Sudaki organik bileşikler. Doğal su organik safsızlıkları. Çözünmüş mineral tuzlar

Çoğu atık su türü, esas olarak kimyasal olarak toksik bileşenlerden oluşan bazı endüstriyel atık sular dışında, çürümeye meyilli maddeler içerir. Et veya kan gibi çürüyen bir madde, doğada organiktir ve evrensel doğa yasasına tabidir - ayrışma, sonuçta mineralleşmeye yol açar. Yukarıda açıklanan et bozunması durumunda olduğu gibi, ayrışma süreci otolitik enzimler tarafından uyarıldığından ve sürdürüldüğünden, yukarıdakilerin çoğu hem atık su hem de et için geçerlidir. Putrefaktif maddenin eşit olmayan konsantrasyonu göz önüne alındığında zaten not edilmesi gereken fark - ilk durumda, kompakt et ve ikincisinde - bir emülsiyon vb., ayrışma sürecinin doğası için bile geçerli değildir. ikincisi, daha önce toplamda, aşırı ısıtılmış buharın fiziksel eylemiyle (kaynatma yoluyla ayrışma) ısıl işlemin gerçekleştirildiği geri dönüşüm işletmelerinin atık sularında meydana gelirse. Spor oluşturan mikroorganizmaların bir kısmı sterilizasyon sırasında hayatta kalır ve ayrıca ayrışma sürecine dahil edilir. Bu durumda biyokimyasal oksijen ihtiyacında yüzde bir azalma olur.

Yemin korunması için geri dönüşüm işletmelerinin hammaddelerinin bozunma sürecini belirli bir noktada kesintiye uğratmak için yapılan çabaların aksine, atıksu arıtımındaki tüm çabalar oksijen temini yoluyla, organik bileşenlerin hızlı ve eksiksiz mineralizasyonu. Mineralizasyon süreci, örneğin atık sudaki artan yağ içeriği ile engellenirse, bu istenmeyen koruma benzeri etki, özel bir güçle önlenmelidir (Randolph, 1977).

Atık su arıtımı, esasen, çürütücü çamur oluşumu ve ayrıca aerobiyoz (aktif çamur) sırasında mikroorganizmaların ayrıştırma aktivitesi ile çökeltmedir. Mikroorganizmaların etkisine maruz kalan anaerobiyoz sırasında çürütücü çamur kurutulur, aktif çamur pulları ise atıksu arıtımının tüm biyolojik süreçlerini destekler. ( metan tankı, sedimantasyon, Emscher kuyusu), daha sonra aerobiyozu uzun süre korumak için, aksine, karmaşık teknik yapılara (biyofiltreler, oksidasyon havuzları, aktivasyon devreleri, kaskadlar) ihtiyaç vardır.

Oksijen temini, atık sudaki organik maddeyi parçalayan mikropların çoğalması için önemli bir ön koşuldur. Ayrıca, kullanılan oksijen sürekli ve düzenli olarak yenisiyle değiştirilmezse (bakteri ve mantarlar C-heterotrofiktir) mikrop sayısı azalır (anaerobiyoz isteği). Organik maddeyi parçalama yeteneklerinin temeli budur. Mikropların bu işlevi, atık su ve arıtımı ile nehirlerin ve göllerin biyolojik olarak kendi kendini temizlemesinin dikkate alınması gereken ekolojik sistemin önemli bir parçasıdır. Doğal su kütlelerindeki ve atık sulardaki bakteriler, önemsiz konsantrasyonlarda besin maddeleri ile “tatmin edilir”. 47 bakteri ailesinden 39'unun temsilcileri, su kütlelerinin ve atık suyun mikroflorasında bulunur (Reinheimer, 1975). C-heterotrofik oldukları için organik maddeyi de emen mantarlar da burada bulunur. Çoğu mantar ayrıca serbest oksijene ihtiyaç duyar. Mantarlar, yüksek bir pH toleransı ve genellikle var olabilecekleri nispeten geniş bir sıcaklık aralığı (pH 3.2-9.6; sıcaklık 1-33°C) ile karakterize edilir. Mantarlar protein, şeker, yağ, nişasta, pektinler, hemiselüloz, selüloz, kitin ve lignini parçalar. Ağır kirli su girişlerindeki toplam mikrop sayısına göre saprofit sayısı 1:5 ile 1:100 arasında değişirken, oligotrofik su kütlelerinde bu rakam 1:100 ile 1:1000 arasında değişmektedir. Atık su sıcaklığı ve protein doygunluğu, heterotrofik bakterilerin rejenerasyon periyodu ve mikrobiyal floranın bileşimi üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir. İlk olarak, atık suda saprofitler, ardından selülozu parçalayan mikroplar ve son olarak en fazla sayıda temsil edilen nitrifikasyon bakterileri ortaya çıkar. Her mililitre evsel atık su, onlarca hatta yüz binlerce koli bakterisi dahil olmak üzere 3 ila 16 milyon arasında bakteri içerebilir. Bu tür atık sular çok çeşitli Enterobakteriler. Organik maddece zengin kirli atık su, özellikle klamidobakterilerle kolayca zenginleşir. Sphaerotilus natans, bu daha sonra mantar zorlaması adı verilen bir fenomene yol açabilir. Saprofitler, özellikle patojenik mikroplardan farklıdır, çünkü birincisi yalnızca cansız organik maddeleri parçalarken, ikincisi canlı dokuları da ayrıştırır. Bu durumda patojenler, canlı dokuları tamamen veya kısmen yok ederek saprofitlerin faaliyet alanını hazırlar. Biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOİ), söz konusu türe ait mikroorganizmaların hem geri dönüşümden hem de diğer işletmelerden gelen atık sulardaki zararlı organik maddeleri parçalamaları için gerekli olan oksijen miktarıdır. Oksijen için artan mikroorganizma ihtiyacının atık suyun kontaminasyonunu gösterdiği açıktır. Beş günlük bir süre boyunca (BODb) biyokimyasal oksijen ihtiyacını ölçerek, hem atık suyun zararlı organik maddelerle kirlenme derecesini hem de arıtma sisteminin işleyişinin kalitesini belirlemek veya yaklaşık olarak tahmin etmek mümkündür. Bu şekilde elde edilen veriler, maddelerin kimyasal oksijen ihtiyacı, çökeltilen maddelerin miktarına ilişkin veriler ve bunların bozunma yetenekleri belirlenerek desteklenebilir. Her zaman pH değerini ve gerekirse en yaygın şekilde temsil edilen bakterilerin sayısını ve türünü belirlemeniz önerilir (bkz. sayfa 193 ve devamı).

organik madde. Su temin kaynaklarının sularında farklı kimyasal sınıf ve gruplardan birkaç bin organik madde bulundu. Doğal kaynaklı organik bileşikler - hümik maddeler, çeşitli aminler, vb. - suyun organoleptik özelliklerini değiştirebilir ve bu nedenle, merkezi içme suyu tedarik sistemlerinin içme suyunda toksik özelliklerinin olma olasılığı düşüktür, çünkü su arıtımı sırasında çıkarılmaları gerekir.

