organiskie savienojumi ūdenī. Dabīgā ūdens organiskie piemaisījumi. Izšķīdināti minerālsāļi

Daudzu veidu notekūdeņi satur puves vielas, izņemot dažus rūpnieciskos notekūdeņus, kas galvenokārt sastāv no ķīmiski toksiskām sastāvdaļām. Puves viela, piemēram, gaļa vai asinis, pēc būtības ir organiska un pakļauta universālajam dabas likumam - sadalīšanās, kas galu galā noved pie mineralizācijas. Tā kā, tāpat kā iepriekš aprakstītajā gaļas sabrukšanas gadījumā, sadalīšanās procesu stimulē un uztur autolītiskie enzīmi, liela daļa no iepriekš minētā attiecas gan uz notekūdeņiem, gan gaļu. Atšķirība, kas jāatzīmē jau, ņemot vērā pūšanas vielas nevienlīdzīgo koncentrāciju - pirmajā gadījumā kompakta gaļa, bet otrajā - emulsija utt., neattiecas uz sadalīšanās procesa raksturu, pat ja pēdējie rodas pārstrādes uzņēmumu notekūdeņos, kur iepriekš kopumā termisko apstrādi veic pārkarsēta tvaika fiziskas iedarbības rezultātā (sadalīšanās vārot). Daļa sporas veidojošo mikroorganismu izdzīvo sterilizācijas laikā un tiek iekļauti arī sadalīšanās procesā. Šajā gadījumā procentuāli samazinās bioķīmiskais skābekļa patēriņš.

Atšķirībā no centieniem, kas noteiktā brīdī tiek veikti, lai pārtrauktu pārstrādes uzņēmumu izejvielu sadalīšanās procesu, lai saglabātu barību, visi notekūdeņu attīrīšanas centieni ir vērsti uz to, lai ar skābekļa padeves palīdzību panāktu ātra un pilnīga organisko komponentu mineralizācija. Ja mineralizācijas process tiek kavēts, piemēram, palielināts tauku saturs notekūdeņos, šis nevēlamais konservēšanai līdzīgais efekts ir jācīnās ar īpašu sparu (Randolph, 1977).

Notekūdeņu attīrīšana būtībā ir sedimentācija ar pūšanas dūņu veidošanos, kā arī mikroorganismu sadalīšanās aktivitāte aerobiozes (aktīvo dūņu) laikā. Putrefaktīvās dūņas anaerobiozes laikā, pakļaujoties mikroorganismu iedarbībai, tiek dehidrētas, savukārt aktīvo dūņu pārslas atbalsta visus notekūdeņu attīrīšanas bioloģiskos procesus. Bez cilvēka pūlēm ( metāna tvertne, sedimentācija, Emšera aka), tad, lai ilgstoši uzturētu aerobiozi, tieši otrādi, ir nepieciešamas sarežģītas tehniskas struktūras (biofiltri, oksidācijas dīķi, aktivācijas ķēdes, kaskādes).

Skābekļa piegāde ir svarīgs priekšnoteikums mikrobu savairošanai, kas noārda notekūdeņos esošās organiskās vielas. Turklāt mikrobu skaits samazinās (vēlme pēc anaerobiozes), ja lietotais skābeklis netiek pastāvīgi un regulāri aizstāts ar jaunu (baktērijas un sēnītes ir C-heterotrofas). Tas ir pamats viņu spējai sadalīt organiskās vielas. Šī mikrobu funkcija ir svarīga ekoloģiskās sistēmas sastāvdaļa, kuras ietvaros jādomā par notekūdeņiem un to attīrīšanu, kā arī upju un ezeru bioloģisko pašattīrīšanos. Baktērijas dabiskajās ūdenstilpēs un notekūdeņos ir “apmierinātas” ar nenozīmīgu barības vielu koncentrāciju. 39 no 47 baktēriju ģimenēm ir savi pārstāvji ūdenstilpju un notekūdeņu mikroflorā (Reinheimer, 1975). Šeit sastopamas arī sēnes, kas arī absorbē organiskās vielas, jo tās ir C-heterotrofas. Lielākajai daļai sēņu ir nepieciešams arī brīvs skābeklis. Sēnēm ir raksturīga augsta pH tolerance un bieži vien salīdzinoši liels temperatūras diapazons, kurā tās var pastāvēt (pH 3,2-9,6; temperatūra 1-33°C). Sēnes sadala olbaltumvielas, cukuru, taukus, cieti, pektīnus, hemicelulozi, celulozi, hitīnu un lignīnu. Saprofītu skaits attiecībā pret kopējo mikrobu skaitu stipri piesārņotā ūdens ņemšanas vietās ir robežās no 1:5 līdz 1:100, savukārt oligotrofajās ūdenstilpēs šis rādītājs svārstās no 1:100 līdz 1:1000. Notekūdeņu temperatūrai un piesātinājumam ar olbaltumvielām ir spēcīga ietekme uz heterotrofo baktēriju reģenerācijas periodu un mikrobu floras sastāvu. Vispirms notekūdeņos parādās saprofīti, tad mikrobi, kas šķeļ celulozi, un visbeidzot nitrificējošās baktērijas, kas pārstāvētas vislielākajā skaitā. Katrā sadzīves notekūdeņu mililitrā var būt no 3 līdz 16 miljoniem baktēriju, tostarp desmitiem vai pat simtiem tūkstošu koli baktēriju. Šādi notekūdeņi satur plašu klāstu Enterobacteriacetae. Piesārņotie notekūdeņi, kas bagāti ar organiskām vielām, ir viegli bagātināmi ar hlamidobaktērijām, īpaši Sphaerotilus natans, kas vēlāk var izraisīt parādību, ko sauc par sēnīšu forsēšanu. Saprofīti atšķiras no patogēniem mikrobiem, jo ​​īpaši ar to, ka pirmie sadala tikai nedzīvas organiskās vielas, bet otrie sadala arī dzīvos audus. Šajā gadījumā patogēni sagatavo darbības lauku saprofītiem, pilnībā vai daļēji iznīcinot dzīvos audus. Bioķīmiskais skābekļa patēriņš (BSP) ir skābekļa daudzums, kas nepieciešams minēto sugu mikroorganismiem, lai sašķeltu kaitīgās organiskās vielas gan pārstrādes, gan citu uzņēmumu notekūdeņos. Skaidrs, ka paaugstināta mikroorganismu nepieciešamība pēc skābekļa liecina par notekūdeņu piesārņojumu. Mērot bioķīmisko skābekļa patēriņu piecu dienu periodā (BODb), iespējams noteikt vai aptuveni novērtēt gan notekūdeņu piesārņojuma pakāpi ar kaitīgām organiskām vielām, gan pašas attīrīšanas sistēmas darbības kvalitāti. Tādā veidā iegūtos datus var papildināt, nosakot vielu ķīmisko skābekļa patēriņu, datus par izgulsnēto vielu daudzumu, to spēju sadalīties. Vēlams vienmēr noteikt pH vērtību un, ja nepieciešams, arī visplašāk pārstāvēto baktēriju skaitu un veidu (skat. 193. un turpmākās lapas).

organiskās vielas. Ūdensapgādes avotu ūdenī konstatēti vairāki tūkstoši dažādu ķīmisko klašu un grupu organisko vielu. Dabiskas izcelsmes organiskie savienojumi - humusvielas, dažādi amīni uc - spēj mainīt ūdens organoleptiskās īpašības, un šī iemesla dēļ to toksisko īpašību iespējamība centralizēto dzeramā ūdens apgādes sistēmu dzeramajā ūdenī ir zema, jo tie ir jānoņem ūdens apstrādes laikā.

