Меню

Fnu единица измерения мутности



Мутность

Мутность воды вызвана присутствием тонкодисперсных взвесей органического и неорганического происхождения. Взвешенные вещества попадают в воду в результате смыва твердых частичек (глины, песка, ила) верхнего покрова земли дождями или талыми водами во время сезонных паводков, а также в результате размыва русла рек. Наименьшая мутность водоемов наблюдается зимой, наибольшая — весной в период паводков и летом, в период дождей, таяния горных ледников и развития мельчайших живых организмов и водорослей, плавающих в воде.

Мутность не только отрицательно влияет на внешний вид воды. Главным отрицательным следствием высокой мутности является то, что она защищает микроорганизмы при ультрафиолетовом обеззараживании и стимулирует рост бактерий. Поэтому во всех случаях, когда производится дезинфекция воды, мутность должна быть минимальной для обеспечения высокой эффективности этой процедуры. Также повышение мутности воды может быть вызвано выделением некоторых карбонатов, гидроксидов алюминия, высокомолекулярных органических примесей гумусового происхождения, появлением фито- и изопланктона, а также окислением соединений железа и марганца кислородом воздуха. Взвешенные вещества имеют различный гранулометрический состав, который характеризуется гидравлической крупностью, выражаемой как скорость осаждения частичек при температуре 10 °С в неподвижной воде.

Последнюю единицу измерения называют также Единица Мутности по Формазину (ЕМФ) или в западной терминологии FTU (Formazine Turbidity Unit). 1FTU=1ЕМФ=1ЕМ/дм3. В России мутность определяют фотометрическим путем сравнения проб исследуемой воды со стандартными суспензиями. Результат измерений выражают в мг/дм3 при использовании основной стандартной суспензии каолина или в ЕМ/дм3 (единицы мутности на дм3) при использовании основной стандартной суспензии формазина.

Взвешенные вещества Размер, мм Гидравлическая крупность, мм/с t осаждения частиц на глубину 1 м
Коллоидные частицы 2х10-4-1х10-6 7х10-6 4 года
Тонкая глина 1х10-3-5х10-4 7х10-4-17х10-6 0,5-2 месяца
Глина 27х10-4 5х10-3 2 суток
Ил 5х10-2-27х10-3 1,7-0,5 10-30 минут
Песок мелкий 0,1 7 2,5 минуты
Песок средний 0,5 50 20 с
Песок крупный 1,0 100 10 с

Агентство по Охране Окружающей Среды США (U. S. EPA) и Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) используют единицу измерения мутности NTU (Nephelometric Turbidity Unit). Согласно этому стандарту, единицей измерения мутности является FNU (Formazine Nephelometric Unit). В последнее время в качестве основной во всем мире утвердилась фотометрическая методика измерения мутности по Формазину, что нашло свое отражение в стандарте ISOWater quality — Determination of turbidity).

Соотношение между основными единицами измерения мутности следующее:

1 FTU(ЕМФ)=1 FNU=1 NTU

ВОЗ по показаниям влияния на здоровье мутность не нормирует, однако с точки зрения внешнего вида рекомендует, чтобы мутность была не выше 5 NTU (нефелометрическая единица мутности), а для целей обеззараживания – не более 1 NTU.

Источник

Единицы измерения мутности

Для чего необходимо измерение мутности?

В современной аналитической практике величина мутности является достаточно важным интегральным показателем и наиболее широкое применение находит в водоподготовке, водоочистке, в пищевом и химическом производстве. Развитие этого метода анализа происходило параллельно во многих направлениях, что объясняется как разносторонней природой самого явления, так и большим разнообразием национальных и отраслевых стандартов, которые, зачастую, являются узкоспециализированными и ориентированными на конкретную технологию. Это привело к появлению очень большого количество различных единиц измерения мутности и сейчас основная проблема при выборе необходимого анализатора мутности заключается в понимании того, отвечает ли его конструкция и используемая шкала измерения поставленной аналитической задаче.

