Wykład 1

Woda i Ścieki

1.Woda - pod pojęciem wody rozumie się mieszaninę wody i obecnych w niej domieszek i zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych, a usuwane z niej substancje traktowane są jako zanieczyszczenia.

Woda= H₂O + domieszki zanieczyszczenia

Woda w przyrodzie nie występuje jako czysty chemicznie związek tlenu i wodoru. Jest ona zawsze bardzo rozcieńczonym roztworem soli kwasów i zasad.

Mogą być w niej obecne związki koloidalne i zawieszone. Ilość i rodzaj substancji obecnych w wodach są różne i zależą od czynników naturalnych i obcych.

Substancje trafiające do wód, jako efekt działania uwarunkowań naturalnych przyjęto nazywać domieszkami, zaś pozostałe zanieczyszczeniami.

• Znaczenie wody dla człowieka *

H₂O jest substancją najbardziej rozpowszechnioną na Ziemi, ocenia się ją na 2*10¹⁸ ton. Źródłem krążenia wody w przyrodzie jest energia promieniowania słonecznego , ponadto krążenie wody związane jest również z szeregiem procesów zachodzących w przyrodzie ożywionej.

Woda jest czynnikiem decydującym o życiu na Ziemi, główny składnik organizmów zwierzęcych i roślinnych.

Ciało zwierząt oraz człowieka może zawierać od 60-97% wody, niektóre gatunki roślin zawierają do 99% wody.

Para wodna pochodząca z parowania wody zawartej w oceanach i morzach oraz parowania śródlądowych wód powierzchniowych jest źródłem opadów atmosferycznych.

Woda wydzielana jest przez organizmy zwierzęce podczas oddychania oraz pocenia się i wydalania w procesie oczyszczania organizmu.

Woda z procesu transpiracji powraca bezpośrednio do atmosfery, skąd w postaci opadów wykorzystywana jest przez rośliny i zwierzęta.

Stanowi roztwór zawierający różne składniki. Jest dobrym rozpuszczalnikiem.

Woda kształtuję powierzchniowe warstwy skorupy ziemskiej, łagodzi klimat na ziemi. Spośród wszystkich składników naturalnego środowiska woda jest najbardziej narażona na zanieczyszczanie. W Polsce podobnie jak w wielu krajach występuje powiększający się deficyt wody.

Wykład 1

Ważne jest racjonalne gospodarowanie wodą i ochrona wód przed zanieczyszczeniami.

• Ze względu na pochodzenie wody dzielimy na:

1.Wody opadowe

2.Wody powierzchniowe

3.Wody podziemne

1. Wody opadowe- zaliczane stosunkowo do najczystszych, zawierają ona głównie rozpuszczone gazy np. tlen, dwutlenek węgla, azot, najwięcej zanieczyszczeń znajduje się w wodach podczas początkowej fazy opadów.

Wody opadowe przenikają przez glebę zasilając wody podziemne. Zawartość różnych substancji w wodzie uzależniona jest od stopnia uprzemysłowienia regionu. W postaci nierozpuszczonej w wodzie też znajdują się pyły, sadze, pyłki. Wody opadowe nie powinny być spożywane w stanie surowym.

2.Wody powierzchniowe- są to wody występujące na powierzchni ziemi. Dzielą się na: wody morskie(morza i oceany) i śródlądowe (jeziora, rzeki, strumienie, stawy, zbiorniki retencyjne).

Podział ten ma istotne znaczenie normatywne, bowiem wyznacza przedmiotowy zasięg prawa wodnego i wytycza dosłownie granice obowiązywania przepisów ochronnych wód morskich.

Wody śródlądowe powierzchniowe dzielimy na: wody płynące(rzeki, strumieni) i na wody stojące (jeziora, stawy, zbiorniki retencyjne).

Skład wód powierzchniowych jest bardzo zmienny. Zależy od wielu czynników: (rodzaj gleby, pora roku, jakość wód opadowych, czasu kontaktu z glebą, zagospodarowania zbiorników).

Główna przyczyną zanieczyszczeń wód powierzchniowych są odprowadzane do nich ścieki komunalne, przemysłowe, a także związane z działalnością rolniczą.

Wody powierzchniowe maja wprawdzie zdolność do samooczyszczania się, należy jednak pamiętać, że zachodzi to w wyniku zachodzących procesów biochemicznych z udziałem mikroorganizmów, które włączają substancje toksyczne w łańcuch pokarmowy. Wody powierzchniowe przeznaczone dla ludności wymagają odpowiedniego uzdatniania.

3.Wody podziemne- to wody, których czystość zależy od głębokości, na której występuje warstwa wodonośna.

Wody te dzielimy na:

1. podskórne,

Wykład 1

1. gruntowe,

2. głębinowe.

1. Wody podskórne- występują nad I nieprzepuszczalna warstwą gleby, na głębokości od kilkudziesięciu cm do kilku metrów. Są niedostatecznie oczyszczone i nie nadają się do celów spożywczych.

2. Wody gruntowe- na głębokości 8-10 metrów, pod nieprzepuszczalną warstwą gruntu. Są dość dobrze oczyszczone. Służą do celów spożywczych( musi być stała kontrola jakości). Najczęściej SA w studniach.

3. Wody głębinowe- wypływają z głębi Ziemi, infiltrują się przez grube ławice piaskowe i ilaste. Nadają się do użycia bez konieczności uzdatniania. Są na głębokości ponad 20 metrów. Powinny być objęte szczególną ochroną.

ŚCIEKI- to zużyte ciecze, roztwory, koloidy lub zawiesiny, a także odpadowe i stałe odprowadzane za pomocą rurociągów do odbiorników naturalnych, jakimi mogą być zbiorniki lub cieki wodne, doły gnilne itp.

W postaci ścieku odprowadza się opadowe substancje przemysłowe oraz odpady żywnościowe, fekalia z miejskich i osiedlowych gospodarstw domowych.

Ze względu na dużą szkodliwość biologiczną ścieków, zarówno komunalnych jak i przemysłowych przed odprowadzeniem do odbiorników powinno się je poddać oczyszczeniu w oczyszczaniach.

• Ze względu na pochodzenie i skład chemiczny ścieki dzielimy na:

Ścieki bytowo gospodarcze- powstają z wód wykorzystywanych w gospodarstwach domowych- do utrzymywania higieny osobistej, spłukiwania urządzeń sanitarnych, przygotowywania posiłków.

Ścieki te są mętne, szarożółte, maja charakterystyczny zapach, odczyn lekko zasadowy, maja 40% zanieczyszczeń nieorganicznych i 60% zanieczyszczeń organicznych w postaci rozpuszczalnej i zawiesin.

BZT₅ – od 200 do 600 mgO₂/dm³, z czego 1/3 występuje w postaci zawiesin organicznych.

Ścieki przemysłowe – zawierają rozmaite związki chemiczne, będące ubocznym produktem procesów technologicznych stosowanych w zakładach przemysłowych. Problem ścieków występuje szczególnie w koksowniach, zakładach petrochemicznych, garbarniach, celulozowniach, mleczarniach

Wykład 1

i cukrowniach. Ich nieoczyszczone ścieki stanowią duże zagrożenie dla odbiorników naturalnych. Na ogół nie stanowią zagrożenia sanitarno-epidemiologicznego, gdyż nie zawierają bakterii chorobotwórczych.

Wyjątkiem są ścieki z zakładów przemysłu spożywczego, garbarni i zakładów utylizacji odpadów. Mogą one zawierać chorobotwórcze mikroorganizmy w różnych postaciach (wegetatywnej i zarodnikowej) i jako takie powinny być poddawane procesom dezynfekcji.

