orgaanilised ühendid vees. Loodusliku vee orgaanilised lisandid. Lahustunud mineraalsoolad

Paljud reovee liigid sisaldavad lagunemisohtlikke aineid, välja arvatud mõned tööstuslikud reovesi, mis koosnevad peamiselt keemiliselt mürgistest komponentidest. Mädanev aine, nagu liha või veri, on oma olemuselt orgaaniline ja allub universaalsele loodusseadusele – lagunemisele, mis viib lõpuks mineraliseerumiseni. Kuna, nagu eespool kirjeldatud liha lagunemise puhul, stimuleerivad ja hoiavad lagunemisprotsessi autolüütilised ensüümid, kehtib suur osa eelnevast nii reovee kui ka liha kohta. Erinevus, mida tuleb märkida juba mädaneva aine ebaühtlast kontsentratsiooni silmas pidades - esimesel juhul kompaktne liha ja teisel juhul - emulsioon jne, ei kehti lagunemisprotsessi olemuse kohta, isegi kui viimased esinevad taaskasutusettevõtete reovees, kus varem on kokku kuumtöötlus ülekuumendatud auru füüsilisel toimel (lagunemine keetmise teel). Osa eoseid moodustavatest mikroorganismidest jääb steriliseerimisel ellu ja on samuti kaasatud lagunemisprotsessi. Sel juhul väheneb biokeemiline hapnikuvajadus protsentuaalselt.

Vastupidiselt jõupingutustele, mida tehakse teatud ajahetkel ringlussevõtuettevõtete toorainete lagunemisprotsessi katkestamiseks sööda säilitamise eesmärgil, on kõik reoveepuhastuse jõupingutused suunatud sellele, et hapnikuga varustamise kaudu orgaaniliste komponentide kiire ja täielik mineraliseerumine. Kui mineraliseerumisprotsess on pärsitud, näiteks reovee suurenenud rasvasisaldusega, tuleb sellele soovimatule säilituslaadsele mõjule eriti jõuliselt vastu seista (Randolph, 1977).

Reoveepuhastus on sisuliselt settimine koos mädamuda tekkega, samuti mikroorganismide lagundamistegevus aerobioosi (aktiivmuda) käigus. Mikroorganismide toimel anaerobioosi käigus tekkiv mädamuda dehüdreerub, aktiivmudahelbed aga toetavad kõiki reoveepuhastuse bioloogilisi protsesse. Ilma inimese pingutuseta ( metaanipaak, settimine, Emscheri kaev), siis on aerobioosi pikaajaliseks säilitamiseks vaja vastupidi keerulisi tehnilisi struktuure (biofiltrid, oksüdatsioonitiigid, aktiveerimisahelad, kaskaadid).

Hapnikuga varustamine on oluline eeldus reovees sisalduvat orgaanilist ainet lagundavate mikroobide paljunemiseks. Veelgi enam, mikroobide arv väheneb (anaerobioosi soov), kui kasutatud hapnikku ei asendata pidevalt ja regulaarselt uuega (bakterid ja seened on C-heterotroofsed). See on nende orgaanilise aine lagundamise võime aluseks. See mikroobide funktsioon on oluline osa ökoloogilisest süsteemist, mille raames tuleks mõelda reovee ja selle puhastamise ning jõgede ja järvede bioloogilisele isepuhastumisele. Looduslikes veekogudes ja reovees olevad bakterid on "rahuldunud" ebaolulise toitainete kontsentratsiooniga. 47 bakteriperekonnast 39-l on esindajad veekogude ja reovee mikroflooras (Reinheimer, 1975). Siin leidub ka seeni, mis neelavad ka orgaanilist ainet, kuna on C-heterotroofsed. Enamik seeni vajab ka vaba hapnikku. Seeni iseloomustab kõrge pH-taluvus ja sageli suhteliselt suur temperatuurivahemik, mille juures need võivad eksisteerida (pH 3,2-9,6; temperatuur 1-33°C). Seened lagundavad valke, suhkrut, rasvu, tärklist, pektiinid, hemitselluloosi, tselluloosi, kitiini ja ligniini. Saprofüütide arv mikroobide koguarvu suhtes tugevalt saastunud veehaardes jääb vahemikku 1:5–1:100, oligotroofsetes veekogudes aga 1:100–1:1000. Heitvee temperatuur ja selle valguküllastus mõjutavad tugevalt heterotroofsete bakterite taastumisperioodi ja mikroobse floora koostist. Esmalt ilmuvad reovette saprofüüdid, seejärel tselluloosi lagundavad mikroobid ja lõpuks nitrifitseerivad bakterid, mida on esindatud kõige rohkem. Iga milliliiter olmereovett võib sisaldada 3–16 miljonit bakterit, sealhulgas kümneid või isegi sadu tuhandeid coli baktereid. Selline reovesi sisaldab laias valikus Enterobakterid. Orgaanilise aine rikas reovesi rikastub kergesti klamüdobakteritega, eriti Sphaerotilus natans, mis võib hiljem viia nähtuseni, mida nimetatakse seente sundimiseks. Saprofüüdid erinevad patogeensetest mikroobidest eelkõige selle poolest, et esimesed lagundavad ainult elutut orgaanilist ainet, teised aga ka eluskudesid. Sellisel juhul valmistavad patogeenid ette saprofüütide tegevusvälja, hävitades eluskuded täielikult või osaliselt. Biokeemiline hapnikutarve (BHT) on hapniku hulk, mis on vajalik nimetatud liikide mikroorganismidele nii ringlussevõtu kui ka muude ettevõtete reovees kahjulike orgaaniliste ainete lagundamiseks. On selge, et mikroorganismide suurenenud hapnikuvajadus viitab reovee saastumisele. Mõõtes biokeemilist hapnikuvajadust viiepäevase perioodi jooksul (BODb), on võimalik määrata või ligikaudselt hinnata nii reovee saastatuse astet kahjulike orgaaniliste ainetega kui ka puhastussüsteemi enda toimimise kvaliteeti. Sel viisil saadud andmeid saab täiendada ainete keemilise hapnikuvajaduse, sadestunud ainete hulga ja lagunemisvõime määramisega. Soovitav on alati määrata pH väärtus ja vajadusel ka kõige laiemalt esindatud bakterite arv ja tüüp (vt lk 193 jj).

orgaaniline aine. Veevarustusallikate veest leiti mitu tuhat erinevat keemilist klassi ja rühma kuuluvaid orgaanilisi aineid. Loodusliku päritoluga orgaanilised ühendid - humiinained, erinevad amiinid jne - võivad muuta vee organoleptilisi omadusi ja seetõttu on nende mürgiste omaduste tõenäosus tsentraliseeritud joogiveevarustussüsteemide joogivees väike, kuna need peavad olema eemaldatakse veetöötluse ajal.