Типы мутномеров

Для начала необходимо определиться с терминологией. В зарубежной, да и в отечественной литературе наиболее часто встречается понятие «турбидиметр» (turbidimeter, от англ. turbidity — мутность) и соответствующее название метода анализа «турбидиметрия». В русскоязычной литературе можно встретить названия «мутномер» и «нефелометр» и даже «анализатор взвешенных частиц». С формальной точки зрения принято считать, что турбидиметр, это анализатор мутности, использующий фотометрический принцип и определяющий поглощение в слое анализируемого вещества при условии, что источник излучения и детектор расположены на одной оси. В нефелометрах для определения мутности используется принцип светорассеяния, определяемого под углом 90° к источнику. Поскольку в конструкции большинства современных анализаторов мутности применяются детекторы как на проходящее, так и на рассеянное под различными углами к источнику излучение, а сами производители довольно свободно оперируют всеми тремя терминами, мы договоримся для наименования анализаторов мутности использовать наиболее общий термин

Основы классификации единиц мутности

Теория измерения мутности имеет строгое физическое обоснование и подробно рассмотрена в отдельной статье. В конечном счете, нам интересно получить информацию не о мутности как таковой, а о содержании взвешенных веществ, которые эту мутность обеспечивают. Природа анализируемых взвешенных частиц, их размер и концентрации являются определяющими в выборе соответствующих условий, а значит и единиц измерения. Из теории следует, что результаты измерений зависят от условий их проведения, природы образца и конструкции прибора. Требования к условиям и конструкции пробора могут настолько существенно различаться, что даже о приблизительной корреляции показаний, полученных в различных единицах, говорить не приходится. Если попытаться выделить основные признаки, по которым можно было бы классифицировать различные единицы измерения мутности, то это окажутся:

  • стандарты, используемые для калибровки прибора
  • источник излучения
  • схема расположения и количество детекторов Полученная в соответствии с этой классификацией диаграмма показана на рис. 1.

    Рис. 1 Классификация единиц мутности

    Стандарты мутности, формазин

    Из диаграммы на рис.1 видно, что наиболее широкое распространение получили шкалы на основе формазиновых стандартов. Уникальные свойства формазиновой суспензии, в первую очередь воспроизводимость и возможность длительного хранения, обеспечили ее широкое использование в качестве первичного стандарта для калибровки мутномеров. Обобщенное название единиц мутности на основе формазина — FTU (или ЕМФ — единицы мутности по формазину), которая фактически соответствует концентрации формазиновой суспензии, выраженной в мг/л. Вторая группа единиц мутности — это единицы, выражающие концентрацию конкретных веществ (каолина, кремнезема или любого другого стандарта, характерного для данного типа производства или обеспечивающего наилучшую корреляцию, например, с гравиметрическим методом анализа). Для данных единиц кроме используемых стандартов не регламентируется ни тип источника, ни способ детектирования. В этой связи, практически невозможно обеспечить сравнимость результатов, полученных в одних единицах, но на приборах различных конструкций, за исключением точек калибровки.

    Источники излучения в нефелометрии

    Для группы формазиновых единиц мутности можно провести более детальную классификацию по типу используемого источника излучения и способу детектирования. Из источников излучения наиболее широкое распространение получили вольфрамовая лампа (или лампа белого света) и источник монохроматического излученияе в ближней ИК-области с длиной волны 860-890 нм (чаще всего ИК-светодиод). Для источника белого света находят применения различные светофильтры, позволяющие компенсировать влияние окраски анализируемого компонента. В этом случае для обозначения результатов допускается использование единиц в соответствии с используемой схемой расположения детекторов, но с обязательным указанием длины волны максимума излучения. Для источника белого света не существует турбидиметрической единицы мутности, поскольку любая окраска раствора будет вносить погрешность в результаты измерений. Для приборов с ИК-источником окраска растворов не оказывает мешающего влияния, что позволяет использовать для измерения мутности турбидиметрическую единицу FAU.

