związki organiczne w wodzie. Naturalne zanieczyszczenia organiczne wody. Rozpuszczone sole mineralne

Wiele rodzajów ścieków zawiera substancje gnijące, z wyjątkiem niektórych ścieków przemysłowych, które składają się głównie z chemicznie toksycznych składników. Gnijąca substancja, taka jak mięso czy krew, ma charakter organiczny i podlega uniwersalnemu prawu natury - rozkładowi, prowadzącemu ostatecznie do mineralizacji. Ponieważ, tak jak w przypadku opisanego powyżej rozkładu mięsa, proces rozkładu jest stymulowany i utrzymywany przez enzymy autolityczne, wiele z powyższych dotyczy zarówno ścieków, jak i mięsa. Różnica, którą należy zauważyć już ze względu na nierównomierne stężenie substancji gnilnej - w pierwszym przypadku zbitego mięsa, w drugim - emulsji itp., nie dotyczy charakteru procesu rozkładu, nawet jeśli te ostatnie występują w ściekach przedsiębiorstw recyklingowych, gdzie wcześniej w sumie obróbka cieplna odbywa się poprzez fizyczne działanie pary przegrzanej (rozkład przez gotowanie). Część mikroorganizmów tworzących przetrwalniki przeżywa podczas sterylizacji i jest również włączana w proces rozkładu. W tym przypadku następuje procentowe zmniejszenie biochemicznego zapotrzebowania na tlen.

W przeciwieństwie do wysiłków podejmowanych w pewnym momencie w celu przerwania procesu rozkładu surowców przedsiębiorstw recyklingowych w celu zachowania paszy, wszystkie wysiłki w zakresie oczyszczania ścieków mają na celu osiągnięcie poprzez dostarczanie tlenu, szybka i pełna mineralizacja składników organicznych. Jeśli proces mineralizacji jest hamowany, na przykład przez zwiększoną zawartość tłuszczu w ściekach, to niepożądanemu efektowi konserwującemu należy przeciwdziałać ze szczególną energią (Randolph, 1977).

Oczyszczanie ścieków to zasadniczo sedymentacja z powstawaniem osadu gnilnego, a także rozkładem aktywności mikroorganizmów podczas aerobiozy (osad czynny). Osad gnilny w warunkach beztlenowych narażony na działanie mikroorganizmów jest odwadniany, a płatki osadu czynnego wspomagają wszystkie biologiczne procesy oczyszczania ścieków. ( zbiornik metanu, sedymentacja, studnia Emschera), a następnie do utrzymania aerobiozy przez długi czas, wręcz przeciwnie, potrzebne są skomplikowane struktury techniczne (biofiltry, zbiorniki utleniające, obwody aktywacyjne, kaskady).

Zaopatrzenie w tlen jest ważnym warunkiem namnażania się drobnoustrojów rozkładających materię organiczną zawartą w ściekach. Ponadto zmniejsza się liczba drobnoustrojów (chęć do anaerobiozy), jeśli zużyty tlen nie jest stale i regularnie zastępowany nowym (bakterie i grzyby są C-heterotroficzne). To jest podstawa ich zdolności do rozkładania materii organicznej. Ta funkcja drobnoustrojów jest ważnym elementem systemu ekologicznego, w ramach którego należy uwzględnić ścieki i ich oczyszczanie, a także biologiczne samooczyszczanie rzek i jezior. Bakterie w naturalnych zbiornikach wodnych i ściekach są „zadowolone” z nieznacznych stężeń składników odżywczych. 39 z 47 rodzin bakterii ma swoich przedstawicieli w mikroflorze zbiorników wodnych i ścieków (Reinheimer, 1975). Znajdują się tu również grzyby, które również absorbują materię organiczną, ponieważ są C-heterotroficzne. Większość grzybów potrzebuje również wolnego tlenu. Grzyby charakteryzują się wysoką tolerancją pH i często stosunkowo dużym zakresem temperatur, w których mogą istnieć (pH 3,2-9,6; temperatura 1-33°C). Grzyby rozkładają białko, cukier, tłuszcz, skrobię, pektyny, hemicelulozę, celulozę, chitynę i ligninę. Liczebność saprofitów w stosunku do ogólnej liczby drobnoustrojów w silnie zanieczyszczonych ujęciach wody waha się od 1:5 do 1:100, natomiast w zbiornikach oligotroficznych od 1:100 do 1:1000. Temperatura ścieków i ich nasycenie białkami ma duży wpływ na okres regeneracji bakterii heterotroficznych oraz skład flory bakteryjnej. Najpierw w ściekach pojawiają się saprofity, następnie drobnoustroje rozkładające celulozę, a na końcu najliczniej reprezentowane bakterie nitryfikacyjne. Każdy mililitr ścieków bytowych może zawierać od 3 do 16 milionów bakterii, w tym dziesiątki, a nawet setki tysięcy bakterii coli. Takie ścieki zawierają szeroką gamę Enterobacteriacetae. Zanieczyszczone ścieki, bogate w materię organiczną, łatwo wzbogacają się szczególnie w chlamydobakterie Sphaerotilus natans, co może następnie prowadzić do zjawiska zwanego wymuszaniem grzybów. Saprofity różnią się od drobnoustrojów chorobotwórczych w szczególności tym, że te pierwsze rozkładają tylko nieożywioną materię organiczną, podczas gdy te drugie rozkładają również żywe tkanki. W tym przypadku patogeny przygotowują pole działania dla saprofitów, niszcząc żywe tkanki w całości lub w części. Biochemiczne zapotrzebowanie na tlen (BZT) to ilość tlenu, która jest niezbędna mikroorganizmom wymienionych gatunków do rozkładania szkodliwych substancji organicznych w ściekach zarówno z recyklingu, jak i innych przedsiębiorstw. Oczywiste jest, że zwiększone zapotrzebowanie mikroorganizmów na tlen wskazuje na zanieczyszczenie ścieków. Mierząc biochemiczne zapotrzebowanie na tlen w okresie pięciu dni (BZTb) można określić lub w przybliżeniu oszacować zarówno stopień zanieczyszczenia ścieków szkodliwymi substancjami organicznymi, jak i jakość funkcjonowania samego systemu oczyszczania. Uzyskane w ten sposób dane można uzupełnić o określenie chemicznego zapotrzebowania substancji na tlen, dane o ilości wytrąconych substancji i ich zdolności do rozpadu. Wskazane jest, aby zawsze określać wartość pH oraz, jeśli to konieczne, także liczbę i rodzaj najliczniej reprezentowanych bakterii (patrz strona 193 i n.).

substancje organiczne. W wodzie źródeł zaopatrzenia w wodę znaleziono kilka tysięcy substancji organicznych różnych klas i grup chemicznych. Związki organiczne pochodzenia naturalnego - substancje humusowe, różne aminy itp. - są w stanie zmienić właściwości organoleptyczne wody i z tego powodu prawdopodobieństwo ich toksycznych właściwości w wodzie pitnej w scentralizowanych systemach zaopatrzenia w wodę pitną jest niskie, ponieważ należy je usunąć podczas uzdatniania wody.