Pole kahtlust, et tehnogeense päritoluga orgaanilised ained võivad joogiveega sattudes kehale kahjulikult mõjuda. Nende sisalduse analüütiline kontroll joogivees on keeruline mitte ainult nende tohutu hulga tõttu, vaid ka seetõttu, et paljud neist on väga ebastabiilsed ja nende pidev muundumine toimub vees. Seetõttu ei saa analüütiline kontroll tuvastada kõiki joogivees esinevaid orgaanilisi ühendeid. Paljudel orgaanilistel ainetel on aga väljendunud organoleptilised omadused (lõhn, maitse, värvus, vahutamisvõime), mis võimaldab neid tuvastada ja piirata nende sisaldust joogivees. Selliste ainete näideteks on: sünteetilised pindaktiivsed ained (pindaktiivsed ained), mis moodustavad madala (mittetoksilise) kontsentratsiooniga vahtu; fenoolid, mis annavad veele spetsiifilise lõhna; palju fosfororgaanilisi ühendeid. Orgaanilised ained on alati reservuaaride looduslikus vees. Nende kontsentratsioon võib mõnikord olla väga madal (näiteks kevad- ja sulavetes). Orgaaniliste ainete looduslikud allikad on taimset ja loomset päritolu organismide lagunevad jäänused, mis nii vees elavad kui ka lehestikust, õhu kaudu, kaldalt jne veehoidlasse langevad. Lisaks looduslikele allikatele leidub ka tehnogeenseid orgaaniliste ainete allikaid: transpordiettevõtted (naftatooted), tselluloosi- ja paberi- ning puidutöötlemisettevõtted (ligniinid), lihatöötlemisettevõtted (valguühendid), põllumajandus- ja fekaaliheited jne. Orgaaniline reostus satub reservuaari erineval viisil, peamiselt reovee ja vihmapinna väljauhtumisega pinnasest. Orgaaniliste ainete sisaldust hinnatakse BHT ja KHT näitajate järgi. Biokeemiline ja keemiline hapnikutarve – BHT ja KHT – hügieenis, hüdrokeemias ja ökoloogias kasutusele võetud terviklikud näitajad, mis iseloomustavad ebastabiilsete (mittekonservatiivsete) orgaaniliste ainete sisaldust vees, mis muunduvad vees hüdrolüüsi, oksüdatsiooni ja muude protsesside käigus. Selliste ainete sisaldust väljendatakse hapniku koguses, mis on vajalik nende oksüdeerimiseks tugevalt happelises keskkonnas permanganaadi (BOD) või bikromaadiga (KHT). Nende ainete hulka kuuluvad alifaatsed happed, mõned estrid, amiinid, alkoholid. Seega peaks joogivee analüütiline kontroll olema suunatud piisavalt stabiilsete (konservatiivsete) ainete väljaselgitamisele, millel ei ole väljendunud organoleptilised omadused, kuid mis kujutavad endast suurt terviseohtu tugeva toksilisuse, kumulatiivsuse või pikaajalise mõju tõttu, mis on ebasoodne indiviidi või järgnevate põlvkondade tervisele.(mutageenne – muutuv pärilik struktuur, kantserogeenne, embrüotoksiline, gonadotoksiline). Nendest ühenditest on suure hügieenilise tähtsusega järgmised rühmad: põllumajanduslikud pestitsiidid, polüaromaatsed süsivesinikud, trihalometaanid. Viimasel ajal on kirjanduses laialdaselt käsitletud dioksiinide, dibensofuraanide ja bifenüülide – tehnogeensete saaduste – hügieenilist tähtsust.

Looduslikes tingimustes hävitavad vees olevad orgaanilised ained bakterite poolt, läbides aeroobse biokeemilise oksüdatsiooni koos süsinikdioksiidi moodustumisega. Sel juhul kulub oksüdatsiooniks vees lahustunud hapnik. Suure orgaanilise aine sisaldusega veekogudes kulub suurem osa RA-st biokeemiliseks oksüdatsiooniks, jättes sellega teised organismid hapnikuta. Seetõttu suureneb madalale RA sisaldusele vastupidavamate organismide hulk, kaovad hapnikku armastavad liigid ja tekivad hapnikuvaegust taluvad liigid. Seega orgaaniliste ainete biokeemilise oksüdatsiooni protsessis vees DO kontsentratsioon väheneb ja see vähenemine on kaudselt orgaaniliste ainete sisalduse mõõt vees. Vastavat veekvaliteedi näitajat, mis iseloomustab orgaaniliste ainete kogusisaldust vees, nimetatakse biokeemiliseks hapnikutarbeks (BOD).

BHT on hapniku kogus (mg), mis on vajalik orgaanilise aine oksüdeerimiseks 1 liitris vees aeroobsetes tingimustes, ilma valgusele juurdepääsuta, temperatuuril 20 ° C teatud aja jooksul vees toimuvate biokeemiliste protsesside tulemusena. BHT määramine põhineb RA kontsentratsiooni mõõtmisel veeproovis vahetult pärast proovivõttu, samuti pärast proovi inkubeerimist. Proovi inkubeerimine toimub ilma õhu juurdepääsuta hapnikukolvis (st samas anumas, kus määratakse RK väärtus) biokeemilise oksüdatsioonireaktsiooni kulgemiseks vajaliku aja jooksul. Kuna biokeemilise reaktsiooni kiirus sõltub temperatuurist, siis inkubeerimine toimub konstantse temperatuuri režiimis (20 ± 1) °C ja BHT analüüsi täpsus sõltub temperatuuri väärtuse hoidmise täpsusest. Tavaliselt määratakse BHT 5 inkubatsioonipäevaks (BOD5). Samuti saab määrata 10 päeva BHT10 ja 20 päeva BHTsumma (sellisel juhul oksüdeerub vastavalt umbes 90 ja 99% orgaanilistest ainetest). Esialgu on aktsepteeritud, et BHT5 on umbes 70% BODFULL, kuid see võib sõltuvalt oksüdeerivast ainest olla vahemikus 10 kuni 90%. Vea BHT määramisel võib põhjustada ka proovi valgustus, mis mõjutab mikroorganismide elutähtsat aktiivsust ja võib mõnel juhul põhjustada fotokeemilist oksüdatsiooni. Seetõttu inkubeeritakse proovi ilma valguse juurdepääsuta (pimedas kohas).

Orgaaniliste ainete biokeemilise oksüdatsiooni tunnuseks vees on sellega kaasnev nitrifikatsiooniprotsess, mis moonutab RK tarbimise olemust. Kui nii looduslik kui ka olmereovesi sisaldab palju mikroorganisme, mis võivad areneda vees sisalduvate orgaaniliste ainete tõttu, siis paljud tööstusliku reovee liigid on steriilsed või sisaldavad mikroorganisme, mis ei ole võimelised orgaanilisi aineid aeroobselt töötlema. Mikroobe saab aga kohandada (kohandada) erinevate, sealhulgas toksiliste ühendite olemasoluga. Seetõttu kasutatakse sellise reovee (neid iseloomustab tavaliselt suurenenud orgaaniliste ainete sisaldus) analüüsimisel tavaliselt lahjendamist hapnikuga küllastunud ja kohandatud mikroorganismide lisandeid sisaldava veega. selliste vete koostis sisaldab sageli aineid, mis aeglustavad oluliselt biokeemilise oksüdatsiooni protsessi ja millel on mõnikord toksiline mõju bakteriaalsele mikrofloorale.

Orgaaniliste ainete kahjulikku mõju veekogule võivad põhjustada:

1. Üksikud orgaanilised ained nende mürgisuse tõttu;

2. Veekogus esinevate orgaaniliste ainete kogum. See viimane mõju võib olla kahekordne:

2.1. Orgaaniline aine ei pruugi olla mürgine. Paljusid neist, kui neid esineb väikestes kontsentratsioonides, võib pidada kasulikuks, kuna. toimida mikroorganismide toiduna. Siiski kohtame sagedamini orgaaniliste ainete kahjulikku mõju. Orgaanilisest ainest toituvad aeroobsed mikroorganismid tarbivad vees lahustunud hapnikku. Kui see tarbimine ületab fotosünteesi või reservuaari pinnal oleva õhust imendumise (reaeratsiooni) tõttu värske hapnikuga varustamise, on tingimused aeroobsetele elusorganismidele kahjulikud. Aga kui orgaaniline reostus ja sellega kaasnev hapnikutarbimine ei ületa mõõdukaid piire, s.t. aeroobsed mikroorganismid säilitatakse, seejärel orgaanilised lisandid osaliselt oksüdeeritakse viimaste poolt (dissimilatsioon), kasutatakse osaliselt biomassi tekitamiseks (assimilatsioon) ja eemaldatakse järk-järgult veest.

2.2. Lisaks võivad orgaanilised saasteained tervikuna avaldada mitmesuguseid muid negatiivseid mõjusid. Nende olemasolu peegeldub vee värvis ja läbipaistvuses; sageli nende mõjul muutuvad mittespetsiifilised lõhnad ja maitsed märgatavamaks; joogivee valmistamisel kloorimise või osoonimise teel suureneb oksüdeeriva aine tarbimine, mis toob kaasa joogivee maitse halvenemise.

Eelnevast järeldub, et ennekõike pakuvad huvi need orgaanilised saasteained, mis mikroorganismide poolt kiiresti oksüdeeruvad, seejärel pööratakse tähelepanu kõigile teistele orgaanilistele lisanditele, kuna igal juhul on nende esinemine vees ebasoovitav.

Vee analüüsimisel määratakse kõigepealt kindlaks orgaaniliste lisandite kogusisaldus. Sellise määratluse eesmärk võib olla erinev. Seega peaks madala orgaaniliste saasteainete sisaldusega allika- ja põhjavee analüüs kinnitama nende kasutamise võimalust joogiveena; pinnavete analüüs võimaldab välja selgitada võimalused nende hapnikueelarve säilitamiseks, samuti nende kasutamise võimalust; tugevalt saastunud olme- ja heitvee uurimisel lahendatakse kaevu nendega saastumise võimalikkuse või nende puhastamise meetodite küsimus.