    Детекторы для мутномеров

    Способы детектирования удобно обозначать углом расположения детекторов:

  • 180 ° — детектор расположен на одной оси с источником излучения, анализируется проходящий свет (турбидиметрия). Детектор применим для анализа неокрашенных растворов (или окрашенных при использовании ИК-источника) в диапазоне примерно от 5 до 1000 FTU;
  • 90 ° — детектор расположен под углом 90 ° к источнику излучения, анализируется свет, рассеянный под прямым углом (нефелометрия). Детектор обеспечивает наилучший отклик при анализе низких и сверхнизких значений мутности;

    Читайте также:  Чем измерить напряжение ddr3

    90 ° +ХХ ° — помимо нефелометрического детектора, расположенного под углом 90 ° используются один или несколько детекторов, расположенных под другими углами (обычно 180 ° , 45 ° , 135 ° ), что обеспечивает больший измерительный диапазон и частично компенсирует влиянием цветности. Сигналы детекторов обрабатываются по специальному алгоритму (у каждого производителя он свой) и итоговый результат выдается в нефелометрических единицах с пометкой R или ratio;

    детекторы, расположенные под другими углами к источнику излучения для обеспечения максимальной точности в требуемом диапазоне измерения. Наиболее известен детектор 260-285 ° , т.н. детектор обратного рассеяния (back scattering), для обозначения которого к единице измерения добавляется суффикс BS; Примерная зависимость отклика различных детекторов от величины мутности приведена на рис. 2. В качестве примера был взят анализатор HACH 2100 AN. В зависимости от размеров кюветы и интенсивности источника абсолютные значения мутности могут изменяться. Из данного рисунка видно, что нефелометрический детектор имеет ограниченный диапазон применения и (в сочетании с турбидиметрическим детектором) обеспечивает диапазон измерения до 1000 — 1100 FTU. В тоже время применение дополнительных детекторов прямого и обратного рассеяния позволяет увеличить диапазон измерения на порядок. Важно заметить, что на приборе может быть установлено несколько детекторов, но в зависимости от режима и диапазона измерения может использоваться только один или несколько, что позволяет получать результаты в различных единицах.

    Рис. 2 Отклик детекторов

    Практика применения различных единиц мутности

    Очень часто индексы в обозначениях единиц опускаются, и потому указанная единица в большинстве случаев может служить лишь ориентиром. Как правило, реальную информацию о методе измерения можно получить только изучив технические характеристики прибора. К сожалению, практика достаточно произвольного манипулирования используемыми обозначениями характерна не только для многих аналитиков, но и для авторитетных производителей. Так, например, в моделях мутномеров HI93701 (HANNA Instruments) и Turb355IR (WTW) вместо единиц FNU указываются единицы NTU (см. табл. 2). С формальной точки зрения, полученные значения FNU нельзя приравнивать к NTU, поскольку характеристики рассеяния белого света существенно отличаются от рассеяния монохроматического излучения в ближней ИК-области. Да и помимо различий в источниках стандарты USEPA и ISO имеют место еще целый ряд отличий в методике проведения измерений (см. табл. 1).

    USEPA 180.1 ISO 7027
    Спектральный диапазон Вольфрамовая лампа с температурой цвета 2200 — 3000 ° К 860 нм
    Ширина спектральной линии не определена 60 нм с конусом расхождения не более 1.5 градуса
    90 ° ± 30 ° 90 ° ± 2.5 °
    Апертурный угол не определен от 20 ° до 30 °
    Расстояние, пройденное испускаемым и рассеянным в образце излучением 10 см не определено
    Калибровочные стандарты Формазин или AEPA-1 Формазин

    К преимуществам стандарта ISO можно отнести то, что он дополнительно включает нормативы измерения мутности с использованием нескольких детекторов (в первую очередь детектор проходящего света), в то время как USEPA предполагает использование только «чистой» нефелометрии, что фактически ограничивает его область применения диапазоном 0-40 NTU.