Nie ma wątpliwości, że substancje organiczne pochodzenia technogenicznego, gdy dostaną się do wody pitnej, mogą niekorzystnie wpływać na organizm. Analityczna kontrola ich zawartości w wodzie pitnej jest trudna nie tylko ze względu na ich ogromną liczbę, ale również dlatego, że wiele z nich jest bardzo niestabilnych, a ich ciągła przemiana zachodzi w wodzie. Dlatego kontrola analityczna nie może zidentyfikować wszystkich związków organicznych obecnych w wodzie pitnej. Jednak wiele substancji organicznych ma wyraźne właściwości organoleptyczne (zapach, smak, kolor, zdolność pienienia), co umożliwia ich identyfikację i ograniczenie ich zawartości w wodzie pitnej. Przykładami takich substancji są: syntetyczne środki powierzchniowo czynne (surfaktanty), które w niskich (nietoksycznych) stężeniach tworzą pianę; fenole, które nadają wodzie specyficzny zapach; wiele związków fosforoorganicznych. Substancje organiczne są zawsze obecne w naturalnej wodzie zbiorników. Ich stężenia mogą czasami być bardzo niskie (na przykład w wodach źródlanych i roztopowych). Naturalnymi źródłami substancji organicznych są rozkładające się szczątki organizmów pochodzenia roślinnego i zwierzęcego, zarówno żyjących w wodzie, jak i wpadających do zbiornika z liści, przez powietrze, z brzegów itp. Oprócz źródeł naturalnych istnieją również technogeniczne źródła substancji organicznych: przedsiębiorstwa transportowe (produkty naftowe), zakłady przetwórstwa celulozowo-papierniczego i drzewnego (ligniny), zakłady mięsne (związki białkowe), ścieki rolnicze i kałowe itp. Zanieczyszczenia organiczne dostają się do zbiornika w różny sposób, głównie poprzez wypłukiwanie ścieków i powierzchni deszczowych z gleby. Zawartość substancji organicznych szacuje się wskaźnikami BZT i ChZT. Biochemiczne i chemiczne zapotrzebowanie na tlen - BZT i ChZT - integralne wskaźniki przyjęte w higienie, hydrochemii i ekologii, charakteryzujące zawartość niestabilnych (niekonserwatywnych) substancji organicznych w wodzie, które są przekształcane w wodzie w wyniku hydrolizy, utleniania i innych procesów. Zawartość takich substancji wyraża się ilością tlenu potrzebnego do ich utlenienia w silnie kwaśnym środowisku z nadmanganianem (BZT) lub dwuchromianem (ChZT). Substancje te obejmują kwasy alifatyczne, niektóre estry, aminy, alkohole. Dlatego kontrola analityczna wody pitnej powinna mieć na celu określenie wystarczająco stabilnych (konserwatywnych) substancji, które nie mają wyraźnych właściwości organoleptycznych, ale stwarzają duże zagrożenie dla zdrowia ze względu na wyraźną toksyczność, kumulacyjność lub zdolność do wywoływania długotrwałych skutków, które są niekorzystne dla zdrowia osobnika lub kolejnych pokoleń (mutagenne – zmieniające struktury dziedziczne, rakotwórcze, embriotoksyczne, gonadotoksyczne). Wśród tych związków duże znaczenie higieniczne mają następujące grupy: pestycydy rolnicze, węglowodory poliaromatyczne, trihalometany. W ostatnim czasie w literaturze szeroko dyskutowano o higienicznym znaczeniu dioksyn, dibenzofuranów i bifenyli – produktów technogenicznych.

W warunkach naturalnych substancje organiczne w wodzie są niszczone przez bakterie, ulegając tlenowemu utlenianiu biochemicznemu z wytworzeniem dwutlenku węgla. W tym przypadku tlen rozpuszczony w wodzie jest zużywany do utleniania. W zbiornikach wodnych o wysokiej zawartości materii organicznej większość RA jest zużywana do biochemicznego utleniania, pozbawiając w ten sposób inne organizmy tlenu. W związku z tym wzrasta liczba organizmów bardziej odpornych na niską zawartość RZS, zanikają gatunki lubiące tlen i pojawiają się gatunki tolerujące niedobór tlenu. Tak więc w procesie biochemicznego utleniania substancji organicznych w wodzie stężenie DO spada, a spadek ten jest pośrednio miarą zawartości substancji organicznych w wodzie. Odpowiedni wskaźnik jakości wody, który charakteryzuje całkowitą zawartość substancji organicznych w wodzie, nazywa się biochemicznym zapotrzebowaniem tlenu (BZT).

BZT to ilość tlenu w (mg) potrzebna do utlenienia materii organicznej w 1 litrze wody w warunkach tlenowych, bez dostępu światła, w temperaturze 20 °C, przez pewien czas w wyniku procesów biochemicznych zachodzących w wodzie. Oznaczanie BZT opiera się na pomiarze stężenia RZS w próbce wody bezpośrednio po pobraniu, jak również po inkubacji próbki. Inkubację próbki przeprowadza się bez dostępu powietrza w kolbie tlenowej (tj. w tym samym naczyniu, w którym określa się wartość RK) przez czas niezbędny do zajścia reakcji utleniania biochemicznego. Ponieważ szybkość reakcji biochemicznej zależy od temperatury, inkubację prowadzi się w trybie stałej temperatury (20 ± 1) °C, a dokładność analizy BZT zależy od dokładności utrzymania wartości temperatury. Zwykle określa się BZT na 5 dni inkubacji (BZT5). Można również określić BOD10 przez 10 dni i BODtotal przez 20 dni (w tym przypadku odpowiednio około 90 i 99% substancji organicznych ulega utlenieniu). Wstępnie przyjmuje się, że BOD5 wynosi około 70% BODFULL, ale może wynosić od 10 do 90% w zależności od substancji utleniającej. Błąd w oznaczaniu BZT może być również wprowadzony przez oświetlenie próbki, które wpływa na żywotną aktywność mikroorganizmów i może w niektórych przypadkach powodować utlenianie fotochemiczne. Dlatego inkubacja próbki odbywa się bez dostępu do światła (w ciemnym miejscu).

Cechą biochemicznego utleniania substancji organicznych w wodzie jest towarzyszący mu proces nitryfikacji, który zaburza charakter zużycia RK. Podczas gdy ścieki zarówno naturalne, jak i bytowe zawierają dużą liczbę mikroorganizmów, które mogą się rozwijać z powodu substancji organicznych zawartych w wodzie, wiele rodzajów ścieków przemysłowych jest sterylnych lub zawiera mikroorganizmy, które nie są zdolne do tlenowego przetwarzania substancji organicznych. Drobnoustroje można jednak przystosować (przystosować) do obecności różnych związków, w tym toksycznych. Dlatego w analizie takich ścieków (charakteryzują się one zwykle podwyższoną zawartością substancji organicznych) zwykle stosuje się rozcieńczanie wodą nasyconą tlenem i zawierającą dodatki zaadaptowanych mikroorganizmów. W skład takich wód często wchodzą substancje, które znacznie spowalniają proces utleniania biochemicznego, a czasami mają toksyczny wpływ na mikroflorę bakteryjną.

Szkodliwe działanie substancji organicznych na akwen może być spowodowane przez:

1. Poszczególne substancje organiczne ze względu na ich toksyczność;

2. Całość substancji organicznych obecnych w zbiorniku wodnym. Ten ostatni wpływ może być dwojaki:

2.1. Materia organiczna niekoniecznie jest toksyczna. Wiele z nich, jeśli występuje w małych stężeniach, można uznać za korzystne, ponieważ. służyć jako pokarm dla mikroorganizmów. Jednak coraz częściej spotykamy się ze szkodliwym działaniem substancji organicznych. Mikroorganizmy tlenowe żywiące się materią organiczną zużywają tlen rozpuszczony w wodzie. Jeśli to zużycie przewyższa uzupełnianie świeżym tlenem w wyniku fotosyntezy lub absorpcji z powietrza na powierzchni zbiornika (ponowne napowietrzanie), warunki są niekorzystne dla tlenowych organizmów żywych. Ale jeśli zanieczyszczenia organiczne i związane z nimi zużycie tlenu nie wykraczają poza umiarkowane granice, tj. Mikroorganizmy tlenowe są konserwowane, następnie zanieczyszczenia organiczne są przez te ostatnie częściowo utleniane (dysymilacja), częściowo wykorzystywane do tworzenia biomasy (asymilacja) i stopniowo usuwane z wody.

2.2. Ponadto zanieczyszczenia organiczne w całości mogą mieć wiele innych negatywnych skutków. Ich obecność znajduje odzwierciedlenie w kolorze i przejrzystości wody; często pod ich wpływem uwidaczniają się niespecyficzne zapachy i smaki; w przygotowaniu wody pitnej przez chlorowanie lub ozonowanie wzrasta zużycie utleniacza, co prowadzi do pogorszenia smaku wody pitnej.

Z powyższego wynika, że ​​przedmiotem zainteresowania są przede wszystkim zanieczyszczenia organiczne, które podlegają szybkiemu utlenianiu przez mikroorganizmy, a następnie zwraca się uwagę na wszystkie inne zanieczyszczenia organiczne, ponieważ w każdym przypadku ich obecność w wodzie jest niepożądana.