Orgaaniliste ainete üldsisalduse määramiseks on ammu teada lihtsad meetodid, mis aga ei anna täielikku ja täpset teavet, näiteks süütekao määramine. Kaod süütamisel näitab orgaaniliste ja anorgaaniliste ainete massi, mis kaltsineerimisel (600 ° C) lenduvad või lagunevad, moodustades lenduvaid tooteid.

Loodusliku vee värv seotud orgaaniliste ainete – fulvohapete – sisaldusega, andes veele värvi.

Terviklikud tõrjemeetodid hõlmavad orgaaniliste saasteainete sisalduse hindamist kogu süsiniku järgi.

Orgaaniline süsinik kokku (C org.)

Orgaanilise süsiniku määramine põhineb selle oksüdatsiooni käigus eralduva CO 2 määramisel.Orgaanilise süsiniku oksüdeerimist saab läbi viia kahel viisil:

1. Orgaaniliste ainete kuivpõletamine hapnikuvoolus katalüsaatori (vaskoksiidi) kohal 900 o C juures.

2. Märgoksüdatsioon, näiteks kaaliumdikromaadiga K 2 Cr 2 O 7 happelises keskkonnas või persulfaadiga K 2 S 2 O 8, kasutades katalüsaatorit.

Mõlemad meetodid tagavad intensiivse oksüdatsiooni ja annavad võrreldavaid tulemusi erinevat tüüpi vee analüüsimisel.

Märgoksüdatsiooniprotsess toimub vastavalt skeemile:

2 Cr 2 O 7 2- + 14 H + + 6 = 2 Cr 3+ + 7 H 2 O

3 C o - 4 +2 H 2 O \u003d CO 2 + 4 H ___________

2 Cr 2 O 7 2- + 16 H + + 3 C o \u003d 4 Cr 3+ + 3 CO 2 + 8 H 2 O

"Märg" oksüdatsioonireaktsiooni kiirendamiseks kasutatakse katalüsaatorina Ag2SO4.

Määramine häirib karbonaatides ja lahustunud CO 2 -s leiduvat anorgaanilist seotud süsinikku. Need eemaldatakse kuivpõlemisel, puhudes segu hapnikuvooluga pH tasemel 4,6–4,8 või märja oksüdatsiooni ajal, seistes proovi happelise K 2 Cr 2 O 7 lahusega ilma kuumutamata. Sel juhul oksüdeeritakse kõik anorgaanilised ühendid ja CO 2 eemaldatakse õhuvooluga.

Orgaaniliste ainete lagunemisel tekkiv süsinikdioksiid määratakse IR-spektroskoopia abil või pärast katalüütilist hüdrogeenimist Ni katalüsaatoril metaaniks määratakse kromatograafiliselt leekionisatsioonidetektoriga.

Vabanenud CO 2 saab määrata ka keemiliselt: gravimeetriliselt pärast absorptsiooni askariidiga (naOH-ga immutatud asbestiga) või titrimeetriliselt pärast KOH või Ba (OH) 2 absorptsiooni:

CO 2 + H 2O \u003d H2CO3; H 2 CO 3 + KOH \u003d KHCO 3 + H 2 O

Saadud HCO 3 - tiitriti happega pH väärtuseni 4,3.

Ba(OH) 2 + CO 2 = BaCO 3 + H 2 O

BaCO 3 tiitritakse happega fenoolftaleiini kohal.

Samuti on olemas automaatsed analüsaatorid, mis registreerivad pidevalt orgaanilise süsiniku sisaldust veevoolus. Nende tööpõhimõte on järgmine: veeproov aurustatakse ja põletatakse t = 1000 o C juures õhuvoolus katalüsaatori juuresolekul. Tekkiva CO 2 määramiseks kasutatakse erinevaid meetodeid, näiteks gaasi soojusjuhtivuse muutust, kuid enamasti lõpetatakse määramine IR meetodil lihtsustatud seadmes, kuna mõõdetakse ainult moodustunud CO 2 piiki.

Kirjeldatud meetodid määravad ainult orgaaniliste ainete süsiniku, samas kui vesinikku ja muid elemente ei määrata. Seetõttu on orgaaniliste ainete sisalduse kohta kvantitatiivsete andmete saamine võimalik ainult siis, kui on teada nende elementaarne koostis.

Kui veeproovi orgaanilise osa kvalitatiivne koostis muutub vähe, siis on lihtne leida nende ainete keskmise molaarmassi ja orgaanilise süsiniku sisalduse suhet ning seeläbi saada koefitsient orgaanilise süsiniku sisalduse ümberarvestamiseks. orgaaniliste ainete kogus, väljendatuna mg/l. Toiduainetööstuse, olmereovee ja muu reovee puhul, milles orgaanilisi aineid esindavad peamiselt süsivesikud, valgud ja nende lagunemissaadused, võib selle koefitsiendi väärtuseks võtta 2,4–2,5. Biokeemiliselt puhastatud reovee, keemia- ja muu tööstusliku tootmise reovee puhul võivad need koefitsiendid olla väga erinevad. Seetõttu määratakse need iga veetüübi jaoks eraldi.

Lisaks on orgaanilise süsiniku koguväärtuse põhjal võimatu saada täpset teavet hinnangulise hapnikutarbimise kohta nende täielikuks oksüdatsiooniks, kuna selleks peavad teil olema andmed ka vesiniku sisalduse kohta orgaanilistes ainetes, mis samuti oksüdeeritakse, ja hapniku kohta, mis on osa nende ainete molekulidest.

Lahustatud hapnik

Looduslikus vees leidub lahustunud hapnikku molekulide kujul O2. Selle sisaldust vees mõjutavad kaks rühma vastupidiselt suunatud protsesse: ühed suurendavad hapniku kontsentratsiooni, teised vähendavad seda. Vett hapnikuga rikastavate protsesside esimene rühm peaks sisaldama:

• hapniku neelamise protsess atmosfäärist; selle protsessi kiirus suureneb koos temperatuuri langusega, rõhu tõusuga ja soolsuse vähenemisega;
• hapniku vabanemine veetaimestiku poolt fotosünteesi käigus, mis toimub seda tugevamalt, mida kõrgem on vee temperatuur, päikesevalguse intensiivsus ja rohkem toitaineid (P, N jne) vees;
• veekogudesse sattumine vihma- ja lumeveega, mis on tavaliselt hapnikuga üleküllastunud.

Vee hapnikusisaldust vähendavate protsesside rühma kuuluvad selle tarbimise reaktsioonid orgaaniliste ainete oksüdatsioonile: bioloogiline (organismide hingamine), biokeemiline (bakterite hingamine, hapniku tarbimine orgaaniliste ainete lagundamiseks) ja keemiline (oksüdatsioon). Fe2+, Mn2+, NO2-, NH4+, CH4, H2S). Hapniku tarbimise kiirus suureneb temperatuuri tõustes, bakterite ja muude veeorganismide ning keemilises ja biokeemilises oksüdatsioonis toimuvate ainete arvukuse tõustes. Lisaks võib vee hapnikusisalduse vähenemine toimuda selle eraldumise tõttu pinnakihtidest atmosfääri ja ainult siis, kui vesi antud temperatuuril ja rõhul osutub hapnikuga üleküllastunud.

Pinnavetes on lahustunud hapniku sisaldus väga erinev - 0 kuni 14 mg/l - ning on allutatud hooajalistele ja päevalistele kõikumistele. Viimased sõltuvad selle tootmis- ja tarbimisprotsesside intensiivsusest, seetõttu võetakse hapnikuproov enne kella 12 päeval, kuni hapnikusisaldus on saavutanud fotosünteesi tõttu kõrged väärtused (seirel püütakse fikseerida halvim). tingimused). Hapnikupuudust täheldatakse sagedamini kõrge saastavate orgaaniliste ainete kontsentratsiooniga veekogudes ning eutroofsetes veekogudes, mis sisaldavad suures koguses biogeenseid ja humiinseid aineid.