    Источник

    Основные показатели качества воды

    Мутность и прозрачность

    Мутность – показатель качества воды, обусловленный присутствием в воде нерастворенных и коллоидных веществ неорганического и органического происхождения. Причиной мутности поверхностных вод являются илы, кремниевая кислота, гидроокиси железа и алюминия, органические коллоиды, микроорганизмы и планктон. В грунтовых водах мутность вызвана преимущественно присутствием нерастворенных минеральных веществ, а при проникании в грунт сточных вод – также и присутствием органических веществ. В России мутность определяют фотометрическим путем сравнения проб исследуемой воды со стандартными суспензиями. Результат измерений выражают в мг/дм 3 при использовании основной стандартной суспензии каолина или в ЕМ/дм 3 (единицы мутности на дм 3 ) при использовании основной стандартной суспензии формазина. Последнюю единицу измерения называют также Единица Мутности по Формазину (ЕМФ) или в западной терминологии FTU (Formazine Turbidity Unit). 1FTU=1ЕМФ=1ЕМ/ дм 3 . В последнее время в качестве основной во всем мире утвердилась фотометрическая методика измерения мутности по формазину, что нашло свое отражение в стандарте ISO 7027 (Water quality — Determination of turbidity). Согласно этому стандарту, единицей измерения мутности является FNU (Formazine Nephelometric Unit). Агентство по Охране Окружающей Среды США (U.S. EPA) и Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) используют единицу измерения мутности NTU (Nephelometric Turbidity Unit). Соотношение между основными единицами измерения мутности следующее: 1 FTU(ЕМФ)=1 FNU=1 NTU.

    ВОЗ по показаниям влияния на здоровье мутность не нормирует, однако с точки зрения внешнего вида рекомендует, чтобы мутность была не выше 5 NTU (нефелометрическая единица мутности), а для целей обеззараживания – не более 1 NTU.

    Мера прозрачности – высота столба воды, при которой можно наблюдать опускаемую в воду белую пластину определенных размеров (диск Секки) или различать на белой бумаге шрифт определенного размера и типа (шрифт Снеллена). Результаты выражаются в сантиметрах.

    Таблица 1 Характеристика вод по прозрачности (мутности)

    Прозрачность Единица измерения, см
    Мутная Более 10 до 20
    Средней мутности Более 20 до 25
    Маломутная Более 25 до 30
    Прозрачная Более 30
    Очень мутная Менее 10

    Цветность

    Цветность – показатель качества воды, обусловленный главным образом присутствием в воде гуминовых и фульфовых кислот, а также соединений железа (Fe 3+ ). Количество этих веществ зависит от геологических условий в водоносных горизонтах и от количества и размеров торфяников в бассейне исследуемой реки. Так, наибольшую цветность имеют поверхностные воды рек и озер, расположенных в зонах торфяных болот и заболоченных лесов, наименьшую – в степях и степных зонах. Зимой содержание органических веществ в природных водах минимальное, в то время как весной в период половодья и паводков, а также летом в период массового развития водорослей – цветения воды — оно повышается. Подземные воды, как правило, имеют меньшую цветность, чем поверхностные. Таким образом, высокая цветность является тревожным признаком, свидетельствующим о неблагополучии воды. При этом очень важно выяснить причину цветности, так как методы удаления, например, железа и органических соединений отличаются. Наличие же органики не только ухудшает органолептические свойства воды, приводит к возникновению посторонних запахов, но и вызывает резкое снижение концентрации растворенного в воде кислорода, что может быть критично для ряда процессов водоочистки. Некоторые в принципе безвредные органические соединения, вступая в химические реакции (например, с хлором), способны образовывать очень вредные и опасные для здоровья человека соединения.
    Цветность измеряется в градусах платино-кобальтовой шкалы и колеблется от единиц до тысяч градусов – таблица 2.

    Таблица 2 Характеристика вод по цветности

    Цветность Единицы измерения, градус платино-кобальтовой шкалы
    Очень малая До 25
    Малая Более 25 до 50
    Средняя Более 50 до 80
    Высокая Более 80 до 120
    Очень высокая Более 120

    Вкус и привкус

    Вкус воды определяется растворенными в ней веществами органического и неорганического происхождения и различается по характеру и интенсивности. Различают четыре основных вида вкуса: соленый, кислый, сладкий, горький. Все другие виды вкусовых ощущений называются привкусами (щелочной, металлический, вяжущий и т.п.). Интенсивность вкуса и привкуса определяют при 20°С и оценивают по пятибалльной системе, согласно ГОСТ 3351-74*.