Podczas analizy wody określa się przede wszystkim całkowitą zawartość zanieczyszczeń organicznych. Cel takiej definicji może być inny. Zatem analiza wód źródlanych i gruntowych o niskiej zawartości zanieczyszczeń organicznych powinna potwierdzić możliwość ich wykorzystania jako wody pitnej; analiza wód powierzchniowych pozwala znaleźć sposoby na utrzymanie ich budżetu tlenowego, a także możliwości ich wykorzystania; w badaniach silnie zanieczyszczonych ścieków bytowych i ściekowych rozwiązano kwestię możliwości zanieczyszczenia nimi studzienki lub metod ich oczyszczania.

Od dawna znane są proste metody oznaczania całkowitej zawartości substancji organicznych, które jednak nie dostarczają pełnych i dokładnych informacji, np. oznaczania strat przy prażeniu. Strata przy zapłonie pokazuje masę substancji organicznych i nieorganicznych, które ulatniają się lub rozkładają podczas kalcynowania (600 ° C) z tworzeniem produktów lotnych.

Kolor wód naturalnych związane z zawartością substancji organicznych - kwasów fulwowych, nadających wodzie kolor.

Integralne metody kontroli obejmują ocenę zawartości zanieczyszczeń organicznych przez węgiel całkowity.

Całkowity węgiel organiczny (C org.)

Oznaczanie węgla organicznego polega na oznaczeniu CO 2 uwalnianego podczas jego utleniania Utlenianie węgla organicznego można przeprowadzić na dwa sposoby:

1. Suche spalanie substancji organicznych w strumieniu tlenu na katalizatorze (tlenek miedzi) w temperaturze 900 o C.

2. Utlenianie na mokro, na przykład za pomocą dichromianu potasu K 2 Cr 2 O 7 w środowisku kwaśnym lub nadsiarczanu K 2 S 2 O 8 przy użyciu katalizatora.

Obie metody zapewniają intensywne utlenianie i dają porównywalne wyniki w analizie różnych rodzajów wody.

Proces mokrego utleniania przebiega według schematu:

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

Aby przyspieszyć „mokrą” reakcję utleniania, jako katalizator stosuje się Ag 2 SO 4 .

Oznaczanie koliduje z nieorganicznym węglem związanym znajdującym się w węglanach i rozpuszczonym CO 2 . Usuwa się je podczas spalania na sucho przez przedmuchiwanie mieszaniny przy pH 4,6 - 4,8 strumieniem tlenu lub podczas utleniania na mokro przez odstawienie próbki w kwaśnym roztworze K 2 Cr 2 O 7 bez ogrzewania. W tym przypadku wszystkie związki nieorganiczne ulegają utlenieniu, a CO2 jest usuwany przez przepływ powietrza.

Dwutlenek węgla powstający podczas rozkładu substancji organicznych oznaczany jest metodą spektroskopii w podczerwieni lub, po uwodornieniu katalitycznym na katalizatorze Ni do metanu, oznaczany jest chromatograficznie za pomocą detektora płomieniowo-jonizacyjnego.

Oznaczanie uwolnionego CO 2 można również przeprowadzić chemicznie: grawimetrycznie po absorpcji askarytem (azbest impregnowany NaOH) lub miareczkowo po absorpcji KOH lub Ba(OH) 2:

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

Otrzymany HCO3 miareczkowano kwasem do pH 4,3.

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

BaCO3 miareczkuje się kwasem nad fenoloftaleiną.

Istnieją również automatyczne analizatory, które w sposób ciągły rejestrują zawartość węgla organicznego w przepływającej wodzie. Ich zasada działania jest następująca: próbka wody jest odparowywana i spalana w t = 1000 o C w strumieniu powietrza w obecności katalizatora. Do wyznaczenia powstałego CO 2 stosuje się różne metody, np. zmianę przewodności cieplnej gazu, jednak najczęściej wyznaczanie dopełnia się metodą IR w uproszczonym urządzeniu, ponieważ mierzony jest tylko pik utworzonego CO2.

Opisane metody określają tylko węgiel substancji organicznych, podczas gdy wodór i inne pierwiastki nie są określane. Dlatego uzyskanie danych ilościowych o zawartości substancji organicznych jest możliwe tylko wtedy, gdy znany jest ich skład pierwiastkowy.

Jeżeli skład jakościowy części organicznej próbki wody niewiele się zmienia, to łatwo jest wyznaczyć stosunek średniej masy molowej tych substancji do zawartości węgla organicznego, a tym samym uzyskać współczynnik przeliczania zawartości węgla organicznego na ilość substancji organicznych wyrażona w mg/l. Dla ścieków z przemysłu spożywczego, ścieków bytowych i innych, w których substancje organiczne reprezentowane są głównie przez węglowodany, białka i produkty ich rozpadu, współczynnik ten można przyjąć równy 2,4 - 2,5. W przypadku ścieków poddanych oczyszczaniu biochemicznemu, ścieków z produkcji chemicznej i innej produkcji przemysłowej współczynniki te mogą się znacznie różnić. Dlatego ustalane są indywidualnie dla każdego rodzaju wody.

Ponadto z wartości całkowitego węgla organicznego nie można uzyskać dokładnych informacji o szacowanym zużyciu tlenu do ich całkowitego utlenienia, ponieważ aby to zrobić, musisz również mieć dane dotyczące zawartości wodoru w substancjach organicznych, które również zostaną utlenione, oraz tlenu, który jest częścią cząsteczek tych substancji.

Rozpuszczony tlen

Rozpuszczony tlen znajduje się w naturalnej wodzie w postaci cząsteczek O2. Na jego zawartość w wodzie wpływają dwie grupy przeciwnie ukierunkowanych procesów: jedne zwiększają stężenie tlenu, inne je zmniejszają. Pierwsza grupa procesów wzbogacających wodę w tlen powinna obejmować:

• proces pochłaniania tlenu z atmosfery; szybkość tego procesu wzrasta wraz ze spadkiem temperatury, wzrostem ciśnienia i spadkiem zasolenia;
• uwalnianie tlenu przez roślinność wodną podczas fotosyntezy, która przebiega im mocniej, im wyższa jest temperatura wody, intensywność światła słonecznego i im więcej składników odżywczych (P, N itp.) w wodzie;
• wejście do zbiorników wodnych z wodami deszczowymi i śnieżnymi, które zwykle są przesycone tlenem.

Grupa procesów obniżających zawartość tlenu w wodzie obejmuje reakcje jej zużycia do utleniania substancji organicznych: biologiczne (oddychanie organizmów), biochemiczne (oddychanie bakterii, zużycie tlenu do rozkładu substancji organicznych) i chemiczne (utlenianie Fe 2+ , Mn 2+ , NO 2 -, NH 4 +, CH 4, H 2 S). Tempo zużycia tlenu wzrasta wraz ze wzrostem temperatury, liczbą bakterii i innych organizmów wodnych oraz substancji ulegających chemicznemu i biochemicznemu utlenianiu. Ponadto spadek zawartości tlenu w wodzie może nastąpić na skutek jego uwolnienia do atmosfery z warstw powierzchniowych i tylko wtedy, gdy woda w danej temperaturze i ciśnieniu jest przesycona tlenem.

W wodach powierzchniowych zawartość tlenu rozpuszczonego jest bardzo zróżnicowana – od 0 do 14 mg/l – i podlega wahaniom sezonowym i dobowym. Te ostatnie zależą od intensywności procesów jego produkcji i zużycia, dlatego próbkę tlenu pobiera się przed godziną 12, aż zawartość tlenu osiągnie wysokie wartości z powodu fotosyntezy (podczas monitorowania starają się naprawić najgorsze warunki). Niedobór tlenu częściej obserwuje się w zbiornikach o wysokim stężeniu zanieczyszczających substancji organicznych oraz w zbiornikach eutroficznych zawierających dużą ilość substancji biogennych i humusowych.