Ścieki rolnicze- powstają z wód spływających z pól i gospodarstw wiejskich- zawierają zwykle nawozy sztuczne, pestycydy, zanieczyszczone drobnoustrojami. Szczególnie niebezpieczna jest gnojowica, która może zawierać tysiące razy więcej zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych niż ścieki bytowo-gospodarcze.

Wody opadowe- to ścieki, powstałe z opadów atmosferycznych, zmywają tereny zabudowane. Zawierają duże ilości zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych, wiele w postaci zawiesin.

Wody podgrzane- powstają w procesach technologicznych chłodzących za pomocą wody.

Ścieki komunalne- to mieszanina ścieków bytowo- gospodarczych i przemysłowych oraz wód opadowych.

• PODZIAŁ ZANIECZYSZCZEŃ WÓD:

Zanieczyszczenia wód- wszelkie substancje chemiczne oraz mikroorganizmy, które występują w wodach naturalnych, nie będąc ich naturalnymi składnikami lub będąc nimi- występują w zwiększonych ilościach.

Do zanieczyszczeń wód zaliczamy również wody podgrzane- zanieczyszczenie termiczne.

Najprostszym podziałem jest podział na: zanieczyszczenia pochodzenia naturalnego (grunt, skały, rośliny oraz materiały mineralne) i zanieczyszczenia pochodzenia antropogenicznego ( zanieczyszczenia komunalne, przemysłowe, i rolnicze).

Zanieczyszczenia wynikają z działalności człowieka. Głównymi źródłami zanieczyszczeń są ścieki komunalne(zawierające detergenty, mikroorganizmy chorobotwórcze) i przemysłowe (zawierające między innymi sole metali ciężkich, związki siarki i azotu). Do wód powierzchniowych dostają się nawozy sztuczne i organiczne oraz niewłaściwie stosowane środki ochrony roślin.

Zanieczyszczenia komunalne

Wykład 1

Pochodzą z miast i osiedli, związane z rozwojem sieci kanalizacyjnej.

Są to ścieki komunalne- mieszanina odpadów z gospodarstw domowych, fekaliów, odpadów ze szpitali, łaźni, pralni i zakładów przemysłowych. Związki zawiesiny lub rozpuszczone związki organiczne to głównie białka, tłuszcze, węglowodany. Ścieki komunalne zawierają takie detergenty i chorobotwórcze drobnoustroje powodujące np. tyfus.

Ważnym składnikiem ścieków są metale ciężkie( ołów, rtęć), substancje te jeśli przenikną do organizmów zwierzęcych, w tym do człowieka powodują uszkodzenie: wątroby, naczyń krwionośnych, serca, układu nerwowego i kości.

Ścieki komunalne zwiększają w wodach ilość rozkładającej się substancji organicznej, następuje silne zużycie tlenu, powstają warunki uniemożliwiające życie wielu organizmom.

Zanieczyszczenia przemysłowe

Ścieki przemysłowe- mogą mieć różny charakter: inne są ścieki z zakładów przemysłu ciężkiego, inne z fabryk chemicznych, jeszcze inne z zakładów spożywczych.

Ścieki chemiczne i ścieki przemysłu ciężkiego zawierają często sole metali ciężkich, które nawet w niewielkich koncentracjach są trujące dla organizmów. Wody zanieczyszczane są takimi substancjami organicznymi pochodzącymi z rafinerii ropy naftowej, z procesów destylacji smoły, z wytwórni tworzyw sztucznych, mas plastycznych i barwników. Do ścieków przemysłu spożywczego zaliczamy odpady z mleczarni, browarni, cukrowni, przetwórni mięsnych i rybnych. Ścieki te powodują deficyt tlenowy.

Główną przyczyną zanieczyszczenia wód są ścieki, które produkowane są przede wszystkim przez przemysł energetyczny, metalurgiczny i chemiczny. Powstają przy wydobywaniu surowca. Zanieczyszczenia przemysłowe mogą dostawać się do wód bezpośrednio, w postaci ścieków przemysłowych lub z atmosfery, jako zanieczyszczenia powietrza. Są to różnego rodzaju pyły oraz związki chemiczne nieorganiczne i organiczne. W pobliżu kopalni węgla kamiennego w rzekach gromadzą się pyły węglowe, które powodują spłycanie rzeki i zmieniają charakter dna.

Przemysł wydobywczy odprowadza do wód gruntowych duże ilości bardzo silnie zasolonych wód kopalnianych.

Zakłady często nie posiadają odpowiedniego sprzętu do filtracji, a zanieczyszczona woda przedostaję się do wód powierzchniowych (zmiany we florze i faunie wód).

Wykład 1

Zanieczyszczenie wód powoduję także ograniczenie zasobów dyspozycyjnych, wzrost kosztów uzdatniania wody, na potrzeby ludności i gospodarki, jest też zagrożeniem dla zdrowia (roślin, zwierząt, ludzi, flory, fauny).

W zakładach powstają zamknięte obiegi wody. Aby w takiej produkcji przemysłowej powstało jak najmniej trujących substancji .

Ścieki powodują silne deficyty tlenowe w ekosystemach wodnych.

Innym rodzajem zanieczyszczeń są zanieczyszczenia powstające w elektrociepłowniach.

Zanieczyszczenia rolnicze

Powstają w wyniku przedostawania się do wód gruntowych i do zbiorników wodnych substancji chemicznych, składające się na środki ochrony roślin, które maja na celu niszczenie szkodliwych organizmów, niszcząc przy tym organizmy pożyteczne. Dostają się do wód poziomu gruntu.

EUTROFIZACJA- wzrost żyzności spowodowany zwiększoną koncentracją soli mineralnych (szczególnie tzw. biogenów: fosforu, azotu, węgla) i następuje wskutek tego środowiskowe i biologiczne zanieczyszczenie jakości wód. Biogeny powodują masowy rozwój glonów, roślin nasiennych, wahania dobowe koncentracji tlenu., a nawet okresowe braki tlenu.

*Środki ochrony roślin- trudno biodegradalne. Niebezpieczne dla zdrowia człowieka, maja właściwości toksyczne.

Przemysł, rolnictwo, ludzie negatywnie oddziałują na stan naszych wód. Każdy rodzaj działalności człowieka na Ziemi powoduję degradację jakości wód.

Wykład 2

• ANALIZY WÓD I ŚCIEKÓW

Badania wody wykonywane są głównie dla określenia jej przydatności do celów konsumpcyjnych, dla potrzeb gospodarczych i przemysłowych.

Wodę bada się w celu stwierdzenia obecności substancji szkodliwych jak i pożądanych. Kontrola wód daje możliwość wykrycia źródeł zanieczyszczenia, a wyniki uzyskiwane pozwalają analizować, szacować skutki różnych zjawisk zachodzących w środowisku wodnym.

Do najważniejszych kierunków badań wód należy:

- określenie przydatności wody do zamierzonego użytkowania oraz w przypadkach koniecznych do ustalenia sposobu jej uzdatniania lub kontroli

- badanie wpływu odprowadzanych ścieków łącznie z zrzutami awaryjnymi na wodę odbiornika

- ocena wpływu zanieczyszczeń obszarowych, na jakość wód ( powierzchniowych i podziemnych)

- ocena wpływu zanieczyszczeń atmosferycznych, na jakość wód powierzchniowych i podziemnych

- badanie procesów samooczyszczania zachodzących w wodach powierzchniowych

- ocena oddziaływania spływów powierzchniowych, na jakość wody

- ocena wpływu akumulowania i uwolnienia substancji przez osady denne na biocenozę środowiska wodnego i na osad denny

- badanie wpływu na naturalne cechy jakościowe wody, procesy ujmowania, pobierania wody, regulacji rzek i przemieszczanie się wody z rzeki do rzeki

- badanie oddziaływania dopływu wód słodkich i słonych na warunkach panujących w estuariach. Estuaria (szerokie ujścia deltowate, uchodzą do morza).