    Читайте также:  Федеральный государственный реестр средств измерений

    Качественную характеристику оттенков вкусовых ощущений – привкуса – выражают описательно: хлорный, рыбный, горьковатый и так далее. Наиболее распространенный соленый вкус воды чаще всего обусловлен растворенным в воде хлоридом натрия, горький – сульфатом магния, кислый – избытком свободного диоксида углерода и т.д. Порог вкусового восприятия соленых растворов характеризуется такими концентрациями (в дистиллированной воде), мг/л: NaCl – 165; CaCl2 – 470; MgCl2 – 135; MnCl2 – 1,8; FeCl2 – 0,35; MgSO4 – 250; CaSO4 – 70; MnSO4 – 15,7; FeSO4 – 1,6; NaHCO3 – 450.

    По силе воздействия на органы вкуса ионы некоторых металлов выстраиваются в следующие ряды:

    • катионы: NH 4+ > Na + > K + ; Fe 2+ > Mn 2+ > Mg 2+ > Ca 2+ ;
    • анионы: ОН — > NO 3- > Cl — > HCO 3- > SO4 2- .

    Таблица 3 Характеристика вод по интенсивности вкуса

    Интенсивность вкуса и привкуса Характер появления вкуса и привкуса Оценка интенсивности, балл
    Нет Вкус и привкус не ощущаются
    Очень слабая Вкус и привкус не ощущаются потребителем, но обнаруживаются при лабораторном исследовании 1
    Слабая Вкус и привкус замечаются потребителем, если обратить на это его внимание 2
    Заметная Вкус и привкус легко замечаются и вызывают неодобрительный отзыв о воде 3
    Отчетливая Вкус и привкус обращают на себя внимание и заставляют воздержаться от питья 4
    Очень сильная Вкус и привкус настолько сильные, что делают воду непригодной к употреблению 5

    Запах

    Запах – показатель качества воды, определяемый органолептическим методом с помощью обоняния на основании шкалы силы запаха. На запах воды оказывают влияние состав растворенных веществ, температура, значения рН и целый ряд прочих факторов. Интенсивность запаха воды определяют экспертным путем при 20°С и 60°С и измеряют в баллах, согласно требованиям.

    Следует также указывать группу запаха по следующей классификации:

    По характеру запахи делят на две группы:

    • естественного происхождения (живущие и отмершие в воде организмы, загнивающие растительные остатки и др.) – таблица 4;
    • искусственного происхождения (примеси промышленных и сельскохозяйственных сточных вод).
      Запахи второй группы (искусственного происхождения) называют по определяющим запах веществам: хлорный, бензиновый и т.д.

    Таблица 4 Запахи естественного происхождения

    Обозначение запаха Примерный род запаха Характер запаха
    А Ароматический Огуречный, цветочный
    Б Болотный Илистый, тинистый
    Г Гнилостный Фекальный, сточный
    Д Древесный Запах морской щепы, древесной коры
    З Землистый Прелый, запах свежевспаханной земли, глинистый
    П Плесневый Затхлый, застойный
    Р Рыбный Запах рыбьего жира, рыбы
    С Сероводородный Запах тухлых яиц
    Т Травянистый Запах скошенной травы, сена
    Н Неопределенный Запахи естественного происхождения, не подходящие под предыдущие определения

    Интенсивность запаха по ГОСТ 3351-74* оценивают в шестибальной шкале – таблица 5.