Teknojenik kökenli organik maddelerin içme suyuyla birlikte girdiklerinde vücudu olumsuz etkileyebileceğinden şüphe yoktur. İçme suyundaki içeriklerinin analitik kontrolü, yalnızca çok sayıda olmaları nedeniyle değil, aynı zamanda birçoğunun çok kararsız olması ve suda sürekli dönüşümlerinin gerçekleşmesi nedeniyle de zordur. Bu nedenle analitik kontrol, içme suyunda bulunan tüm organik bileşikleri tanımlayamaz. Bununla birlikte, birçok organik maddenin belirgin organoleptik özellikleri (koku, tat, renk, köpürme yeteneği) vardır, bu da onları tanımlamayı ve içme suyundaki içeriklerini sınırlamayı mümkün kılar. Bu tür maddelerin örnekleri şunlardır: düşük (toksik olmayan) konsantrasyonlarda köpük oluşturan sentetik yüzey aktif maddeler (yüzey aktif maddeler); suya belirli bir koku veren fenoller; birçok organofosfor bileşikleri. Organik maddeler her zaman rezervuarların doğal sularında bulunur. Konsantrasyonları bazen çok düşük olabilir (örneğin, ilkbahar ve erimiş sularda). Organik maddelerin doğal kaynakları, hem suda yaşayan hem de yapraklardan, havadan, kıyılardan vb. rezervuara düşen bitki ve hayvan kaynaklı organizmaların çürüyen kalıntılarıdır. Doğal kaynaklara ek olarak, teknojenik organik madde kaynakları da vardır: ulaşım işletmeleri (petrol ürünleri), kağıt hamuru ve kağıt ve ağaç işleme tesisleri (ligninler), et işleme tesisleri (protein bileşikleri), tarımsal ve dışkı atık suları vb. Organik kirlilik, rezervuara farklı şekillerde, özellikle topraktan kanalizasyon ve yağmur yüzeyinin yıkanmasıyla girer. Organik maddelerin içeriği BOİ ve KOİ göstergeleri ile tahmin edilmektedir. Biyokimyasal ve kimyasal oksijen ihtiyacı - BOİ ve KOİ - hijyen, hidrokimya ve ekolojide benimsenen, hidroliz, oksidasyon ve diğer işlemlerle suda dönüştürülen sudaki kararsız (koruyucu olmayan) organik maddelerin içeriğini karakterize eden entegre göstergeler. Bu tür maddelerin içeriği, permanganat (BOD) veya bikromat (COD) ile kuvvetli asidik bir ortamda oksidasyonları için gereken oksijen miktarı cinsinden ifade edilir. Bu maddeler arasında alifatik asitler, bazı esterler, aminler, alkoller bulunur. Bu nedenle, içme suyunun analitik kontrolü, belirgin organoleptik özelliklere sahip olmayan, ancak belirgin toksisite, kümülatiflik veya uzun vadeli etkilere neden olma yeteneği nedeniyle yüksek sağlık tehlikesi oluşturan yeterince kararlı (koruyucu) maddeleri belirlemeyi amaçlamalıdır. bir bireyin veya sonraki nesillerin sağlığı için elverişsizdir (mutajenik - değişen kalıtsal yapılar, kanserojen, embriyotoksik, gonadotoksik). Bu bileşikler arasında hijyen açısından büyük önem taşıyan gruplar şunlardır: tarımsal pestisitler, poliaromatik hidrokarbonlar, trihalometanlar. Son zamanlarda, dioksinlerin, dibenzofuranların ve bifenillerin - teknojenik ürünlerin - hijyenik önemi literatürde geniş çapta tartışılmaktadır.

Doğal koşullar altında, sudaki organik maddeler, karbondioksit oluşumu ile aerobik biyokimyasal oksidasyona uğrayan bakteriler tarafından yok edilir. Bu durumda oksidasyon için suda çözünen oksijen tüketilir. Organik madde içeriği yüksek olan su kütlelerinde, RA'nın çoğu biyokimyasal oksidasyon için tüketilir, böylece diğer organizmaları oksijenden mahrum bırakır. Bu nedenle düşük RA içeriğine daha dirençli organizmaların sayısı artar, oksijen seven türler yok olur ve oksijen eksikliğine toleranslı türler ortaya çıkar. Böylece, sudaki organik maddelerin biyokimyasal oksidasyonu sürecinde, ÇO konsantrasyonu azalır ve bu azalma, dolaylı olarak sudaki organik madde içeriğinin bir ölçüsüdür. Sudaki organik maddelerin toplam içeriğini karakterize eden su kalitesinin ilgili göstergesine biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOD) denir.

BOİ, suda meydana gelen biyokimyasal işlemler sonucunda, aerobik koşullarda, ışığa erişimi olmayan, 20°C'de 1 litre suda organik maddenin oksidasyonu için gerekli olan (mg) cinsinden oksijen miktarıdır. BOİ'nin belirlenmesi, numune inkübasyonundan sonra olduğu kadar numune alma işleminden hemen sonra bir su numunesindeki RA konsantrasyonunun ölçülmesine dayanır. Numune inkübasyonu, biyokimyasal oksidasyon reaksiyonunun ilerlemesi için gerekli süre boyunca bir oksijen şişesi içinde (yani RK değerinin belirlendiği aynı kapta) hava erişimi olmadan gerçekleştirilir. Biyokimyasal reaksiyonun hızı sıcaklığa bağlı olduğundan, inkübasyon sabit bir sıcaklık modunda (20 ± 1) °C'de gerçekleştirilir ve BOİ analizinin doğruluğu, sıcaklık değerini korumanın doğruluğuna bağlıdır. Genellikle 5 günlük inkübasyon (BOD5) için BOİ'yi belirleyin. 10 gün için BOD10 ve 20 gün için BODtoplam da belirlenebilir (bu durumda, organik maddelerin sırasıyla yaklaşık %90 ve %99'u oksitlenir). BOİ5'in yaklaşık %70 BODFULL olduğu geçici olarak kabul edilir, ancak oksitleyici maddeye bağlı olarak %10 ila %90 arasında olabilir. BOD tayininde bir hata, mikroorganizmaların hayati aktivitesini etkileyen ve bazı durumlarda fotokimyasal oksidasyona neden olabilen numune aydınlatması ile de ortaya çıkabilir. Bu nedenle, örneğin inkübasyonu ışığa erişim olmadan (karanlık bir yerde) gerçekleştirilir.

Organik maddelerin sudaki biyokimyasal oksidasyonunun bir özelliği, RK tüketiminin doğasını bozan eşlik eden nitrifikasyon sürecidir. Hem doğal hem de evsel atıksu, suyun içerdiği organik maddeler nedeniyle gelişebilecek çok sayıda mikroorganizma içerirken, birçok endüstriyel atık su türü sterildir veya organik maddeleri aerobik olarak işleyemeyen mikroorganizmalar içerir. Bununla birlikte, mikroplar, toksik olanlar da dahil olmak üzere çeşitli bileşiklerin varlığına uyarlanabilir (uyarlanabilir). Bu nedenle, bu tür atık suların analizinde (genellikle artan organik madde içeriği ile karakterize edilirler), oksijenle doymuş ve uyarlanmış mikroorganizmaların katkı maddelerini içeren su ile seyreltme genellikle kullanılır. bu tür suların bileşimi genellikle biyokimyasal oksidasyon sürecini büyük ölçüde yavaşlatan ve bazen bakteriyel mikroflora üzerinde toksik bir etkiye sahip olan maddeleri içerir.

Organik maddelerin su kütlesi üzerindeki zararlı etkilerine şunlar neden olabilir:

1. Toksisiteleri nedeniyle bireysel organik maddeler;

2. Bir su kütlesinde bulunan organik maddelerin toplamı. Bu son etki iki yönlü olabilir:

2.1. Organik madde mutlaka toksik değildir. Birçoğu, küçük konsantrasyonlarda mevcutsa, faydalı olarak kabul edilebilir, çünkü. mikroorganizmalar için besin görevi görür. Ancak organik maddelerin zararlı etkileriyle daha sık karşılaşıyoruz. Organik maddelerle beslenen aerobik mikroorganizmalar suda çözünmüş oksijeni tüketirler. Bu tüketim, fotosentez veya rezervuar yüzeyindeki havadan absorpsiyon (yeniden havalandırma) nedeniyle taze oksijenle doldurulmayı aşarsa, koşullar aerobik canlı organizmalar için zararlıdır. Ancak organik kirlilik ve buna bağlı oksijen tüketimi orta sınırların ötesine geçmezse, yani. aerobik mikroorganizmalar korunur, daha sonra organik safsızlıklar ikincisi tarafından kısmen oksitlenir (dissimilasyon), kısmen biyokütle oluşturmak için kullanılır (asimilasyon) ve yavaş yavaş sudan çıkarılır.

2.2. Ek olarak, organik kirleticilerin tamamı, çeşitli başka olumsuz etkilere sahip olabilir. Varlıkları suyun rengine ve şeffaflığına yansır; genellikle onların etkisi altında, spesifik olmayan kokular ve tatlar daha belirgin hale gelir; içme suyunun klorlama veya ozonlama yoluyla hazırlanmasında oksitleyici madde tüketimi artar ve bu da içme suyunun tadının bozulmasına neden olur.

Yukarıdakilerden, her şeyden önce, mikroorganizmalar tarafından hızlı oksidasyona maruz kalan organik kirleticilerin ilgi çekici olduğu, daha sonra diğer tüm organik safsızlıklara dikkat edildiği, çünkü her durumda sudaki mevcudiyeti istenmeyen bir durumdur.

Suyu analiz ederken, her şeyden önce, organik safsızlıkların toplam içeriği belirlenir. Böyle bir tanımın amacı farklı olabilir. Bu nedenle, düşük organik kirletici içeriğine sahip kaynak ve yeraltı sularının analizi, bunların içme suyu olarak kullanılma olasılığını doğrulamalıdır; yüzey sularının analizi, oksijen bütçelerini korumanın yollarını ve kullanım olasılıklarını bulmayı mümkün kılar; ağır kirli evsel ve atık suların çalışmasında, karterin bunlarla kirlenme olasılığı veya arıtma yöntemleri sorunu çözülmüştür.

