Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Національний транспортний університет

Кафедра екології та безпеки життєдіяльності

Курсова робота

з дисципліни «Якість води та методи її покращення»

на тему: «Якість води р. Дніпро та способи її покращення»

за напрямом підготовки 6.040106 «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування»

Виконав студент гр. ЕО-ІІІ-І:

Є. Індутний

Науковий керівник к.х.н., доц.

В.В. Лук'янова

Київ 2014 р.

Зміст

• Вступ
• 1. Методи екологічної оцінки стану водних об'єктів
• 2. Вплив якості води на здоров'я людини
• 3. Експериментальна частина
• 3.1 Оцінка стабільності води за даними про зміну лужності
• 3.2 Визначення лужності води насиченої крейдою
• 3.3 Визначення проби води з крану
• 4. Пропозиції щодо покращення стану р. Дніпро
• Висновок
• Перелік посилань

Вступ

1. Методи екологічної оцінки стану водних об'єктів

Водневий показник (рН) - це іони водню, концентрація яких виражена через показник рН=-lg[H+], визначає кислотно-лужну рівновагу водних розчинів, визначається концентрацією водневих іонів, точніше їх активністю. Від рН залежить розвиток водяних рослин, характер протікання продуктивних процесів.

Активність залежить від стану, концентрації кожного компонента розчину, температури та тиску.

Методи екологічної оцінки стану водних об'єктів.

Зазвичай для більшості природних вод величина рН змінюється в межах 6,5-8,5. На величину рН води впливає підвищена концентрація гумусних кислот, забруднення водоймища стоками промислових підприємств і т.д.

Вміст завислих речовин. Джерелами завислих речовин можуть бути процеси ерозії ґрунту та гірських порід, продукти метаболізму та розкладання гідробіонтів, продукти хімічних реакцій та антропогенні джерела.

Бактеріологічні показники характеризують забрудненість води патогенними мікроорганізмами. До них відносять: колі-індекс - кількість кишкових паличок в одному літрі води; колі-титр - кількість води, в якій може знаходитись одна кишкова паличка.

Гідробіологічні показники дають змогу оцінити якість води по тваринному населенню та рослинності водойми.

Хімічні показники можуть бути загальними та специфічними. До числа загальних хімічних показників якості води відносять:

Розчинений кисень. Основними споживачами розчиненого кисню є процеси дихання гідробіонтів та окислення органічних речовин. Низький вміст розчиненого кисню відображається на всьому комплексі біохімічних та екологічних процесів у водному об'єкті.

Хімічне споживання кисню (ХСК). ХСК визначається як кількість кисню , який необхідний для хімічного окислення в одиниці об'єму води органічних та мінеральних речовин. Величина ХСК дозволяє судити про забрудненість води окисленими речовинами, але не дає інформації про склад забруднення.

Біохімічне споживання кисню (БСК). БСК визначається як кількість кисню, який необхідний на біохімічне окислення в одиниці об'єму води органічних речовин за визначений проміжок часу. Існує БПК за п'ять діб (БПК5) та двадцять діб (БПК20).

Окислюваність води. Наявність в природних водах органічних і деяких легко окислюваних неорганічних домішок (сірководню, сульфітів, закисного заліза та ін.) зумовлює певну величину окислюваності води. У зв'язку з тим, що окислюваність поверхневих вод пояснюється головним чином наявністю органічних речовин, то визначення окислюваності, тобто кількості кисню, який необхідний для окислювання сумішей в даному об'ємі води, є одним з непрямих методів визначення органічних речовин у воді.

Найменшою величиною окислюваності (2 мгО2/дм3) характеризуються артезіанські води. Окислюваність ґрунтових вод залежить від глибини їх залягання. Ґрунтові незабруднені води мають окислюваність, близьку до окислюваності артезіанських вод. Окислюваність чистих озерних вод в середньому становить 5-8 мг/дм³ кисню; в річковій воді вона коливається в широких межах, доходячи до 60 мг/дм³ і більш. Високою окислюваністю води відрізняються ріки, басейни яких розташовані в болотистих місцевостях. У болотяних водах в деяких випадках вона досягає 400 мг/дм³. Окислюваність природних, особливо поверхневих вод, є величиною не постійною. Зміна хімічної характеристики речовини, яка потрапляє у воду, змінює величину її окислюваності. Підвищена окислюваність води свідчить про забруднення джерела і вимагає застосування відповідних заходів щодо його охорони при використанні для водопостачання. Раптове підвищення окислюваності води служить ознакою забруднення її побутовими стоками, тому величина окислюваності важлива гігієнічна характеристика води.