    Таблица 5 Характеристика вод по интенсивности запаха

    Интенсивность запаха Характер появления запаха Оценка интенсивности, балл
    Нет Запах не ощущается
    Очень слабая Запах не ощущается потребителем, но обнаруживается
    при лабораторном исследовании
    1
    Слабая Запах замечается потребителем, если обратить на это его внимание 2
    Заметная Запах легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв о воде 3
    Отчетливая Запах обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья 4
    Очень сильная Запах настолько сильный, что делает воду
    непригодной к употреблению
    5

    Водородный показатель (рН)

    Водородный показатель (рН) — характеризует концентрацию свободных ионов водорода в воде и выражает степень кислотности или щелочности воды (соотношение в воде ионов Н + и ОН — образующихся при диссоциации воды) и количественно определяется концентрацией ионов водорода pH = — Ig [H + ]

    Если в воде пониженное содержание свободных ионов водорода (рН>7) по сравнению с ионами ОН-, то вода будет иметь щелочную реакцию, а при повышенном содержании ионов Н + (рН 9.5

  • Контроль над уровнем рН особенно важен на всех стадиях водоочистки, так как его “уход” в ту или иную сторону может не только существенно сказаться на запахе, привкусе и внешнем виде воды, но и повлиять на эффективность водоочистных мероприятий. Оптимальная требуемая величина рН варьируется для различных систем водоочистки в соответствии с составом воды, характером материалов, применяемых в системе распределения, а также в зависимости от применяемых методов водообработки.

    Обычно уровень рН находится в пределах, при которых он непосредственно не влияет на потребительские качества воды. Так, в речных водах pH обычно находится в пределах 6.5-8.5, в атмосферных осадках 4.6-6.1, в болотах 5.5-6.0, в морских водах 7.9-8.3. Поэтому ВОЗ не предлагает какой-либо рекомендуемой по медицинским показателям величины для рН. Вместе с тем известно, что при низком рН вода обладает высокой коррозионной активностью, а при высоких уровнях (рН>11) вода приобретает характерную мылкость, неприятный запах, способна вызывать раздражение глаз и кожи. Именно поэтому для питьевой и хозяйственно-бытовой воды оптимальным считается уровень рН в диапазоне от 6 до 9.

    Кислотность

    Кислотностью называют содержание в воде веществ, способных вступать в реакцию с гидроксид-ионами (ОН — ). Кислотность воды определяется эквивалентным количеством гидроксида, необходимого для реакции.

    В обычных природных водах кислотность в большинстве случаев зависит только от содержания свободного диоксида углерода. Естественную часть кислотности создают также гуминовые и другие слабые органические кислоты и катионы слабых оснований (ионы аммония, железа, алюминия, органических оснований). В этих случаях pH воды не бывает ниже 4.5.

    В загрязненных водоемах может содержаться большое количество сильных кислот или их солей за счет сброса промышленных сточных вод. В этих случаях pH может быть ниже 4.5. Часть общей кислотности, снижающей pH до величин 2+ ) и магния (Mg 2+ ), а также других катионов, которые выступают в значительно меньших количествах, таких как ионы: железа, алюминия, марганца (Mn 2+ ) и тяжелых металлов (стронций Sr 2+ , барий Ba 2+ ).

    Но общее содержание в природных водах ионов кальция и магния несравнимо больше содержания всех других перечисленных ионов – и даже их суммы. Поэтому под жесткостью понимают сумму количеств ионов кальция и магния – общая жесткость, складывающаяся из значений карбонатной (временной, устраняемой кипячением) и некарбонатной (постоянной) жесткости. Первая вызвана присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния, вторая наличием сульфатов, хлоридов, силикатов, нитратов и фосфатов этих металлов.

    В России жесткость воды выражают в мг-экв/дм 3 или в моль/л.

    Карбонатная жесткость (временная) – вызвана присутствием растворенных в воде бикарбонатов, карбонатов и углеводородов кальция и магния. Во время нагревания бикарбонаты кальция и магния частично оседают в растворе в результате обратимых реакций гидролиза.

    Некарбонатная жесткость (постоянная) – вызывается присутствием растворенных в воде хлоридов, сульфатов и силикатов кальция (не растворяются и не оседают в растворе во время нагревания воды).