Organik maddelerin toplam içeriğini belirlemek için basit yöntemler uzun zamandır bilinmektedir, ancak bunlar örneğin ateşleme kaybının belirlenmesi gibi tam ve doğru bilgi sağlamamaktadır. Akkor kaybı uçucu ürünlerin oluşumu ile kalsine edildiğinde (600 °C) uçucu hale gelen veya ayrışan organik ve inorganik maddelerin kütlesini gösterir.

Doğal suların rengi organik maddelerin içeriği ile ilişkili - suya renk veren fulvik asitler.

Entegre kontrol yöntemleri, toplam karbon ile organik kirleticilerin içeriğinin değerlendirilmesini içerir.

Toplam organik karbon (C org.)

Organik karbonun belirlenmesi, oksidasyonu sırasında açığa çıkan CO2'nin belirlenmesine dayanır.Organik karbonun oksidasyonu iki yoldan biriyle gerçekleştirilebilir:

1. Organik maddelerin bir oksijen akımı içinde bir katalizör (bakır oksit) üzerinde 900 o C'de kuru yanması.

2. Örneğin, bir asit ortamında potasyum dikromat K2Cr207 veya bir katalizör kullanılarak persülfat K2S208 ile ıslak oksidasyon.

Her iki yöntem de yoğun oksidasyon sağlar ve farklı su türlerinin analizinde karşılaştırılabilir sonuçlar elde eder.

Islak oksidasyon işlemi şemaya göre ilerler:

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

"Islak" oksidasyon reaksiyonunu hızlandırmak için katalizör olarak Ag2S04 kullanılır.

Tespit, karbonatlarda ve çözünmüş CO2'de bulunan inorganik bağlı karbona müdahale eder. Karışımın pH 4.6 - 4.8'de bir oksijen akışıyla üflenmesiyle kuru yanma sırasında veya numuneyi asidik bir K 2 Cr 2 O 7 çözeltisiyle ısıtmadan bekleterek ıslak oksidasyon sırasında çıkarılırlar. Bu durumda, tüm inorganik bileşikler oksitlenir ve CO2 hava akımı ile uzaklaştırılır.

Organik maddelerin bozunması sırasında oluşan karbon dioksit, IR spektroskopisi ile belirlenir veya bir Ni katalizörü üzerinde metan'a katalitik hidrojenasyondan sonra, bir alev iyonizasyon detektörü ile kromatografik olarak belirlenir.

Serbest bırakılan CO2'nin tayini kimyasal olarak da gerçekleştirilebilir: askarit tarafından absorpsiyondan sonra gravimetrik olarak (NaOH ile emprenye edilmiş asbest) veya KOH veya Ba (OH) absorpsiyonundan sonra titrimetrik olarak:

CO2 + H20 \u003d H2C03; H 2 CO 3 + KOH \u003d KHC03 + H 2 O

Elde edilen HC03 - asit ile pH 4.3'e titre edildi.

Ba(OH) 2 + CO2 = BaC03 + H2O

BaCO3, fenolftalein üzerinde asit ile titre edilir.

Su akışındaki organik karbon içeriğini sürekli olarak kaydeden otomatik analizörler de vardır. Çalışma prensipleri şu şekildedir: bir su numunesi buharlaştırılır ve bir katalizör varlığında bir hava akımında t = 1000 o C'de yakılır. Elde edilen CO2'yi belirlemek için, örneğin gazın termal iletkenliğinde bir değişiklik gibi farklı yöntemler kullanılır, ancak çoğu zaman belirleme basitleştirilmiş bir cihazda IR yöntemiyle tamamlanır, çünkü sadece oluşan CO2'nin zirvesi ölçülür.

Tarif edilen yöntemler sadece organik maddelerin karbonunu belirlerken, hidrojen ve diğer elementler belirlenmez. Bu nedenle, organik maddelerin içeriği hakkında nicel veriler elde etmek, ancak elementel bileşimleri biliniyorsa mümkündür.

Su örneğinin organik kısmının kalitatif bileşimi çok az değişirse, bu maddelerin ortalama molar kütlesi ile organik karbon içeriği arasındaki oranı bulmak ve böylece organik karbon içeriğini suya dönüştürmek için bir katsayı elde etmek kolaydır. mg/l olarak ifade edilen organik madde miktarı. Gıda endüstrisinden, evsel atık sulardan ve organik maddelerin esas olarak karbonhidratlar, proteinler ve bunların bozunma ürünleri ile temsil edildiği diğer atık sular için bu katsayı 2.4 - 2.5'e eşit alınabilir. Biyokimyasal arıtmadan geçen atık sular için, kimyasal ve diğer endüstriyel üretimden kaynaklanan atık sular için bu katsayılar büyük ölçüde değişebilir. Bu nedenle her su türü için ayrı ayrı belirlenir.

Ek olarak, toplam organik karbon değerine göre, tam oksidasyonları için tahmini oksijen tüketimi hakkında doğru bilgi elde etmek imkansızdır, çünkü Bunu yapmak için ayrıca organik maddelerde oksitlenecek olan hidrojen içeriği ve bu maddelerin moleküllerinin bir parçası olan oksijen hakkında da verilere sahip olmanız gerekir.

Çözünmüş oksijen

Çözünmüş oksijen, doğal suda moleküller halinde bulunur. O2. Sudaki içeriği, birbirine zıt iki süreç grubundan etkilenir: bazıları oksijen konsantrasyonunu arttırır, diğerleri onu azaltır. Suyu oksijenle zenginleştiren ilk süreç grubu şunları içermelidir:

• atmosferden oksijeni emme süreci; bu işlemin hızı sıcaklıktaki düşüşle, basınçtaki artış ve tuzluluktaki azalma ile artar;
• fotosentez sırasında, su sıcaklığı, güneş ışığının yoğunluğu ve sudaki daha fazla besin maddesi (P, N, vb.) ne kadar yüksek olursa, fotosentez sırasında oksijen salınımı;
• genellikle oksijenle aşırı doymuş olan yağmur ve kar suları ile su kütlelerine giriş.

Sudaki oksijen içeriğini azaltan işlemler grubu, tüketiminin organik maddelerin oksidasyonuna reaksiyonlarını içerir: biyolojik (organizmaların solunumu), biyokimyasal (bakterilerin solunumu, organik maddelerin ayrışması için oksijen tüketimi) ve kimyasal (oksidasyonun oksidasyonu). Fe 2+ , Mn 2+ , NO 2 -, NH 4 +, CH 4, H 2 S). Oksijen tüketim hızı, artan sıcaklık, bakteri ve diğer suda yaşayan organizmaların ve kimyasal ve biyokimyasal oksidasyona uğrayan maddelerin sayısı ile artar. Ek olarak, yüzey katmanlarından atmosfere salınması nedeniyle ve ancak belirli bir sıcaklık ve basınçtaki suyun oksijenle aşırı doygun hale gelmesi durumunda sudaki oksijen içeriğinde bir azalma meydana gelebilir.

Yüzey sularında, çözünmüş oksijen içeriği büyük ölçüde değişir - 0 ila 14 mg/l - ve mevsimsel ve günlük dalgalanmalara tabidir. İkincisi, üretim ve tüketim süreçlerinin yoğunluğuna bağlıdır, bu nedenle, fotosentez nedeniyle oksijen içeriği yüksek değerlere ulaşana kadar öğlen 12'den önce oksijen için bir numune alınır (izlerken, en kötüsünü düzeltmeye çalışırlar). koşullar). Oksijen eksikliği, yüksek konsantrasyonlarda kirletici organik madde içeren su kütlelerinde ve çok miktarda biyojenik ve hümik madde içeren ötrofik su kütlelerinde daha sık görülür.

Oksijen konsantrasyonu, redoks potansiyelinin büyüklüğünü ve büyük ölçüde organik ve inorganik bileşiklerin kimyasal ve biyokimyasal oksidasyon işlemlerinin yönünü ve hızını belirler. Oksijen rejiminin rezervuarın ömrü üzerinde derin bir etkisi vardır. Balıkların normal gelişimini sağlayan minimum çözünmüş oksijen içeriği yaklaşık 5 mg/l'dir. 2 mg/l'ye düşürmek balıklarda toplu ölüme (öldürmeye) neden olur. Su katmanlarının yeterince yoğun karışması ile fotosentez işlemlerinin bir sonucu olarak, su popülasyonunun durumunu ve suyun oksijenle aşırı doygunluğunu olumsuz etkiler.