Stężenie tlenu determinuje wielkość potencjału redoks oraz w dużej mierze kierunek i szybkość procesów chemicznego i biochemicznego utleniania związków organicznych i nieorganicznych. Reżim tlenowy ma ogromny wpływ na żywotność zbiornika. Minimalna zawartość rozpuszczonego tlenu, która zapewnia prawidłowy rozwój ryb, wynosi około 5 mg/l. Obniżenie go do 2 mg/l powoduje masową śmiertelność (umieranie) ryb. Niekorzystnie wpływa na stan populacji wodnej i przesycenie wody tlenem w wyniku procesów fotosyntezy przy niewystarczająco intensywnym mieszaniu warstw wody.

Oznaczanie tlenu w wodach powierzchniowych jest włączone do programów obserwacyjnych w celu oceny warunków życia hydrobiontów, w tym ryb, a także jako pośrednia charakterystyka oceny jakości wód powierzchniowych i regulowania procesu samooczyszczania. Zawartość tlenu rozpuszczonego ma zasadnicze znaczenie dla oddychania tlenowego i jest wskaźnikiem aktywności biologicznej (tj. fotosyntezy) w zbiorniku wodnym. Ponieważ jednak zawartość tlenu rozpuszczonego jest wynikiem różnych procesów, nie ma jednoznacznej zależności między zawartością tlenu rozpuszczonego a zawartością substancji organicznych w wodzie. Dlatego opracowano metody laboratoryjne do szacowania zapotrzebowania tlenu na utlenianie substancji organicznych obecnych w wodzie, czyli wskaźników utlenialności.

Utlenialność

Utlenialność jest pośrednim wskaźnikiem zawartości substancji organicznych w wodzie, ponieważ. charakteryzuje nie stężenie substancji organicznych, ale właściwość wody do zużywania rozpuszczonego tlenu w celu utleniania zawartych w niej substancji organicznych.

Czyli w zależności od stopnia zanieczyszczenia woda zawiera mniej lub więcej reduktorów (przede wszystkim substancji organicznych), które są utleniane przez silne czynniki utleniające: nadmanganian, dwuchromian itp. Ilość tlenu równoważna ilości środka utleniającego użytego do utlenienia środków redukujących zawartych w 1 litrze wody nazywana jest utlenialnością. Definiuje się ją jako mg tlenu na 1 litr wody (mg O/l).

Skład materii organicznej w wodach naturalnych kształtuje się pod wpływem wielu czynników. Do najważniejszych należą śródwodne biochemiczne procesy produkcji i przemian, wpływy z innych zbiorników wodnych, ze spływami powierzchniowymi i podziemnymi, z opadami atmosferycznymi, ze ściekami przemysłowymi i bytowymi. Substancje organiczne powstające w zbiorniku i wchodzące do niego z zewnątrz mają bardzo zróżnicowany charakter i właściwości chemiczne, w tym odporność na działanie różnych środków utleniających. Stosunek łatwo i trudno utleniających się substancji zawartych w wodzie znacząco wpływa na utlenialność wody w warunkach takiej czy innej metody jej oznaczania.

Wartości utlenialności wód naturalnych wahają się od ułamków miligramów do dziesiątek miligramów na litr, w zależności od ogólnej produktywności biologicznej zbiorników wodnych, stopnia zanieczyszczenia substancjami organicznymi, a także wpływu substancji organicznych pochodzenia naturalnego pochodzenie pochodzące z bagien, torfowisk itp. Wody powierzchniowe mają wyższą zdolność utleniania w porównaniu do wód podziemnych (dziesiąte i setne części miligrama na 1 litr), z wyjątkiem wód pól naftowych i wód gruntowych zasilanych przez bagna. Rzeki i jeziora górskie charakteryzują się utlenialnością 2-3 mg O/l, rzeki nizinne - 5-12 mg O/l, rzeki bagienne - dziesiątki miligramów na 1 litr.

W zbiornikach i ciekach wodnych poddanych silnemu oddziaływaniu działalności człowieka zmiana utlenialności działa jako cecha odzwierciedlająca reżim dopływu ścieków. W przypadku wód naturalnych lekko zanieczyszczonych zaleca się oznaczenie utlenialności nadmanganianem; w bardziej zanieczyszczonych wodach z reguły określa się zdolność utleniania dwuchromianu (COD).

Tak więc, w zależności od użytego utleniacza, rozróżnia się utlenialność nadmanganianową (wskaźnik nadmanganianowy) i dwuchromianową (ChZT - chemiczne zapotrzebowanie tlenu). Wyniki oznaczenia utlenialności tej samej próbki wody, ale przy użyciu różnych środków utleniających, zwykle różnią się ze względu na nierówny stopień utlenienia różnych substancji w analizowanej wodzie przez te środki utleniające. Zależy to nie tylko od właściwości środka utleniającego, ale także od jego stężenia, temperatury, pH itp. Dlatego wszystkie metody określania podatności na utlenianie są warunkowe, a uzyskane wyniki są porównywalne tylko wtedy, gdy ściśle przestrzega się wszystkich warunków oznaczania.

Porównajmy różne metody pomiaru stężenia substancji organicznych (ryc. 1):

Rys.1. Charakterystyka porównawcza metod wyznaczania

Najbardziej oczywistym wskaźnikiem stężenia substancji organicznych w wodzie (charakteryzuje ich zawartość o 100%) jest teoretyczne zapotrzebowanie na tlen(TPK, czyli teoretyczne ChZT), co odpowiada zapotrzebowaniu tlenu do utleniania substancji organicznych, określonemu na podstawie równania stechiometrycznego reakcji utleniania.

Teoretyczne zapotrzebowanie na tlen to ilość tlenu (lub środka utleniającego w przeliczeniu na tlen), w mg/l, wymagana do całkowitego utlenienia substancji organicznych zawartych w próbce, przy której węgiel, wodór, siarka, fosfor i inne pierwiastki, z wyjątkiem azot, jeśli są obecne w materii organicznej, są utleniane do ich wyższych tlenków:

a azot przekształca się w amoniak lub sól amonową:

N® NH3 (NH4+).

W tym przypadku tlen, który był częścią utlenialnych substancji organicznych, uczestniczy w procesie utleniania, a wodór tych związków oddaje trzy atomy na każdy atom azotu podczas tworzenia amoniaku (NH 3) lub dwa atomy na każdy tlen atom podczas tworzenia się wody (H 2 O ).

Przykłady wyliczenia konkretnego TPK:

1. Kwas szczawiowy

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

1 mg - uderzenia TPK.

Bije TPK \u003d mg O / mg kwasu szczawiowego.

2. Glukoza

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

M=180g - 12×16g

1 mg - uderzenia TPK.

Bije TPK = mg O/mg glukozy

3. Kwas octowy

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

M=60g - 4×16g

1 mg - uderzenia TPK.

Bije TPK = mg O/mg kwasu octowego

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

M= 89g - 6×16g

1 mg - uderzenia TPK.

Bije TPK = mg O/mg aniliny

Dla niektórych poszczególnych składników ścieków bytowych i przemysłowych o podobnym składzie, określony TPK wynosi:

Sacharoza 1,12

Pepton 1,20

Albumina 1,32

Kazeina 1,39

Jeżeli materia organiczna ścieków bytowych, składająca się głównie z pozostałości cząsteczek białka i węglowodanów, jest reprezentowana jako (CH 2 O) n, to teoretycznie podatność na utlenianie powinna być równa:

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

1 mg - uderzenia TPK.

Bije TPK \u003d mg O / mg materii organicznej w ściekach domowych.

Laboratoryjną ocenę teoretycznego zapotrzebowania tlenu przeprowadza się poprzez utlenianie dwuchromianem potasu w silnie kwaśnym środowisku w obecności katalizatora Ag 2 SO 4 . Nazywa się ilość tlenu równoważną ilości dwuchromianu użytego do utleniania substancji organicznych utlenialność dwuchromianu lub ChZT(chemiczne zapotrzebowanie na tlen).

Proces przebiega według schematu:

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

całkowicie identyczny ze schematem mokrego utleniania w oznaczaniu całkowitego węgla organicznego Сorg. . Utlenianie jest przyspieszane i obejmuje nawet tak trudne do utlenienia substancje jak kwas octowy i aminokwasy, jeśli reakcję prowadzi się w obecności katalizatora Ag 2 SO 4 .