Hapniku kontsentratsioon määrab redokspotentsiaali suuruse ning suurel määral orgaaniliste ja anorgaaniliste ühendite keemilise ja biokeemilise oksüdatsiooni protsesside suuna ja kiiruse. Hapnikurežiimil on sügav mõju reservuaari elueale. Minimaalne lahustunud hapniku sisaldus, mis tagab kalade normaalse arengu, on umbes 5 mg/l. Selle alandamine 2 mg/l-ni põhjustab kalade massilise suremuse (surma). Mõjub negatiivselt veepopulatsiooni seisundile ja vee üleküllastumisele hapnikuga fotosünteesiprotsesside tulemusena koos veekihtide ebapiisavalt intensiivse segunemisega.

Pinnavee hapnikusisalduse määramine sisaldub vaatlusprogrammides hüdrobiontide, sealhulgas kalade elutingimuste hindamiseks ning ka kaudse tunnusena pinnavee kvaliteedi hindamisel ja isepuhastumisprotsessi reguleerimisel. Lahustunud hapniku sisaldus on aeroobse hingamise jaoks hädavajalik ja on veekogus bioloogilise aktiivsuse (s.o. fotosünteesi) näitaja. Kuna aga lahustunud hapniku sisaldus on erinevate protsesside tulemus, ei ole vees lahustunud hapniku ja orgaaniliste ainete sisalduse vahel ühemõttelist seost. Seetõttu on välja töötatud laboratoorsed meetodid vees leiduvate orgaaniliste ainete oksüdatsiooni hapnikuvajaduse ehk oksüdeeritavuse näitajate hindamiseks.

Oksüdeeritavus

Oksüdeeritavus on vee orgaaniliste ainete sisalduse kaudne näitaja, sest. iseloomustab mitte orgaaniliste ainete kontsentratsiooni, vaid vee omadust tarbida lahustunud hapnikku selles sisalduvate orgaaniliste ainete oksüdeerimiseks.

Niisiis sisaldab vesi olenevalt reostusastmest rohkem või vähem redutseerivaid aineid (eelkõige orgaanilisi aineid), mida oksüdeerivad tugevad oksüdeerivad ained: permanganaat, bikromaat jne. Hapniku kogust, mis on ekvivalentne 1 liitris vees sisalduvate redutseerivate ainete oksüdeerimiseks kasutatud oksüdeerija kogusega, nimetatakse oksüdeeritavuseks. See on määratletud kui hapniku mg 1 liitri vee kohta (mg O/l).

Orgaanilise aine koostis looduslikes vetes kujuneb välja paljude tegurite mõjul. Olulisemate hulgas on veesisesed biokeemilised tootmis- ja muundumisprotsessid, laekumine teistest veekogudest koos pinna- ja maa-aluse äravooluga, atmosfäärisademetega, tööstus- ja olmereoveega. Veehoidlas moodustuvad ja sinna väljastpoolt sisenevad orgaanilised ained on oma olemuselt ja keemiliste omaduste poolest väga mitmekesised, sealhulgas vastupidavus erinevate oksüdeerivate ainete toimele. Vees sisalduvate kergesti ja raskesti oksüdeeruvate ainete suhe mõjutab oluliselt vee oksüdeerumisvõimet selle ühe või teise määramismeetodi tingimustes.

Looduslike veekogude oksüdeeritavuse väärtused varieeruvad fraktsioonidest milligrammidest kümnete milligrammideni liitri kohta, olenevalt veekogude üldisest bioloogilisest produktiivsusest, orgaaniliste ainetega saastatuse määrast, aga ka looduslike orgaaniliste ainete mõjust. päritolu pärit soodest, turbarabadest jne. Pinnavee oksüdeeritavus on suurem kui põhjaveel (kümnendik ja sajandik milligrammi 1 liitri kohta), välja arvatud naftaväljade veed ja soodest toidetav põhjavesi. Mägijõgesid ja -järvi iseloomustab oksüdeeritavus 2-3 mg O/l, madalsoojõgesid - 5-12 mg O/l, soost toituvaid jõgesid - kümneid milligramme 1 liitri kohta.

Inimtegevuse tugevale mõjule allutatud veehoidlates ja vooluveekogudes toimib oksüdeeritavuse muutus reovee sissevoolu režiimi peegeldava tunnusena. Looduslike kergelt saastunud veekogude puhul on soovitatav määrata permanganaadi oksüdeeritavus; reostunud vetes määratakse reeglina bikromaadi oksüdeeritavus (KHT).

Niisiis, sõltuvalt kasutatavast oksüdeerijast eristatakse permanganaadi oksüdeeritavust (permanganaadi indeks) ja bikromaadi oksüdeeritavust (COD - keemiline hapnikutarve). Sama veeproovi, kuid erinevaid oksüdeerivaid aineid kasutades, oksüdeeritavuse määramise tulemused erinevad tavaliselt erinevate ainete ebavõrdse oksüdatsiooniastme tõttu analüüsitavas vees nende oksüdeerijate poolt. See ei sõltu ainult oksüdeeriva aine omadustest, vaid ka selle kontsentratsioonist, temperatuurist, pH-st jne. Seetõttu on kõik oksüdeeritavuse määramise meetodid tinglikud ja saadud tulemused on võrreldavad ainult siis, kui rangelt järgitakse kõiki määramistingimusi.

Võrdleme erinevaid orgaaniliste ainete kontsentratsiooni mõõtmise meetodeid (joonis 1):

Joonis 1. Määramismeetodite võrdlevad omadused

Kõige ilmsem orgaaniliste ainete kontsentratsiooni näitaja vees (iseloomustab nende sisaldust 100%) on teoreetiline hapnikutarve(TPK ehk teoreetiline COD), mis vastab orgaaniliste ainete oksüdatsiooni hapnikuvajadusele, mis on määratud oksüdatsioonireaktsiooni stöhhiomeetrilise võrrandi alusel.

Teoreetiline hapnikutarve on proovis sisalduvate orgaaniliste ainete täielikuks oksüdeerimiseks vajalik hapniku (või hapniku mõistes oksüdeeriva aine) kogus mg/l, mille juures süsinik, vesinik, väävel, fosfor ja muud elemendid, v.a. lämmastik, kui seda esineb orgaanilises aines, oksüdeeritakse kõrgemateks oksiidideks:

ja lämmastik muundatakse ammoniaagiks või ammooniumsoolaks:

N® NH3 (NH4+).

Sel juhul osaleb oksüdeerumisprotsessis hapnik, mis oli osa oksüdeeritavatest orgaanilistest ainetest ja nende ühendite vesinik annab ammoniaagi (NH 3) moodustumisel iga lämmastikuaatomi kohta kolm aatomit või iga hapniku kohta kaks aatomit. aatom vee (H 2 O ) moodustumisel.

Näited konkreetse TPK arvutamiseks:

1. Oksaalhape

H 2 C 2 O 4 + O \u003d 2 CO 2 + H 2 O

1 mg - TPK lööb.

TPK lööb \u003d mg O / mg oksaalhapet.

2. Glükoos

C 6 H 12 O 6 + 12 O \u003d 6 CO 2 + 6 H 2 O

M=180g - 12×16g

1 mg - TPK lööb.

TPK lööb = mg O/mg glükoosi

3. Äädikhape

C 2 H 4 O 2 + 4 O \u003d CO 2 + H 2 O

M=60g - 4×16g

1 mg - TPK lööb.

TPK lööb = mg O/mg äädikhapet

С 3 H 7 NO 2 + 6 O \u003d 3 CO 2 + 2 H 2 O + NH 3

M = 89 g - 6 × 16 g

1 mg - TPK lööb.

TPK lööb = mg O/mg aniliini

Mõne sarnase koostisega olme- ja tööstusreovee üksikute komponentide puhul on konkreetne TPK võrdne:

Sahharoos 1.12

Peptoon 1,20

Albumiin 1,32

Kaseiin 1,39

Kui olmereovee orgaaniline aine, mis koosneb peamiselt valgumolekulide ja süsivesikute jääkidest, on kujutatud kui (CH 2 O) n, siis teoreetiliselt peaks oksüdeeritavus olema võrdne:

(CH 2 O) n + 2n O \u003d n CO 2 + n H 2 O

1 mg - TPK lööb.

TPK lööb \u003d mg O / mg orgaanilist ainet olmereovees.