Nav šaubu, ka tehnogēnas izcelsmes organiskās vielas, nonākot kopā ar dzeramo ūdeni, var nelabvēlīgi ietekmēt organismu. To satura analītiskā kontrole dzeramajā ūdenī ir sarežģīta ne tikai to milzīgā daudzuma dēļ, bet arī tāpēc, ka daudzi no tiem ir ļoti nestabili un ūdenī notiek nepārtraukta pārveide. Tāpēc analītiskā kontrole nevar identificēt visus organiskos savienojumus, kas atrodas dzeramajā ūdenī. Tomēr daudzām organiskajām vielām ir izteiktas organoleptiskās īpašības (smarža, garša, krāsa, putošanas spēja), kas ļauj tās identificēt un ierobežot to saturu dzeramajā ūdenī. Šādu vielu piemēri ir: sintētiskās virsmaktīvās vielas (virsmaktīvās vielas), kas veido putas zemā (netoksiska) koncentrācijā; fenoli, kas piešķir ūdenim specifisku smaržu; daudzi fosfororganiskie savienojumi. Organiskās vielas vienmēr atrodas rezervuāru dabiskajā ūdenī. To koncentrācija dažkārt var būt ļoti zema (piemēram, pavasarī un kušanas ūdeņos). Dabiskie organisko vielu avoti ir augu un dzīvnieku izcelsmes organismu trūdošās atliekas, kas dzīvo gan ūdenī, gan iekrīt ūdenskrātuvē no lapotnēm, pa gaisu, no krastiem u.c. Papildus dabiskajiem avotiem ir arī organisko vielu tehnogēnie avoti: transporta uzņēmumi (naftas produkti), celulozes un papīra un kokapstrādes rūpnīcas (lignīni), gaļas pārstrādes uzņēmumi (olbaltumvielu savienojumi), lauksaimniecības un fekāliju notekūdeņi u.c. Organiskais piesārņojums ūdenskrātuvē nokļūst dažādos veidos, galvenokārt ar notekūdeņu un lietus virsmas izskalojumiem no augsnes. Organisko vielu saturu nosaka pēc BSP un ĶSP rādītājiem. Bioķīmiskais un ķīmiskais skābekļa patēriņš - BSP un ĶSP - higiēnā, hidroķīmijā un ekoloģijā pieņemtie integrālie rādītāji, kas raksturo nestabilo (nekonservatīvo) organisko vielu saturu ūdenī, kuras pārvēršas ūdenī hidrolīzes, oksidācijas un citu procesu rezultātā. Šādu vielu saturu izsaka ar skābekļa daudzumu, kas nepieciešams to oksidēšanai stipri skābā vidē ar permanganātu (BOS) vai bihromātu (ĶSP). Šīs vielas ietver alifātiskās skābes, dažus esterus, amīnus, spirtus. Tādējādi dzeramā ūdens analītiskajai kontrolei jābūt vērstai uz pietiekami stabilu (konservatīvu) vielu noteikšanu, kurām nav izteiktas organoleptiskās īpašības, bet kuras rada augstu bīstamību veselībai izteiktas toksicitātes, kumulativitātes vai spējas izraisīt ilgtermiņa ietekmi, kas ir nelabvēlīgs indivīda vai nākamo paaudžu veselībai.(mutagēns - mainīgas iedzimtas struktūras, kancerogēns, embriotoksisks, gonadotoksisks). Starp šiem savienojumiem liela higiēniskā nozīme ir šādām grupām: lauksaimniecības pesticīdi, poliaromātiskie ogļūdeņraži, trihalometāni. Pēdējā laikā literatūrā plaši apspriesta dioksīnu, dibenzofurānu un bifenilu – tehnogēno produktu – higiēniskā nozīme.

Dabiskos apstākļos ūdenī esošās organiskās vielas iznīcina baktērijas, veicot aerobo bioķīmisko oksidēšanos, veidojoties oglekļa dioksīdam. Šajā gadījumā oksidēšanai tiek patērēts ūdenī izšķīdinātais skābeklis. Ūdenstilpēs ar augstu organisko vielu saturu lielākā daļa RA tiek patērēta bioķīmiskai oksidēšanai, tādējādi citiem organismiem atņemot skābekli. Līdz ar to palielinās pret zemu RA saturu izturīgāko organismu skaits, izzūd skābekli mīlošās sugas un parādās pret skābekļa deficītu izturīgās sugas. Tādējādi organisko vielu bioķīmiskās oksidēšanās procesā ūdenī DO koncentrācija samazinās, un šis samazinājums netieši ir organisko vielu satura mērs ūdenī. Attiecīgo ūdens kvalitātes rādītāju, kas raksturo kopējo organisko vielu saturu ūdenī, sauc par bioķīmisko skābekļa patēriņu (BSP).

BSP ir skābekļa daudzums (mg), kas nepieciešams organisko vielu oksidēšanai 1 litrā ūdens aerobos apstākļos, bez piekļuves gaismai, 20 ° C temperatūrā, noteiktu laiku ūdenī notiekošu bioķīmisko procesu rezultātā. BSP noteikšanas pamatā ir RA koncentrācijas mērīšana ūdens paraugā uzreiz pēc parauga ņemšanas, kā arī pēc parauga inkubācijas. Paraugu inkubē bez gaisa pieejamības skābekļa kolbā (t.i., tajā pašā traukā, kur nosaka RK vērtību) tik ilgi, cik nepieciešams bioķīmiskās oksidācijas reakcijas norisei. Tā kā bioķīmiskās reakcijas ātrums ir atkarīgs no temperatūras, inkubāciju veic nemainīgas temperatūras režīmā (20 ± 1) °C, un BSP analīzes precizitāte ir atkarīga no temperatūras vērtības uzturēšanas precizitātes. Parasti nosaka BSP 5 inkubācijas dienām (BSP5). Var noteikt arī BSP10 uz 10 dienām un BSPtotal 20 dienām (šajā gadījumā oksidējas attiecīgi ap 90 un 99% organisko vielu). Ir provizoriski pieņemts, ka BSP5 ​​ir aptuveni 70% BODFULL, bet atkarībā no oksidējošās vielas var būt no 10 līdz 90%. Kļūdu BSP noteikšanā var radīt arī parauga apgaismojums, kas ietekmē mikroorganismu dzīvībai svarīgo aktivitāti un dažos gadījumos var izraisīt fotoķīmisko oksidāciju. Tāpēc parauga inkubāciju veic bez gaismas pieejamības (tumšā vietā).

Organisko vielu bioķīmiskās oksidācijas iezīme ūdenī ir pavadošais nitrifikācijas process, kas izkropļo RK patēriņa raksturu. Ja gan dabiskajos, gan sadzīves notekūdeņos ir liels skaits mikroorganismu, kas var attīstīties ūdenī esošo organisko vielu ietekmē, daudzu veidu rūpnieciskie notekūdeņi ir sterili vai satur mikroorganismus, kas nav spējīgi aerobiski apstrādāt organiskās vielas. Taču mikrobi var tikt pielāgoti (pielāgoti) dažādu savienojumu, arī toksisko, klātbūtnei. Tāpēc šādu notekūdeņu analīzē (tiem parasti raksturīgs paaugstināts organisko vielu saturs) parasti izmanto atšķaidīšanu ar ūdeni, kas piesātināts ar skābekli un satur adaptētu mikroorganismu piedevas. šādu ūdeņu sastāvā bieži ir vielas, kas ļoti palēnina bioķīmiskās oksidācijas procesu un dažkārt toksiski ietekmē baktēriju mikrofloru.

Organisko vielu kaitīgo ietekmi uz ūdenstilpi var izraisīt:

1. Atsevišķas organiskas vielas to toksicitātes dēļ;

2. Ūdenstilpē esošo organisko vielu kopums. Šī pēdējā ietekme var būt divējāda:

2.1. Organiskās vielas ne vienmēr ir toksiskas. Daudzus no tiem, ja tie atrodas nelielā koncentrācijā, var uzskatīt par labvēlīgiem, jo. kalpo kā barība mikroorganismiem. Tomēr biežāk sastopamies ar organisko vielu kaitīgo ietekmi. Aerobi mikroorganismi, kas barojas ar organiskām vielām, patērē ūdenī izšķīdinātu skābekli. Ja šis patēriņš pārsniedz papildināšanu ar svaigu skābekli, ko izraisa fotosintēze vai absorbcija no gaisa uz rezervuāra virsmas (reaerācija), apstākļi ir kaitīgi aerobiem dzīviem organismiem. Bet, ja organiskais piesārņojums un ar to saistītais skābekļa patēriņš nepārsniegs mērenas robežas, t.i. aerobie mikroorganismi tiek saglabāti, pēc tam organiskie piemaisījumi tiek daļēji oksidēti ar pēdējiem (disimilācija), daļēji izmantoti biomasas veidošanai (asimilācija) un pakāpeniski izvadīti no ūdens.

2.2. Turklāt organiskajiem piesārņotājiem kopumā var būt dažādas citas negatīvas sekas. To klātbūtne atspoguļojas ūdens krāsā un caurspīdīgumā; bieži vien viņu ietekmē nespecifiskas smaržas un garšas kļūst pamanāmākas; dzeramā ūdens pagatavošanā, hlorējot vai ozonējot, palielinās oksidētāja patēriņš, kas izraisa dzeramā ūdens garšas pasliktināšanos.

No iepriekš minētā izriet, ka, pirmkārt, interese ir par tiem organiskajiem piesārņotājiem, kurus ātri oksidē mikroorganismi, tad uzmanība tiek pievērsta visiem pārējiem organiskajiem piemaisījumiem, jo ​​jebkurā gadījumā to klātbūtne ūdenī ir nevēlama.