Додаткові відомості про характер органічних сполук, що містяться у воді можна отримати, порівнюючи відношення кольору і окислюваності. Підвищене значення цього співвідношення свідчить про переважання у воді стійких речовин гумусу болотяного походження, знижене - про речовини гумусу планктонного походження. Середні значення характерні для грунтових речовин гумусу.

Таким чином, визначення окислюваності є не тільки способом встановлення концентрації органічних речовин, але в поєднанні з іншими показниками, наприклад з кольором, може служити і методом визначення їх походження.

Мінеральний склад. Мінеральний склад визначається по сумарному складу семи головних іонів: К+, Na+, Ca+, Mg2+, Cl-, SO42-, HCO3. Головними джерелами збільшення мінералізації є ґрунтові та стічні води.

Азотовмісні речовини (іони амонію, нітритні та нітратні іони) утворюються у воді внаслідок розкладання білкових сполук, що потрапляють в неї майже завжди зі стічними побутовими водами. Білкові речовини під дією мікроорганізмів зазнають розпаду, кінцевий продукт якого аміак. Наявність останнього свідчить про забруднення води стічними водами.

Іноді у воді присутні іони амонію неорганічного походження, що утворюються внаслідок відновлення нітрату і нітритів гумусовими речовинами, сірководнем, закисним залізом і т. п. Наявність у воді іонів, що утворилися таким шляхом, не є небезпечним в санітарному відношенні.

Якщо поява у воді азотовмісних сполук відбувається внаслідок гниття білкових речовин, то такі води непридатні для пиття.

У природній воді іони амонію нестійкі і при окисленні киснем повітря під дією бактерій поступово перетворюються в нітритні та нітратні іони:

Утворення нітратів і нітритів у воді може бути не тільки результатом описаних вище процесів. Нітрат, наприклад, утворюється при розчиненні нітратних солей ґрунтовими водами. Відновлюючись, нітрат служить джерелом збагачення води нітритами.

У поверхневих водах містяться, головним чином, нітрати (кількість їх невелика 0,001-0,003 мг/дм³). В артезіанських водах вміст нітритів може досягати десятих часток міліграма в літрі.

За наявністю тих чи інших азотовмісних сполук судять про час забруднення води стоками. Так, наявність у воді іонів амонію, і відсутність нітритів вказує на нещодавнє забруднення води. Одночасна присутність їх свідчить про те, що з моменту первинного забруднення пройшов вже якийсь проміжок часу. Відсутність іонів амонію при наявності нітритів і особливо нітратів, говорить про те, що забруднення сталося вже давно і вода за цей час самоочистилася.

Нафтопродукти. До нафтопродуктів відносять палива, оливи, бітуми та деякі інші продукти, які представляють собою суміш вуглеводнів різних класів. Джерелами надходження нафтопродуктів є їх втрати при видобутку, переробці та транспортуванні, а також стічні води. Вуглеводні, які входять в склад нафтопродуктів, здійснюють токсичну, а в деяких випадках, наркотичну дію на живі організми, вражаючи серцево-судинну та нервову систему.

Пестициди. Під пестицидами розуміють велику групу штучних хлорорганічних та фосфорорганічних речовин, які використовуються у боротьбі з бур'янами, комахами та гризунами. Головним джерелом їх надходження є поверхневий та дренажний стік зі сільськогосподарський територій. Пестициди мають токсичну, мутагенну та кумулятивну дію, руйнуються повільно.

Важкі метали. До числа найбільш розповсюджених важких металів відносять свинець, мідь, марганець, цинк, залізо. Важкі метали мають мутагенну та токсичну дію, швидко знижують інтенсивність біохімічних процесів у водних об'єктах.

Залізо і марганець. Форма, в якій присутні в природних водах залізо і марганець, залежить від величини рН і вмісту кисню.

Окислення двовалентного заліза у воді з максимальною швидкістю відбувається при рН > 7, а двовалентного марганцю при рН > 9.

Гідрат оксиду заліза, що утворився в результаті гідролізу та окислення двовалентного заліза, малорозчинний і завдяки захисній дії гумусових речовин може бути присутнім в природних водах в колоїдному стані.

2. Вплив якості води на здоров'я людини

Здоров'я людини дуже залежить від такого важливого чинника навколишнього середовища, як вода. В усіх економічно розвинутих країнах постійно зростає об'єм водопотреб. У житлових будинках, що устатковані санітарно-технічним обладнанням із гарячим водопостачанням, витрата води на одну людину досягає v 250-350 л за добу; Вода витрачається на такі потреби, як підтримка чистоти тіла, у тому числі гігієнічний душ (120-150 л), прання білизни, готування їжі і миття посуду (близько 10 л), прибирання житла, вилучення нечистот за допомогою каналізації тощо.