Teoreetilise hapnikuvajaduse laboratoorne hindamine viiakse läbi kaaliumdikromaadiga oksüdeerimisel tugevalt happelises keskkonnas Ag 2 SO 4 katalüsaatori juuresolekul. Hapniku kogust, mis on ekvivalentne orgaaniliste ainete oksüdeerimiseks kasutatava dikromaadi kogusega, nimetatakse bikromaadi oksüdeeritavus ehk KHT(keemiline hapnikutarve).

Protsess toimub vastavalt skeemile:

2 Cr 2 O 7 2- + 16 H + + 3 C o \u003d 4 Cr 3+ + 3 CO 2 + 8 H 2 O,

täiesti identne märgoksüdatsiooni skeemiga summaarse orgaanilise süsiniku Сorg määramisel. . Oksüdatsioon kiireneb ja hõlmab isegi selliseid raskesti oksüdeeruvaid aineid nagu äädikhape ja aminohapped, kui reaktsioon viiakse läbi Ag 2 SO 4 katalüsaatori juuresolekul.

Katalüüsi skeem:

Reaktsioonise lisatakse rangelt määratletud kogus kaaliumbikromaati. Pärast oksüdeerimist tiitritakse üleliigne Cr 2 O 7 2- indikaatori (ferroiin või fenüülantraniilhape) juuresolekul Mohri soola Fe 2 (NH 4) 2 (SO 4) abil:

Cr 2 O 7 2- + 6 Fe 2+ + 14 H + = 6 Fe 3+ + 2 Cr 3+ + 7 H 2 O

Tulemust väljendatakse ühikutes mg O/l, võttes arvesse asjaolu, et 1 Cr 2 O 7 2- molekul võrdub kolme hapnikuaatomiga.

Vaatamata sellele, et dikromaat on tugev oksüdeerija ja oksüdeerib peaaegu kõiki orgaanilisi aineid, on KHT tulemus 95-98% teoreetilisest KHT-st (ehk TOD-st). 2-5% kadu on tingitud peamiselt lenduvate oksüdatsioonikindlate lagunemissaaduste (CO, CH 4) moodustumisest. Tavalistes protsessitingimustes ei oksüdeeru ainult püridiin ja mõned teised lämmastikku sisaldavad heterotsüklid (pürrool, pürrolidiin, nikotiinhape), samuti vees halvasti lahustuvad süsivesinikud, nagu benseen ja selle homoloogid, parafiin ja naftaleen. Kui analüüsitav proov sisaldab anorgaanilisi redutseerivaid aineid, tuleb KHT määramise tulemusest lahutada nende eraldi määratud kogus (hapniku osas).

Seireprogrammides kasutatakse KHT-d orgaanilise aine koguse mõõtmiseks proovis, mis on vastuvõtlik tugeva keemilise oksüdeerija poolt oksüdeerumisele. KHT-i kasutatakse vooluveekogude ja veehoidlate seisundi, olme- ja tööstusreovee sissevoolu (sh nende puhastusastme) ning pinnavee äravoolu iseloomustamiseks. See meetod on peamine reo- ja reovee analüüsimisel, mille oksüdeeritavus on > 100 mg O/l. Sellega saab analüüsida ka 5–100 mg O/l oksüdeerumisvõimega vett, kuid reprodutseeritavus on halvem (±10%). Puhtamate vete puhul meetod ei ole rakendatav, kuna annab ebatäpseid tulemusi: reaktsioonis kulunud väike kogus oksüdeerijat on defineeritud kui erinevus kahe suure väärtuse vahel - K 2 Cr 2 O 7 kogus enne oksüdatsiooni ja ülejäänud kogus K 2 Cr 2 O 7 pärast oksüdatsiooni.

Erilist huvi pakub aga joogiveena kasutatava puhta vee COD väärtus. Kuna orgaanilised saasteained reageerivad K 2 Cr 2 O 7-ga peaaegu täielikult, on KHT usaldusväärsem oksüdeeritavuse mõõt (kui PO, kus oksüdatsioon toimub ainult 40 - 60%), mille järgi saab otsustada vajaliku osooni või osooni koguse üle. veepuhastuses kasutatav kloor.

Sellega seoses pakuvad erilist huvi automaatsed COD-mõõteriistad. Ühes neist seadmetest aurustatakse veeproov lämmastikujoas, seejärel põletatakse see katalüsaatori toimel kõrgel temperatuuril täpselt mõõdetud hapnikukoguses ning hapniku jääkkogus määratakse potentsiomeetrilise meetodiga.

COD määrused olme- ja joogiveereservuaaride vee jaoks - 15 mg O / l, kultuuri- ja majapidamisveehoidlate vee jaoks - 30 mg O / l.

KHT väärtus on küll vee orgaaniliste saasteainete kogusisalduse mõõdik, kuid sellest hoolimata (nagu Corg.) ei piisa reostuse kvantitatiivseks arvutamiseks, kui nende orgaaniliste lisandite elementaarne koostis on teadmata. Teisendustegur (1 mg saasteainet = 1,2 mg O/l KHT) varieerub sõltuvalt O ja N sisaldusest orgaanilises aines.

Praegu on defineerimisele rohkem tähelepanu pööratud seos COD/C org. pinna- ja heitvees. Suhteliselt puhaste vete analüüsimisel leitakse see väärtus loomulikult oluliste vigadega, seda nii KHT tulemuste hajumise kui ka Corg. on defineeritud kui väike erinevus kahe suure väärtuse vahel: üld- ja anorgaanilise süsiniku sisaldus.

Kõigi süsivesikute (glükoos, sahharoos, polüsahhariidid) suhe on sama, võrdne 2,67-ga. Sama väärtus saadakse äädik- ja piimhappe puhul. Valkude puhul, eeldades nende keskmist koostist: C - 53%, H - 7%, O - 23%, N - 17%, S - 0,25%, saame väärtuseks 2,8. Kui humiinhapete puhul on keskmine suhe C:H:O:N = 16:17:8:1, siis nende puhul COD / C org. = 2,6.

Seega on peamiste loodusliku päritoluga orgaaniliste ainete puhul KHT/C org. = 2,6 - 2,8. Sama võib öelda orgaaniliste ainete kohta toiduainetööstuse reovees ja tööstusreoveest saastamata olmereovees.

Kontrollime, mida öeldi, arvutades sahharoosi näitel:

C 12 H 22 O 11 + 24O \u003d 12 CO 2 + 11 H 2 O

M = 342 g - 24 × 16 g

1 mg - TPK lööb.

TPK lööb = mg O/mg sahharoosi;

C12H22O 11-12 C

M = 342 g - 12 × 12 g

1 mg - C org, lööb

Alates org, ud. = mg C/mg sahharoosi

Võtke suhe: TPK lööb. /S org., ud. \u003d 1,12 / 0,42 \u003d 2,67.

COD/C org. mugavam kui COD ja Corg. eraldi. KHT väärtus ei kajasta mitte ainult orgaanilise süsiniku sisaldust proovis, vaid ka hapniku ja vesiniku sisaldust oksüdeeritavate orgaaniliste ainete molekulides. Vesinik vajab veeks muutmiseks sobivas koguses hapnikku; mida rohkem vesinikku molekulis, seda suurem on KHT. Teisest küljest, hapnik, mis on osa oksüdeeriva aine molekulist, osaleb CO 2 ja H 2 O molekulide moodustamises ning seetõttu, mida rohkem hapnikku, seda vähem KHT.

COD ja C org. eraldi võetuna ei suuda need iseloomustada ei orgaanilise saasteaine olemust ega kogust, kui elemendi koostis pole teada. Suhte arvutamisel COD/C org. orgaanilise aine molaarmass väheneb:

COD/C org. (sahharoosi jaoks) =

ja suhe iseloomustab hapniku kogust (mg), mis on vajalik saasteaine molekulis oleva 1 mg süsiniku oksüdeerimiseks.

Kuna enamikus looduslikku päritolu orgaanilistes ainetes on suhe H:O = 2:1, s.o. nagu veemolekulis ehk teisisõnu süsiniku formaalne oksüdatsiooniaste on 0, siis kulub oksüdeeriva aine hapnik ainult süsiniku oksüdeerimiseks CO 2 -ks. Seetõttu on looduslike orgaaniliste ainete puhul KHT/C org. mida iseloomustab selline stabiilne väärtus 2,67:

C o + 2O \u003d CO 2

M \u003d 12 g - 2 × 16 x \u003d COD / C org. =

Suurema süsiniku ja vesiniku sisaldusega ainetele, s.o. kui süsiniku formaalne oksüdatsiooniaste< 0, на окисление каждого атома углерода до СО 2 требуется больше кислорода, а следовательно ХПК/С орг. > 2,67.