Yüzey sularındaki oksijenin belirlenmesi, balıklar da dahil olmak üzere hidrobiyontların yaşam koşullarını değerlendirmek ve ayrıca yüzey sularının kalitesini değerlendirmek ve kendi kendini arıtma sürecini düzenlemek için dolaylı bir özellik olarak gözlem programlarına dahil edilmiştir. Çözünmüş oksijen içeriği aerobik solunum için esastır ve bir su kütlesindeki biyolojik aktivitenin (yani fotosentezin) bir göstergesidir. Ancak, çözünmüş oksijen içeriği çeşitli süreçlerin sonucu olduğundan, çözünmüş oksijen içeriği ile sudaki organik maddeler arasında açık bir ilişki yoktur. Bu nedenle, suda bulunan organik maddelerin oksidasyonu için oksijen ihtiyacını veya oksitlenebilirlik göstergelerini tahmin etmek için laboratuvar yöntemleri geliştirilmiştir.

oksitlenebilirlik

Oksitlenebilirlik, sudaki organik madde içeriğinin dolaylı bir göstergesidir, çünkü. organik maddelerin konsantrasyonunu değil, suyun içinde bulunan organik maddelerin oksidasyonu için çözünmüş oksijen tüketme özelliğini karakterize eder.

Bu nedenle, kirlilik derecesine bağlı olarak, su, güçlü oksitleyici ajanlar: permanganat, bikromat, vb. Tarafından oksitlenen az veya çok miktarda indirgeyici ajan (her şeyden önce organik maddeler) içerir. 1 litre suda bulunan indirgeyici ajanları oksitlemek için kullanılan oksitleyici ajan miktarına eşdeğer oksijen miktarına oksitlenebilirlik denir. 1 litre suya mg oksijen (mg O/l) olarak tanımlanır.

Doğal sulardaki organik maddenin bileşimi birçok faktörün etkisi altında oluşur. En önemlileri arasında, su içi biyokimyasal üretim ve dönüşüm süreçleri, diğer su kütlelerinden, yüzey ve yeraltı akışlarıyla, atmosferik yağışlarla, endüstriyel ve evsel atık sularla ilgili makbuzlar yer alır. Rezervuarda oluşan ve dışarıdan giren organik maddeler, çeşitli oksitleyici ajanların etkisine karşı direnç de dahil olmak üzere, doğa ve kimyasal özellikler bakımından çok çeşitlidir. Suda bulunan kolayca ve zor oksitlenebilen maddelerin oranı, bir veya başka bir belirleme yönteminin koşulları altında suyun oksitlenebilirliğini önemli ölçüde etkiler.

Doğal suların oksitlenebilirlik değerleri, su kütlelerinin genel biyolojik verimliliğine, organik maddelerle kirlilik derecesine ve doğal organik maddelerin etkisine bağlı olarak miligram fraksiyonlarından litre başına onlarca miligrama kadar değişir. bataklıklardan, turba bataklıklarından vb. Petrol sahası suları ve bataklıklarla beslenen yeraltı suları hariç, yüzey suları yeraltı sularına kıyasla (1 litrede miligramın onda biri ve yüzde biri) daha yüksek oksitlenebilirliğe sahiptir. Dağ nehirleri ve gölleri, 1 litre başına 2-3 mg O/l, ova nehirleri - 5-12 mg O/l, bataklıkla beslenen nehirler - onlarca miligram oksitlenebilirlik ile karakterize edilir.

İnsan faaliyetlerinin güçlü etkisine maruz kalan rezervuarlarda ve su yollarında, oksitlenebilirlikteki değişiklik, kanalizasyon girişi rejimini yansıtan bir özellik olarak hareket eder. Doğal hafif kirli sular için permanganatın oksitlenebilirliğinin belirlenmesi tavsiye edilir; daha kirli sularda, kural olarak, bikromat oksitlenebilirliği (COD) belirlenir.

Bu nedenle, kullanılan oksitleyici ajana bağlı olarak, permanganat oksitlenebilirliği (permanganat indeksi) ve bikromat oksitlenebilirliği (KOİ - kimyasal oksijen ihtiyacı) ayırt edilir. Aynı su örneğinin oksitlenebilirliğini belirlemenin sonuçları, ancak farklı oksitleyici ajanlar kullanarak, genellikle bu oksitleyici ajanlar tarafından analiz edilen sudaki çeşitli maddelerin eşit olmayan oksidasyon derecesinden dolayı farklılık gösterir. Sadece oksitleyici ajanın özelliklerine değil, aynı zamanda konsantrasyonuna, sıcaklığına, pH'ına vb. Bu nedenle, oksitlenebilirliği belirlemeye yönelik tüm yöntemler koşulludur ve elde edilen sonuçlar, yalnızca belirleme için tüm koşullara kesinlikle uyulması durumunda karşılaştırılabilir.

Organik maddelerin konsantrasyonunu ölçmek için farklı yöntemleri karşılaştıralım (Şekil 1):

Şekil 1. Belirleme yöntemlerinin karşılaştırmalı özellikleri

Sudaki organik maddelerin konsantrasyonunun en belirgin göstergesi (içeriklerini %100 olarak karakterize eder) teorik oksijen ihtiyacı(TPK veya teorik COD), oksidasyon reaksiyonu için stokiyometrik denklem temelinde belirlenen organik maddelerin oksidasyonu için oksijen talebine karşılık gelir.

Teorik oksijen ihtiyacı, karbon, hidrojen, kükürt, fosfor ve diğer elementlerin hariç tutulduğu numunede bulunan organik maddeleri tamamen oksitlemek için gerekli olan mg/l cinsinden oksijen (veya oksijen açısından oksitleyici madde) miktarıdır. nitrojen, eğer organik maddede bulunurlarsa, daha yüksek oksitlerine oksitlenirler:

ve nitrojen, amonyak veya amonyum tuzuna dönüştürülür:

N® NH3 (NH 4 +).

Bu durumda, oksitlenebilir organik maddelerin bir parçası olan oksijen, oksidasyon işlemine katılır ve bu bileşiklerin hidrojeni, amonyak (NH3) oluşumu sırasında her azot atomu için üç atom veya her oksijen için iki atom verir. su oluşumu sırasında atom (H 2 O ).

Spesifik TPK'yi hesaplama örnekleri:

1. Oksalik asit

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

1 mg - TPK atımları.

TPK vuruşları \u003d mg O / mg oksalik asit.

2. Glikoz

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

M=180g - 12×16g

1 mg - TPK atımları.

TPK vuruşları = mg O/mg glikoz

3. Asetik asit

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

M=60g - 4×16g

1 mg - TPK atımları.

TPK vuruşları = mg O/mg asetik asit

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 atımları.

TPK vuruşları = mg O/mg anilin

Bileşime benzer evsel ve endüstriyel atık suların bazı bireysel bileşenleri için spesifik TPK şuna eşittir:

sakaroz 1.12

Pepton 1.20

Albümin 1.32

kazein 1.39

Esas olarak protein molekülleri ve karbonhidrat kalıntılarından oluşan evsel atık suyun organik maddesi (CH 2 O) n olarak temsil edilirse, teorik olarak oksitlenebilirlik şuna eşit olmalıdır:

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

1 mg - TPK atımları.

TPK vuruşları \u003d evsel atık sularda mg O / mg organik madde.

Teorik oksijen ihtiyacının laboratuvar değerlendirmesi, bir Ag2S04 katalizörü varlığında kuvvetli asidik bir ortamda potasyum dikromat ile oksidasyon yoluyla gerçekleştirilir. Organik maddelerin oksidasyonu için kullanılan dikromat miktarına eşdeğer oksijen miktarına oksijen denir. bikromat oksitlenebilirlik veya KOİ(Kimyasal oksijen ihtiyacı).

İşlem şemaya göre ilerler:

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

toplam organik karbon Сorg'un belirlenmesinde ıslak oksidasyon şemasıyla tamamen aynıdır. . Oksidasyon hızlandırılır ve reaksiyon bir Ag2S04 katalizörü varlığında gerçekleştirilirse, asetik asit ve amino asitler gibi oksitlenmesi zor maddeleri bile kapsar.