Analizējot ūdeni, vispirms nosaka kopējo organisko piemaisījumu saturu. Šādas definīcijas mērķis var būt atšķirīgs. Tādējādi, analizējot avota un gruntsūdeņus ar zemu organisko piesārņotāju saturu, būtu jāapstiprina iespēja tos izmantot kā dzeramo ūdeni; virszemes ūdeņu analīze ļauj noskaidrot veidus, kā uzturēt to skābekļa budžetu, kā arī to izmantošanas iespējas; ļoti piesārņotu sadzīves un notekūdeņu izpētē tiek risināts jautājums par tvertnes piesārņojuma iespējamību ar tiem vai to attīrīšanas metodēm.

Jau sen ir zināmas vienkāršas metodes kopējā organisko vielu satura noteikšanai, kas tomēr nesniedz pilnīgu un precīzu informāciju, piemēram, aizdedzes zuduma noteikšana. Zaudējums aizdedzes rezultātā parāda organisko un neorganisko vielu masu, kas iztvaiko vai sadalās, kalcinējot (600 ° C), veidojot gaistošus produktus.

Dabisko ūdeņu krāsa saistīts ar organisko vielu – fulvoskābju – saturu, piešķirot ūdenim krāsu.

Integrālās kontroles metodes ietver organisko piesārņotāju satura novērtēšanu pēc kopējā oglekļa.

Kopējais organiskais ogleklis (C org.)

Organiskā oglekļa noteikšana balstās uz tā oksidēšanās laikā izdalītā CO 2 noteikšanu. Organiskā oglekļa oksidēšanu var veikt vienā no diviem veidiem:

1. Organisko vielu sausā sadedzināšana skābekļa plūsmā virs katalizatora (vara oksīda) 900 o C temperatūrā.

2. Mitrā oksidēšana, piemēram, ar kālija dihromātu K 2 Cr 2 O 7 skābā vidē vai persulfātu K 2 S 2 O 8, izmantojot katalizatoru.

Abas metodes nodrošina intensīvu oksidēšanu un iegūst salīdzināmus rezultātus dažādu ūdens veidu analīzē.

Mitrās oksidācijas process notiek saskaņā ar shēmu:

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

Lai paātrinātu "slapjo" oksidācijas reakciju, kā katalizatoru izmanto Ag 2 SO 4.

Noteikšana traucē neorganisko saistīto oglekli, kas atrodams karbonātos un izšķīdušā CO 2 . Tos noņem sausās sadegšanas laikā, izpūšot maisījumu pie pH 4,6 - 4,8 ar skābekļa plūsmu vai mitrās oksidēšanas laikā, nostāvot paraugu ar skābu K 2 Cr 2 O 7 šķīdumu bez karsēšanas. Šajā gadījumā visi neorganiskie savienojumi tiek oksidēti, un CO 2 tiek noņemts ar gaisa plūsmu.

Oglekļa dioksīdu, kas veidojas organisko vielu sadalīšanās laikā, nosaka ar IR spektroskopiju vai pēc katalītiskās hidrogenēšanas uz Ni katalizatora līdz metānam, nosaka hromatogrāfiski ar liesmas jonizācijas detektoru.

Izdalītā CO 2 noteikšanu var veikt arī ķīmiski: gravimetriski pēc askarīta (ar NaOH piesūcinātu azbestu) absorbcijas vai titrimetriski pēc KOH vai Ba (OH) 2 absorbcijas:

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

Iegūtais HCO 3 - titrēts ar skābi līdz pH 4,3.

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

BaCO 3 titrē ar skābi virs fenolftaleīna.

Ir arī automātiskie analizatori, kas nepārtraukti reģistrē organiskā oglekļa saturu ūdens plūsmā. To darbības princips ir šāds: ūdens paraugu iztvaicē un sadedzina t = 1000 o C gaisa plūsmā katalizatora klātbūtnē. Lai noteiktu radušos CO 2, tiek izmantotas dažādas metodes, piemēram, gāzes siltumvadītspējas maiņa, bet visbiežāk noteikšanu pabeidz ar IR metodi vienkāršotā ierīcē, jo tiek mērīts tikai izveidotā CO 2 maksimums.

Aprakstītās metodes nosaka tikai organisko vielu oglekli, savukārt ūdeņradi un citus elementus nenosaka. Tāpēc iegūt kvantitatīvus datus par organisko vielu saturu iespējams tikai tad, ja ir zināms to elementārais sastāvs.

Ja ūdens parauga organiskās daļas kvalitatīvais sastāvs mainās maz, tad ir viegli atrast attiecību starp šo vielu vidējo molmasu un organiskā oglekļa saturu un tādējādi iegūt koeficientu organiskā oglekļa satura pārvēršanai paraugā. organisko vielu daudzums, izteikts mg/l. Pārtikas rūpniecības notekūdeņiem, sadzīves notekūdeņiem un citiem, kuros organiskās vielas galvenokārt veido ogļhidrāti, olbaltumvielas un to sabrukšanas produkti, šis koeficients ir vienāds ar 2,4 - 2,5. Bioķīmiski attīrītiem notekūdeņiem, ķīmiskās un citas rūpnieciskās ražošanas notekūdeņiem šie koeficienti var ievērojami atšķirties. Tāpēc katram ūdens veidam tie tiek noteikti individuāli.

Turklāt pēc kopējā organiskā oglekļa vērtības nav iespējams iegūt precīzu informāciju par aplēsto skābekļa patēriņu to pilnīgai oksidēšanai, jo lai to izdarītu, ir jābūt datiem arī par ūdeņraža saturu organiskajās vielās, kas arī tiks oksidētas, un par skābekli, kas ir šo vielu molekulu sastāvdaļa.

Izšķīdināts skābeklis

Izšķīdušais skābeklis ir atrodams dabiskajā ūdenī molekulu veidā O2. Tās saturu ūdenī ietekmē divas pretēji virzītu procesu grupas: daži palielina skābekļa koncentrāciju, citi to samazina. Pirmajā procesu grupā, kas bagātina ūdeni ar skābekli, jāietver:

• skābekļa absorbcijas process no atmosfēras; šī procesa ātrums palielinās, pazeminoties temperatūrai, palielinoties spiedienam un samazinoties sāļumam;
• skābekļa izdalīšanos ūdens veģetācija fotosintēzes laikā, kas notiek jo spēcīgāk, jo augstāka ūdens temperatūra, saules gaismas intensitāte un vairāk barības vielu (P, N u.c.) ūdenī;
• iekļūšana ūdenstilpēs ar lietus un sniega ūdeņiem, kas parasti ir pārsātināti ar skābekli.

Procesu grupa, kas samazina skābekļa saturu ūdenī, ietver tā patēriņa reakcijas uz organisko vielu oksidēšanu: bioloģisko (organismu elpošana), bioķīmisko (baktēriju elpošana, skābekļa patēriņš organisko vielu sadalīšanai) un ķīmisko (oksidēšana). Fe2+, Mn2+, NO2-, NH4+, CH4, H2S). Skābekļa patēriņa ātrums palielinās līdz ar temperatūras paaugstināšanos, baktēriju un citu ūdens organismu un vielu, kas pakļautas ķīmiskai un bioķīmiskai oksidācijai, skaitu. Turklāt skābekļa satura samazināšanās ūdenī var notikt sakarā ar tā izdalīšanos atmosfērā no virsmas slāņiem un tikai tad, ja ūdens noteiktā temperatūrā un spiedienā izrādās pārsātināts ar skābekli.

Virszemes ūdeņos izšķīdušā skābekļa saturs ir ļoti mainīgs - no 0 līdz 14 mg/l - un ir pakļauts sezonālām un ikdienas svārstībām. Pēdējie ir atkarīgi no tā ražošanas un patēriņa procesu intensitātes, tāpēc skābekļa paraugs tiek ņemts pirms pulksten 12:00, līdz skābekļa saturs fotosintēzes dēļ ir sasniedzis augstas vērtības (monitoringa laikā tiek mēģināts fiksēt sliktāko nosacījumi). Skābekļa deficīts biežāk novērojams ūdenstilpēs ar augstu piesārņojošo organisko vielu koncentrāciju un eitrofiskās ūdenstilpēs, kas satur lielu daudzumu biogēno un humusvielu.

Skābekļa koncentrācija nosaka redokspotenciāla lielumu un lielā mērā organisko un neorganisko savienojumu ķīmiskās un bioķīmiskās oksidācijas procesu virzienu un ātrumu. Skābekļa režīmam ir liela ietekme uz rezervuāra kalpošanas laiku. Minimālais izšķīdušā skābekļa saturs, kas nodrošina normālu zivju attīstību, ir aptuveni 5 mg/l. Tās pazemināšana līdz 2 mg/l izraisa zivju masveida mirstību (nogalināšanu). Nelabvēlīgi ietekmē ūdens populācijas stāvokli un ūdens pārsātinājumu ar skābekli fotosintēzes procesu rezultātā ar nepietiekami intensīvu ūdens slāņu sajaukšanos.