Seega, kui COD/C org. > 3, siis on see signaal, et vesi on saastunud ainetega, mille molekulides on suhteliselt pikad süsivesinikahelad (eeldatavasti keemiatooted või naftasaadused). Seejärel analüüsitakse vett üksikasjalikumalt. Selles on võimalik määrata naftatoodete sisaldust, lahutada sellele vastavad COD ja Corg väärtused. vastavalt murdosa COD / C org lugejast ja nimetajast. ja saada selle indikaatori uus väärtus, mille abil saab hinnata teiste saasteainete olemasolu vees, mille molekulis on pikk süsivesinikuahel.

Selliste ainete näited:

Kui süsiniku formaalne oksüdatsiooniaste orgaanilises molekulis on > 0, siis COD/C org.< 2,67. Самое маленькое значение этого отношения у щавелевой кислоты: ХПК/С орг. = 0,67.

Seega on see näitaja tööstusreovee veereostuse tunnuseks. Peegeldades seost C, H, N ja O koguse vahel orgaaniliste ühendite molekulides, annab see kasulikku teavet nende ühendite olemuse kohta.

III. III. Põhitegevusega mitteseotud tulud ja kulud (näitajad 12, 13, 14.15, 16)

III. Lahingubänneri hoidmise, hoolduse ja remondi järjekord

orgaaniline süsinik. Orgaaniline süsinik on kõige usaldusväärsem näitaja orgaanilise aine kogusisalduse kohta looduslikes vetes, moodustades keskmiselt umbes 50% orgaanilise aine massist.

Orgaaniliste ainete koostise ja sisalduse looduslikes vetes määrab paljude protsesside koosmõju, mis on olemuselt ja kiiruselt erinevad: veeorganismide surmajärgsed ja intravitaalsed väljaheited; atmosfäärisademetega sissevoolud, pinnavee äravooluga, mis on tingitud atmosfäärivete vastastikusest mõjust pinnase ja taimestikuga valgala pinnal; laekumised teistest veekogudest, soodest, turbarabadest; laekumised olme- ja tööstusreoveest.

Orgaanilise süsiniku kontsentratsioon on allutatud hooajalistele kõikumistele, mille olemuse määravad veekogude hüdroloogiline režiim ja sellega seotud keemilise koostise hooajalised kõikumised, ajutised muutused bioloogiliste protsesside intensiivsuses. Veekogude põhjakihtides ja pinnakihis võib orgaanilise süsiniku sisaldus oluliselt erineda selle sisaldusest ülejäänud veemassis.

Orgaanilised ained on vees lahustunud, kolloidses ja hõljuvas olekus, moodustades teatud dünaamilise süsteemi, üldiselt mittetasakaalu, milles füüsikaliste, keemiliste ja bioloogiliste tegurite mõjul toimuvad pidevad üleminekud ühest olekust teise.

Väikseim lahustunud orgaaniliste ainete süsiniku kontsentratsioon reostamata loodusvees on umbes 1 mg/dm 3, kõrgeim tavaliselt ei ületa 10–20 mg/dm 3, kuid soovetes võib see ulatuda mitmesaja mg/dm 3 -ni.

Süsivesinikud (naftasaadused ja aromaatsed süsivesinikud). Praegu on maailmamere pind tohututel aladel kaetud süsivesinikkilega. Selle põhjused on järgmised:

§ Naftarafineerimistehaste jäätmete kõrvaldamine (näiteks ainult üks keskmise võimsusega tehas toodab 400 tonni jäätmeid ööpäevas –1);

§ ballasti kaadamine ja naftalaevade paakide pesemine pärast transporti (vette sattuva nafta kogus on keskmiselt 1% veetavast kaubast, s.o 1-2 Mt aastas -1);

§ suur arv õnnetusi naftatankeritega (ainult perioodil 1967-1974 juhtus 161 õnnetust (Erhard, 1984), 1960-1970 - umbes 500 (Ramad, 1981)).

Joonisel 12.1 on kujutatud erinevate inimtekkeliste allikate osakaalu ookeanireostuses naftasaadustega. Kuid tuleb arvestada ka asjaoluga, et nafta on looduslik aine ja satub merevette mitte ainult tehnogeense tegevuse tulemusena, vaid ka looduslike väljunditega (erinevate hinnangute kohaselt 20 kt kuni 2 Mt per aasta -1).

Riis. 12.1. Naftasaaduste inimtekkeline sisenemine ookeanidesse
(Reede, 2002)

Naftatooted on ühed levinumad ja ohtlikumad pinnavett reostavad ained. Nafta ja selle rafineeritud tooted on äärmiselt keeruline, ebastabiilne ja mitmekesine ainete segu (madala ja suure molekulmassiga küllastunud, küllastumata alifaatsed, nafteensed, aromaatsed süsivesinikud, hapnik, lämmastik, väävliühendid, aga ka küllastumata heterotsüklilised ühendid nagu vaigud, asfalteenid , anhüdriidid, asfalteenid). happed). Hüdrokeemias on "naftasaaduste" mõiste tinglikult piiratud ainult süsivesinike fraktsiooniga (alifaatsed, aromaatsed, alitsüklilised süsivesinikud).

Suured kogused naftasaadusi satuvad pinnavette, kui naftat transporditakse veega, koos naftatootmis-, naftarafineerimis-, keemia-, metallurgia- ja muude tööstusharude reoveega koos majapidamisveega. Teatud kogused süsivesinikke satuvad vette taime- ja loomorganismide intravitaalse eritumise, samuti nende surmajärgse lagunemise tulemusena.

Veehoidlas toimuvate aurustumis-, sorptsiooni-, biokeemilise ja keemilise oksüdatsiooni protsesside tulemusena võib naftatoodete kontsentratsioon oluliselt väheneda, samas kui nende keemiline koostis võib oluliselt muutuda. Aromaatsed süsivesinikud on kõige stabiilsemad, n-alkaanid on kõige vähem stabiilsed.

Naftasaadustega saastamata veekogudes võib looduslike süsivesinike kontsentratsioon merevees varieeruda vahemikus 0,01 kuni 0,10 mg / dm 3 ja rohkem, jõgede ja järvede vetes 0,01 kuni 0,20 mg / dm 3, mõnikord ulatudes 1-1,5 mg-ni. / dm 3. Looduslike süsivesinike sisalduse määrab veehoidla troofiline seisund ja see sõltub suuresti reservuaari bioloogilisest olukorrast.

Naftasaaduste kahjulik mõju mõjutab mitmel viisil inimorganismi, elusloodust, veetaimestikku, veehoidla füüsikalist, keemilist ja bioloogilist seisundit. Naftasaaduste koostisesse kuuluvad madala molekulmassiga alifaatsed, nafteensed ja eriti aromaatsed süsivesinikud avaldavad organismile toksilist ja teatud määral ka narkootilist toimet, mõjutades südame-veresoonkonna ja närvisüsteemi. Suurimat ohtu kujutavad endast polütsüklilised kondenseeritud süsivesinikud nagu 3,4-bensapüreen, millel on kantserogeensed omadused. Naftasaadused ümbritsevad lindude sulestiku, teiste veeorganismide kehapinda ja elundeid, põhjustades haigusi ja surma.

Naftasaaduste negatiivne mõju, eriti kontsentratsioonis 0,001–10 mg/dm 3 , ja nende esinemine kile kujul mõjutab ka kõrgema veetaimestiku ja mikrofüütide arengut.

Naftasaaduste juuresolekul omandab vesi spetsiifilise maitse ja lõhna, selle värvus ja pH muutuvad ning gaasivahetus atmosfääriga halveneb.

MPC naftatoodetes on 0,3 mg / dm 3 (piirav ohuindikaator - organoleptiline), MPC vr - 0,05 mg / dm 3 (piirav ohunäitaja - kalandus). Kantserogeensete süsivesinike esinemine vees on vastuvõetamatu.

PAH. Polütsükliliste aromaatsete süsivesinike (PAH) põhjustatud saaste on nüüdseks ülemaailmne. Nende esinemist on leitud kõigis looduskeskkonna elementides (õhk, pinnas, vesi, elustik) Arktikast Antarktikani.