Kataliz şeması:

Reaksiyona kesin olarak tanımlanmış bir miktarda potasyum bikromat eklenir. Oksidasyondan sonra, fazla Cr 2 O 7 2-, bir indikatör (ferroin veya fenilantranilik asit) varlığında Mohr tuzu Fe 2 (NH 4) 2 (SO 4) ile titre edilir:

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

Sonuç, 1 Cr 2 O 7 2- molekülünün üç oksijen atomuna eşdeğer olduğu dikkate alınarak mg O/l olarak ifade edilir.

Dikromat güçlü bir oksitleyici ajan olmasına ve hemen hemen tüm organik maddeleri oksitlemesine rağmen, KOİ sonucu teorik KOİ'nin (veya TOD'un) %95-98'idir. %2-5'lik kayıp, esas olarak uçucu, oksidasyona dirençli bozunma ürünlerinin (CO, CH 4) oluşumundan kaynaklanmaktadır. Normal proses koşulları altında, sadece piridin ve diğer bazı nitrojen içeren heterosikller (pirol, pirolidin, nikotinik asit) ile benzen ve homologları, parafin ve naftalin gibi suda az çözünür olan hidrokarbonlar oksitlenmez. Analiz edilen numune inorganik indirgeyici ajanlar içeriyorsa, ayrı olarak belirlenen miktarı KOİ belirleme sonucundan (oksijen açısından) çıkarılmalıdır.

İzleme programlarında KOİ, güçlü bir kimyasal oksitleyici tarafından oksidasyona duyarlı bir numunedeki organik madde miktarının bir ölçüsü olarak kullanılır. KOİ, su yollarının ve rezervuarların durumunu, evsel ve endüstriyel atık su akışını (arıtma dereceleri dahil) ve yüzey akışını karakterize etmek için kullanılır. Bu yöntem, oksitlenebilirliği > 100 mg O/L olan atık ve kirli suların analizinde ana yöntemdir. 5-100 mg O/l oksitlenebilirliğe sahip suları analiz etmek için de kullanılabilir, ancak tekrarlanabilirlik daha kötü olacaktır (± %10). Daha saf sular için yöntem uygulanamaz, çünkü yanlış sonuçlar verir: reaksiyonda harcanan az miktarda oksidan, iki büyük değer arasındaki fark olarak tanımlanır - oksidasyon öncesi K 2 Cr 2 O 7 miktarı ve oksidasyondan sonra kalan K 2 Cr 2 O 7 miktarı.

Ancak içme suyu olarak kullanılan temiz suyun KOİ değeri özellikle ilgi çekicidir. Organik kirleticiler K2Cr2O7 ile neredeyse tamamen reaksiyona girdiğinden, bu nedenle KOİ, gerekli ozon miktarını veya Su arıtımında kullanılan klor.

Bu bağlamda, otomatik KOİ ölçüm cihazları özellikle ilgi çekicidir. Bu cihazlardan birinde, bir su numunesi bir nitrojen akımı içinde buharlaştırılır, daha sonra yüksek sıcaklıkta bir katalizörün etkisi altında kesin olarak ölçülen miktarda oksijen içinde yakılır ve kalan oksijen miktarı bir potansiyometrik yöntemle belirlenir.

KOİ düzenlemeleri evsel ve içme suyu kullanım rezervuarlarının suyu için - 15 mg O / l, kültürel ve evsel - 30 mg O / l.

KOİ değeri, sudaki organik kirleticilerin toplam içeriğinin bir ölçüsü olarak hizmet etmesine rağmen, yine de (Corg gibi), bu organik safsızlıkların element bileşimi bilinmiyorsa, kirliliğin nicel hesaplaması için yeterli değildir. Dönüşüm faktörü (1 mg kirletici = 1,2 mg O/l KOİ), organik maddedeki O ve N içeriğine göre değişir.

Şu anda, tanımlamaya artan bir odaklanma var. ilişki COD/C org. yüzey ve atık sularda. Doğal olarak, nispeten saf suları analiz ederken, bu değer hem KOİ sonuçlarındaki saçılma nedeniyle hem de Corg. iki büyük değer arasındaki küçük fark olarak tanımlanır: toplam ve inorganik karbon içeriği.

Tüm karbonhidratlar (glikoz, sakaroz, polisakkaritler) için bu oran aynı değere sahiptir, 2.67'ye eşittir. Asetik ve laktik asitler için aynı değer elde edilecektir. Proteinler için, ortalama bileşimlerini varsayarsak: C - %53, H - %7, O - %23, N - %17, S - %0.25, 2.8 değerini elde ederiz. Humik asitler için ortalama oran C:H:O:N = 16:17:8:1 ise, onlar için COD / C org. = 2.6.

Bu nedenle, doğal kaynaklı ana organik maddeler için COD/C org oranı. = 2.6 - 2.8. Aynı şey gıda sanayi atıksularındaki organik maddeler ve endüstriyel atık sularla kirletilmeyen evsel atık sular için de söylenebilir.

Sakaroz örneğini kullanarak hesaplama yaparak ne söylendiğini kontrol edelim:

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

M=342 gr - 24×16 gr

1 mg - TPK atımları.

TPK vuruşları = mg O/mg sakaroz;

C 12 H 22 O 11 - 12 C

M=342 gr - 12×12 gr

1 mg - C org, atım

Org'dan, ud. = mg C/mg sakaroz

Oranı alın: TPK yener. /S org., ud. \u003d 1.12 / 0.42 \u003d 2.67.

KOİ/C org oranı. COD ve Corg'dan daha uygun. ayrı ayrı. KOİ değeri sadece numunedeki organik karbon içeriğini değil, aynı zamanda oksitlenebilir organik maddelerin moleküllerindeki oksijen ve hidrojen içeriğini de yansıtır. Hidrojen, suya dönüştürmek için uygun miktarda oksijen gerektirir; molekülde ne kadar fazla hidrojen olursa, KOİ o kadar yüksek olur. Öte yandan, oksitleyici maddenin molekülünün bir parçası olan oksijen, CO2 ve H2O moleküllerinin oluşumuna katılır ve bu nedenle, ne kadar fazla oksijen, o kadar az KOİ.

COD ve C org. ayrı olarak ele alındığında, eğer element bileşimi bilinmiyorsa, ne organik kirleticinin doğasını ne de miktarını karakterize edemezler. COD/C org oranını hesaplarken. organik maddenin molar kütlesi azalır:

COD/C org. (sakaroz için) =

ve oran, kirletici molekülde bulunan 1 mg karbonu oksitlemek için gereken oksijen miktarını (mg olarak) karakterize eder.

Doğal kökenli organik maddelerin çoğunda H:O = 2: 1 oranı, yani. bir su molekülünde olduğu gibi veya başka bir deyişle, karbonun resmi oksidasyon durumu 0'dır, o zaman oksitleyici maddenin oksijeni sadece karbonun CO2'ye oksidasyonu için tüketilir. Bu nedenle, doğal organik maddeler için COD/C org oranı. 2.67'ye eşit böyle istikrarlı bir değer ile karakterize edilir:

C o + 2O \u003d CO2

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

Daha yüksek karbon ve hidrojen içeriğine sahip maddeler için, yani. karbonun resmi oksidasyon durumu< 0, на окисление каждого атома углерода до СО 2 требуется больше кислорода, а следовательно ХПК/С орг. > 2,67.

Bu nedenle, eğer COD/C org. > 3, o zaman bu, suyun moleküllerde nispeten uzun hidrokarbon zincirleri olan maddelerle (muhtemelen kimyasal ürünler veya petrol ürünleri) kirlendiğinin bir işaretidir. Daha sonra su daha ayrıntılı olarak analiz edilir. İçindeki petrol ürünlerinin içeriğini belirlemek, buna karşılık gelen KOİ ve Corg değerlerini çıkarmak mümkündür. sırasıyla COD / C org fraksiyonunun pay ve paydasından. ve molekülde uzun bir hidrokarbon zinciri olan diğer kirleticilerin sudaki varlığını yargılamak için kullanılabilen bu göstergenin yeni bir değerini elde edin.

Bu tür maddelere örnekler:

Organik bir moleküldeki karbonun formal oksidasyon durumu > 0 ise, o zaman COD/C org.< 2,67. Самое маленькое значение этого отношения у щавелевой кислоты: ХПК/С орг. = 0,67.

Bu nedenle, bu gösterge endüstriyel atık suların neden olduğu su kirliliğinin bir özelliğidir. Organik bileşiklerin moleküllerindeki C, H, N ve O miktarları arasındaki ilişkiyi yansıtarak bu bileşiklerin doğası hakkında faydalı bilgiler sağlar.