Badanie, jakości wody umożliwia ocenę działania urządzeń i prawidłowego przebiegu procesów, które realizowane są dla jej uzdatniania.

Wyniki badań są podstawą do oceny i dokumentacji, jakości wody surowej jak i uzdatnianej, która odprowadzana jest do systemów dystrybucyjnych.

Zakres badań wody nie jest stały. Określany w zależności od konkretnego oznaczenia wody.

Mamy do czynienia z rozmaitymi substancjami występującymi w wodzie.

Wykład 2

W wyjątkowych przypadkach wykonuję się analizę pełną wody ( celem jest oznaczenie występujących w niej składników).

Analizuje się wodę pod kątem oceny jej przydatności do określonych celów, oznaczając jedynie te składniki, które mogą być w badanym przypadku niepożądane lub szkodliwe.

Badania fizyczno-chemiczne wody polegają na oznaczeniu szeregu cech fizycznych i podstawowego składu chemicznego.

• Badania, jakości wód prowadzi się w różnych grupach wskaźnikowych.

Do pierwszej grupy wskaźnikowej zalicza się: barwę, temperaturę, pH, mętność, zawiesinę, zapach, twardość i przewodność elektryczną właściwą.

Do drugiej grupy wskaźników: znajdują się tutaj parametry związane z gospodarką tlenową w wodzie, czyli: tlen rozpuszczony, BZT, ChZT.

BZT₅ –pięciodobowe biochemiczne zapotrzebowanie tlenu

ChZT- chemiczne zapotrzebowanie tlenu

Do trzeciej grupy wskaźników: ta grupa dotyczy analizy zawartości: azotu organicznego, amoniaku, azotanów, fosforanów, detergentów, substancji ropopochodnych, metali ciężkich, chlorków, siarczanów i OWO (ogólny węgiel organiczny).

Przedstawione wyżej 3 grupy dotyczą parametrów fizyczno - chemicznych.

Osobną grupę stanowią parametry sanitarno-epidemiologiczne, w tym obecność bakterii chorobotwórczych, bakterii typu kałowego oraz saprobowości (środowisko gnilne).

*Porównanie wartości oznaczanych parametrów z wartościami dopuszczalnymi dla poszczególnych klas, jakości umożliwia klasyfikacje czystości wody rozważanego zbiornika.

Uwzględnienie wszystkich wskaźników umożliwia klasyfikacje ogólną.

Wybrane grupy wskaźników są podstawą klasyfikacji fizyko-chemicznej, bakteriologicznej i hydrobiologicznej.

Wykład 2

Klasyfikacje można wykonać na podstawie jednego pomiaru, chociaż zwykle wykonuję się ją na podstawie cyklu pomiarów w dłuższym okresie czasu, najczęściej jednorocznym ( np.. ważne są zmiany zachodzące w wodzie w poszczególnych porach roku).

*W Polsce obowiązuje 5 klas, jakości wody zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 20 sierpień 2008r. w sprawie sporządzenia klasyfikacji stanu jednolitych części wód powierzchniowych.

I klasa- to wody najczystsze

V klasa – to wody najgorszej, jakości

Przekroczenie choćby jednego parametru dla danej klasy jakości powoduję obniżenie wody o jedna klasę jakości.

Np. mamy 50 parametrów, jeden wskaźnik jest przekroczony to automatycznie woda spada o jedna klasę niżej.

W badaniach sanitarnych, których celem jest określenie przydatności wody do picia i potrzeb gospodarczych wykonuję się badania:

1. Skrócone

2. Rozszerzone

3. Pełne

1. Badania sanitarne skrócone- maja odpowiedzieć na pytanie czy woda nie wykazuje cech wskazujących na jej zanieczyszczenie pod względem fizyko-chemicznym

Te badania są wykonywane dla rutynowej kontroli, jakości wody przeznaczonej do picia i na potrzeby gospodarcze.

Zakres badań- obejmuje najmniej parametrów: temperaturę, barwę, mętność, zapach, pH, twardość ogólna i niewęglanową, zasadowość, żelazo ogólne, mangan, chlorki, amoniak, azotany, azotyny, utlenialność (ChZT _Mn) . W utlenialności stosuję się nadmanganian potasu.

1. Badania sanitarne rozszerzone- służą do charakterystyki wody do picia i potrzeb gospodarczych w zakresie pełniejszym w porównaniu z badaniem sanitarnym-skróconym.

Wykład 2

Ten zakres badań jest wymagany przy charakterystyce wody wykorzystywanej w przemyśle spożywczym oraz przy charakterystyce nowych źródeł wody.

Uzupełnieniem w stosunku do badania skróconego są oznaczenia: suchej pozostałości, straty po prażeniu i siarczanów.

W specjalnych przypadkach określa się dodatkowo azot albuminowy. Zakres badań obejmuje badanie skrócone plus dodatkowo kilka wskaźników.

1. Badanie sanitarne-pełne – ma na celu uzyskanie pełnej charakterystyki wody ( ze źródeł dokładnie niezbadanych) w celu stwierdzenia jej przydatności do zasilania sieci wodociągowych. Jak również badanie w pełnym zakresie raz w roku wodociągów eksploatowanych?

Badanie w pełnym zakresie jest wystarczające dla potrzeb przemysłowych. Niekiedy wymaga się dodatkowych oznaczeń uwzględniających specyfikę określonej produkcji.

Badanie pełne obejmuje badanie rozszerzone oraz oznaczenia: fluoru, siarkowodoru, sodu, potasu, cynku, miedzi, glinu, ołowiu, arsenu, selenu, chromu VI, kadmu, cyjanku, fosforanów, wolnego i agresywnego, CO₂, tlenu rozpuszczonego, BZT₅, azotu albuminowego, indeksu fenolowego, substancji powierzchniowo-czynnych, wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA), substancji z wyciągu chloroformowego i radioaktywności.

Azot albuminowy- to azot występujący w białkach.

W przypadku badań fizyczno-chemicznych wód podziemnych, zależnie od celu tych badań analizy dzielimy na 3 grupy:

1. hydrochemiczne (pełna, ogólna, wskaźnikowa)

2. techniczne

3. balneologiczne

Wykład 2

1. Analiza hydrochemiczna

Analiza hydrochemiczna pełna- celem jest otrzymanie pełnego obrazu chemicznego wody. Obejmuje parametry fizyczne i chemiczne wody z pierwiastkami śladowymi włącznie.

Analiza hydrochemiczna ogólna- niezbędna przy wstępnej ocenie chemizmu wód, zawiera zarówno oznaczenia parametrów fizycznych (temperatura, smak, zapach, barwa, przewodność elektryczna) oraz oznaczenia parametrów chemicznych ( aniony: chlorki, siarczany, wodorowęglany, kationy: wapnia, magnezu, sodu, potasu). Oznacza się też substancje rozpuszczone, twardość wody, pH. Czasami wykonuje się innego rodzaju oznaczenia (CO₂, siarkowodoru, żelaza, jodków, bromków itp.).

Analiza hydrochemiczna wskaźnikowa- wykonywana w zależności od celu, ale obejmuje jeden lub kilka składników szczególnie charakterystycznych dla danego rodzaju wód (np. wykonuje się oznaczenie chlorku w przypadku ustalenia zasięgu i stopnia zasolenia wód).

2. Analiza techniczna- wykonywana wtedy, gdy celem badań hydrogeologicznych jest określenie zasobów i jakości wody pod kątem ich gospodarczego wykorzystania.

3. Analiza balneologiczna- istotna przy badaniu wód mineralnych w celu ich wykorzystania dla potrzeb leczniczych. W tego typu analizie zwraca się uwagę na parametry, które maja znaczenie w balneoterapii (leczenie wodami), np. temperatura, odczyn, CO_2, H₂S, radon, chlorki, wodorowęglany, siarczany, jodki czy żelazo.