Selgete toksiliste, mutageensete ja kantserogeensete omadustega PAH-sid on palju. Nende arv ulatub 200-ni. Samal ajal on kogu biosfääris jaotunud PAH-e mitte rohkem kui paarkümmend. Need on antratseen, fluorantreen, püreen, krüseen ja mõned teised.

Kõige iseloomulikum ja kõige levinum PAH-de hulgas on benso(a)püreen (BP):

BP lahustub hästi orgaanilistes lahustites, samas kui see on vees väga vähe lahustuv. Benso(a)püreeni minimaalne efektiivne kontsentratsioon on madal. BP muundub oksügenaaside toimel. BP transformatsiooniproduktid on lõpp-kantserogeenid.

BP osatähtsus vaadeldud PAHide üldkogusest on väike (1–20%). Nad muudavad selle oluliseks:

§ Aktiivne tsirkulatsioon biosfääris

§ Kõrge molekulaarne stabiilsus

§ Märkimisväärne kantserogeenne toime.

Alates 1977. aastast on BP-d rahvusvahelisel tasandil peetud indikaatorühendiks, mille sisalduse põhjal hinnatakse keskkonna saastatuse astet kantserogeensete PAHidega.

Benso(a)püreeni loodusliku fooni moodustamisel osalevad erinevad abiootilised ja biootilised allikad.

Geoloogilised ja astronoomilised allikad. Kuna PAH-sid sünteesitakse lihtsate orgaaniliste struktuuride termilise muundamise käigus, leidub BP-d:

§ meteoriitide materjal;

§ tardkivimid;

§ hüdrotermilised moodustised (1–4 µg kg -1);

§ Vulkaaniline tuhk (kuni 6 µg kg -1). Vulkaanilise BP ülemaailmne voog ulatub 1,2 tonnini aastas -1 (Iisrael, 1989).

BP abiootiline süntees on võimalik orgaaniliste materjalide põlemisel looduslike tulekahjude ajal. Metsa põletamisel tekib murukate, turvas kuni 5 tonni aastas -1. BP biootiline süntees leiti mitmete anaeroobsete bakterite puhul, mis on võimelised sünteesima BP-d looduslikest lipiididest põhjasetetes. Näidatud on BP ja klorella sünteesimise võimalus.

Kaasaegsetes tingimustes seostatakse benso(a)püreeni kontsentratsiooni suurenemist inimtekkelise päritoluga. Peamised BP allikad on: kodumaised, tööstuslikud heited, väljauhtumised, transport, õnnetused, pikamaatransport. BP inimtekkeline vool on ligikaudu 30 t yr -1.

Lisaks on oluline BP veekeskkonda sattumise allikas nafta transport. Sel juhul satub vette ca 10 t aasta -1.

Suurim BP reostus on tüüpiline lahtedele, lahtedele, suletud ja poolsuletud merebasseinidele, mis on inimtekkeliste mõjudega (tabel 12.4). BP-reostuse kõrgeim tase on praegu Põhja-, Kaspia-, Vahemere- ja Läänemeres.

Bens(a)püreen põhjasetetes

PAH-de sattumine merekeskkonda nende lahustumisvõimalusi ületavas koguses toob kaasa nende ühendite sorptsiooni hõljuvatel osakestel. Suspensioonid settivad põhja ja sellest tulenevalt koguneb BP põhjasetetesse. Sel juhul on PAH akumuleerumise põhitsoon 1–5 cm kiht.

Sademetes sisalduvad PAH-d on sageli looduslikku päritolu. Nendel juhtudel piirduvad need tektooniliste tsoonidega, sügava termilise mõjuga piirkondadega, nafta- ja gaasikogumite hajumise aladega.

Kuid kõrgeimad BP kontsentratsioonid leitakse inimtekkeliste mõjupiirkondades.

PAH-id ei sorbeerita mitte ainult organismide pinnal, vaid kontsentreeritakse ka intratsellulaarselt. Planktoni organisme iseloomustab PAH kõrge akumulatsiooni tase.

BP sisaldus planktonis võib varieeruda mõnest μg kg -1 kuni mg kg -1 kuivkaalust. Levinum sisaldus on (2–5) 10 2 µg kg -1 kuivkaal. Beringi mere puhul on akumulatsioonitegurid (organismide kontsentratsiooni ja vees sisalduva kontsentratsiooni suhe) planktonis (Cp/Sw) vahemikus 1,6 10 kuni 1,5 10 4, akumulatsioonitegurid neustonis (Cn/Sw) vahemikus 3,5 10 2 kuni 3,6 10 3 (Iisrael, 1989).

Kuna suurem osa põhjaorganisme toitub hõljuvast orgaanilisest ainest ja mullajäätmest, mis sisaldab PAH-e sageli suuremates kontsentratsioonides kui vees, akumuleeruvad bentontid sageli olulises kontsentratsioonis BP-d (tabel 12.1). PAHide kogunemine hulkraksete, molluskite, vähilaadsete ja makrofüütide poolt on teada.

Kuna PAH-id on looduslikult esinevad ained, on loomulik, et leidub mikroorganisme, mis võivad neid hävitada. Seega hävitasid Atlandi ookeani põhjaosas tehtud katsetes BP-d oksüdeerivad bakterid 10–67% kasutatud BP-st. Vaikses ookeanis tehtud katsetes näidati mikrofloora võimet hävitada 8–30% sissetoodud BP-st. Beringi meres hävitasid mikroorganismid 17–66% ja Läänemeres 35–87%.

Jah, see on õige: vesi on orgaaniline aine ja selles mõttes on see kõige alus. maa peal elades. Aforistlikumalt öeldes on vesi elu ja mittepiltlikult, aga sõna otseses mõttes.

Lubage mul alustada lihtsa väitega: teadus ütleb meile, et kogu orgaaniline maailm on selline sealhulgas nii taimed kui loomad, on 80-90% vett ja kõik protsessidneed tekivad uuesti sama vee otsesel osalusel. Seda üksitõsiasi ütleb meile, et vesi ise peab olema orgaaniline aineSellega seoses toon kohe välja, et äärmiselt oluline ja samassama lihtne ja eranditult kõigi poolt tunnustatud tõsiasi, et sünd on kõikmeie planeedi organismid on veega lahutamatult seotud. Ma ütleks selle isegi nii:- see on spetsiaalselt muudetud ja organiseeritud vesi.

Tõepoolest, selle nägemiseks ei pea olema otsmikul seitse ulatust elusorganism, vesi pole mitte ainult asendamatu, vaid ka põhikomponentkomponent. Selle kogus elusorganismides, v.aon vahemikus 70 kuni 99,7 massiprotsenti. Ainuüksi sellest faktist, teisest rääkimataVeelgi olulisem on see, et vesi ei mängi mitte ainult suurt rolliorganismide eluline tegevus, nagu kõik eranditult tunnistavad, ja rollotsustav, otsustav, põhimõtteline. Aga et sellist rolli mängida,peab ise olema orgaaniline aine.

Kummaline on aga asi: põhimõtteliselt ei vaidle keegi vastu vee esmane roll eranditult kõigi elusolendite elus ja siiskiräiget vastuolu sellise rolliga tunnistavad kõik ka keemiliseltvee koostis, väljendatuna valemiga H2O. Aga seda tehes, kas vabatahtlikult või tahtmatulttunnistatakse täiesti absurdset tõsiasja, nimelt et vesi on see tingimusteta vundamentkogu orgaaniline elu – ise on anorgaaniline aine, teisisõnu,surnud aine