III. III. Faaliyet dışı gelir ve giderler (göstergeler 12, 13, 14.15, 16)

III. Savaş Afişinin saklama, bakım ve onarım sırası

organik karbon. Organik karbon, organik madde kütlesinin ortalama %50'sini oluşturan, doğal sulardaki toplam organik madde içeriğinin en güvenilir göstergesidir.

Doğal sulardaki organik maddelerin bileşimi ve içeriği, doğası ve hızı farklı olan birçok işlemin bir kombinasyonu ile belirlenir: suda yaşayan organizmaların ölüm sonrası ve intravital atılımları; atmosferik suların toplama alanının yüzeyindeki toprak ve bitki örtüsü ile etkileşiminin bir sonucu olarak yüzey akışı ile atmosferik yağış ile içeri akışlar; diğer su kütlelerinden, bataklıklardan, turba bataklıklarından alınan makbuzlar; evsel ve endüstriyel atık sulardan elde edilen gelirler.

Organik karbon konsantrasyonu, doğası su kütlelerinin hidrolojik rejimi ve kimyasal bileşimdeki ilgili mevsimsel değişiklikler, biyolojik süreçlerin yoğunluğundaki geçici değişiklikler tarafından belirlenen mevsimsel dalgalanmalara tabidir. Su kütlelerinin alt katmanlarında ve yüzey filminde, organik karbon içeriği, su kütlesinin geri kalanındaki içeriğinden önemli ölçüde farklı olabilir.

Organik maddeler suda çözünmüş, koloidal ve askıda halde bulunurlar, fiziksel, kimyasal ve biyolojik faktörlerin etkisi altında bir durumdan diğerine geçişlerin sürekli olarak gerçekleştirildiği, genellikle dengede olmayan belirli bir dinamik sistem oluştururlar.

Kirlenmemiş doğal sularda çözünmüş organik maddelerin en düşük karbon konsantrasyonu yaklaşık 1 mg/dm3'tür, en yüksek genellikle 10-20 mg/dm3'ü geçmez, ancak bataklık sularında birkaç yüz mg/dm3'e ulaşabilir.

Hidrokarbonlar (petrol ürünleri ve aromatik hidrokarbonlar).Şu anda, Dünya Okyanusu'nun geniş alanlardaki yüzeyi bir hidrokarbon filmi ile kaplanmıştır. Bunun nedenleri:

§ Petrol rafinerilerinden atık bertarafı (örneğin, ortalama kapasiteye sahip sadece bir fabrika günde 400 ton atık üretmektedir –1);

§ Taşıma sonrası balastın boşaltılması ve petrol taşıyıcılarının tanklarının yıkanması (suya giren petrol miktarı ortalama olarak taşınan yükün %1'idir, yani 1–2 Mt yıl -1);

§ Petrol tankerleriyle çok sayıda kaza (yalnızca 1967'den 1974'e kadar olan dönemde 161 kaza meydana geldi (Erhard, 1984), 1960'dan 1970'e - yaklaşık 500 (Ramad, 1981)).

Şekil 12.1, petrol ürünleri ile okyanus kirliliğinde çeşitli antropojenik kaynakların paylarını göstermektedir. Ancak, petrolün doğal bir madde olduğu ve sadece teknolojik aktivitenin bir sonucu olarak değil, aynı zamanda doğal çıktılarla da (çeşitli tahminlere göre 20 kt'dan 2 Mt'a kadar) deniz suyuna girdiği gerçeğini de dikkate almak gerekir. Yıl 1).

Pirinç. 12.1. Petrol ürünlerinin okyanuslara antropojenik girişi
(Cuma, 2002)

Petrol ürünleri, yüzey sularını kirleten en yaygın ve tehlikeli maddeler arasındadır. Petrol ve rafine ürünleri son derece karmaşık, kararsız ve çeşitli maddelerin karışımıdır (düşük ve yüksek moleküler ağırlıklı doymuş, doymamış alifatik, naftenik, aromatik hidrokarbonlar, oksijen, azot, kükürt bileşikleri ve ayrıca reçineler, asfaltenler gibi doymamış heterosiklik bileşikler , anhidritler, asfaltenler). asitler). Hidrokimyada "petrol ürünleri" kavramı, şartlı olarak yalnızca hidrokarbon fraksiyonu (alifatik, aromatik, alisiklik hidrokarbonlar) ile sınırlıdır.

Büyük miktarlarda petrol ürünleri, petrol su ile taşındığında, petrol üreten, petrol rafine, kimya, metalurji ve diğer endüstrilerden gelen atık su ile evsel su ile birlikte yüzey sularına girer. Bazı miktarlarda hidrokarbonlar, bitki ve hayvan organizmaları tarafından intravital atılımların yanı sıra ölüm sonrası ayrışmalarının bir sonucu olarak suya girer.

Rezervuarda meydana gelen buharlaşma, sorpsiyon, biyokimyasal ve kimyasal oksidasyon süreçlerinin bir sonucu olarak, petrol ürünlerinin konsantrasyonu önemli ölçüde düşebilirken, kimyasal bileşimleri önemli değişikliklere uğrayabilir. Aromatik hidrokarbonlar en kararlı, n-alkanlar ise en az kararlıdır.

Petrol ürünleri ile kirlenmemiş su kütlelerinde, doğal hidrokarbon konsantrasyonu deniz sularında 0,01 ila 0,10 mg / dm3 ve daha yüksek, nehir ve göl sularında 0,01 ila 0,20 mg / dm3 arasında değişebilir, bazen 1– 1,5 mg'a ulaşabilir. / dm3. Doğal hidrokarbonların içeriği, rezervuarın trofik durumuna göre belirlenir ve büyük ölçüde rezervuardaki biyolojik duruma bağlıdır.

Petrol ürünlerinin olumsuz etkisi, insan vücudunu, vahşi yaşamı, su bitki örtüsünü, rezervuarın fiziksel, kimyasal ve biyolojik durumunu çeşitli şekillerde etkiler. Petrol ürünlerinin bir parçası olan düşük moleküler ağırlıklı alifatik, naftenik ve özellikle aromatik hidrokarbonlar, kardiyovasküler ve sinir sistemlerini etkileyen vücut üzerinde toksik ve bir dereceye kadar narkotik etkiye sahiptir. En büyük tehlike, kanserojen özelliklere sahip olan 3,4-benzapiren gibi polisiklik yoğunlaştırılmış hidrokarbonlar tarafından temsil edilir. Petrol ürünleri, kuşların tüylerini, vücut yüzeyini ve diğer suda yaşayan organizmaların organlarını kaplayarak hastalık ve ölüme neden olur.

Petrol ürünlerinin özellikle 0,001–10 mg/dm3 konsantrasyonlarındaki olumsuz etkisi ve bir film biçimindeki varlıkları, daha yüksek sucul bitki örtüsü ve mikrofitlerin gelişimini de etkiler.

Petrol ürünlerinin varlığında su belirli bir tat ve koku alır, rengi ve pH'ı değişir ve atmosferle gaz alışverişi bozulur.

Petrol ürünlerinde MPC 0,3 mg / dm 3 (sınırlayıcı tehlike göstergesi - organoleptik), MPC vr - 0,05 mg / dm 3 (sınırlayıcı tehlike göstergesi - balıkçılık). Suda kanserojen hidrokarbonların varlığı kabul edilemez.

PAH. Polisiklik aromatik hidrokarbonların (PAH'ler) neden olduğu kirlilik artık küreseldir. Onların varlığı, Kuzey Kutbu'ndan Antarktika'ya kadar doğal ortamın tüm unsurlarında (hava, toprak, su, biyota) bulunmuştur.

Belirgin toksik, mutajenik ve kanserojen özelliklere sahip PAH'lar çoktur. Sayıları 200'e ulaşıyor. Aynı zamanda, biyosfer boyunca dağıtılan PAH'lar birkaç düzineden fazla değil. Bunlar antrasen, fluorantren, piren, krizen ve diğerleridir.

PAH'lar arasında en karakteristik ve en yaygın olanı benzo(a)pirendir (BP):

BP, organik çözücülerde yüksek oranda çözünürken, suda çok az çözünür. Benzo(a)piren'in minimum etkili konsantrasyonu düşüktür. BP, oksijenazların etkisi altında dönüştürülür. BP transformasyon ürünleri son kanserojenlerdir.

Gözlenen PAH'ların toplam miktarında BP'nin payı küçüktür (%1-20). Bunu anlamlı hale getiriyorlar:

§ Biyosferde aktif dolaşım

§ Yüksek moleküler kararlılık

§ Önemli kanserojen aktivite.