Schemat katalizy:

Do reakcji wprowadza się ściśle określoną ilość dwuchromianu potasu. Po utlenieniu nadmiar Cr 2 O 7 2- miareczkuje się solą Mohra Fe 2 (NH 4) 2 (SO 4) w obecności wskaźnika (żelazoina lub kwas fenyloantranilowy):

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

Wynik wyrażony jest w mg O/l, biorąc pod uwagę fakt, że cząsteczka 1 Cr 2 O 7 2- odpowiada trzem atomom tlenu.

Pomimo faktu, że dwuchromian jest silnym środkiem utleniającym i utlenia prawie wszystkie substancje organiczne, wynik ChZT wynosi 95-98% teoretycznego ChZT (lub TOD). Utrata 2-5% wynika głównie z tworzenia lotnych, odpornych na utlenianie produktów rozkładu (CO, CH 4). W normalnych warunkach procesu tylko pirydyna i niektóre inne heterocykle zawierające azot (pirol, pirolidyna, kwas nikotynowy), a także słabo rozpuszczalne w wodzie węglowodory, takie jak benzen i jego homologi, parafina i naftalen, nie ulegają utlenieniu. Jeżeli analizowana próbka zawiera nieorganiczne reduktory, to ich ilość, określoną oddzielnie, należy odjąć (w przeliczeniu na tlen) od wyniku oznaczenia ChZT.

W programach monitorowania ChZT jest używany jako miara ilości materii organicznej w próbce, która jest podatna na utlenianie silnym utleniaczem chemicznym. ChZT służy do charakteryzowania stanu cieków i zbiorników, dopływu ścieków bytowych i przemysłowych (w tym stopnia ich oczyszczenia), a także spływów powierzchniowych. Metoda ta jest główną metodą w analizie ścieków i wód zanieczyszczonych, których utlenialność wynosi > 100 mg O/l. Może być również stosowany do analizy wód o zdolności utleniania 5–100 mg O/l, ale odtwarzalność będzie gorsza (±10%). W przypadku wód czystszych metoda nie ma zastosowania, ponieważ daje niedokładne wyniki: niewielka ilość utleniacza zużyta w reakcji jest definiowana jako różnica między dwiema dużymi wartościami – ilością K 2 Cr 2 O 7 przed utlenieniem i pozostałą ilością K 2 Cr 2 O 7 po utlenieniu.

Jednak szczególnie interesująca jest wartość ChZT czystej wody używanej jako woda pitna. Ponieważ zanieczyszczenia organiczne reagują prawie całkowicie z K 2 Cr 2 O 7, dlatego ChZT jest bardziej wiarygodną miarą utlenialności (niż PO, gdzie utlenianie zachodzi tylko w 40 - 60%), którą można wykorzystać do oceny wymaganej ilości ozonu lub chlor stosowany w uzdatnianiu wody.

W związku z tym szczególnie interesujące są automatyczne przyrządy do pomiaru ChZT. W jednym z tych urządzeń próbka wody jest odparowywana w strumieniu azotu, następnie spalana w precyzyjnie odmierzonej ilości tlenu pod działaniem katalizatora w wysokiej temperaturze, a pozostałą ilość tlenu określa się metodą potencjometryczną.

przepisy za pobraniem dla wody zbiorników użytku domowego i pitnego - 15 mg O/l, kulturalno-gospodarczej - 30 mg O/l.

Wartość ChZT, chociaż służy jako miara całkowitej zawartości zanieczyszczeń organicznych w wodzie, to jednak (jak Corg.) nie wystarcza do ilościowego obliczenia zanieczyszczenia, jeśli skład pierwiastkowy tych zanieczyszczeń organicznych jest nieznany. Współczynnik konwersji (1 mg zanieczyszczenia = 1,2 mg O/l ChZT) zmienia się wraz z zawartością O i N w materii organicznej.

Obecnie coraz większy nacisk kładzie się na definiowanie związek COD/C org. w wodach powierzchniowych i ściekach. Oczywiście przy analizie wód stosunkowo czystych wartość ta jest obarczona znacznymi błędami, zarówno ze względu na rozrzut wyników ChZT, jak i ze względu na Corg. definiuje się jako małą różnicę między dwiema dużymi wartościami: zawartością węgla całkowitego i nieorganicznego.

Ten stosunek dla wszystkich węglowodanów (glukoza, sacharoza, polisacharydy) ma taką samą wartość, równą 2,67. Ta sama wartość zostanie uzyskana dla kwasów octowego i mlekowego. Dla białek, zakładając ich średni skład: C – 53%, H – 7%, O – 23%, N – 17%, S – 0,25%, otrzymujemy wartość 2,8. Jeśli dla kwasów huminowych średni stosunek C:H:O:N = 16:17:8:1, to dla nich COD / C org. = 2,6.

Tak więc dla głównych substancji organicznych pochodzenia naturalnego stosunek COD/C org. = 2,6 - 2,8. To samo można powiedzieć o substancjach organicznych w ściekach przemysłu spożywczego i ściekach domowych niezanieczyszczonych ściekami przemysłowymi.

Sprawdźmy, co zostało powiedziane, wyliczając na przykładzie sacharozy:

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

M=342 g - 24×16 g

1 mg - uderzenia TPK.

Bije TPK = mg O/mg sacharozy;

C 12 H 22 O 11 - 12 C

M=342 g - 12×12 g

1 mg - C org, uderzenia

Z org. ud. = mg C/mg sacharozy

Weźmy stosunek: bity TPK. /S org., ud. \u003d 1,12 / 0,42 \u003d 2,67.

Stosunek COD/C org. wygodniejsze niż COD i Corg. osobno. Wartość ChZT odzwierciedla nie tylko zawartość węgla organicznego w próbce, ale także zawartość tlenu i wodoru w cząsteczkach utlenialnych substancji organicznych. Wodór wymaga odpowiedniej ilości tlenu do przekształcenia go w wodę; im więcej wodoru w cząsteczce, tym wyższy COD. Z drugiej strony tlen, który jest częścią cząsteczki substancji utleniającej, uczestniczy w tworzeniu cząsteczek CO 2 i H 2 O, a zatem im więcej tlenu, tym mniej COD.

COD i C org. wzięte oddzielnie, nie mogą charakteryzować ani charakteru zanieczyszczenia organicznego, ani jego ilości, jeśli skład pierwiastkowy nie jest znany. Przy obliczaniu stosunku COD/C org. masa molowa materii organicznej jest zmniejszona:

COD/C org. (dla sacharozy) =

a stosunek charakteryzuje ilość tlenu (w mg) wymaganą do utlenienia 1 mg węgla obecnego w cząsteczce zanieczyszczenia.

Ponieważ w większości substancji organicznych pochodzenia naturalnego stosunek H:O = 2:1, tj. tak jak w cząsteczce wody, czyli, innymi słowy, formalny stopień utlenienia węgla wynosi 0, wtedy tlen środka utleniającego jest zużywany tylko do utlenienia węgla do CO2. Dlatego dla naturalnych substancji organicznych stosunek COD/C org. charakteryzuje się tak stabilną wartością równą 2,67:

C o + 2O \u003d CO 2

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

Dla substancji o wyższej zawartości węgla i wodoru, tj. kiedy formalny stopień utlenienia węgla< 0, на окисление каждого атома углерода до СО 2 требуется больше кислорода, а следовательно ХПК/С орг. > 2,67.

Dlatego jeśli COD/C org. > 3, jest to sygnał, że woda jest zanieczyszczona substancjami o stosunkowo długich łańcuchach węglowodorowych w cząsteczkach (przypuszczalnie produkty chemiczne lub produkty ropopochodne). Woda jest następnie analizowana bardziej szczegółowo. Można w nim określić zawartość produktów naftowych, odjąć odpowiadające mu wartości COD i Corg. odpowiednio z licznika i mianownika ułamka COD / C org. i uzyskać nową wartość tego wskaźnika, którą można wykorzystać do oceny obecności w wodzie innych zanieczyszczeń o długim łańcuchu węglowodorowym w cząsteczce.