Велике значення має хімічний склад води, оскільки він може впливати на перебіг захворювань, зокрема зумовлених надмірним або недостатнім надходженням в організм людини мікроелементів. Відомо, що разом з водою в організм надходять такі мікроелементи, як фтор, йод, мідь, цинк, марганець, що відіграють велику роль в обміні речовин. Розподіл мікроелементів у природі нерівномірний, тому люди можуть недоотримувати або, навпаки, отримувати їх у надмірній кількості з їжею і водою. У людей можуть розвиватися захворювання, що звуться геохімічними ендеміями, причиною виникнення яких є збільшення вмісту деяких мікроелементів у воді. Як правило, вони охоплюють велику кількість людей і характерні для певної місцевості, де у мінеральному складі фунту і води відсутні або наявні у великій кількості ті чи інші мікроелементи.

Так, за відсутності достатньої кількості йоду у воді та їжі порушуються функції щитовидної залози і нормальний розвиток, виникає ендемічний зоб. Для запобігання цьому захворюванню у районах, ендемічних щодо зоба (наприклад, у західних областях України), люди повинні споживати сіль, у яку додано калію йодид (йодована сіль).

Велике гігієнічне значення має наявність у воді такого мікроелемента, як фтор, що вимивається водою з ґрунту і гірських порід. Вміст фтору у воді, що дорівнює 0,7-1 мг/л, сприяє нормальному розвитку і мінералізації кісток і зубів. Надходження в організм підвищеної кількості фтору викликає захворювання, яке називається флюорозом і проявляється в ураженні емалі зубів у вигляді пігментних жовтих або коричневих плям. Якщо вміст фтору у воді перевищує 5 мг/л, уражається і кістково-суглобний апарат. Нехватка фтору у воді (менше ніж 0,7 мг/л) призводить до розвитку іншого захворювання зубів -- карієсу. У зв'язку з тим, що більшість джерел водопостачання містить мало фтору, водопровідну воду у деяких містах почали збагачувати цим елементом, тобто фторувати. Фторування проводять натрію фторидом або кремнефторидом.

Однією з геохімічних ендемій є токсичний ціаноз (метгемо-глобінемія). Це захворювання уперше було описане у 1945 р. і воно розвивається у разі споживання води з підвищеною концентрацією солей азотної кислоти -- нітратів. На нього частіше хворіють діти, коли молочні суміші готують на воді із вмістом нітратів, що перевищує 40 мг/л. Нітрати у травному каналі дітей за допомогою мікрофлори відновлюються у нітрити, які у крові сполучаються з оксигемоглобіном і утворюють метгемоглобін, який неспроможний переносити кисень. Таким чином, знижується вміст кисню у крові. Усе це проявляється ціанозом слизової оболонки очей, губ і шкіри. Патологічні явища поширюються на кишки, серцево-судинну систему.

Епідеміологічне значення води полягає в тому, що через воду можуть передаватися такі інфекційні захворювання, як черевний тиф, холера, дизентерія, гепатит тощо. Збудники цих захворювань потрапляють у воду з виділеннями хворих і бактеріоносів. Це може відбуватися під час масових купань у водоймищах, у разі забруднення нечистотами території, що оточує водоймище, прання білизни у водоймищі, скидання нечистот у водоймище. Збудники інфекційних захворювань можуть потрапляти у підземні води з вигрібної ями, яка неправильно зроблена, а в колодязну воду -- у разі користування забрудненими відрами.

Крім патогенних мікроорганізмів у воді можуть міститися яйця гельмінтів. Через воду можуть передаватися і зоонозні інфекції. Так, з сечею хворих гризунів, свиней, корів у водоймище можуть потрапляти лептоспіри, що викликають лептоспіроз у людини. До організму людини лептоспіри потрапляють у разі пиття води, що забруднена лептоспірами, а також через слизову оболонку та ушкоджену шкіру.

Збудники туляремії, бруцельозу, сибірки, можуть потрапляти у водоймище не тільки з виділеннями хворих тварин, але і з їх трупами.

Отже, постачання достатньої кількості доброякісної води є важливішим оздоровчим заходом і одним з основних елементів благоустрою населених місць.

3. Експериментальна частина

Відбір проби з природнього джерела водопостачання.

Паспорт проби №1. Дослідження якості води у поверхневих джерелах централізованого водопостачання

Характеристика місця відбору проби. Відбір проби проводився на річці Дніпро, а саме біля станції метро Дніпро. Територія берегу річки була засмічена, також були видні принесені хвилями водорості, але вода була прозора і не мала різкого неприємного запаху

Методи відбору проб води з природніх джерел.