Skābekļa noteikšana virszemes ūdeņos ir iekļauta novērošanas programmās, lai novērtētu hidrobiontu, tajā skaitā zivju, dzīves apstākļus, kā arī kā netieša virszemes ūdeņu kvalitātes novērtēšanas un pašattīrīšanās procesa regulēšanas pazīme. Izšķīdušā skābekļa saturs ir būtisks aerobai elpošanai un ir bioloģiskās aktivitātes (t.i., fotosintēzes) rādītājs ūdenstilpē. Taču, tā kā izšķīdušā skābekļa saturs ir dažādu procesu rezultāts, nav viennozīmīgas attiecības starp izšķīdušā skābekļa un organisko vielu saturu ūdenī. Tāpēc ir izstrādātas laboratorijas metodes, lai novērtētu skābekļa patēriņu ūdenī esošo organisko vielu oksidēšanai jeb oksidējamības rādītājus.

Oksidējamība

Oksidējamība ir netiešs organisko vielu satura rādītājs ūdenī, jo. raksturo nevis organisko vielu koncentrāciju, bet gan ūdens īpašību patērēt izšķīdušo skābekli tajā esošo organisko vielu oksidēšanai.

Tātad, atkarībā no piesārņojuma pakāpes, ūdens satur vairāk vai mazāk reducētāju (pirmkārt jau organisko vielu), ko oksidē spēcīgi oksidētāji: permanganāts, bihromāts utt. Skābekļa daudzumu, kas līdzvērtīgs oksidētāja daudzumam, ko izmanto, lai oksidētu reducētājus, kas atrodas 1 litrā ūdens, sauc par oksidējamību. To definē kā skābekļa mg uz 1 litru ūdens (mg O/l).

Organisko vielu sastāvs dabiskajos ūdeņos veidojas daudzu faktoru ietekmē. Starp svarīgākajiem ir intraūdens bioķīmiskie ražošanas un transformācijas procesi, ieņēmumi no citām ūdenstilpēm, ar virszemes un pazemes noteci, ar atmosfēras nokrišņiem, ar rūpnieciskajiem un sadzīves notekūdeņiem. Organiskās vielas, kas veidojas rezervuārā un nonāk tajā no ārpuses, ir ļoti daudzveidīgas pēc būtības un ķīmiskajām īpašībām, ieskaitot izturību pret dažādu oksidētāju iedarbību. Ūdenī esošo viegli un grūti oksidējamo vielu attiecība būtiski ietekmē ūdens oksidējamību vienas vai otras noteikšanas metodes apstākļos.

Dabisko ūdeņu oksidējamības vērtības svārstās no miligramu frakcijām līdz desmitiem miligramu litrā, atkarībā no ūdenstilpju kopējās bioloģiskās produktivitātes, piesārņojuma pakāpes ar organiskajām vielām, kā arī dabisko organisko vielu ietekmes. izcelsme nāk no purviem, kūdras purviem utt. Virszemes ūdeņiem ir augstāka oksidējamība, salīdzinot ar pazemes ūdeņiem (miligramu desmitdaļas un simtdaļas uz 1 litru), izņemot naftas atradņu ūdeņus un purvu barotos gruntsūdeņus. Kalnu upēm un ezeriem raksturīga oksidējamība 2-3 mg O/l, zemienes upēm - 5-12 mg O/l, purvu upēm - desmitiem miligramu uz 1 litru.

Ūdenskrātuvēs un ūdenstecēs, kas pakļautas spēcīgai cilvēka darbības ietekmei, oksidējamības izmaiņas darbojas kā īpašība, kas atspoguļo notekūdeņu pieplūdes režīmu. Dabiskiem nedaudz piesārņotiem ūdeņiem ieteicams noteikt permanganāta oksidējamību; piesārņotākos ūdeņos parasti nosaka bihromātu oksidējamību (ĶSP).

Tātad, atkarībā no izmantotā oksidētāja, tiek izdalīta permanganāta oksidējamība (permanganāta indekss) un bihromāta oksidējamība (ĶSP - ķīmiskais skābekļa patēriņš). Viena un tā paša ūdens parauga, bet izmantojot dažādus oksidētājus, oksidējamības noteikšanas rezultāti parasti atšķiras, jo analizējamajā ūdenī ir nevienlīdzīga dažādu vielu oksidēšanās pakāpe ar šiem oksidētājiem. Tas ir atkarīgs ne tikai no oksidētāja īpašībām, bet arī no tā koncentrācijas, temperatūras, pH utt. Tāpēc visas oksidējamības noteikšanas metodes ir nosacītas, un iegūtie rezultāti ir salīdzināmi tikai tad, ja tiek stingri ievēroti visi noteikšanas nosacījumi.

Salīdzināsim dažādas organisko vielu koncentrācijas mērīšanas metodes (1. att.):

1. att. Noteikšanas metožu salīdzinošais raksturojums

Visredzamākais organisko vielu koncentrācijas rādītājs ūdenī (raksturo to saturu par 100%) ir teorētiskais skābekļa patēriņš(TPK jeb teorētiskais ĶSP), kas atbilst skābekļa patēriņam organisko vielu oksidēšanai, kas noteikts, pamatojoties uz oksidācijas reakcijas stehiometrisko vienādojumu.

Teorētiskais skābekļa patēriņš ir skābekļa (vai skābekļa izteiksmē oksidētāja) daudzums mg/l, kas nepieciešams, lai pilnībā oksidētu paraugā esošās organiskās vielas, pie kurām ogleklis, ūdeņradis, sērs, fosfors un citi elementi, izņemot slāpeklis, ja tas atrodas organiskajās vielās, tiek oksidēts līdz augstākajiem oksīdiem:

un slāpeklis tiek pārveidots par amonjaku vai amonija sāli:

N ® NH 3 (NH 4 +).

Šajā gadījumā oksidēšanās procesā piedalās skābeklis, kas bija daļa no oksidējamām organiskām vielām, un šo savienojumu ūdeņradis amonjaka (NH 3) veidošanās laikā katram slāpekļa atomam atdod trīs atomus vai katram skābeklim divus atomus. atoms ūdens (H 2 O ) veidošanās laikā.

Konkrētā TPK aprēķināšanas piemēri:

1. Skābeņskābe

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

1 mg - TPK sitieni.

TPK sit \u003d mg O / mg skābeņskābes.

2. Glikoze

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

M=180g - 12×16g

1 mg - TPK sitieni.

TPK sit = mg O/mg glikozes

3. Etiķskābe

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

M=60g - 4×16g

1 mg - TPK sitieni.

TPK sit = mg O/mg etiķskābes

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

M= 89g - 6×16g

1 mg - TPK sitieni.

TPK sit = mg O/mg anilīna

Dažām atsevišķām sadzīves un rūpniecisko notekūdeņu sastāvdaļām, kas pēc sastāva ir līdzīgas, specifiskais TPK ir vienāds ar:

Saharoze 1.12

Peptons 1,20

Albumīns 1,32

Kazeīns 1.39

Ja sadzīves notekūdeņu organiskās vielas, kas galvenokārt sastāv no olbaltumvielu molekulu un ogļhidrātu atlikumiem, ir attēlotas kā (CH 2 O) n, tad teorētiski oksidējamībai jābūt vienādai ar:

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

1 mg - TPK sitieni.

TPK sit \u003d mg O / mg organisko vielu sadzīves notekūdeņos.

Teorētiskā skābekļa patēriņa laboratorisko novērtējumu veic, oksidējot ar kālija dihromātu stipri skābā vidē Ag 2 SO 4 katalizatora klātbūtnē. Tiek saukts skābekļa daudzums, kas līdzvērtīgs dihromāta daudzumam, ko izmanto organisko vielu oksidēšanai bihromātu oksidējamība jeb ĶSP(ķīmiskais skābekļa patēriņš).

Process notiek saskaņā ar shēmu:

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

pilnīgi identiska slapjās oksidācijas shēmai kopējā organiskā oglekļa noteikšanā Сorg. . Oksidācija tiek paātrināta un aptver pat tādas grūti oksidējamas vielas kā etiķskābe un aminoskābes, ja reakciju veic Ag 2 SO 4 katalizatora klātbūtnē.

Katalīzes shēma:

Reakcijā tiek ievadīts stingri noteikts daudzums kālija bihromāta. Pēc oksidācijas Cr 2 O 7 2- lieko daudzumu titrē ar Mora sāli Fe 2 (NH 4) 2 (SO 4) indikatora (feroīna vai fenilantranilskābes) klātbūtnē:

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

Rezultātu izsaka mg O/l, ņemot vērā to, ka 1 Cr 2 O 7 2- molekula ir ekvivalenta trim skābekļa atomiem.