1977'den beri BP, içeriği kanserojen PAH'larla çevre kirliliğinin derecesini değerlendirmek için kullanılan bir gösterge bileşiği olarak uluslararası düzeyde kabul edilmektedir.

Benzo(a)pirenin doğal arka planının oluşumunda çeşitli abiyotik ve biyotik kaynaklar rol oynar.

Jeolojik ve astronomik kaynaklar. PAH'lar basit organik yapıların termal dönüşümleri sırasında sentezlendiğinden, BP şurada bulunur:

§ meteorların malzemesi;

§ volkanik taşlar;

§ hidrotermal oluşumlar (1-4 µg kg -1);

§ Volkanik kül (6 µg kg -1'e kadar). Volkanik BP'nin küresel akışı yılda 1,2 tona ulaşır -1 (İsrail, 1989).

Doğal yangınlar sırasında organik maddelerin yanması sırasında BP'nin abiyotik sentezi mümkündür. Ormanların yakılması sırasında yılda 5 tona kadar -1 çim örtüsü, turba oluşur. BP'nin biyotik sentezi, alt çökeltilerdeki doğal lipidlerden BP'yi sentezleyebilen bir dizi anaerobik bakteri için bulundu. BP ve klorella sentezleme olasılığı gösterilmiştir.

Modern koşullarda, benzo(a)piren konsantrasyonundaki artış, antropojenik kökenli ile ilişkilidir. BP'nin ana kaynakları şunlardır: evsel, endüstriyel deşarjlar, yıkamalar, nakliye, kazalar, uzun mesafeli nakliye. BP'nin antropojenik akışı yaklaşık 30 t yıl-1'dir.

Ek olarak, su ortamına giren önemli bir BP kaynağı petrol taşımacılığıdır. Bu durumda yaklaşık 10 t yıl -1 suya girer.

BP'nin en büyük kirliliği, antropojenik etkiye maruz kalan koylar, körfezler, kapalı ve yarı kapalı deniz havzaları için tipiktir (Tablo 12.4). BP kirliliğinin en yüksek seviyeleri şu anda Kuzey, Hazar, Akdeniz ve Baltık Denizleri için kaydedilmiştir.

Dip çökellerinde Benz(a)piren

PAH'ların çözünme olasılıklarını aşan bir miktarda deniz ortamına girişi, bu bileşiklerin asılı parçacıklar üzerinde emilmesini gerektirir. Süspansiyonlar dibe yerleşir ve sonuç olarak BP, dip çökeltilerinde birikir. Bu durumda, PAH birikiminin ana bölgesi 1-5 cm'lik tabakadır.

Yağıştaki PAH'lar genellikle doğal kökenlidir. Bu durumlarda, tektonik bölgeler, derin termal etki alanları, petrol ve gaz birikimlerinin saçılma alanları ile sınırlıdırlar.

Bununla birlikte, en yüksek BP konsantrasyonları antropojenik etki bölgelerinde bulunur.

PAH'lar sadece organizmaların yüzeyinde emilmekle kalmaz, aynı zamanda hücre içinde konsantre olurlar. Planktonik organizmalar, yüksek düzeyde PAH birikimi ile karakterize edilir.

Planktondaki BP içeriği, birkaç μg kg-1 kuru ağırlıktan mg kg-1 kuru ağırlığa kadar değişebilir. En yaygın içerik (2–5) 10 2 µg kg -1 kuru ağırlıktır. Bering Denizi için, planktondaki (Cp/Sw) birikim faktörleri (organizmalardaki konsantrasyonun sudaki konsantrasyona oranı) 1,6 10 ila 1,5 10 4 arasında, neustondaki (Cn/Sw) birikim faktörleri ise 3,5 102 ila 2 arasında değişir. 3.6 10 3 (İsrail, 1989).

Bentik organizmaların çoğu, genellikle sudakinden daha yüksek konsantrasyonlarda PAH içeren askıda organik madde ve toprak döküntüsü ile beslendiğinden, bentontlar sıklıkla BP'yi önemli konsantrasyonlarda biriktirir (Tablo 12.1). PAH'ların poliketler, yumuşakçalar, kabuklular ve makrofitler tarafından birikimi bilinmektedir.

PAH'lar doğal olarak oluşan maddeler olduğundan, onları yok edebilecek mikroorganizmaların olması doğaldır. Böylece, Kuzey Atlantik'teki deneylerde, BP'yi oksitleyen bakteriler, uygulanan BP'nin %10-67'sini yok etti. Pasifik Okyanusu'ndaki deneylerde, mikrofloranın tanıtılan BP'nin %8-30'unu yok etme yeteneği gösterildi. Bering Denizi'nde mikroorganizmalar uygulanan BP'nin %17-66'sını ve Baltık Denizi'nde %35-87'sini yok etti.

Evet doğru: Su organik bir maddedir ve bu anlamda her şeyin temelidir. yeryüzünde yaşamak. Daha özdeyişsel olarak konuşursak, su hayattır, değilmecazi olarak, ama kelimenin tam anlamıyla.

Basit bir ifadeyle başlayayım: bilim bize tüm organik dünyanın hem bitkiler hem de hayvanlar dahil, %80-90 sudur ve tüm işlemleraynı suyun doğrudan katılımıyla tekrar oluşurlar. Bu yalnızgerçek, bize suyun kendisinin organik madde olması gerektiğini söyler.Bu bağlamda, son derece önemli ve aynı zamanda bunu hemen vurgulayacağım.aynı basitlikte ve istisnasız herkes tarafından kabul edilen, doğumun her şey olduğu gerçeğigezegenimizin organizmaları ayrılmaz bir şekilde suyla bağlantılıdır. Hatta şöyle ifade edeyim:- Bu özel olarak dönüştürülmüş ve organize edilmiş bir sudur.

Gerçekten de, herhangi bir şey için bunu görmek için alnında yedi açıklık olması gerekmez. Canlı organizma, su sadece vazgeçilmez değil, aynı zamanda ana bileşendir.bileşen. Muhtemel istisna dışında, canlı organizmalardaki miktarıağırlıkça %70 ila %99.7 arasında değişmektedir. Sadece bu gerçeğin dışında, diğerinden bahsetmiyorum biledaha da önemlisi, suyun sadece büyük bir rol oynamadığı açıktır.istisnasız herkesin bildiği gibi organizmaların hayati faaliyeti ve rolübelirleyici, belirleyici, temel. Ama böyle bir rol oynamak için,kendisi organik madde olmalıdır.

Garip, ancak, bir şey ortaya çıkıyor: prensipte kimse tartışmıyor istisnasız tüm canlıların yaşamında suyun birincil rolü, ancak yine deBöyle bir role bariz çelişki kimyasal olarak da herkes tarafından kabul edilmektedir.H2O formülü ile ifade edilen suyun bileşimi. Ancak bunu yaparak, isteyerek veya istemeyerektamamen saçma bir gerçek kabul edilir, yani su bu koşulsuz temeldir.tüm organik yaşam - kendisi inorganik maddedir, başka bir deyişle,ölü madde

Bu nedenle, en baştan zorlu bir alternatif kendini gösteriyor: ya tüm canlıların temeli olarak hatalı su fikri veya hatalıSuyun kimyasal bileşiminin güncel anlayışı. İlk "ya"altında toprak olmadığı için hemen atılır. İkinci kalır"ya da", yani su H2O formülü yanlıştır. Üçüncü seçenek yokBu durumda verilmez ve prensipte olamaz. Ve burada zaten a priori, yani.Herhangi bir deneyimden önce, suyun kendisinin bir madde olduğunu iddia etmek için her türlü neden vardır.organik. Bu (ve sadece bu!) kalite, onu her şeyin temeli haline getirebilir.canlı. Ve buna karşı hangi argüman olursa olsun, mevcut iyi beslenmişgevşemiş bilim, bu argümanlar da a priori, yani açıkçasıhatalı. Sadece o zaman soru olabilirBu ana konuya geçmeden önce şuna dikkat çekmek istiyorum.göreceğimiz gibi, her bakımdan dikkate değer bir başka gerçek,ayrıca doğrudan su ile ilgilidir. Gerçek şu ki: kimyasal olarakistisnasız herhangi bir canlı maddenin temeli,hidrokarbon bileşikleri. Canlı bir organizmanın bir kombinasyondan oluştuğu bilinmektedir.oldukça sınırlı sayıda kimyasal element. Diyelim ki kütlenin %96'sıİnsan vücudu karbon (C) gibi ortak elementlerden oluşur.hidrojen (H), nitrojen (N) ve oksijen (O)O halde, öncelikle şunu hatırlayalım: Suya ek olarak, organik olarak her şeyin diğer temeliDünyadaki bileşikler karbonhidratlardır. onlar basittekrar ediyorum, karbon (C), hidrojen (H) ve oksijenden (O) oluşan bileşiklerfarklı şekillerde ve genellikle CnH2nOn genel formülü ile ifade edilir. Şu anlıkÖzel dikkat ederim. Bu iki anı karşılaştırarak, şimdidenyani, herhangi bir deneyimden önce, üstelik yüzde yüz kesinlikle diyecekler kihayatın temeli olarak su da bir hidrokarbon olmalıdır.birleştirmek. Ve "Ebedi bilim gizemleri (bir amatörün gözünden)" adlı kitabında, eğilerek Bilimde mevcut olan verilere dayanarak, suyun gerçekten deH2O değil, CH2O formülüne sahiptir veya başka bir deyişle bir hidrokarbondurbileşik ve dolayısıyla organik madde. Sadece bu kapasitede ve değilBaşka ne olursa olsun, Dünyadaki tüm yaşamın temeli olarak hizmet edebilir.