Przykłady takich substancji:

Jeśli formalny stopień utlenienia węgla w cząsteczce organicznej jest > 0, to COD/C org.< 2,67. Самое маленькое значение этого отношения у щавелевой кислоты: ХПК/С орг. = 0,67.

Tak więc wskaźnik ten jest charakterystyczny dla zanieczyszczenia wody ściekami przemysłowymi. Odzwierciedlając zależność między ilością C, H, N i O w cząsteczkach związków organicznych, dostarcza użytecznych informacji o naturze tych związków.

III. III. Przychody i koszty nieoperacyjne (wskaźniki 12, 13, 14.15, 16)

III. Kolejność przechowywania, konserwacji i naprawy Chorągwi Bitewnej

węgiel organiczny. Węgiel organiczny jest najbardziej wiarygodnym wskaźnikiem całkowitej zawartości materii organicznej w wodach naturalnych, stanowiąc średnio około 50% masy materii organicznej.

Skład i zawartość substancji organicznych w wodach naturalnych jest determinowana przez połączenie wielu procesów, różniących się charakterem i szybkością: pośmiertne i przyżyciowe wydzieliny organizmów wodnych; dopływy z opadami atmosferycznymi, ze spływami powierzchniowymi w wyniku oddziaływania wód atmosferycznych z glebami i roślinnością na powierzchni zlewni; wpływy z innych zbiorników wodnych, z bagien, torfowisk; wpływy ze ścieków bytowych i przemysłowych.

Stężenie węgla organicznego podlega wahaniom sezonowym, których charakter determinowany jest reżimem hydrologicznym zbiorników wodnych i związanymi z nim sezonowymi wahaniami składu chemicznego, przejściowymi zmianami intensywności procesów biologicznych. W dolnych warstwach zbiorników wodnych i folii powierzchniowej zawartość węgla organicznego może znacznie różnić się od jego zawartości w pozostałej masie wody.

Substancje organiczne znajdują się w wodzie w stanach rozpuszczonych, koloidalnych i zawieszonych, tworząc pewien układ dynamiczny, na ogół nierównowagowy, w którym pod wpływem czynników fizycznych, chemicznych i biologicznych następuje ciągłe przejście z jednego stanu do drugiego.

Najniższe stężenie węgla rozpuszczonych substancji organicznych w wodach naturalnych niezanieczyszczonych wynosi około 1 mg/dm 3 , najwyższe zwykle nie przekracza 10–20 mg/dm 3 , natomiast w wodach bagiennych może sięgać kilkuset mg/dm 3 .

Węglowodory (produkty ropopochodne i węglowodory aromatyczne). Obecnie powierzchnia Oceanu Światowego na rozległych obszarach pokryta jest filmem węglowodorowym. Powody tego są następujące:

§ Usuwanie odpadów z rafinerii ropy naftowej (na przykład tylko jeden zakład o średniej wydajności wytwarza 400 ton odpadów dziennie –1);

§ zrzucanie balastu i mycie zbiorników olejowców po transporcie (ilość oleju, która dostaje się do wody to średnio 1% przewożonego ładunku, czyli 1–2 mln ton rocznie -1);

§ duża liczba wypadków z tankowcami (jedynie w okresie 1967-1974 było 161 wypadków (Erhard, 1984), 1960-1970 - około 500 (Ramad, 1981)).

Rysunek 12.1 przedstawia udziały różnych źródeł antropogenicznych w zanieczyszczeniu oceanów produktami naftowymi. Ale należy również wziąć pod uwagę fakt, że ropa jest substancją naturalną i dostaje się do wody morskiej nie tylko w wyniku działalności technogenicznej, ale także z naturalnych produktów (według różnych szacunków od 20 tys. 1 rok).

Ryż. 12.1. Antropogeniczne wnikanie produktów naftowych do oceanów
(piątek, 2002)

Produkty naftowe należą do najbardziej powszechnych i niebezpiecznych substancji zanieczyszczających wody powierzchniowe. Ropa naftowa i jej produkty rafinowane to niezwykle złożona, niestabilna i różnorodna mieszanina substancji (węglowodory nasycone, nienasycone alifatyczne, naftenowe, aromatyczne, tlenowe, azotowe, siarkowe o małej i dużej masie cząsteczkowej, a także nienasycone związki heterocykliczne, takie jak żywice, asfalteny). , bezwodniki, asfalteny) kwasy). Pojęcie „produktów naftowych” w hydrochemii jest warunkowo ograniczone tylko do frakcji węglowodorowej (węglowodory alifatyczne, aromatyczne, alicykliczne).

Duże ilości produktów naftowych przedostają się do wód powierzchniowych, gdy ropa jest transportowana drogą wodną, ​​ze ściekami z przemysłu naftowego, rafineryjnego, chemicznego, metalurgicznego i innych, z wodą domową. Pewne ilości węglowodorów dostają się do wody w wyniku przyżyciowych wydalin organizmów roślinnych i zwierzęcych, a także w wyniku ich pośmiertnego rozkładu.

W wyniku zachodzących w zbiorniku procesów parowania, sorpcji, biochemicznego i chemicznego utleniania, koncentracja produktów naftowych może znacznie się zmniejszyć, a ich skład chemiczny może ulec znacznym zmianom. Najbardziej stabilne są węglowodory aromatyczne, najmniej trwałe są n-alkany.

W akwenach niezanieczyszczonych produktami ropopochodnymi stężenie węglowodorów naturalnych może wahać się w wodach morskich od 0,01 do 0,10 mg/dm 3 i więcej, w wodach rzek i jezior od 0,01 do 0,20 mg/dm 3, czasami dochodząc do 1-1,5 mg / dm3. Zawartość naturalnych węglowodorów jest zdeterminowana stanem troficznym zbiornika iw dużej mierze zależy od sytuacji biologicznej w zbiorniku.

Niekorzystny wpływ produktów ropopochodnych w różny sposób wpływa na organizm ludzki, przyrodę, roślinność wodną, ​​stan fizyczny, chemiczny i biologiczny zbiornika. Węglowodory alifatyczne, naftenowe, a zwłaszcza aromatyczne o niskiej masie cząsteczkowej, które są częścią produktów ropopochodnych, mają toksyczny i do pewnego stopnia narkotyczny wpływ na organizm, wpływając na układ sercowo-naczyniowy i nerwowy. Największe zagrożenie stanowią wielopierścieniowe skondensowane węglowodory, takie jak 3,4-benzapiren, które mają właściwości rakotwórcze. Produkty naftowe otaczają upierzenie ptaków, powierzchnię ciała i narządy innych organizmów wodnych, powodując choroby i śmierć.

Negatywny wpływ produktów naftowych, zwłaszcza w stężeniach 0,001–10 mg/dm 3 , oraz ich obecność w postaci filmu wpływa również na rozwój wyższej roślinności wodnej i mikrofitów.

W obecności produktów naftowych woda nabiera specyficznego smaku i zapachu, zmienia się jej kolor i pH, pogarsza się wymiana gazowa z atmosferą.

MPC w produktach naftowych wynosi 0,3 mg/dm 3 (wskaźnik ograniczający zagrożenie – organoleptyczny), MPC vr – 0,05 mg/dm 3 (wskaźnik ograniczający zagrożenie – rybołówstwo). Niedopuszczalna jest obecność rakotwórczych węglowodorów w wodzie.

PAH. Zanieczyszczenie przez wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) ma obecnie zasięg globalny. Ich obecność stwierdzono we wszystkich elementach środowiska naturalnego (powietrze, gleba, woda, biota) od Arktyki po Antarktydę.

Liczne są WWA o wyraźnych właściwościach toksycznych, mutagennych i rakotwórczych. Ich liczba sięga 200. W tym samym czasie w całej biosferze WWA jest nie więcej niż kilkadziesiąt. Są to antracen, fluorantren, piren, chryzen i kilka innych.