Neskatoties uz to, ka dihromāts ir spēcīgs oksidētājs un oksidē gandrīz visas organiskās vielas, ĶSP rezultāts ir 95-98% no teorētiskā ĶSP (jeb TOD). Zaudējumus 2-5% apmērā galvenokārt izraisa gaistošu, oksidāciju izturīgu sadalīšanās produktu (CO, CH 4) veidošanās. Normālos procesa apstākļos neoksidējas tikai piridīns un daži citi slāpekli saturoši heterocikli (pirols, pirolidīns, nikotīnskābe), kā arī ūdenī slikti šķīstoši ogļūdeņraži, piemēram, benzols un tā homologi, parafīns un naftalīns. Ja analizējamais paraugs satur neorganiskos reducētājus, tad no ĶSP noteikšanas rezultāta ir jāatņem to daudzums (skābekļa izteiksmē).

Monitoringa programmās ĶSP izmanto kā organisko vielu daudzuma mērījumu paraugā, kas ir jutīgs pret oksidēšanos ar spēcīgu ķīmisko oksidētāju. ĶSP izmanto, lai raksturotu ūdensteču un ūdenskrātuvju stāvokli, sadzīves un rūpniecisko notekūdeņu pieplūdumu (ieskaitot to attīrīšanas pakāpi), kā arī virszemes noteci. Šī metode ir galvenā tādu atkritumu un piesārņoto ūdeņu analīzē, kuru oksidējamība ir > 100 mg O/l. Ar to var analizēt arī ūdeņus ar oksidējamību 5–100 mg O/l, taču reproducējamība būs sliktāka (±10%). Tīrākiem ūdeņiem metode nav piemērojama, jo sniedz neprecīzus rezultātus: neliels oksidētāja daudzums, kas iztērēts reakcijā, tiek definēts kā starpība starp divām lielām vērtībām - K 2 Cr 2 O 7 daudzumu pirms oksidācijas un atlikušo K 2 Cr 2 O 7 daudzumu pēc oksidācijas.

Tomēr īpaša interese ir par ĶSP vērtību tīram ūdenim, ko izmanto kā dzeramo ūdeni. Tā kā organiskie piesārņotāji gandrīz pilnībā reaģē ar K 2 Cr 2 O 7, tāpēc ĶSP ir ticamāks oksidējamības mērs (nekā PO, kur oksidēšanās notiek tikai par 40 - 60%), pēc kura var spriest par nepieciešamo ozona vai ozona daudzumu. hlors, ko izmanto ūdens attīrīšanā.

Šajā sakarā īpaši svarīgi ir automātiskie ĶSP mērinstrumenti. Vienā no šīm ierīcēm ūdens paraugu slāpekļa plūsmā iztvaicē, pēc tam katalizatora iedarbībā augstā temperatūrā sadedzina precīzi izmērītā skābekļa daudzumā, un ar potenciometrisko metodi nosaka atlikušo skābekļa daudzumu.

COD noteikumi sadzīves un dzeramā ūdens rezervuāru ūdenim - 15 mg O / l, kultūras un sadzīves - 30 mg O / l.

ĶSP vērtība, lai arī kalpo kā kopējā organisko piesārņotāju satura mērītājs ūdenī, tomēr (tāpat kā Corg.) ar to nepietiek piesārņojuma kvantitatīvai aprēķināšanai, ja nav zināms šo organisko piemaisījumu elementārais sastāvs. Pārrēķina koeficients (1 mg piesārņotāja = 1,2 mg O/l ĶSP) mainās atkarībā no O un N satura organiskajās vielās.

Pašlaik pastiprināta uzmanība tiek pievērsta definēšanai attiecības COD/C org. virszemes un notekūdeņos. Dabiski, ka, analizējot salīdzinoši tīrus ūdeņus, šī vērtība tiek konstatēta ar būtiskām kļūdām gan ĶSP rezultātu izkliedes dēļ, gan tāpēc, ka Corg. ir definēta kā neliela atšķirība starp divām lielām vērtībām: kopējā un neorganiskā oglekļa saturu.

Šai attiecībai visiem ogļhidrātiem (glikozei, saharozei, polisaharīdiem) ir vienāda vērtība, kas vienāda ar 2,67. Tāda pati vērtība tiks iegūta etiķskābei un pienskābei. Olbaltumvielām, pieņemot to vidējo sastāvu: C - 53%, H - 7%, O - 23%, N - 17%, S - 0,25%, iegūstam vērtību 2,8. Ja humīnskābēm vidējā attiecība C:H:O:N = 16:17:8:1, tad tām ĶSP / C org. = 2,6.

Līdz ar to galvenajām dabiskas izcelsmes organiskajām vielām attiecība ĶSP/C org. = 2,6 - 2,8. To pašu var teikt par organiskajām vielām pārtikas rūpniecības notekūdeņos un sadzīves notekūdeņos, kas nav piesārņoti ar rūpnieciskajiem notekūdeņiem.

Pārbaudīsim, kas teikts, veicot aprēķinus, izmantojot saharozes piemēru:

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

M=342 g - 24×16 g

1 mg - TPK sitieni.

TPK sit = mg O/mg saharozes;

C12H22O 11-12C

M=342 g - 12×12 g

1 mg - C org, sitieni

No org, ud. = mg C/mg saharozes

Paņemiet attiecību: TPK sitieni. /S org., ud. \u003d 1,12 / 0,42 \u003d 2,67.

Attiecība COD/C org. ērtāk nekā COD un Corg. atsevišķi. ĶSP vērtība atspoguļo ne tikai organiskā oglekļa saturu paraugā, bet arī skābekļa un ūdeņraža saturu oksidējamo organisko vielu molekulās. Ūdeņradim ir nepieciešams atbilstošs skābekļa daudzums, lai to pārvērstu ūdenī; jo vairāk ūdeņraža molekulā, jo augstāks ĶSP. Savukārt skābeklis, kas ir daļa no oksidējošās vielas molekulas, piedalās CO 2 un H 2 O molekulu veidošanā un līdz ar to, jo vairāk skābekļa, jo mazāk ĶSP.

COD un C org. atsevišķi ņemti, tie nevar raksturot ne organiskā piesārņotāja raksturu, ne tā daudzumu, ja nav zināms elementārais sastāvs. Aprēķinot attiecību COD/C org. Organisko vielu molārā masa tiek samazināta:

COD/C org. (saharozei) =

un attiecība raksturo skābekļa daudzumu (mg), kas nepieciešams, lai oksidētu 1 mg oglekļa, kas atrodas piesārņojošās vielas molekulā.

Tā kā lielākajā daļā dabiskas izcelsmes organisko vielu attiecība H:O = 2:1, t.i. kā ūdens molekulā jeb, citiem vārdiem sakot, oglekļa formālais oksidācijas stāvoklis ir 0, tad oksidētāja skābeklis tiek patērēts tikai oglekļa oksidēšanai līdz CO 2. Tāpēc dabīgām organiskām vielām ĶSP/C org. ko raksturo šāda stabila vērtība, kas vienāda ar 2,67:

C o + 2O \u003d CO 2

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

Vielām ar lielāku oglekļa un ūdeņraža saturu, t.i. kad oglekļa formālais oksidācijas stāvoklis< 0, на окисление каждого атома углерода до СО 2 требуется больше кислорода, а следовательно ХПК/С орг. > 2,67.

Tāpēc, ja COD/C org. > 3, tad tas ir signāls, ka ūdens ir piesārņots ar vielām ar salīdzinoši garām ogļūdeņražu ķēdēm molekulās (domājams, ķīmiskie produkti vai naftas produkti). Pēc tam ūdens tiek analizēts sīkāk. Ir iespējams noteikt tajā esošo naftas produktu saturu, atņemt tam atbilstošās ĶSP un Corg vērtības. attiecīgi no frakcijas COD / C org skaitītāja un saucēja. un iegūt jaunu šī rādītāja vērtību, pēc kuras var spriest par citu piesārņotāju klātbūtni ūdenī ar garu ogļūdeņraža ķēdi molekulā.

Šādu vielu piemēri:

Ja organiskā molekulā oglekļa formālais oksidācijas stāvoklis ir > 0, tad ĶSP/C org.< 2,67. Самое маленькое значение этого отношения у щавелевой кислоты: ХПК/С орг. = 0,67.

Tādējādi šis rādītājs ir raksturīgs ūdens piesārņojumam ar rūpnieciskajiem notekūdeņiem. Atspoguļojot saistību starp C, H, N un O daudzumu organisko savienojumu molekulās, tas sniedz noderīgu informāciju par šo savienojumu būtību.