Badanie jakości ścieków

Badania jakości ścieków są prowadzone w celu kontroli pracy oczyszczalni lub jej poszczególnych elementów dla dokumentacji jakości ścieków ( ścieki odprowadzane do kanalizacji komunalnej jak i ścieki odprowadzanych do odbiorników).

Przeprowadza się analizy do określenia ich wartości nawozowych i właściwości toksycznych( ma to znaczenie przy rolniczym wykorzystaniu jak i przy wprowadzaniu ścieków do odbiornika).

Wykład 2

Zakres badań ścieków bytowo- gospodarczych dzielimy na 3 grupy:

1. skrócone

2. uproszczone

3. pełne

Badania skrócone- wykonywane w celu bieżącej kontroli właściwości fizyko-chemicznych ścieków przy kontroli efektywności oczyszczania i ochrony wód odbiorników.

Badanie obejmuje następujące oznaczenia: temperaturę, mętność, barwę, zapach, zawiesiny łatwo opadające, pH, zagniwalność, chemiczne zapotrzebowanie tlenu (ChZT _Cr) i pięciodobowe biochemiczne zapotrzebowanie tlenu BZT_5.

Badania uproszczone- poszerzają analizę skróconą ścieków o oznaczenia: amoniaku, azotynów, azotanów, chlorków, siarczanów, suchej pozostałości, pozostałości po prażeniu, straty przy prażeniu, tlenu rozpuszczonego.

Ten zakres badań realizuje się dla przygotowania orientacyjnej charakterystyki np. do kontrolowania ich oczyszczania czy też określania ich wpływu na jakość wody w odbiorniku.

Badania pełne- obejmują największą liczbę analizowanych parametrów. W zakres tych badan wchodzą analiz objęte badaniem uproszczonym oraz oznaczenia: azotu ogólnego i albuminowego, OWO, substancji rozpuszczonych, mineralnych i organicznych, zawiesiny ogólnej, fenoli, detergentów, metali ciężkich, węglowodorów i innych substancji specyficznego pochodzenia przemysłowego.

Zakresy badań innych rodzajów ścieków ustala się indywidualnie, w zależności od celu analizy i rodzaju ścieków.

Kontrola analityczna ścieków przemysłowych w głównej mierze jest funkcją rodzaju produkcji i stosowanej technologii.

Wykład 2

I tak w ściekach z cukrowni kontroluje się temperaturę, zawiesiny, pH, BZT₅, ChZT i substancje rozpuszczone. W ściekach grabarskich: barwę, siarczki, aminy,BZT_5,ChZT, zasadowość, twardość, chrom, substancje rozpuszczone, tłuszcze i oleje.

Natomiast w ściekach pochodzących z produkcji nawozów sztucznych zakres kontroli obejmuje: pH, azot ogólny, azotanowy i amonowy oraz węgiel ogólny.

Zawiesiny- substancje, które możemy zobaczyć. Pływają w objętości ścieków.

Podział: na – zawiesiny łatwo opadające (ulegają sedymentacji w czasie do 2 godzin) i zawiesiny nieopadające.

Sucha pozostałość- pozostałość po wysuszeniu. Bierzemy określoną próbkę, odparujemy. Jest to oznaczenie ilościowe, wagowe i następnie po odparowaniu suszy się próbkę w temperaturze 105 ^oC.

Pozostałość przy prażeniu- sucha pozostałość będzie określała substancję organiczną i nieorganiczną. Jeżeli pozostałość spalimy w 550^oC to materia organiczna ulegnie rozkładowi. W próbce pozostanie materia mineralna.

Strata przy prażeniu- to zawartość substancji organicznych (np. lotnych).

W ten sposób uzyskujemy obraz udziału substancji rozpuszczalnych i nierozpuszczalnych.

0,45 mikrometra – jeżeli przez taka średnicę przesączymy próbkę, to co przejdzie z wodą to są substancje rozpuszczone. To co się zatrzyma na sączku to są substancje nierozpuszczalne.

Sucha pozostałość, strata przy prażeniu i pozostałość po prażeniu odnosimy do substancji organicznych.

Tłuszcze i oleje oznacza się metodą ekstrakcyjną.

Azot ogólny – to azot występujący we wszystkich możliwych związkach, które mogą występować w wodzie.

Azot organiczny – występuje w związkach organicznych. W skład związków organicznych wchodzi azot albuminowy.

Azot w postaci jonu amonowego NH₄⁺, azot na III stopniu utlenienia. Azot amonowy oznaczamy metodą Kiejdachla.

Jeżeli zsumujemy wszystkie formy azotu to otrzymamy azot ogólny.

Węgiel ogólny- węgiel we wszystkich związkach organicznych.

Wykład 3

CEL I PROGRAM POBIERANIA PRÓBKI

Pobieranie próbki: jest pierwszym ważnym ogniwem w procesie badania jakości wody i ścieków. Poprawność zaprogramowania pobierania jak i samo pobieranie próbki warunkuje otrzymanie prawidłowych wyników pomiarów i analiz odzwierciedlających faktyczny stan czystości wody, rzeczywiste stężenie składników wód jak i zanieczyszczeń w odprowadzanych ściekach.

Pobierane próbki powinny maksymalnie reprezentować całość objętości danego medium, którego poddajemy analizie, przed przystąpieniem należy określić cel i stosowanie do celu należy określić program pobierania próbek.

Pełny program uwzględnia:

• miejsce pobierania próbki

• częstość pobierania próbki

• sposób pobierania próbki

• postępowanie z próbką

• wybór metody analizy którą będziemy badać próbkę

Otrzymane wyniki analiz powinny być wytycznymi żądanej informacji, którą chcemy uzyskać o próbce z dopuszczalnymi granicami tolerancji określonymi przez cele programu.

Należy zwrócić uwagę na adekwatność stopnia szczegółowości i precyzji badań do zamierzonego celu i w stosunku do tego w jaki sposób uzyskane wyniki maja być później wyrażone i przedstawione.

3 główne cele pobierania próbek wody:

• omiary które maja na celu kontrolę jakości wód w celu podejmowania określonych decyzji

• pomiary charakteryzujące jakość wykorzystywane do określania jakości wody

• pomiary zmierzające do identyfikacji źródła zanieczyszczenia

Wykład 3

Cel programu pobierania próbki może zmieniać się od charakterystyki, jakości do kontroli, jakości lub odwrotnie.

Szczegółowe ustalenie poziomu stężenia lub ładunków, parametrów fizycznych lub chemicznych i ich rozmieszczenie w objętości wody lub jej części jest zwykle zwiane z badaniem zmian zależnych od czasu.

W zależności od celu zamierzonych badań sieć pobierania próbki może się zmieniać od pojedynczego miejsca do obszaru całej zlewni, rzeki.

Podstawowy cel :

Oznaczanie stężenia lub ładunku zanieczyszczeń w strumieniu ścieków na ogół podczas dłuższego czasu (kontrolowanie zgodności z normatywami), jak również dostarczanie danych dotyczących

Obciążenia dla planowania i/lub projektowania.

Cel kontroli jakości ścieków:

Dostarczenie danych dla krótko i długoterminowej oceny działania oczyszczalni ścieków np. wzrost biomasy

Wykład 3

Woda do picia

Podstawowe miejsce do kontroli wody to zakłady uzdatniania wody; pobieranie próbki lokalizuje się na przewodzie doprowadzającym wodę surową do urządzeń uzdatniających, przewodzie doprowadzającym wodę z pojedynczego urządzenia lub zespołu jednostkowych urządzeń.

Miejsca pobierania próbki powinny być wyznaczone w sposób taki aby próbki reprezentowały warunki panujące w sieci.