Najbardziej charakterystycznym i najczęściej występującym wśród WWA jest benzo(a)piren (BP):

BP jest wysoce rozpuszczalny w rozpuszczalnikach organicznych, podczas gdy jest bardzo słabo rozpuszczalny w wodzie. Minimalne efektywne stężenie benzo(a)pirenu jest niskie. BP jest przekształcane pod wpływem oksygenaz. Produkty przemiany BP są końcowymi czynnikami rakotwórczymi.

Udział BP w ogólnej liczbie obserwowanych WWA jest niewielki (1–20%). Sprawiają, że jest to znaczące:

§ Aktywny obieg w biosferze

§ Wysoka stabilność molekularna

§ Znacząca aktywność prorakotwórcza.

Od 1977 r. BP uznawany jest na poziomie międzynarodowym za związek wskaźnikowy, którego zawartość służy do oceny stopnia zanieczyszczenia środowiska rakotwórczymi WWA.

W tworzenie naturalnego tła benzo(a)pirenu zaangażowane są różne źródła abiotyczne i biotyczne.

Źródła geologiczne i astronomiczne. Ponieważ WWA są syntetyzowane podczas przemian termicznych prostych struktur organicznych, BP znajduje się w:

§ materiał meteorytów;

§ skały magmowe;

§ formacje hydrotermalne (1–4 µg kg -1);

§ Popiół wulkaniczny (do 6 µg kg -1). Globalny przepływ wulkanicznego BP osiąga 1,2 tony rocznie -1 (Izrael, 1989).

Synteza abiotyczna BP jest możliwa podczas spalania materiałów organicznych podczas pożarów naturalnych. Podczas wypalania lasu tworzy się pokrywa trawiasta, torf do 5 ton rocznie -1. Odkryto biotyczną syntezę BP dla szeregu bakterii beztlenowych zdolnych do syntezy BP z naturalnych lipidów osadów dennych. Pokazano możliwość syntezy BP i chlorelli.

We współczesnych warunkach wzrost stężenia benzo(a)pirenu związany jest z pochodzeniem antropogenicznym. Głównymi źródłami BP są: zrzuty domowe, przemysłowe, wymywanie, transport, wypadki, transport dalekobieżny. Przepływ antropogeniczny BP wynosi około 30 t rok -1 .

Ponadto ważnym źródłem BP przedostającym się do środowiska wodnego jest transport ropy. W tym przypadku do wody dostaje się około 10 t rocznie -1 .

Największe zanieczyszczenie BP jest typowe dla zatok, zatok, zamkniętych i półzamkniętych basenów morskich podlegających wpływom antropogenicznym (tab. 12.4). Najwyższe poziomy zanieczyszczenia BP występują obecnie na Morzu Północnym, Kaspijskim, Śródziemnym i Bałtyckim.

Benz(a)piren w osadach dennych

Wnikanie WWA do środowiska morskiego w ilości przekraczającej możliwości ich rozpuszczenia pociąga za sobą sorpcję tych związków na zawieszonych cząsteczkach. Zawiesiny osadzają się na dnie iw konsekwencji BP gromadzą się w osadach dennych. W tym przypadku główną strefą akumulacji WWA jest warstwa 1–5 cm.

WWA w opadach są często pochodzenia naturalnego. W tych przypadkach są one ograniczone do stref tektonicznych, obszarów głębokiego oddziaływania termicznego, obszarów dyspersji akumulacji gazu i ropy.

Jednak najwyższe stężenia BP występują w strefach wpływu antropogenicznego.

WWA są nie tylko sorbowane na powierzchni organizmów, ale również zagęszczane wewnątrzkomórkowo. Organizmy planktonowe charakteryzują się wysokim poziomem akumulacji WWA.

Zawartość BP w planktonie może wahać się od kilku μg kg -1 do mg kg -1 suchej masy. Najpopularniejsza zawartość to (2–5) 10 2 µg kg -1 suchej masy. Dla Morza Beringa współczynniki akumulacji (stosunek stężenia w organizmach do stężenia w wodzie) w planktonie (Cp/Sw) wahają się od 1,6 10 do 1,5 10 4 , współczynniki akumulacji w neustonie (Cn/Sw) wynoszą od 3,5 10 2 do 3,6 10 3 (Izrael, 1989).

Ponieważ większość organizmów bentosowych żywi się zawiesiną materii organicznej i detrytusem glebowym, często zawierającym WWA w stężeniach wyższych niż w wodzie, bentonty często akumulują BP w znacznych stężeniach (Tabela 12.1). Znana jest akumulacja WWA przez wieloszczety, mięczaki, skorupiaki i makrofity.

Ponieważ WWA są naturalnie występującymi substancjami, naturalne jest, że istnieją mikroorganizmy, które mogą je niszczyć. Tak więc w doświadczeniach na Północnym Atlantyku bakterie utleniające BP zniszczyły 10–67% zastosowanego BP. W eksperymentach na Oceanie Spokojnym wykazano zdolność mikroflory do niszczenia 8–30% wprowadzonego BP. W Morzu Beringa mikroorganizmy zniszczyły 17–66% stosowanego BP, aw Morzu Bałtyckim 35–87%.

Tak, zgadza się: woda jest substancją organiczną iw tym sensie jest podstawą wszystkiego. żyjących na ziemi. Mówiąc bardziej aforystycznie, woda to życie, a niew przenośni, ale dosłownie.

Zacznę od prostego stwierdzenia: nauka mówi nam, że cały świat organiczny jest… w tym zarówno rośliny, jak i zwierzęta, to 80-90% wody i wszystkich procesówpojawiają się ponownie przy bezpośrednim udziale tej samej wody. To samofakt niejako mówi nam, że sama woda musi być materią organicznąW związku z tym od razu podkreślę to niezwykle ważne i jednocześnietak samo proste i rozpoznawane przez wszystkich bez wyjątku, że narodziny są wszystkimorganizmy naszej planety są nierozerwalnie związane z wodą. Powiedziałbym to nawet w ten sposób:- to specjalnie przekształcona i zorganizowana woda.

Rzeczywiście, nie trzeba mieć siedmiu przęseł na czole, żeby to zobaczyć żywy organizm, woda jest nie tylko niezbędnym, ale i głównym składnikiemskładnik. Jego ilość w organizmach żywych, z możliwym wyjątkiemwaha się od 70 do 99,7% wagowych. Już sam ten fakt, nie wspominając o drugimco ważniejsze, oczywiste jest, że woda odgrywa nie tylko dużą rolężywotna aktywność organizmów, co wszyscy bez wyjątku rozpoznają, i roladecydujący, decydujący, fundamentalny. Ale żeby odgrywać taką rolę,sama musi być materią organiczną.

Dziwne jednak okazuje się, że w zasadzie nikt nie kwestionuje podstawową rolę wody w życiu wszystkich bez wyjątku żywych istot, a jednakrażąca sprzeczność z taką rolą jest również uznawana przez wszystkich chemicznieskład wody wyrażony wzorem H2O. Ale robiąc to, dobrowolnie lub mimowolnieuznaje się fakt całkowicie absurdalny, a mianowicie, że tym bezwarunkowym fundamentem jest wodacałe życie organiczne – samo w sobie jest materią nieorganiczną, innymi słowy,martwa substancja