III. III. Ar pamatdarbību nesaistīti ieņēmumi un izdevumi (rādītāji 12., 13., 14.15., 16.)

III. Kaujas karoga uzglabāšanas, apkopes un remonta kārtība

organiskais ogleklis. Organiskais ogleklis ir visdrošākais kopējā organisko vielu satura rādītājs dabiskajos ūdeņos, kas veido vidēji aptuveni 50% no organisko vielu masas.

Organisko vielu sastāvu un saturu dabiskajos ūdeņos nosaka daudzu procesu kombinācija, kas atšķiras pēc būtības un ātruma: ūdens organismu pēcnāves un mūža ekskrēcijas; ieplūdes ar atmosfēras nokrišņiem, ar virszemes noteci atmosfēras ūdeņu mijiedarbības rezultātā ar augsnēm un veģetāciju sateces baseina virsmā; ieņēmumi no citām ūdenstilpēm, no purviem, kūdras purviem; ieņēmumi no sadzīves un rūpnieciskajiem notekūdeņiem.

Organiskā oglekļa koncentrācija ir pakļauta sezonālām svārstībām, kuru raksturu nosaka ūdenstilpju hidroloģiskais režīms un ar to saistītās sezonālās ķīmiskā sastāva izmaiņas, īslaicīgas bioloģisko procesu intensitātes izmaiņas. Ūdenstilpju apakšējos slāņos un virsmas plēvē organiskā oglekļa saturs var būtiski atšķirties no tā satura pārējā ūdens masā.

Organiskās vielas ūdenī atrodas izšķīdinātā, koloidālā un suspendētā stāvoklī, veidojot noteiktu dinamisku sistēmu, parasti nelīdzsvarotu, kurā fizikālo, ķīmisko un bioloģisko faktoru ietekmē nepārtraukti notiek pārejas no viena stāvokļa uz otru.

Zemākā izšķīdušo organisko vielu oglekļa koncentrācija nepiesārņotos dabas ūdeņos ir aptuveni 1 mg/dm 3, lielākā parasti nepārsniedz 10–20 mg/dm 3, bet purva ūdeņos tā var sasniegt vairākus simtus mg/dm 3 .

Ogļūdeņraži (naftas produkti un aromātiskie ogļūdeņraži).Šobrīd Pasaules okeāna virsma plašos apgabalos ir pārklāta ar ogļūdeņraža plēvi. Iemesli tam ir:

§ Naftas pārstrādes rūpnīcu atkritumu apglabāšana (piemēram, tikai viena ražotne ar vidējo jaudu saražo 400 tonnas atkritumu dienā –1);

§ balasta izgāšana un naftas pārvadātāju cisternu mazgāšana pēc transportēšanas (ūdenī nonākušais naftas daudzums vidēji ir 1% no pārvadātās kravas, t.i. 1-2 Mt gadā -1);

§ liels negadījumu skaits ar naftas tankkuģiem (tikai laika posmā no 1967. līdz 1974. gadam notika 161 avārija (Erhard, 1984), no 1960. līdz 1970. gadam - ap 500 (Ramad, 1981)).

12.1. attēlā parādīts dažādu antropogēno avotu īpatsvars okeāna piesārņojumā ar naftas produktiem. Taču jāņem vērā arī tas, ka nafta ir dabiska viela un nonāk jūras ūdenī ne tikai tehnogēnas darbības rezultātā, bet arī ar dabīgām izejām (pēc dažādām aplēsēm no 20 kt līdz 2 Mt uz gads -1).

Rīsi. 12.1. Antropogēnā naftas produktu iekļūšana okeānos
(Piektd., 2002)

Naftas produkti ir viena no visizplatītākajām un bīstamākajām vielām, kas piesārņo virszemes ūdeņus. Nafta un tās rafinētie produkti ir ārkārtīgi sarežģīts, nestabils un daudzveidīgs vielu maisījums (piesātināti zemas un lielas molekulmasas, nepiesātinātie alifātiskie, naftēnie, aromātiskie ogļūdeņraži, skābekļa, slāpekļa, sēra savienojumi, kā arī nepiesātināti heterocikliskie savienojumi, piemēram, sveķi, asfaltīni , anhidrīdi, asfaltīni). skābes). Jēdziens "naftas produkti" hidroķīmijā ir nosacīti ierobežots tikai ar ogļūdeņražu frakciju (alifātiskie, aromātiskie, alicikliskie ogļūdeņraži).

Liels daudzums naftas produktu nonāk virszemes ūdeņos, naftu transportējot pa ūdeni, ar naftas ieguves, naftas pārstrādes, ķīmiskās, metalurģijas un citu nozaru notekūdeņiem ar sadzīves ūdeni. Daži ogļūdeņražu daudzumi nonāk ūdenī augu un dzīvnieku organismu intravitālās ekskrēcijas rezultātā, kā arī to pēcnāves sadalīšanās rezultātā.

Rezervuārā notiekošo iztvaikošanas, sorbcijas, bioķīmiskās un ķīmiskās oksidācijas procesu rezultātā var būtiski samazināties naftas produktu koncentrācija, savukārt to ķīmiskais sastāvs var būtiski mainīties. Aromātiskie ogļūdeņraži ir visstabilākie, n-alkāni ir vismazāk stabili.

Ar naftas produktiem nepiesārņotās ūdenstilpēs dabisko ogļūdeņražu koncentrācija jūras ūdeņos var svārstīties no 0,01 līdz 0,10 mg/dm 3 un augstāk, upju un ezeru ūdeņos no 0,01 līdz 0,20 mg/dm 3, dažkārt sasniedzot 1-1,5 mg / dm 3. Dabīgo ogļūdeņražu saturu nosaka rezervuāra trofiskais stāvoklis un lielā mērā tas ir atkarīgs no bioloģiskās situācijas rezervuārā.

Naftas produktu nelabvēlīgā ietekme dažādos veidos ietekmē cilvēka organismu, savvaļas dzīvniekus, ūdens veģetāciju, rezervuāra fizisko, ķīmisko un bioloģisko stāvokli. Zemas molekulmasas alifātiskajiem, naftēniskiem un īpaši aromātiskajiem ogļūdeņražiem, kas ir naftas produktu sastāvā, ir toksiska un zināmā mērā narkotiska iedarbība uz organismu, ietekmējot sirds un asinsvadu un nervu sistēmas. Vislielākās briesmas rada policikliskie kondensētie ogļūdeņraži, piemēram, 3,4-benzapirēns, kam piemīt kancerogēnas īpašības. Naftas produkti apņem putnu apspalvojumu, ķermeņa virsmu un citu ūdens organismu orgānus, izraisot slimības un nāvi.

Naftas produktu negatīvā ietekme, īpaši koncentrācijās 0,001–10 mg/dm 3, un to klātbūtne plēves veidā ietekmē arī augstākās ūdens veģetācijas un mikrofītu attīstību.

Naftas produktu klātbūtnē ūdens iegūst specifisku garšu un smaržu, mainās tā krāsa un pH, un gāzu apmaiņa ar atmosfēru pasliktinās.

MPC naftas produktos ir 0,3 mg / dm 3 (ierobežojošais bīstamības indikators - organoleptiskais), MPC vr - 0,05 mg / dm 3 (ierobežojošais bīstamības rādītājs - zivsaimniecība). Kancerogēnu ogļūdeņražu klātbūtne ūdenī ir nepieņemama.

PAH. Piesārņojums ar policikliskajiem aromātiskajiem ogļūdeņražiem (PAO) tagad ir globāls. To klātbūtne ir konstatēta visos dabiskās vides elementos (gaisā, augsnē, ūdenī, biotā) no Arktikas līdz Antarktīdai.

Ir daudz PAO ar izteiktām toksiskām, mutagēnām un kancerogēnām īpašībām. To skaits sasniedz 200. Tajā pašā laikā PAO, kas izplatīti visā biosfērā, ir ne vairāk kā daži desmiti. Tie ir antracēns, fluorantrēns, pirēns, krizēns un daži citi.

Raksturīgākais un visizplatītākais starp PAO ir benzo(a)pirēns (BP):

BP ļoti labi šķīst organiskajos šķīdinātājos, bet ļoti vāji šķīst ūdenī. Minimālā efektīvā benzo(a)pirēna koncentrācija ir zema. BP tiek pārveidots oksigenāžu ietekmē. BP transformācijas produkti ir gala kancerogēni.

BP īpatsvars kopējā novēroto PAO daudzumā ir neliels (1–20%). Viņi to padara nozīmīgu:

§ Aktīvā cirkulācija biosfērā

§ Augsta molekulārā stabilitāte

§ Nozīmīga prokancerogēna aktivitāte.