Seetõttu pakub algusest peale välja karm alternatiiv: kas ekslik ettekujutus veest kui kõigi elusolendite alusest või ekslikpraegune arusaam vee keemilisest koostisest. Esimene "kas"kohe ära visata, kuna selle all pole mulda. Jääb teiseks"kas", nimelt et vee H2O valem on vale. Kolmandat võimalust poleSel juhul seda ei anta ja põhimõtteliselt ei saa ka olla. Ja siin on see juba a priori, st.enne igasugust kogemust on põhjust väita, et vesi ise on aineorgaaniline. Just see (ja ainult see!) kvaliteet võib muuta selle kõige alusekselus. Ja mis tahes vastuargumente praegune hästi toidetudlõdvestunud teadus, need argumendid on ka a priori, st ilmselgelt onekslik. Alles siis saab küsimusEnne selle põhiprobleemi juurde asumist tahaksin juhtida tähelepanuveel üks igas mõttes tähelepanuväärne fakt, mis, nagu näeme,Lisaks on see otseselt seotud veega. Fakt on see: keemiliseltmis tahes elusaine alus ilma ühegi erandita onsüsivesinike ühendid. On teada, et elusorganism koosneb kombinatsioonistüsna piiratud arv keemilisi elemente. Ütleme nii, et 96% massistInimkeha koosneb tavalistest elementidest, nagu süsinik (C)vesinik (H), lämmastik (N) ja hapnik (O)Nii et alustuseks meenutagem: lisaks veele, kõige muu alus mahepõllumajanduslikultMaa peal olevad ühendid on süsivesikud. Need on lihtsadühendid, mis koosnevad, kordan, süsinikust (C), vesinikust (H) ja hapnikust (O)erineval viisil ja neid väljendatakse tavaliselt üldvalemiga CnH2nOn. Selleks hetkeksPööran erilist tähelepanu. Neid kahte hetke võrreldes saame juba a priorisee tähendab, et enne igasugust kogemust, pealegi sajaprotsendilise kindlusega nad ütlevadet vesi kui elu alus peab samuti olema süsivesinikühend. Ja tema raamatus "Teaduse igavesed saladused (amatööri pilgu läbi)", kaldu teaduses kättesaadavate andmete põhjal tõestan ma järjekindlalt, et vesi on tõepoolest olemasmille valem ei ole H2O, vaid CH2O ehk teisisõnu on süsivesinikühend ja seega orgaaniline aine. Ainult selles ametis ja mitteMis muud, see võib olla kogu elu aluseks Maal.

Nüüd valkude kohta. Need on ka eranditult komplekssed orgaanilised ühendid, mis koosnevad kõigist samadest meile tuttavatest elementidestnimelt süsinik, hapnik ja vesinik. Teisisõnu, saate täielikultpõhjust väita, et kõik elusolendid koosnevad sama erinevatest kombinatsioonidestmille elemendid vesi ise koosneb, kui muidugi selle valemite põhjalCH2O. See asjaolu paneb kõik oma kohale ilma liialduse ja lisamassideta.kunstlikud konstruktsioonid ja rekvisiidid, mis on mõeldud ainult kuidagi sidumiseksebaühtlane. Niisiis, mõte on väike: tõestada, et vesi on tõesti olemason orgaaniline aine. Alustame sellest.

Pole vaja tõestada, et vesi pole mitte ainult peamine, vaid ka ainus kõigi elusolendite absoluutselt vajalik substraat. Kogu point on aga jällegi selleset vesi sellist rolli mängiks, peab see ise olema orgaanilineaine. See on koht, kus kogu probleem peitub, alates tänapäevasest teadusest ja pärast sedaja kõik inimesed, kes tema järeldustesse pimesi usuvad, usuvad jätkuvalt, et vesi on sedaanorgaaniline aine, kõik sama hästi tuntud igale koolilapsele valem H2O Just selle valemi vastu on kogu maailma teadus rohkem kui kakssada aastat oma otsaesist peksnud.aeg, mil prantsuse keemik Lavoisier rääkis maailmale, et vesi koosneb kahestelemendid - vesinik ja hapnik, millest loomulikult järeldub, et ta sööbanorgaaniline aine. Sellest ajast peale pole mitte ainult kõik ebateaduslik, vaid mishämmastav ja kogu teadusmaailm uskus sellesse tingimusteta (ja pealegi usubnüüd), millest annab tunnistust eelkõige suur hulk vastuolulisikõige fantastilisemad hüpoteesid ja teooriad elu tekke kohta. Midaselle "õndsa" usu kukutamiseks on siin vaja läbimurret, mis on sarnane sellega, mistegi omal ajal Koperniku, esitades selle asemel oma heliotsentrilise süsteemiPtolemaiose geotsentriline hüpoteesTegelikult mõelge ise: mitte ainult hämmastav, vaid ka otseheidutav tõsiasi on see, et kõige lihtsammõte, nimelt: kui vesi moodustab kuni 90% kõigi elusorganismide massist, kui ilma veeta kõik elusolendid närbuvad ja surevad, siis kas sellest ei tulene täiesti ilmselgelt, et vesi on elu alus, mitte aga mingis kujundlikus, sümboolses tähenduses, aga kõige otsesemas tähenduses. Teisisõnu, peamise eeldusena on vaja tunnistada, et vesi ise on orgaaniline aine ja sellisena pole see mitte ainult peamine, vaid ka ainus kogu elu alus Maal. Kui pole vett, pole (ega saagi olla!) elu.

Niisiis, ma kordan veel kord: vesi on oma olemuselt orgaaniline aine ja selle valem ei ole H2O, vaid CH2O ning sellisel kujul on see tegelikult (ja mitte piltlikult öeldes) kogu elu alus Maal. Ütlen veel: keemiline aine, mis sai keemias lämmastiku (N) nimetuse, on tegelikult ka orgaaniline aine (täpsemalt seesama süsivesinike rühm CH2, mida allpool näidatakse)*. Need kaks järeldust annavad aluse täiesti uueks pilguks elu tekkele. Elu ei tekkinud mõnel iidsel ajal mingitel erandlikel tingimustel, nagu teadusmaailm siiani usub. Ei, see tekib pidevalt ja sõna otseses mõttes meie silme all, sest selle alus, vesi, on säilinud. Kordan veel kord: kõigis elussüsteemides langeb 98% massist järgmisele neljale elemendile: vesinik, süsinik, hapnik, lämmastik. Valgud, nukleiinhapped, ühesõnaga kõik elusolendid, koosnevad põhiliselt samadest elementidest. Seda hetke tuleks võtta lähtepunktiks. Valgu valem oma üldisel kujul näeb välja selline: CnH2nOn või kõige lihtsamas versioonis - CH2O. Ja siin ma palun teie tähelepanu! Nagu teadlased kinnitavad, moodustavad valgud ja nukleiinhapped kuni 98% iga elusorganismi ainest. Kuid samal ajal väidavad samad teadlased, et vesi on kuni 90% samast elusorganismist. Selgub, et valgud ja vesi koos moodustavad umbes 200% elusorganismide ainest. Aga see ei saa olla: on võimatu, et sama organism koosneks sada protsenti ühest ja sada protsenti teisest ainest. Sellest keerulisest, kui mitte delikaatsest olukorrast on ainult üks väljapääs, nimelt: tunnistada, et vesi ise on orgaaniline aine ja selle poolest on see ka valgukehade aluseks. Sel juhul loksub kõik paika. Siin tekib põhimõtteliselt oluline küsimus: kas Maal leidub vabas olekus ja eluskehade kogumassile vastavas mahus sellist ainet, mis ise koosneb vesiniku, süsiniku, hapniku ja lämmastiku kombinatsioonist? Sellele vastates ei vasta me mitte ainult elu tekke küsimusele, vaid ka küsimusele, mis on selle alus, püsiv alus, mis võimaldab tal mitte ainult eksisteerida, vaid ka ennast pidevalt taastoota. Niisiis: see aine on vesi ja selle valem ei ole H2O, vaid CH2O. Sellest järeldub loomulikult, et vesi (ja mitte midagi muud!) on aine, mis sisaldab kõiki ülaltoodud elukomponente: vesinikku, hapnikku, süsinikku ja lämmastikku (millest lämmastik tegelikult kujutab, sellest räägime allpool). Selles mõttes ei kuulu vesi ainult süsivesikute rühma - see moodustab selle aluse, selle põhimassi ja on selles mõttes ainus, pealegi peaaegu ammendamatu kogu elu allikas Maal. See välistab ülalmainitud karjuva vastuolu elusorganismide vee ja valkude sisalduse vahel, sest siin pakutud valemis moodustab vesi ise nii valkude kui ka nukleiinhapete loomuliku aluse.

Kogu intriig siin seisneb aga selles, et Lavoisier’ veevalem H2O on sellise äratundmise teele seisnud võimsa ja siiani ületamatu takistusena. Tänaseni säilinud usk selle tõepärasusse tekitas omakorda palju erinevaid, kohati fantastilisemaid teooriaid ja hüpoteese elu tekke kohta, millest teaduste ajalugu on täis.