Jeziora i zbiorniki retencyjne(wody stojące)

Próbki należy pobierać ze wszystkich dostępnych miejsc i głębokości czerpania wody i z dopływów. Jeżeli ma zasilać lub już zasila to próbki pobiera się w tym miejscu i na takiej głębokości z której ujmuje się wodę lub będzie się ją czerpać w przyszłości.

Jeżeli celem ma być określenie wpływu ścieków lub wpadającego dopływu próbki należy pobrać w 3 miejscach:

- pierwsze miejsce: powinno znajdować się poza zasięgiem dopływu

- drugie miejsce: w miejscu największej głębokości

- trzecie miejsce: na odpływie z jeziora.

Należy unikać miejsc porośniętych roślinnością wodną.

Wody podziemne:

Wody analizuje się głównie dla oceny jej jakości w warstwie wodonośnej, przed pobraniem próbki wody np. ze studni należy najpierw odpompować wodę ze studni aby napełniła się świeżą wodą. Próbki z określonych głębokości pobiera się wprowadzając do odwiertu tzw. zgłębniki rurowe na każdą z żądanych głębokości, lub dla każdej głębokości wykonuje się oddzielne odwierty.

Wykład 3

Ścieki przemysłowe:

Najpierw pobieramy próbki w miejscach zrzutu ścieków(wyloty rur, otwarte kanały, lub w obrębie zakładu)

Ścieki komunalne:

Najczęściej próbki pobiera się z kanału doprowadzającego ścieki surowe do oczyszczalni, z kanału doprowadzającego ścieki oczyszczone lub podczyszczone do odbiornika lub kanalizacji komunalnej, przewodów przewodzących ścieki do pojedynczych urządzeń lub zespołu urządzeń i odprowadzających z nich ścieki oraz z przekroju poziomego lub pionowego zbiornika przepływowego.

Ścieki burzowe i spływy powierzchniowe:

Pobieranie próbki jest specyficzne co wynika z ich nieciągłego charakteru i znacznej zmienności w czasie. Dobrym rozwiązaniem jest zainstalowanie przyrządów do automatycznego pobierania próbek w regularnych odstępach czasu, uruchomiony przy określonej wartości przepływu ścieków.

CZAS I CZĘSTOTLIWOŚĆ POBIERANIA PRÓBKI

Próbki powinny być pobierane w takim czasie aby reprezentowały jakość i jej zmienność przy możliwie najmniejszym nakładzie pracy analitycznej. Pomiary jakości wód wymagają częstości uwzględniającej rozmiar, czas trwania i prawdopodobieństwo wystąpienia odchyleń od warunków pożądanych.

Mniejszej częstotliwości pobierania próbki może wymagać realizacja programu polegającego na oszacowaniu jednego lub więcej parametrów statystycznych charakteryzujących stężenia i jego zmienność w czasie.

W przypadku utrzymywania się nietypowych warunków (np. warunki powodziowe w rzece) może powstać konieczność zwiększenia częstości pobierania próbek.

Czas pobierania- na ogół nie ma znaczenia statystycznego ale może być ważny dla celów związanych z kontrolą jakości.

Wykład 3

Jeżeli występują zmienności cykliczne, czas pobierania jest ważny tak z punktu widzenia objęcia działaniem całego cyklu, jak i wykrycia minimalnych i maksymalnych stężeń badanego parametru. Podczas trwania określonych tendencji zmian próbki powinny być pobierane w przybliżeniu w jednakowych odstępach czasu.

RODZAJE PRÓBEK

Z wód stojących i płynących pobiera się próbki jednorazowe lub sporządza się próbki złożone.

Okresowe i ciągłe pobieranie próbek dotyczy głównie wód płynących, a pobieranie serii próbek w większym stopniu odnosi się do wód stojących.

Pobieranie jednorazowe-nieciągłe, pobierane ręcznie z powierzchni warstwy wody, z określonej głębokości i warstwy wodonośnej. Reprezentuje zwykle jakość wody w danym miejscu i czasie pobiera się je gdy celem jest stwierdzenie czy jakość badanej wody odpowiada dopuszczalnym wartościom parametrów i nie odnosi się do jakości średniej.

Próbki jednorazowe są przydatne w celu oznaczania składu ścieków w określonym czasie gdy celem programu pobierania próbek jest określenie zgodności z normatywami, ale bez związku ze średnią jakością ścieków.

Próbki okresowe- nieciągłe, pobierane w ustalonych przedziałach czasu, pobierane za pomocą przyrządów z mechanizmem czasowym; powszechnie stosowanym rozwiązaniem jest pompowanie próbki do jednego lub więcej naczyń w ustalonym czasie objętość ustalona.

Próbki okresowe mogą być pobierane w ustalonych przedziałach przepływu odpowiednie są gdy jakość wody i natężenie przepływu są wzajemnie powiązane niezależnie od czasu próbki pobiera się z każdej jednostkowej objętości przepływu cieczy.

Próbki ciągłe- pobierane przy ustalonych natężeniach przepływu i zawierające wszystkie składniki występujące w okresie pobierania.

Wykład 3

Przy zmiennych natężeniach przepływu próbki ciągłe pobierane są jako proporcjonalne do przepływu są najdokładniejszym i najbardziej reprezentatywnym sposobem pobierania próbki wód płynących w przypadku znacznych zmian natężenia przepływu i stężenia badanych zanieczyszczeń.

Próbki seryjne:

• w profilu pionowym- określonym miejscu (stałym) z różnych głębokości

• w profilu poziomym- z ustalonej głębokości w różnych miejscach.

Próbki złożone – można sporządzić ręcznie lub automatycznie niezależnie od sposobu pobierania, możne je również sporządzać przez zmieszanie próbek pobieranych w sposób ciągły, są one użyteczne, gdy ocena zgodności z postawionymi wymaganiami odnoszona jest do średniej jakości wody.

Wyróżniamy:

• próbki proporcjonalne do czasu- jednorazowe, pobierane w tych samych objętościach w stałych przedziałach podczas okresu pobierania próbki.

• złożone proporcjonalne do przepływu - składają się z próbek jednorazowych zebranych i wymieszanych w taki sposób, aby objętość próbki była proporcjonalna do przepływu ścieków albo do objętości podczas pobierania próbki. Można je pobierać w stałych przedziałach czasowych ale w różnych objętościach, lub przez pobieranie próbek jednorazowych o równej objętości w czasie gdy określona objętość ścieków przepływa przez miejsce pobierania próbek.

PRZYGOTOWANIE

Przygotowanie próbki złożonej wymaga aby objętość każdej próbki jednorazowej była większa niż 50ml (najczęściej 200-300ml)

Wykład 3

Do podstawowych przyczyn zmiany próbek należą:

• - aktywność biologiczna wpływająca na zawartość tlenu rozpuszczonego, CO₂ , związków azotowych i fosforowych.

• - utlenianie niektórych związków organicznych żelaza(II) i siarczków tlenem rozpuszczonym zawartym w próbce lub tlenem atmosferycznym.

• - strącanie niektórych składników w tym węglanu wapnia, wodorotlenków żelaza(III), manganu, glinu, fosforanu magnezu.

• - wymiana tlenu i CO₂ z powietrzem

• - koagulacja zawiesiny

• - adsorpcja metali występujących w postaci rozpuszczonej i koloidalnej oraz niektórych związków organicznych na powierzchni ścianek naczyń.

PRZECHOWYWANIE I UTRWALANIE PRÓBEK

Próbki wody i ścieków należy przechowywać w temperaturze niższej od temperatury jaka miały w chwili pobierania, w większości przypadków wystarcza schłodzenie do temperatury 2-5⁰C i przetrzymywanie w ciemności podczas transportu i do stosunkowo krótkiego czasu przechowywania poprzedzającego analizę.