Stąd od samego początku nasuwa się trudna alternatywa: albo błędna idea wody jako podstawy wszystkich żywych istot lub błędnaaktualne rozumienie składu chemicznego wody. Pierwsze „albo”natychmiast wyrzucić, ponieważ nie ma pod nim ziemi. Pozostaje drugi„albo”, a mianowicie, że wzór na wodę H2O jest błędny. Brak trzeciej opcjiW tym przypadku nie jest ona podana i nie może być w zasadzie. A tutaj jest już a priori, czyliprzed jakimkolwiek doświadczeniem, istnieją wszelkie powody, by twierdzić, że sama woda jest substancjąorganiczny. To właśnie ta (i tylko ta!) jakość może uczynić z niej podstawę wszystkiegożywy. I bez względu na argumenty przeciwko temu obecne dobrze odżywionezrelaksowana nauka, te argumenty są również a priori, to znaczy oczywiście sąbłędny. Tylko wtedy może pytanieZanim przejdę do tej głównej kwestii, chciałbym zwrócić uwagę nakolejny niezwykły fakt pod każdym względem, który, jak zobaczymy,dalej jest bezpośrednio związany z wodą. Fakt jest taki: chemiczniepodstawą każdej żywej substancji, bez wyjątku, jest:związki węglowodorowe. Wiadomo, że żywy organizm składa się z kombinacjidość ograniczona liczba pierwiastków chemicznych. Powiedzmy, że 96% masyCiało ludzkie składa się z typowych pierwiastków, takich jak węgiel (C)wodór (H), azot (N) i tlen (O)Na początek pamiętajmy: oprócz wody, druga podstawa wszystkich organiczniezwiązki na ziemi to węglowodany. Są prostezwiązki składające się, powtarzam, z węgla (C), wodoru (H) i tlenu (O)na różne sposoby i zazwyczaj wyraża się je ogólnym wzorem CnH2nOn. Dla tego momentuZwracam szczególną uwagę. Porównując te dwa momenty, możemy już a prioriczyli przed jakimkolwiek doświadczeniem, zresztą ze stuprocentową pewnością powiedząże woda, jako podstawa życia, musi być również węglowodorempogarszać. A w swojej książce „Wieczne tajemnice nauki (oczami amatora)”, pochylony na podstawie danych dostępnych w nauce konsekwentnie udowadniam, że woda jest rzeczywiściema wzór nie H2O, ale CH2O, czyli innymi słowy jest węglowodoremzwiązek, a tym samym materię organiczną. Tylko w tym charakterze, a nieCo innego, może służyć jako podstawa wszelkiego życia na Ziemi.

Teraz przejdźmy do białek. Są również ekskluzywne złożone związki organiczne, składające się ze wszystkich znanych nam elementówmianowicie węgiel, tlen i wodór. Innymi słowy, możesz całkowiciepowód, by twierdzić, że wszystkie żywe istoty składają się z różnych kombinacji tego samegoelementy, z których składa się sama woda, jeśli oczywiście w oparciu o jej formułyCH2O. Ten fakt stawia wszystko na swoim miejscu bez przesady i dodatkowych mas.sztuczne konstrukcje i rekwizyty, służące jedynie jakoś do związanianiespójny. Sprawa jest więc niewielka: udowodnić, że woda jest naprawdę obecnajest substancją organiczną. Zacznijmy od tego.

Nie trzeba udowadniać, że woda jest nie tylko główna, ale i jedyna absolutnie niezbędne podłoże wszystkich żywych istot. Jednak znowu chodzi o to, żeaby woda odgrywała taką rolę, sama musi być organiczniesubstancja. W tym tkwi cały szkopuł, skoro współczesna nauka, a po niea wszyscy ludzie, którzy ślepo wierzą w jej wnioski, nadal wierzą, że woda jestsubstancja nieorganiczna, wszystkie o tej samej, dobrze znanej każdemu uczniowi w wieku szkolnym formuła H2O Z tą właśnie formułą bije się cała światowa nauka od ponad dwustu lat.czas, kiedy francuski chemik Lavoisier powiedział światu, że woda składa się z dwóchpierwiastki - wodór i tlen, z których naturalnie wynikało, że jesubstancja nieorganiczna. Od tego czasu nie tylko wszystkie nienaukowe, ale coniesamowite, a cały świat naukowy bezwarunkowo w to wierzył (a ponadto wierzyteraz), o czym w szczególności świadczy ogromna liczba sprzecznychnajbardziej fantastyczne hipotezy i teorie dotyczące pochodzenia życia. Coaby obalić tę „błogosławioną” wiarę, potrzebny jest tu przełom, podobny do tego, którywykonany niegdyś Kopernik, wysuwając zamiast tego swój heliocentryczny systemPtolemejska hipoteza geocentrycznaWłaściwie pomyśl za siebie: nie tylko niesamowite, ale wręcz wręczzniechęcającym faktem jest to, że najprostszemyśl, a mianowicie: jeśli woda stanowi do 90% masy wszystkich żywych organizmów, jeśli bez wody wszystkie żywe istoty więdną i umierają, to nie wynika z tego z całkowitą oczywistością, że woda jest podstawą życia, a nie w w pewnym sensie przenośnym, symbolicznym, ale w najbardziej bezpośrednim sensie. Innymi słowy, jako główną przesłankę należy uznać, że sama woda jest substancją organiczną i jako taka nie jest tylko główną, ale jedyną podstawą wszelkiego życia na Ziemi. Jeśli nie ma wody, nie ma (i nie może być!) żadnego życia.

Powtarzam więc raz jeszcze: woda ze swej natury jest substancją organiczną, a jej formułą nie jest H2O, ale CH2O iw tym charakterze jest w rzeczywistości (a nie w przenośni) podstawą wszelkiego życia na Ziemi. Powiem więcej: substancja chemiczna, która w chemii otrzymała nazwę azot (N) jest w rzeczywistości również substancją organiczną (a dokładniej ta sama grupa węglowodorowa CH2, co pokażemy poniżej)*. Te dwa wnioski dają podstawy do zupełnie nowego spojrzenia na pochodzenie życia. Życie nie powstało w dawnych czasach w jakichś wyjątkowych warunkach, jak wciąż uważa świat naukowy. Nie, powstaje nieustannie i dosłownie na naszych oczach, ponieważ jej podstawa, woda, jest zachowana. Powtarzam raz jeszcze: we wszystkich żywych systemach 98% masy przypada na następujące cztery pierwiastki: wodór, węgiel, tlen, azot. Białka, kwasy nukleinowe, w skrócie, wszystkie żywe istoty składają się głównie z tych samych elementów. Ten moment należy traktować jako punkt wyjścia. Formuła białka w swojej ogólnej postaci wygląda tak: CnH2nOn, lub w najprostszej wersji - CH2O. I tu proszę o uwagę! Jak zapewniają naukowcy, białka i kwasy nukleinowe stanowią aż 98% substancji każdego żywego organizmu. Ale jednocześnie ci sami naukowcy twierdzą, że woda to aż 90% tego samego żywego organizmu. Okazuje się, że białka i woda razem stanowią około 200% substancji żywych organizmów. Ale tak nie może być: niemożliwe jest, aby ten sam organizm składał się w stu procentach z jednej substancji i w stu procentach z innej substancji. Jest tylko jedno wyjście z tej trudnej, jeśli nie delikatnej sytuacji, a mianowicie: uznać, że sama woda jest substancją organiczną iw tym charakterze jest również podstawą ciał białkowych. W tym przypadku wszystko się układa. Tutaj pojawia się fundamentalnie ważne pytanie: czy istnieje na Ziemi w stanie wolnym iw objętościach odpowiadających całkowitej masie żywych ciał taka substancja, która sama składa się z połączenia wodoru, węgla, tlenu i azotu? Odpowiadając na nie, odpowiemy nie tylko na pytanie o pochodzenie życia, ale także o to, co jest jego podstawą, jego trwałym fundamentem, pozwalającym mu nie tylko istnieć, ale także nieustannie się rozmnażać. Tak więc: ta substancja to woda, a jej formuła to nie H2O, ale CH2O. Naturalnie z tego wynika, że ​​to woda (i nic więcej!) jest substancją, która zawiera wszystkie powyższe składniki życia: wodór, tlen, węgiel i azot (co właściwie oznacza azot, zostanie omówione poniżej). W tym sensie woda nie tylko należy do grupy węglowodanów - stanowi jej podstawę, główną masę iw tym charakterze stanowi jedyne, zresztą praktycznie niewyczerpane źródło wszelkiego życia na Ziemi. Eliminuje to rażącą sprzeczność między zawartością wody i białek w organizmach żywych, o której była mowa powyżej, ponieważ w proponowanej tutaj formule woda sama w sobie stanowi naturalną bazę zarówno białek, jak i kwasów nukleinowych.

Jednak cała intryga polega na tym, że wodna formuła Lavoisiera, H2O, stoi na drodze do takiego uznania jako potężna i wciąż nie do pokonania przeszkoda. Zachowana do dziś wiara w jego prawdziwość zrodziła z kolei wiele różnych, czasem najbardziej fantastycznych teorii i hipotez dotyczących pochodzenia życia, którymi pełna jest historia nauk.