Kopš 1977. gada BP starptautiskā līmenī tiek uzskatīts par indikatorsavienojumu, kura saturs tiek izmantots, lai novērtētu vides piesārņojuma pakāpi ar kancerogēniem PAO.

Benzo(a)pirēna dabiskā fona veidošanā ir iesaistīti dažādi abiotiski un biotiski avoti.

Ģeoloģiskie un astronomiskie avoti. Tā kā PAO tiek sintezēti vienkāršu organisko struktūru termiskās transformācijas laikā, BP ir atrodams:

§ meteorītu materiāls;

§ magmatiskie ieži;

§ hidrotermālie veidojumi (1-4 µg kg -1);

§ Vulkāniskie pelni (līdz 6 µg kg -1). Vulkāniskā BP globālā plūsma sasniedz 1,2 tonnas gadā -1 (Izraēla, 1989).

BP abiotiskā sintēze ir iespējama organisko materiālu sadegšanas laikā dabisko ugunsgrēku laikā. Dedzinot mežu, veidojas zāles sega, kūdra, līdz 5 tonnām gadā -1. BP biotiskā sintēze tika konstatēta vairākām anaerobām baktērijām, kas spēj sintezēt BP no dabīgiem lipīdiem grunts nogulumos. Parādīta BP un ​​hlorellas sintezēšanas iespēja.

Mūsdienu apstākļos benzo(a)pirēna koncentrācijas palielināšanās ir saistīta ar antropogēno izcelsmi. Galvenie BP avoti ir: sadzīves, rūpnieciskās izplūdes, izplūdes, transports, nelaimes gadījumi, tālsatiksmes pārvadājumi. BP antropogēnā plūsma ir aptuveni 30 t gadā -1.

Turklāt svarīgs BP avots, kas nonāk ūdens vidē, ir naftas transportēšana. Šajā gadījumā ūdenī nonāk apmēram 10 t gadā -1.

Lielākais BP piesārņojums ir raksturīgs līčiem, līčiem, slēgtiem un daļēji slēgtiem jūras baseiniem, kas pakļauti antropogēnai ietekmei (12.4. tabula). Visaugstākais BP piesārņojuma līmenis pašlaik ir Ziemeļu, Kaspijas, Vidusjūras un Baltijas jūrā.

Benz(a)pirēns grunts nogulumos

PAO iekļūšana jūras vidē apjomā, kas pārsniedz to šķīdināšanas iespējas, izraisa šo savienojumu sorbciju uz suspendētajām daļiņām. Suspensijas nogulsnējas uz grunts un līdz ar to BP uzkrājas grunts nogulumos. Šajā gadījumā galvenā PAO uzkrāšanās zona ir 1–5 cm slānis.

PAO nokrišņos bieži ir dabiskas izcelsmes. Šādos gadījumos tie attiecas tikai uz tektoniskajām zonām, dziļas termiskās ietekmes zonām, naftas un gāzes uzkrājumu izkliedes zonām.

Tomēr visaugstākā BP koncentrācija ir atrodama antropogēnas ietekmes zonās.

PAO tiek ne tikai sorbēti uz organismu virsmas, bet arī koncentrēti intracelulāri. Planktona organismiem ir raksturīgs augsts PAO uzkrāšanās līmenis.

BP saturs planktonā var svārstīties no dažiem μg kg -1 līdz mg kg -1 sausā svara. Visbiežāk sastopamais saturs ir (2–5) 10 2 µg kg -1 sausā svara. Beringa jūrā akumulācijas koeficienti (organismu koncentrācijas attiecība pret koncentrāciju ūdenī) planktonā (Cp/Sw) ir robežās no 1,6 10 līdz 1,5 10 4, uzkrāšanās faktori Neistonā (Cn/Sw) ir robežās no 3,5 10 2 līdz 3,6 10 3 (Izraēla, 1989).

Tā kā lielākā daļa bentosa organismu barojas ar suspendētām organiskām vielām un augsnes detrītu, kas bieži satur PAO koncentrācijās, kas ir lielākas nekā ūdenī, bentonti bieži uzkrāj BP ievērojamā koncentrācijā (12.1. tabula). Ir zināms, ka PAO uzkrājas daudzslāņu, mīkstmiešu, vēžveidīgo un makrofītu dēļ.

Tā kā PAO ir dabā sastopamas vielas, ir dabiski, ka ir mikroorganismi, kas var tos iznīcināt. Tādējādi eksperimentos Ziemeļatlantijā BP oksidējošās baktērijas iznīcināja 10–67% no izmantotā BP. Eksperimentos Klusajā okeānā tika parādīta mikrofloras spēja iznīcināt 8–30% no ievadītā BP. Beringa jūrā mikroorganismi iznīcināja 17–66% no izmantotā BP, bet Baltijas jūrā – 35–87%.

Jā, tieši tā: ūdens ir organiska viela, un šajā ziņā tas ir visa pamatā. dzīvo uz zemes. Aforistiskāk runājot, ūdens ir dzīvība, nevispārnestā nozīmē, bet tiešā nozīmē.

Ļaujiet man sākt ar vienkāršu apgalvojumu: zinātne mums saka, ka visa organiskā pasaule ir ieskaitot gan augus, gan dzīvniekus, 80-90% ir ūdens, un visi procesitie rodas atkārtoti, tieši piedaloties vienam un tam pašam ūdenim. Šis vienFakts it kā liecina, ka ūdenim pašam ir jābūt organiskai vielaiŠajā sakarā es uzreiz izcelšu to ārkārtīgi svarīgo un tajā pašā laikātikpat vienkārši un visi bez izņēmuma atzīst, ka dzimšana ir vissMūsu planētas organismi ir nesaraujami saistīti ar ūdeni. Es to pat izteiktu šādi:- tas ir īpaši pārveidots un sakārtots ūdens.

Patiešām, nevienam nav jābūt septiņiem laidumiem pierē, lai to redzētu Dzīvam organismam ūdens ir ne tikai neaizstājams, bet arī galvenais komponentskomponents. Tā daudzums dzīvos organismos, iespējams, izņemotsvārstās no 70 līdz 99,7 svara %. No šī fakta vien, par otru nemaz nerunājotvēl svarīgāk ir tas, ka ūdenim ir ne tikai liela lomaorganismu dzīvībai svarīgo darbību, kā to atzīst visi bez izņēmuma, un lomuizšķirošs, izšķirošs, fundamentāls. Bet, lai spēlētu šādu lomu,pašai jābūt organiskai vielai.

Dīvaini, tomēr izrādās lieta: principā neviens neapstrīd ūdens primārā loma visu dzīvo būtņu dzīvē bez izņēmuma, un tomērklaju pretrunu ar šādu lomu atzīst arī visi ķīmiskiūdens sastāvs, kas izteikts ar formulu H2O. Bet, to darot, brīvprātīgi vai piespiedu kārtātiek atzīts pilnīgi absurds fakts, proti, ūdens ir šis beznosacījuma pamatsvisa organiskā dzīvība — pati par sevi ir neorganiska viela, citiem vārdiem sakot,mirušā viela

Tāpēc jau no paša sākuma tiek piedāvāta grūta alternatīva: vai nu kļūdains priekšstats par ūdeni kā visu dzīvo būtņu pamatu vai kļūdainspašreizējā izpratne par ūdens ķīmisko sastāvu. Pirmais "vai nu"nekavējoties jāizmet, jo zem tā nav augsnes. Paliek otrais"vai nu", proti, ka ūdens H2O formula ir nepareiza. Nav trešās iespējasŠajā gadījumā tas nav dots, un tas principā nevar būt. Un te jau tas ir a priori, t.i.pirms jebkādas pieredzes ir pamats apgalvot, ka ūdens pats par sevi ir vielaorganisks. Tieši šī (un tikai šī!) kvalitāte var padarīt to par visu pamatudzīvs. Un nav svarīgi, kādi argumenti pret šo pašreizējo labi barorelaksēta zinātne, šie argumenti arī ir a priori, tas ir, acīmredzot, irkļūdains. Tikai tad var uzdot jautājumuPirms pievērsties šim galvenajam jautājumam, es vēlos pievērst uzmanībuvēl viens ievērojams fakts visos aspektos, kas, kā mēs redzēsim,turklāt ir tieši saistīta ar ūdeni. Fakts ir šāds: ķīmiskijebkuras dzīvas vielas pamats bez izņēmuma irogļūdeņražu savienojumi. Ir zināms, ka dzīvs organisms sastāv no kombinācijasdiezgan ierobežots ķīmisko elementu skaits. Tātad, pieņemsim, 96% no masasCilvēka ķermenis sastāv no tādiem kopīgiem elementiem kā ogleklis (C)ūdeņradis (H), slāpeklis (N) un skābeklis (O)Tātad, lai sāktu, atcerēsimies: papildus ūdenim, otrs pamats visam organiskisavienojumi uz zemes ir ogļhidrāti. Tie ir vienkāršisavienojumi, kas sastāv, atkārtoju, no oglekļa (C), ūdeņraža (H) un skābekļa (O)dažādos veidos, un tos parasti izsaka ar vispārīgo formulu CnH2nOn. Uz šo brīdiEs pievēršu īpašu uzmanību. Salīdzinot šos divus momentus, mēs jau varam a prioritas ir, pirms jebkādas pieredzes, turklāt ar simtprocentīgu pārliecību viņi teikska ūdenim kā dzīvības pamatam jābūt arī ogļūdeņradimsavienojums. Un savā grāmatā "Mūžīgie zinātnes noslēpumi (ar amatiera acīm)", sliecas uz zinātnē pieejamajiem datiem es konsekventi pierādu, ka ūdens patiešām irir formula nevis H2O, bet CH2O, jeb, citiem vārdiem sakot, ir ogļūdeņradissavienojumu, un līdz ar to organisko vielu. Tikai šajā statusā, un neKas vēl, tas var kalpot par pamatu visai dzīvībai uz Zemes.