Niektóre próbki można zamrażać do -20⁰C. Niektóre składniki fizyczne i chemiczne można stabilizować przez dodanie związków chemicznych do próbki po jej pobraniu. Najczęściej próbkę zakwasza się, alkalizuje, zadaje biocydami lub specyficznymi odczynnikami wiążącymi wybrane składniki.

Wykład 4

1. Spektroskopia absorpcji atomowej (AAS)

Proces będący podstawą spektroskopii atomowo – emisyjnej można przedstawić:

M_ek → M_ep + hv (pod strzałką emisja)

W przypadku, gdy promieniowanie elektromagnetyczne o odpowiedniej energii przechodzi przez ośrodek zawierający wolne atomy jakiegoś pierwiastka, to w wyniku absorpcji promieniowania następuje wzrost energii atomu:

M_ek + hv → M_ep (pod strzałką absorpcja)

To podobieństwo pozwala stwierdzić, iż atom może absorbować tylko promieniowanie przez wolne atomy – jest wielkością charakterystyczna dla danego pierwiastka.

W metodzie absorpcji atomowej wykorzystuje się zjawisko absorpcji przez metale charakterystyczne dla nich linii rezonansowych, emitowanych przez źródło promieniowania.

Przyrząd składa się z:

• - źródła promieniowania liniowego emitujące wąską linię rezonansową oznaczanego metalu (lampa z katodą wnękową)

• - atomizera przeprowadzającego pierwiastek w stanie atomowym

• - monochromatora

• - detektora

• - rejestratora

Metoda AAS charakteryzuje się dużą czułością i powtarzalnością oznaczeń. Jest ona stosowana do oznaczeń śladowych zawartości metali. Ujemną cechą tej metody jest konieczność posiadania tylu komputerów, ile pierwiastków chcemy oznaczyć.

1. Metoda chromatograficzna

Związki chemiczne w przyrodzie w postaci mieszanin są najczęściej otrzymywane na drodze syntezy. Rozdzielenie mieszanin związków chemicznych jest podstawowym problemem nauk chemicznych.

Wykład 4

Chromatografia – pojęcie to obejmuje metody rozdziału mieszanin jednorodnych różnych substancji w oparciu o podział składników mieszaniny między fazą nieruchomą i ruchomą układu chromatograficznego. Dzieli się na:

• - absorpcyjna (cieczowa, gazowa)

• - podziałowa – ekstrakcja (cieczowa, gazowa)

• - jonowymierna (cieczowa)

• - osadowa

• - sitowa – sączenie molekularne, różne wartości masy cząsteczkowej rozdzielonych związków - cieczowa

• Chromatografia gazowa

Szybka i skuteczna metoda rozdziały mieszanin związków lotnych. Substancja rozdzielona przenoszona jest za pomocą gazu nośnego (faza ruchoma) przez kolumnę wypełnioną fazą nieruchomą.

Chromatografia znalazła również zastosowanie do identyfikacji i oznaczeń ilości mieszanin gazowych

Efekt rozdziału - wykreślany jest w postaci chromatografu i krzywej elucji – wymywania.

Rozdział polega na różnej temp. wrzenia substancji w mieszaninie.

Chromatograf składa się z:

• zbiornika gazu nośnego

• układu regulującego przepływ gazu nośnego

• układu dozowania próbki

• kolumny

• termostatu

• detektora

• rejestratora

Wykład 4

Stosowane są w laboratoriach przemysłowych związanych z kontrolą żywności lub zanieczyszczeń środowiska. Do osiągnięć tej dziedziny zaliczamy analizę pozostałości pestycydów w wodach, żywności, glebie, analizę polichlorobifenyli i innych toksycznych substancji.

• Wysokociśnieniowa chromatografia cieczowa

To nowoczesna chromatografia cieczowa o dużej zdolności rozdzielczej służące do rozdzielenia zarówno związków lotnych o małej masie cząsteczkowej jak i polimerów, a więc stanowi doskonałe uzupełnienie chromatografii gazowej. Jest to sprawna i szybka metoda rozdziału. Podstawą tego rozdziału jest fakt, że składniki próbki w niejednorodnym stopniu ulegają podziałowi między dwie niemieszające się fazy – ruchoma i stacjonarną. Rozdzielenie jest wynikiem różnych szybkości migracji spowodowanych różnymi wartościami współczynnika podziału.

Chromatograf cieczowy – fazą ruchomą jest ciecz, którą wprowadza się na kolumnę w sposób nierównomierny. Składa się z:

• - zbiornika cieczy

• - pompy do napełnienia

• - urządzenia do wprowadzania

• - kolumny

• - detektora

• - rejestratora

Do najczęściej analizowanych tą metodą związków zaliczamy związki biologicznie czynne, białka, polipeptydy, aminokwasy, witaminy, sterydy, środki farmaceutyczne, alkaloidy, antybiotyki, środki przeciwbólowe, środki ochrony roślin, pestycydy, środki chwastobójcze, węglowodory o łańcuchach skondensowanych, związki metaloorganiczne, związki kompleksowe, kwasy organiczne, skompleksowane mieszaniny kationów.

Wykład 4

1. Metody elektrochemiczne

Obejmują szereg metod wykorzystujących elektrochemiczne własności roztworów,

większość z nich oparta jest na reakcjach przeniesienia elektronów zachodzących na granicy

fazy między roztworem a stałym lub ciekłym przewodnikiem (półprzewodnikiem).

Do najczęściej stosowanych metod elektrochemicznych zaliczamy:

• potencjometrię bezpośrednią i miareczkowanie potencjometryczne – opiera się na równaniu Nernsta; polega na pomiarze siły elektromotorycznej ogniwa. W przypadku miareczkowania potencjometrycznego wielkością mierzoną są zmiany siły

elektromotorycznej ogniwa w pobliżu punktu końcowego miareczkowania. Mierniki, których zasada działania opiera się na pomiarze siły to pHmetry (pH, ORP, jonometry).

• elektrolizę – opiera się na prawie Faradaya określającym związek między ładunkiem

Elektronu płynącym przez roztwór a ilością wydzielonej na elektrodzie substancji. Urządzenia

Nazywane są elektrolizerami.

• konduktometrię – polega na pomiarze przewodzenia roztworu między dwoma identycznymi elektrodami obojętnymi. Urządzenia to konduktometry; służą do pomiaru zasolenia i przewodnictwa elektrycznego.

TDS – całkowita substancja rozpuszczona; mierniki takie wskazują tylko sumaryczna ilość związków zdysocjowanych w wodzie (kwasy, zasady, sole).

Barwa

Właściwość optyczna zmieniająca skład spektralny przewodzącego światła:

• barwa rzeczywista – odpowiada barwie wywołanej tylko przez substancje rozpuszczone, oznaczana jest po przesączeniu próbki przez filtr membranowy 10,45 µm

• barwa pozorna - spowodowana obecnością nie tylko substancji rozpuszczonych, ale również substancji zawieszonych w wodzie; oznaczana bez sączenia lub wirowania.

• Wykład 4

Barwę wody wywołują:

• - substancje humusowe

• - plankton

• - roślinność

• - związki żelaza

• - cząstki ilaste

• - specyficzne substancje wprowadzone ze ściekami przemysłowymi.

Chemicznie czyta woda jest bezbarwna.

Wody naturalne mają barwę żółtozieloną o różnej intensywności i odcieniach.

Wody z terenów leśnych przepływające przez torfowiska i pokłady węgla brunatnego zawierają m.in. związki humusowe, które nadają barwę od lekko żółtej do brązowej.

Wody zanieczyszczone ściekami przemysłowymi odbiegają od naturalnej żółtozielonej barwy (barwa specyficzna)

Jednostką barwy jest [mg Pt/dm³] (stopień skażenia). Odpowiednikiem jednostkowej barwy jest barwa roztworu zawierającego 1 mg Pt w dm³ w postaci sześciochloroplatynianu (VI) wodoru (H₂PtCl₆) w obecności 2 mg/dm³ sześciowodnego chlorku kobaltu (II)

Wody naturalne na ogół maja barwę 5 – 25 mg Pt/dm³.

