воды разделяют на три группы:

фановые, или фекальные;

хозяйственно-бытовые, включающие стоки от камбуза, душей, прачечных;

подсланевые, или нефтесодержащие. Для фановых сточных вод характерно высокое бактериальное загрязнение, а также органическое загрязнение (химическое потребление кислорода достигает 1500 – 2000 мг/л.) Объём этих вод сравнительно невелик. Хозяйственно-бытовые сточные воды характеризуются невысоким органическим загрязнением. Эти сточные воды обычно сбрасываются за борт судна по мере образования. Сброс их запрещен только в зоне санитарной охраны. Подсланевые воды образуются в машинных отделениях судов. Они отличаются высоким содержанием нефтепродуктов.

Производственные  сточные воды загрязнены в основном отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав их разнообразен и зависит от отрасли промышленности, её технологических процессов; их делят на две основные группы: содержащие неорганические примеси, в том числе и токсические, и содержащие яды.

К первой группе относятся сточные воды содовых, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд и т.д., в которых  содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжёлых металлов и другие. Сточные воды этой группы в основном изменяют физические свойства воды.

Сточные воды второй группы сбрасывают нефтеперерабатывающие, нефтехимические заводы, предприятия  органического синтеза, коксохимические  и другие. В стоках содержатся разные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и другие вредные вещества. Вредоносное действие сточных вод этой группы заключается главным образом в окислительных процессах, вследствие которых уменьшается содержание в воде кислорода, увеличивается биохимическая потребность в нём, ухудшаются органолептические показатели воды.

Нефть и  нефтепродукты на современном этапе  являются основными загрязнителями внутренних водоёмов, вод и морей, Мирового океана. Попадая в водоёмы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную плёнку, растворённые или эмульгированные  в воде нефтепродукты, осевшие на дно тяжёлые фракции и т.д. При  этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается количество кислорода, появляются вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и представляет угрозу не только для человека. 12 грамм нефти делают непригодной для употребления 1 тонну воды.

Довольно  вредным загрязнителем промышленных вод является фенол. Он содержится в  сточных водах многих нефтехимических  предприятий. При этом резко снижаются  биологические процессы водоёмов, процесс  их самоочищения, вода приобретает  специфический запах карболки.

На жизнь  населения водоёмов пагубно влияют сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности. Окисление древесной массы сопровождается поглощением значительного количества кислорода, что приводит к гибели икры, мальков и взрослых рыб. Волокна  и другие нерастворимые вещества засоряют воду и ухудшают её физические свойства. На рыбах и на их корме – беспозвоночных – неблагоприятно отражаются молевые сплавы. Из гниющей древесины и коры выделяются в воду различные дубильные вещества. Смола и другие экстрактивные продукты разлагаются и поглощают много кислорода, вызывая гибель рыбы, особенно молоди и икры. Кроме того, молевые сплавы сильно засоряют реки, а топляк нередко полностью забивает их дно, лишая рыб нерестилищ и кормовых мест.

Атомные электростанции радиоактивными отходами загрязняют реки. Радиоактивные вещества концентрируются мельчащими планктонными микроорганизмами и рыбой, затем  по цепи питания передаются другим животным. Установлено, что радиоактивность  планктонных обитателей в тысячи раз выше, чем воды, в которой  они живут.

Сточные воды, имеющие повышенную радиоактивность  (100 кюри на 1 литр и более), подлежат захоронению в подземные бессточные бассейны и специальные резервуары.

Рост  населения, расширение старых и возникновение  новых городов значительно увеличили  поступление бытовых стоков во внутренние водоёмы. Эти стоки стали источником загрязнения рек и озёр болезнетворными  бактериями и гельминтами. В ещё  большей степени загрязняют водоёмы  моющие синтетические средства, широко используемые в быту. Они находят широкое применение так же в промышленности и сельском хозяйстве. Содержащиеся в них химические вещества, поступают со сточными водами в реки и озёра, оказывают значительное влияние на биологический и физический режим водоёмов. В результате снижается способность вод к насыщению кислородом, парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества.

Вызывает  серьёзное беспокойство загрязнение  водоёмов пестицидами и минеральными удобрениями, которые попадают с  полей вместе со струями дождевой и талой воды. В результате исследований, например, доказано, что инсектициды, содержащиеся в воде в виде суспензий, растворяются в нефтепродуктах, которыми загрязнены реки и озёра. Это взаимодействие приводит к значительному ослаблению окислительных функций водных растений. Попадая в водоёмы, пестициды накапливаются в планктоне, рыбе, а по цепочке питания попадают в организм человека, действуя отрицательно как на отдельные органы, так и на организм в целом.

В связи  с интенсификацией животноводства всё более дают о себе знать  стоки предприятий данной отрасли  сельского хозяйства.

Сточные воды, содержащие растительные волокна, животные и растительные жиры, фекальная  масса, остатки плодов и овощей, отходы кожевенной и целлюлозно-бумажной промышленности, сахарных и пивоваренных заводов, предприятий  мясомолочной, консервной и кондитерской промышленности, являются причиной органических загрязнений водоёмов.

В сточных  водах обычно около 60% веществ органического  происхождения, к этой же категории  органических относятся биологические (бактерии, вирусы, грибы, водоросли) загрязнения в коммунально-бытовых, медико-санитарных водах и отходах кожевенных и шерстомойных предприятий.

Нагретые  сточные воды тепловых электростанций и других производств причиняют  «тепловое загрязнение», которое  угрожает довольно серьёзными последствиями: в нагретой воде меньше кислорода, резко  изменяется термический режим, что  отрицательно влияет на флору и фауну  водоёмов, при этом возникают благотворные условия для массового развития в водохранилищах сине-зелёных водорослей – так называемого «цветения воды». Загрязняются реки и во время сплава, при гидроэнергетическом строительстве, а с началом навигационного периода увеличивается загрязнение судами речного флота.

 

2. Загрязнение поверхностных вод

 

Качество  воды большинства водных объектов не отвечает нормативным требованиям. Многолетние наблюдения за динамикой качества поверхностных вод обнаруживают тенденцию увеличения числа створов с высоким уровнем загрязненности(Свыше 10 ПДК) и числа случаев экстремально высокого содержания(Свыше 100 ПДК) загрязняющих веществ в водных объектах.

Состояние водных источников и систем централизованного  водоснабжения не может гарантировать  требуемого качества питьевой воды, это состояние достигло опасного уровня для здоровья человека. Служба санитарно-эпидемиологического надзора постоянно отмечает высокое загрязнение поверхностных вод.

Около 1/3 всей массы загрязняющих веществ  вносится в водоисточники с поверхностным и ливневым стоком с территорий санитарно неблагоустроенных мест, сельскохозяйственных объектов и угодий, что влияет на сезонное, в период весеннего паводка, ухудшение качества питьевой воды, ежегодно отмечаемое в крупных городах . В связи с этим проводится гиперхлорирование воды, что, однако небезопасно для здоровья населения в связи с образованием хлорорганических соединений.

Одним из основных загрязнителей поверхностных  вод является нефть и нефтепродукт. Нефть может попадать в воду в  результате естественных выходов в  районах залеганий. Но основные источники  загрязнения связанны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.