    Таблица 7 Характеристика вод по значению общей жесткости

    Щелочность

    Щелочностью воды называется суммарная концентрация содержащихся в воде анионов слабых кислот и гидроксильных ионов (выражена в ммоль/л), вступающих в реакцию при лабораторных исследованиях с соляной или серной кислотами с образованием хлористых или сернокислых солей щелочных и щелочноземельных металлов.

    Различают следующие формы щелочности воды: бикарбонатная (гидрокарбонатная), карбонатная, гидратная, фосфатная, силикатная, гуматная – в зависимости от анионов слабых кислот, которыми обусловливается щелочность. Щелочность природных вод, рН которых обычно 7 выступает в виде иона HS-;

  • при pH = 5 ÷ 7 может быть в виде, как H2S, так и HS-.
  • Сульфаты

    Сульфаты (SO4 2- ) – наряду с хлоридами являются наиболее распространенными видами загрязнения в воде. Они поступают в воду вследствие вымывания осадочных горных пород, выщелачивания почвы и иногда вследствие окисления сульфидов и серы – продуктов расклада белка из сточных вод. Большое содержание сульфатов в воде может быть причиной болезней пищеварительного тракта, а также такая вода может вызывать коррозию бетона и железобетонных конструкций.

    Двуокись углерода

    Двуокись углерода (CO2) – в зависимости от реакции pH воды может быть в следующих видах:

    • pH 10,5 – в основном в виде иона карбоната CO3 2- .

    Агрессивная двуокись углерода – это часть свободной двуокиси углерода (CO2), которая необходима для удержания растворенных в воде углеводородов от разложения. Она очень активна и вызывает коррозию металлов. Кроме того, приводит к растворению карбоната кальция СаСО3 в строительных растворах или бетоне и поэтому ее необходимо удалять из воды, предназначенной для строительных целей. При оценке агрессивности воды, наряду с агрессивной концентрацией двуокиси углерода, следует также учитывать содержание солей в воде (солесодержание). Вода с одинаковым содержанием агрессивного CO2, тем более агрессивна, чем выше ее солесодержание.

    Растворенный кислород

    Поступление кислорода в водоем происходит путем растворения его при контакте с воздухом (абсорбции), а также в результате фотосинтеза водными растениями. Содержание растворенного кислорода зависит от температуры, атмосферного давления, степени турбулизации воды, минерализации воды и др. В поверхностных водах содержание растворенного кислорода может колебаться от 5 до 14 мг/л. В артезианской воде кислород практически отсутствует.

    Относительное содержание кислорода в воде, выраженное в процентах его нормального содержания и называется степенью насыщения кислородом. Этот параметр зависит от температуры воды, атмосферного давления и уровня минерализации. Вычисляется по формуле: M = (a×0,1308×100)/N×P, где

    М – степень насыщения воды кислородом, %;
    а – концентрация кислорода, мг/дм 3 ;
    Р – атмосферное давление в данной местности, МПа.
    N – нормальная концентрация кислорода при данной температуре и общем давлении 0,101308 МПа, приведенная в следующей таблице:

    Таблица 8 Растворимость кислорода в зависимости от температуры воды

    Температура воды, °С мг О2/дм 3
    14,6
    10 14,6
    20 9,1
    30 7,5
    40 6,5
    50 5,6
    60 4,8
    80 2,9
    100 0,0

    Окисляемость

    Окисляемость – это показатель, характеризующий содержание в воде органических и минеральных веществ, окисляемых сильным окислителем. Окисляемость выражается в мгO2 необходимого на окисление этих веществ, содержащихся в 1 дм 3 исследованной воды.

    Различают несколько видов окисляемости воды: перманганатную (1 мг KMnO4 соответствует 0,25 мг O2), бихроматную, иодатную, цериевую. Наиболее высокая степень окисления достигается бихроматным и иодатным методами. В практике водоочистки для природных малозагрязненных вод определяют перманганатную окисляемость, а в более загрязненных водах – как правило, бихроматную окисляемость (называемую также ХПК – химическое потребление кислорода). Окисляемость является очень удобным комплексным параметром, позволяющим оценить общее загрязнение воды органическими веществами. Органические вещества, находящиеся в воде весьма разнообразны по своей природе и химическим свойствам. Их состав формируется как под влиянием биохимических процессов протекающих в водоеме, так и за счет поступления поверхностных и подземных вод, атмосферных осадков, промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод. Величина окисляемости природных вод может варьироваться в широких пределах от долей миллиграммов до десятков миллиграммов О2 на литр воды.