Oznaczenie barwy ścieków jest istotne w kontroli pracy oczyszczalni lub jej poszczególnych

urządzeń oraz przy ustalaniu wpływu ścieków.

Metody oznaczenia:

- porównawcza – według skali platynowo – kobaltowej lub skali dwuchromianowo – kobaltowej. Polega na wizualnym porównaniu barwy badanej próbki wody w świetle białym z roztworami wzorcowymi, określające ich intensywność w mg Pt/dm³. Stosuje się wzorce platynowo – kobaltowe

Wykład 4

lub dwuchromianowo – kobaltowe. W warunkach polowych do oznaczenia barwy można używać wzorców szklanych skalibrowanych według skali

Platynowo - kobaltowej.

• - opisowa – stosowana w przypadku barwy specyficznej. Polega na wizualnym obserwowaniu barwy i opisowym scharakteryzowaniu rodzaju badanej wody lub ścieków oraz określeniu liczby progowej barwy. Obserwuje się słup badanej cieczy w cylindrze Nesslera na białym tle. Liczbę progową (Lp) barwy ustala się przez wyznaczenie takiego rozcieńczenia próbki, przy którym barwa jest jeszcze zauważalna.

• - spektrofotometryczna – pomiar transmitacji (przepuszczalność) przesączonej próbki przy określonej długości fal. Wynik wyraża się przez podanie barwy jej nasycenia i jaskrawości. Polega na kalibracji przy długości fali odpowiadającej maksimum absorbancji dla ścieków przemysłowych; przy λ = 436 nm dla wód naturalnych.

Wykład 5

1. Mętność- jest cechą wody ścieków wyrażająca optyczne właściwości zawiesin o różnym stężeniu dyspersji, polegająca na rozproszeniu światła. Wody powierzchniowe zwykle są mętne na skutek obecności drobnej zawiesiny lub koloidów pochodzenia mineralnego, czy też organicznego.

Zawiesinę stanowią cząstki gliny, piasku, iłu, zmywane z powierzchni pól, dna, z brzegów zbiornika (strącone związki żelaza), manganu lub wapnia, drobne cząstki pochodzenia roślinnego.

• Oznaczanie mętności wód naturalnych jest wymagane przy ocenie ich jakości i wartości użytkowych. Wody mętne nie nadają się do picia i potrzeb gospodarczych. W ściekach mętność oznacza się w celu kontroli efektu ich oczyszczania jak i określenie wpływu. Mętność wody oznacza się poprzez porównanie z wzorcami mętności zawierającymi zawiesiny krzemionki z, za jednostkę mętności przyjmuje się mętność zawiesiny otrzymanej przez zdyspergowanie w określony sposób 1 mg krzemionki w 1 dm³ wody destylowanej.

• Metody:

• wizualna przez porównanie z wzorcami

• turbidymetryczna

• neflerometryczna

Jeżeli mętności przeszkadzają : barwa 30mg Pt/dm³ oraz zawiesina łatwo opadająca.

1. Przewodność elektryczna roztworu wodnego – to zdolnośc tego roztworu do przewodzenia prądu elektrycznego;

Przewodność elektryczna właściwa jest przewodnością słupa cieczy o grubości 1 c i przekroju 1 cm².

Jednostką przewodności elektrycznej właściwej jest S/cm.

• Bardzo czysta woda jest zwykłym przewodnikiem elektryczności. Jej przewodność jest określana jedynie przez obecność jonów H⁺ i OH⁻, które powstają z dysocjacji cząsteczek wody. Przewodność właściwa czystej wody wynosi 0,038 uS/cm.

Świeża woda destylowana a przewodność 0,5 - 2 uS/cm po dłuższym czasie przechowywania, na skutek absorpcji dwutlenku węgla i amoniaku, z powietrza, jej przewodność wzrasta do ok. 4 uS/cm.

• W wodach naturalnych jony pochodzą prawie wyłącznie z dysocjacji związków nieorganicznych;

Przewodność wynikająca z obecności zanieczyszczeń: Pomiar przewodności właściwej może być wykorzystywany do określania zawartości substancji rozpuszczonych ,w tym celu należy pomnożyć wartość przewodności właściwej wyrażonej w uS/cm przez wyznaczony doświadczalnie ……..(czegoś brak)

WG UE maksymalna dopuszczalna przewodność właściwa wody do picia wynosi 2500 uS /cm, a limit wód rzecznych przeznaczonych do ujęć komunalnych jest określony na 1000 uS/cm. Pomiar przewodności dokonuje się przy użyciu mieszalników konduktometrycznych wyposażonych w sondę.

Wykład 5

1. Zapach – powodowany obecnością substancji lotnych i o niskim stężeniu. Czysta woda pozbawiona jest zapachu.

Zapach wody do picia wynika z technologii uzdatniania np. korkowania. A w szczególności, w razie obecności fenoli – zapach chloro fenoli , z których 2 – 4dni chloro fenol wyczuwalny przy stężeniu 0,0002 mg/ dm³.

• Podział zapachów:

- zapachy roślinne: ziemisty, ogórkowy, kwiatowy itd.;

- zapachy gnilne: stęchły, pleśni, feralny;

- zapachy specyficzne (specyficzne substancje): fenolu, siarkowodoru, benzyna itd.;

• Intensywność zapachu określa się w skali 5-stopniowej:

1. Brak zapachu

2. Bardzo słaby

3. Słaby

4. Wyraźny

5. Silny

6. Bardzo silny

Dla śródlądowych wód powierzchniowych w klasie pierwszej dopuszczalny zapach jest 3R (lub 312) i poniżej.

Dla wód przeznaczonych do picia określa się tzw. Zapach akceptowany przez konsuentów.

• Zapach można określi ilościowo i jakościowo (jakościowe polega na organoleptycznym określeniu rodzaju zapachu i 3 grup.) zapach oznacza się po wytrząśnięciu próbki zamkniętej w kolbie stożkowej.

• Oznaczanie można prowadzić na zimno (20˚C) i na gorąco (60˚ C, a ścieki 40˚C)

(ilościowe – polega na organoleptycznym określeniu wyczuwalności zapachu i zakwalifikowanie jej wg skali pięciostopniowej oraz wyznaczeniu liczby progowej zapachu (TON). Wynik podaje się w formie skróconej np. ZSR (trawiasty); Oznaczamy na zimno, słabszy, roślinny, trawiasty.

1. Smak – oznaczenie smaku ma znaczenie dla wód konsumpcyjnych i spożywczych. Jeżeli badana woda budzi zastrzeżenia pod względem bakteriologicznym lub toksykologicznym, nie należy wykonywać oznaczenia smaku.

• Rozróżnia się smak: słony, gorzki, kwaśny, słodki.

Inne wyrażania smakowe oznacza się za posmak wody; Szereg posmaków: metaliczny, chlory, rybny, alkaliczny, torfiasty.

Smak i posmak powodują substancje rozpuszczone, mineralne i organiczne oraz gazy. Substancje tego rodzaju po przechodzeniu stężeń progowych wykazują cechy organoleptyczne.

Oznaczenie jakościowe polega na organoleptycznym określeniu odczuwalności smaku i posmaku, a ilościowe na zakwalifikowaniu smaku wg pięciostopniowej skali

Wykład 5

1. Brajk smaku 1-, itd.

Również oznacza się liczbę progową smaku i posmaku, okreslanych jako smakowitość (TFN), stopień rozcieńczenia, powyżej którego rozcieńczona próbka jest nie odczuwalna np. Z2 (kwasu)

Badana woda + - 20˚C – smak kwaśny, słaba intensywność.