Şimdi proteinler için. Onlar da münhasıran bize tanıdık gelen aynı elementlerden oluşan karmaşık organik bileşikleryani karbon, oksijen ve hidrojen. Başka bir deyişle, tamamen yapabilirsiniztüm canlıların aynı canlıların çeşitli kombinasyonlarından oluştuğunu iddia etmek için sebepSuyun kendisinin oluşturduğu elementler, tabii ki formüllerine dayanıyorsaCH2O. Bu gerçek, abartmadan ve ek kitleler olmadan her şeyi yerine koyar.sadece bir şekilde bağlamaya hizmet eden yapay yapılar ve aksesuarlartutarsız. Yani mesele küçük: suyun gerçekten mevcut olduğunu kanıtlamakorganik bir maddedir. Bununla başlayalım.

Suyun sadece ana değil, aynı zamanda tek olduğunu kanıtlamaya gerek yok. tüm canlıların kesinlikle gerekli alt tabakası. Ancak, bütün mesele, yine,Suyun böyle bir rol oynaması için, kendisinin organik olarakmadde. Modern bilimden bu yana bütün pürüzlerin yattığı yer burasıdır.ve onun vardığı sonuçlara körü körüne inanan tüm insanlar suyun olduğuna inanmaya devam ediyor.inorganik madde, hepsi her okul çocuğu tarafından iyi bilinen aynı formül H2O Tüm dünya biliminin iki yüz yıldan fazla bir süredir alnını dövdüğü bu formüldür.Fransız kimyager Lavoisier'in dünyaya suyun iki maddeden oluştuğunu söylediği zamanelementler - doğal olarak yediğini takip ettiği hidrojen ve oksijeninorganik madde. O zamandan beri, yalnızca bilim dışı değil, aynı zamandaşaşırtıcı ve tüm bilim dünyası koşulsuz olarak buna inandı (ve dahası, buna inanıyor)şimdi), özellikle de çok sayıda çelişkili ile kanıtlanmıştır.yaşamın kökeni ile ilgili en fantastik hipotezler ve teoriler. Nebu "mutlu" inancı yıkmak için, burada olduğu gibi bir atılım gereklidir.bir zamanlar Copernicus'u yaptı, onun yerine güneş merkezli sistemini öne sürdü.Batlamyus yer merkezli hipoteziAslında, kendiniz düşünün: sadece şaşırtıcı değil, aynı zamanda düpedüzcesaret kırıcı gerçek şu ki, en basitŞöyle düşündü: eğer su, tüm canlı organizmaların kütlesinin %90'ını oluşturuyorsa, eğer su olmadan tüm canlılar kurur ve ölürse, bundan, suyun yaşamın temeli olduğu tamamen açık bir şekilde çıkmaz mı? biraz mecazi, sembolik anlamda, ancak en doğrudan anlamda. Başka bir deyişle, ana öncül olarak, suyun kendisinin organik bir madde olduğunu ve bu nedenle, dünyadaki tüm yaşamın sadece ana değil, aynı zamanda tek temeli olduğunu kabul etmek gerekir. Su yoksa, yaşam da yoktur (ve olamaz!).

Bu yüzden bir kez daha tekrarlıyorum: Su doğası gereği organik bir maddedir ve formülü H2O değil, CH2O'dur ve bu kapasitede aslında (mecazi olarak değil) Dünyadaki tüm yaşamın temelidir. Daha fazlasını söyleyeceğim: kimyada azot (N) adını alan kimyasal madde aslında aynı zamanda organik bir maddedir (daha doğrusu, aşağıda gösterilecek olan aynı hidrokarbon grubu CH2)*. Bu iki sonuç, yaşamın kökenine tamamen yeni bir bakış için zemin sağlar. Yaşam, bilim dünyasının hala inandığı gibi, bazı eski zamanlarda bazı istisnai koşullar altında ortaya çıkmadı. Hayır, sürekli ve kelimenin tam anlamıyla gözlerimizin önünde ortaya çıkıyor, çünkü temeli olan su korunuyor. Bir kez daha tekrarlıyorum: tüm canlı sistemlerde kütlenin %98'i şu dört elemente düşer: hidrojen, karbon, oksijen, nitrojen. Proteinler, nükleik asitler kısacası tüm canlılar esas olarak aynı elementlerden oluşur. Bu an bir başlangıç ​​noktası olarak alınmalıdır. Genel formundaki protein formülü şuna benzer: CnH2nOn veya en basit versiyonu - CH2O. Ve burada dikkatinizi rica ediyorum! Bilim adamlarının bize temin ettiği gibi, proteinler ve nükleik asitler her canlı organizmanın maddesinin %98'ini oluşturur. Ancak aynı zamanda, aynı bilim adamları, suyun aynı canlı organizmanın %90'ına kadar olduğunu iddia ediyorlar. Proteinlerin ve suyun birlikte canlı organizmaların maddesinin yaklaşık %200'ünü oluşturduğu ortaya çıktı. Ama bu olamaz: Aynı organizmanın yüzde yüz bir maddeden ve yüzde yüz başka bir maddeden oluşması mümkün değildir. Bu zor, hatta hassas durumdan çıkmanın tek bir yolu vardır: suyun kendisinin organik bir madde olduğunu ve bu kapasitede aynı zamanda protein kütlelerinin de temeli olduğunu kabul etmek. Bu durumda, her şey yerine oturur. Burada temel olarak önemli bir soru ortaya çıkıyor: Dünya'da serbest durumda ve toplam canlı vücut kütlesine karşılık gelen hacimlerde, kendisi hidrojen, karbon, oksijen ve nitrojen kombinasyonundan oluşan böyle bir madde var mı? Bunu yanıtlayarak, yalnızca yaşamın kökeni sorusuna değil, aynı zamanda yalnızca var olmasına değil, aynı zamanda kendini sürekli olarak yeniden üretmesine izin veren temelinin, kalıcı temelinin ne olduğu sorusuna da cevap vereceğiz. Yani: bu madde sudur ve formülü H2O değil, CH2O'dur. Doğal olarak bundan, yaşamın yukarıdaki tüm bileşenlerini içeren maddenin su olduğu (ve başka bir şey değil!) sonucu çıkar: hidrojen, oksijen, karbon ve nitrojen (azotun gerçekte neyi temsil ettiği aşağıda tartışılacaktır). Bu anlamda, su sadece karbonhidrat grubuna ait değildir - onun temelini, ana kütlesini oluşturur ve bu kapasitede dünyadaki tüm yaşamın tek, üstelik neredeyse tükenmez kaynağını temsil eder. Bu, yukarıda bahsedilen canlı organizmalardaki su içeriği ile proteinler arasındaki bariz çelişkiyi ortadan kaldırır, çünkü burada önerilen formülde suyun kendisi hem proteinlerin hem de nükleik asitlerin doğal temelini oluşturur.

Bununla birlikte, buradaki bütün entrika, Lavoisier'in su formülü H2O'nun, güçlü ve hala aşılmaz bir engel olarak böyle bir tanınmanın önünde durmuş olmasıdır. Gerçeğine bugüne kadar korunan inanç, yaşamın kökeni hakkında bilimler tarihinin dolup taştığı çok çeşitli, bazen en fantastik teori ve hipotezlerin ortaya çıkmasına neden oldu.