Відбір проб з річок здійснюється у місці найсильнішої течії, на глибині 20-30 см, якщо річка глибока, то з кількох горизонтів. Бажано здійснювати відбір з човна, але ми не мали такої можливості. Найкращий період відбору проб, для осені перед замерзанням річки, що якраз відповідає часу, коли ми відбирали проби. Також час проведення відбору має бути близько 12-17 години. Посуд, у який набирається вода необхідно сполоснути цією ж водою, набирати слід так щоб не залишати повітря, бажаний об'єм 0,75 л, відбір проводиться так, щоб до початку аналізу не пройшло більше ніж 24 год. До аналізу воду потрібно зберігати в холодильнику.

Визначення органолептичних характеристик.

Органолептичні показники (запах, смак і присмак, забарвленість, каламутність) :

Запах природній (земляний, рибний, трав'яний, болотний, цвілий, гнилий та ін..) штучний (нафтовий, сірководневий, фенольний, спиртовий, оцтовий та ін..) За інтенсивністю ніякий, дуже слабкий, слабкий, помітний, виразний, дуже сильний). У нашій пробі запах за походженням - природній - болотний, за інтенсивністю - слабкий (2) можна виявити, якщо звернути на нього увагу, характер запаху - болотний (б) походження - мул, глина.

Прозорість. Зазвичай визначають за допомогою фотоелектроколориметра Виділяють прозору, опалесцентну, злегка каламутну, каламутну, сильно каламутну. Наш зразок - прозора вода.

Температура. Визначають зануривши термометр у воду не менше ніж на 5 хв. Під час відбору складала 14єС.

Наявність завислих речовин. У нашому зразку таких речовин не відмічалось.

Колірність. Визначають через дві години після відбору. Наливають 10 см у циліндр, поряд ставлять такий же самий циліндр з дистильованою водою та порівнюють. У нашому випадку вода безбарвна.

Визначення рН водного розчину.

pH -- величина, що показує міру активності іонів водню (Н+) в розчині, тобто ступінь кислотності або лужності цього розчину. pH нейтрального розчину становить 7, розчини із більшим значенням водневого показника є лужними, із меншими -- кислими.

Таблиця 2.1. Визначення показника рН для води з різних джерел

[3]

Відбір проби №2 з природнього джерела водопостачання.

Паспорт проби №2. Дослідження якості води у поверхневих джерелах централізованого водопостачання

Характеристика місця відбору проби. Відбір проби проводився на річці Дніпро, а саме біля станції метро Славутич. Територія берегу річки була засмічена, також були видні водорості, вода була прозора і не мала різкого неприємного запаху.

3.1 Оцінка стабільності води за даними про зміну лужності

При взаємодії оксиду карбону з водою утворюється слабка й нестійка двохосновна карбонатна кислота. Частина вільної карбонатної кислоти, яка знаходиться в стані рівноваги з іонами НСО₃ ^- , називається рівноважною. Якщо кількість вільної кислоти відповідає рівноважній концентрації карбонатної кислоти, то таку воду називають стабільною. Стабільна вода - така вода, яка під час тривалого зберігання і транспортування по трубопроводам не змінює свого складу.

Якщо [СО₂]_досл.< [СО₂]_рівн..- концентрація вільної карбонатної кислоти в досліджувані воді менша за концентрацію рівноважної кислоти. Рівновага буде зміщуватися вліво, що призведе до утворення осаду СаСО₃. Це буде нестабільна вода За використання такої води відбувається відкладання осаду у трубопроводах.

Якщо [СО₂]_досл.> [СО₂]_рівн., то рівновага буде зміщуватися вправо, що призведе до розчинення СаСО₃ - агресивна вода. При контакті агресивної води з бетоном виникає руйнування останнього внаслідок розчинення його карбонатних компонентів. У трубопроводах викликає корозію.

Показник стабільності (С), визначають:

або

- лужність і рН досліджуваної води;

- лужність і рН тієї ж води, насиченої карбонатом кальцію.

Визначення лужності досліджуваної води.

У конічну колбу об'ємом 250 мл відміряють 100 мл досліджуваної води і додають 2-3 краплі метилоранжу. Відтитровують пробу води розчином хлоридної кислоти до зміни жовтого кольору індикатора на золотисто-рожевий. Записують об'єм кислоти, що був витрачений на титрування досліджуваної води. Титрування проводять тричі. Розраховують лужність досліджуваної води (Л₀).

3.2 Визначення лужності води насиченої крейдою