Tagad par olbaltumvielām. Tie ir arī ekskluzīvi sarežģīti organiskie savienojumi, kas sastāv no visiem tiem pašiem mums pazīstamajiem elementiemproti, ogleklis, skābeklis un ūdeņradis. Citiem vārdiem sakot, jūs varat pilnībāiemesls apgalvot, ka visas dzīvās būtnes sastāv no dažādām to pašu kombinācijāmelementi, no kuriem pats ūdens sastāv, ja, protams, pamatojoties uz tā formulāmCH2O. Šis fakts noliek visu savās vietās bez pārspīlējumiem un papildu masām.mākslīgas konstrukcijas un butaforijas, kas kalpo tikai kaut kā saistīšanainesakarīgi. Tātad jēga ir maza: pierādīt, ka ūdens patiešām ir klātir organiska viela. Sāksim ar šo.

Nav jāpierāda, ka ūdens ir ne tikai galvenais, bet arī vienīgais absolūti nepieciešams visu dzīvo būtņu substrāts. Tomēr visa būtība atkal ir tādalai ūdens spēlētu šādu lomu, tam pašam jābūt organiskamviela. Šeit slēpjas visa aizķeršanās kopš mūsdienu zinātnes un pēc tam nēun visi cilvēki, kas akli tic viņas secinājumiem, turpina ticēt, ka ūdens irneorganiskas vielas, visas ar vienu un to pašu labi zināmu katram skolēnam formula H2O Tieši pret šo formulu visa pasaules zinātne sit pieri vairāk nekā divsimt gadus.laiks, kad franču ķīmiķis Lavuazjē stāstīja pasaulei, ka ūdens sastāv no diviemelementi - ūdeņradis un skābeklis, no kuriem dabiski izrietēja, ka viņa ēdneorganiskā viela. Kopš tā laika ne tikai visi nezinātniski, bet, kopārsteidzošs, un visa zinātniskā pasaule tam bez ierunām ticēja (un turklāt tictagad), par ko jo īpaši liecina milzīgs skaits pretrunīgufantastiskākās hipotēzes un teorijas par dzīvības izcelsmi. Kaslai gāztu šo "svētlaimīgo" ticību, šeit ir vajadzīgs izrāviens, līdzīgs tam, kassavulaik radīja Koperniks, tā vietā izvirzot savu heliocentrisko sistēmuPtolemaja ģeocentriskā hipotēzePatiesībā padomājiet par sevi: ne tikai pārsteidzoši, bet arī patiesiatturošais fakts ir tas, ka visvienkāršākaisdoma, proti: ja ūdens veido līdz 90% no visu dzīvo organismu masas, ja bez ūdens visas dzīvās būtnes novīst un iet bojā, tad vai no tā pilnīgi nepārprotami neizriet, ka ūdens ir dzīvības pamats, nevis kaut kādā pārnestā, simboliskā nozīmē, bet vistiešākajā nozīmē. Citiem vārdiem sakot, kā galvenais priekšnoteikums ir jāatzīst, ka ūdens pats par sevi ir organiska viela, un tādējādi tas ir ne tikai galvenais, bet arī vienīgais visas dzīvības pamats uz Zemes. Ja nav ūdens, nav (un nevar būt!) dzīvības.

Tātad, es atkārtoju vēlreiz: ūdens pēc savas būtības ir organiska viela un tā formula ir nevis H2O, bet CH2O, un tādā veidā tas faktiski (un ne pārnestā nozīmē) ir visas dzīvības uz Zemes pamatā. Teikšu vēl: ķīmiskā viela, kas ķīmijā saņēma nosaukumu slāpeklis (N), patiesībā ir arī organiska viela (precīzāk, tā pati ogļūdeņražu grupa CH2, kas tiks parādīta zemāk)*. Šie divi secinājumi dod pamatu pilnīgi jaunam skatījumam uz dzīvības izcelsmi. Dzīve neradās senos laikos dažos ārkārtējos apstākļos, kā zinātniskā pasaule joprojām uzskata. Nē, tas rodas nepārtraukti un burtiski mūsu acu priekšā, jo tā pamats, ūdens, tiek saglabāts. Es atkārtoju vēlreiz: visās dzīvajās sistēmās 98% masas krīt uz šādiem četriem elementiem: ūdeņradis, ogleklis, skābeklis, slāpeklis. Olbaltumvielas, nukleīnskābes, īsi sakot, visas dzīvās būtnes, galvenokārt sastāv no vieniem un tiem pašiem elementiem. Šis brīdis ir jāuzskata par sākumpunktu. Proteīna formula tās vispārīgajā formā izskatās šādi: CnH2nOn vai vienkāršākajā variantā - CH2O. Un šeit es lūdzu jūsu uzmanību! Kā apgalvo zinātnieki, olbaltumvielas un nukleīnskābes veido līdz 98% katra dzīvā organisma vielas. Bet tajā pašā laikā tie paši zinātnieki apgalvo, ka ūdens ir līdz pat 90% no viena un tā paša dzīvā organisma. Izrādās, ka olbaltumvielas un ūdens kopā veido aptuveni 200% no dzīvo organismu vielas. Bet tā nevar būt: nav iespējams, ka viens un tas pats organisms simtprocentīgi sastāvētu no vienas vielas un simts procentiem no citas vielas. Ir tikai viena izeja no šīs sarežģītās, ja ne delikātās situācijas, proti: atzīt, ka ūdens pats par sevi ir organiska viela un šajā ziņā tas ir arī olbaltumvielu ķermeņu pamats. Šajā gadījumā viss nostājas savās vietās. Šeit rodas principiāli svarīgs jautājums: vai uz Zemes brīvā stāvoklī un apjomos, kas atbilst dzīvo ķermeņu kopējai masai, eksistē tāda viela, kas pati sastāv no ūdeņraža, oglekļa, skābekļa un slāpekļa kombinācijas? Atbildot uz to, mēs atbildēsim ne tikai uz jautājumu par dzīvības izcelsmi, bet arī uz jautājumu par to, kas ir tās pamats, pastāvīgais pamats, ļaujot tai ne tikai pastāvēt, bet arī nemitīgi vairoties. Tātad: šī viela ir ūdens un tās formula ir nevis H2O, bet CH2O. No tā dabiski izriet, ka tieši ūdens (un nekas cits!) ir viela, kas satur visas iepriekš minētās dzīvības sastāvdaļas: ūdeņradi, skābekli, oglekli un slāpekli (par to, ko slāpeklis patiesībā pārstāv, tiks apspriests tālāk). Šajā ziņā ūdens nepieder tikai ogļhidrātu grupai - tas veido tā pamatu, galveno masu un šajā ziņā ir vienīgais, turklāt praktiski neizsmeļamais visas dzīvības avots uz Zemes. Tādējādi tiek novērsta iepriekš minētā kliedzošā pretruna starp ūdens un olbaltumvielu saturu dzīvos organismos, jo šeit piedāvātajā formulā ūdens pats veido gan olbaltumvielu, gan nukleīnskābju dabisko pamatu.

Tomēr visa intriga šeit ir tāda, ka Lavuazjē ūdens formula H2O ir stāvējusi ceļā šādai atzīšanai kā spēcīgs un joprojām nepārvarams šķērslis. Līdz mūsdienām saglabātā ticība tās patiesumam savukārt radīja daudz dažādu, dažkārt visfantastiskāko teoriju un hipotēžu par dzīvības izcelsmi, ar kurām zinātņu vēsture ir pilna.