    Поверхностные воды имеют более высокую окисляемость, а значит, в них содержатся высокие концентрации органических веществ по сравнению с подземными водами. Так, горные реки и озера характеризуются окисляемостью 2-3 мг О2/дм 3 , реки равнинные – 5-12 мг О2/дм 3 , реки с болотным питанием – десятки миллиграммов на 1 дм 3 .

    Подземные же воды имеют в среднем окисляемость на уровне от сотых до десятых долей миллиграмма О2/дм 3 (исключения составляют воды в районах нефтегазовых месторождений, торфяников, в сильно заболоченных местностях, подземных вод северной части РФ).

    Электропроводность

    Электропроводность – это численное выражение способности водного раствора проводить электрический ток. Электрическая проводимость природной воды зависит в основном от степени минерализации (концентрации растворенных минеральных солей) и температуры. Благодаря этой зависимости, по величине электропроводности можно с определенной степенью погрешности судить о минерализации воды. Такой принцип измерения используется, в частности, в довольно распространенных приборах оперативного измерения общего солесодержания (так называемых TDS-метрах).

    Дело в том, что природные воды представляют собой растворы смесей сильных и слабых электролитов. Минеральную часть воды составляют преимущественно ионы натрия (Na + ), калия (K + ), кальция (Ca2 + ), хлора (Cl — ), сульфата (SO4 2- ), гидрокарбоната (HCO3-).

    Этими ионами и обуславливается в основном электропроводность природных вод. Присутствие же других ионов, например трехвалентного и двухвалентного железа (Fe 3+ и Fe 2+ ), марганца (Mn 2+ ), алюминия (Al 3+ ), нитрата (NO 3- ), HPO 4- , H2PO4- и т.п. не столь сильно влияет на электропроводность (конечно при условии, что эти ионы не содержатся в воде в значительных количествах, как например, это может быть в производственных или хозяйственно-бытовых сточных водах). Погрешности же измерения возникают из-за неодинаковой удельной электропроводимости растворов различных солей, а также из-за повышения электропроводимости с увеличением температуры. Однако, современный уровень техники позволяет минимизировать эти погрешности, благодаря заранее рассчитанным и занесенным в память зависимостям.

    Электропроводность не нормируется, но величина 2000 мкС/см примерно соответствует общей минерализации в 1000 мг/л.

    Окислительно-восстановительный потенциал (редокс-потенциал, Eh)

    Окислительно-восстановительный потенциал (мера химической активности) Eh вместе с рН, температурой и содержанием солей в воде характеризует состояние стабильности воды. В частности этот потенциал необходимо учитывать при определении стабильности железа в воде. Eh в природных водах колеблется в основном от -0,5 до +0,7 В, но в некоторых глубоких зонах Земной коры может достигать значений минус 0,6 В (сероводородные горячие воды) и +1,2 В (перегретые воды современного вулканизма).

    Подземные воды классифицируются:

    • Eh > +(0,1–1,15) В – окислительная среда; в воде присутствует растворенный кислород, Fe 3+ , Cu 2+ , Pb 2+ , Mo 2+ и др.
    • Eh – 0,0 до +0,1 В – переходная окислительно-восстановительная среда, характеризуется неустойчивым геохимическим режимом и переменным содержанием кислорода и cероводорода, а также слабым окислением и слабым восстановлением разных металлов;
    • Eh 2+ , Mn 2+ , Mo 2+ и др.

    Зная значения рН и Eh, можно по диаграмме Пурбэ установить существования соединений и
    элементов Fe 2+ , Fe 3+ , Fe(ОН)2, Fe(ОН)3, FeСО3, FeS, (FeOH) 2+ .

    Источник