1. Temperatura - jest jednym z fizycznych wskaźników jakości wody. Znajomość jej jest niezbędna do prawidłowego wykonania pH, przewodności, obliczenia form dwutlenku węgla obecnego w wodzie, czy też nasycenia wody gazami; Zmiany temp. W wodzie mogą być rezultatem jej zanieczyszczenia:

- Temp. Wód powierzchniowych w klimacie umiarkowanym 0 - 30˚C

- W Polsce - 22˚C, dla klasy I - 24˚C; doprowadzanie wód powierzchniowych nadziemnego ładunku ciepła należy traktować jako zanieczyszczenie.

- Wody podziemne stała temp 8 - 12˚C, głębokość 35 m, nie zależy od pory roku.(Temp. Wód podziemnych zmienia się od pory roku, może to świadczyć o kontakcie wód podziemnych z wodami powierzchniowymi)

- Optymalna temp. Wody do picia waha się w granicach 7-11˚C . Woda w temp. Wyższej niż 15˚C, ze względu na małą zawartość gazu.

• Pomiar temp. Wykonuje się w zbiorniku lub natychmiast po jej pobraniu, do pomiaru używamy termometrów wyskalowanych, czerpakowych, termometry elektryczne. O zakresie od -5 do 50˚C i podziałce elementarnej nie większej niż 2 mm.

Równocześnie z pomiarem temp. Mierzy się powietrze na wysokości 1 m, wyniki podaje się w formie ułamka (np.$\frac{17}{8}$˚C), licznik temp powietrza, a w mianowniku temp. Wody.

1. Tlen rozpuszczony w wodzie: tlen rozpuszczony, a podstawowe znaczenie dla wszystkich procesów chemicznych i biochemicznych w wodach naturalnych.

Wszystkie procesy zachodzące w obecności tlenu nazywają się procesami aerobowymi. Prowadzą do zanieczyszczeń wody. W braku tlenu powstają w wodzie warunki beztlenowe. Powstają substancje o nieprzyjemnym zapachu, gnilne.

• Rozpuszczalność czystego tlenu w wodzie 20˚C i przy ćiśnieniu 1 at = 43,8 mg/dm³

Ponieważ powietrze atmosferyczne zawiera 21% objętości tlenu, ciśnienie cząsteczkowe zgodne z prawem Daltona, wynosi 0,21 atm., gdy całkowite ciśnienie powietrza wynosi 1 atm.

Rozpuszczalność tlenu w wodzie zależy od temp., ze wzrostem rozpuszczalności maleje wartość rozpuszczalności tlenu, zależnie od tabel.

Wykład 5

1. Zasolenie – rozpuszczalnośc tlenu w wodzie zmniejsza się zasolenie. Zależność ta jest praktycznie liniowa do stężenia soli 35 g/dm³

- poprawki są służące do obliczania rozpuszczalności tlenu w wodzie zasolonej, są również ujęte w tabeli:

X = Cs – n * ∆Cs

n- zawartość soli w wodzie g/dm³

Cs – rozpuszczalność tlenu w wodzie, w zależności od temp.

Rozpuszczalność tlenu w wodzie maleje ze spadkiem ćiśnienia 1 atm (1013 Pa) obliczamy:

Cs’= Cs = $\frac{p - pw}{101,3 - pw}$

p- ciśnienie atmosferyczne, hPa

pw- ciśnienie pary wodnej w kontakcie z powietrzem atmosferycznym.

• Tlen rozpuszczony zużywalny jest w sposób ciągły, w procesach biochemicznych rozkładu substancji. Stąd w przypadku zużywanego dopływu zanieczyszczeń organicznych, łatwo dojść do nadmiernego nadużycia tlenu.

Również jest uzupełniany tlen z atmosfery. Im deficyt tlenu rozpuszczonego jest większy, tym szybkość przenikania jest uzależniona od warunków. Od stosunków powierzchni zbiornika do całej masy, a także do turbulencji powierzchniowych warstw.

• Zjawisko niedotlenienia może wystąpić przy pokrywie lodowej lub dejów. Źródłem tlenu w wodzie poza natlenianiem z atm., może być proces fotosyntezy w zbiorniku. Zawartość tlenu w wodzie jest wynikiem równowagi między zużywaniem a dostarczaniem.

- Stężenie tlenu w rzekach jest równomierne na całym przekroju. Natomiast wody stojące możemy obserwować zmiany stężenia w zależności od zbiornika, zależy od stratyfikacji jezior, stężenie tlenu w powierzchniowych wodach zwykle mniejsze jest latem, większe zimą.

W większości wypadków zawartość tlenu w wodzie powierzchniowej mieści się powyżej 100% nasycenia.

• Duży deficyt tlenowy jest szkodliwy dla środowiska poniżej 30% nasycenia, poniżej 2-3 mg/l, powoduje śnięcie ryb i wywołuje zaburzenia rozwoju organizmów.

• Zawartość tlenu rozpuszczonego wpływa na wzrost agresywnego CO₂, duża zawartość tlenu przyspiesza proces korozji.

• Minimalne dopuszczalne stęż. Tlenu w Polsce Klasa I – 7, klasa II – 5.

Jeżeli wody przeznaczone do spożycia , zaleca się aby zawartość tlenu była bliska nasycenia 9 mg/l. Znajomość tlenu a istotne znaczenie dla jakości ścieków oczyszczanych metodami biologicznymi. Większe ilości tlenu mają ścieki po oczyszczaniu osadem czynnym i złożach biologicznych.

Wykład 5

Odtlenione ścieki nie mogą być wprowadzone do odbiornika. Zawartość tlenu w ściekach może być pomocna przy ocenie rodzaju i charakteru. I wyznacza przebieg procesów.

• Do onaczenia tlenu rozpuszczonego służy

A). metoda Winklera

(jej modyfikacje: azydkowi, nadmanganianowa, podflorynowa, koagulacji, solami glinu, siarczanem miedziowym, …. Sultoamidowym.

- Metoda Winklera jest rodzajem odwróconym miareczkowaniem jodometrycznym

- siarczanu manganianu (II) zasadowego jodku potasu – powstaje biały osad wodorotlenku manganu (II), który utlenia się pod wpływem tlenu – barwa brunatna. Osad rozpuszcza się w kwasie siarkowym i redukuje do jonów manganu (II). Temu procesowi towarzyszy wydzielanie jodu w równowadze do tlenu, w próbce jod oznacza się metodą miareczkową – roztworem tiosiarczanu wobec skrobi jako wskaźnika:

Mn²⁺ + 2OH -> Mn(OH)₂ Biały osad

2Mn (OH)₂ + O₂ -> 2MnO (OH₂) brunatny osad

MnO (OH₂) + 4H⁺-> Mn⁴⁺ + 3H₂O

Mn⁴⁺ + 2J -> Mn²⁺ + J₂

J₂ + 2S₂O₃² -> 2J + S₄O₄²⁻

Przeszkadzają substancje utleniające jodku, wolny chlor, chloraminy, żelazo, substancje powodujące utlenienie jodku do jodu, substancje nie utleniające w środowisku kwaśnym (m.in. żelazo… )

B).Metoda elektrochemiczna:

Jest użyteczną metodą pozwalającą na pomiar stężenia tlenu bezpośrednio w zbiorniku wody i ścieków. Metoda odpowiednia dla silnie zanieczyszczonych wód, barwnych i toksycznych ścieków, zwłaszcza do oznaczenia tlenu w próbkach . Istotą metody jest sonda tworząca z elektrod i ogniwa galwanicznego. Dyfunduje przez półprzepuszczalną membranę do roztworu elektrolitu podstawowego układu sondy a następnie do katody, gdzie ulega redukcji. Mierzony prąd jest proporcjonalny do stężenia tlenu rozpuszczonego. Układ pomiarowy wymaga kalibracji, to szybki i łatwy pomiar.