Методи дослідження екологічного стану водних об'єктів (стр. 2 из 4)
За походженням органічні речовини природних вод можна розділити на дві великі групи: продукти біохімічного розпаду залишків організмів обміну речовин головним чином планктонного походження і органічні речовини, які надходять з річковим стоком, атмосферними опадами, промисловими, господарсько-побутовими і сільсько-господарськими стічними водами. Особливе місце в цій групі займають надходження в водойми гумусових речовин, які вимиваються водою з грунтів, торф`яників, лісного перегною і інших видів природних утворень, які включають залишки рослин. Нерідко в водах рік з болотним живленням гумусові речовини представляють основу їх хімічного складу.
Найбільш важливі джерела надходження органічної речовини для різних водних об`єктів мають різне значення. Органічні сполуки, які поступають з водозбірної площадки, найбільш характерні для річкових вод. Для водосховищ, озер, особливо морів і океанів, наряду з першим набуває важливе значення і стає домінуючим друге джерело - внутрішньоводоймні процеси.
Мікроелементи представляють найбільшу за чисельністю групу в складі проиродних вод. Її складають всі елементи періодичної системи, не включені в попередні групи. Мікроелементи умовно поділяють на декілька підгруп: 1) типові катіони (
та ін.); 2) іони важких металів ( 
та ін.); 3) амфотерні комплексоутворювачі (Cr, Mo, V, W); 4) типові аніони ( 
); 5) радіоактивні елементи.В теперішній час стає все більш очевидним, що нема ні одного якого-небудь важливого біохімічного процесу, ні однієї фізіологічної функції, які виконуються без участі того чи іншого мікроелементу. Зростаючий інтерес до мікроелементів природніх вод обумовлений насамперед виявом їх важливої фізіологічної ролі в життєдіяльності гідробіонтів.
Концентрація мікроелементів в природніх водах звичайно невисока і знаходиться в межах від одиниць до десятків, рідше сотень мікрограмів на 1 л. З усіх мікроелементів найбільш розповсюджені Манган, потім цинк і Купрум. Багато з мікроелементів зустрічаються в дуже низьких концентраціях, часто недоступних визначенню звичайними хімічними або фізико-хімічними методами. Особливо це характерно для морських і океанських вод.
Джерела надходження мікроелементів в природні води, як ідля інших компонентів, можна розділити на дві великі групи: надходження зовнішньо і накопичення за рахунок внутрішньоводоймних процесів.
Можна відмітити, що в останні роки в багатьох країнах світу антропогенний фактор у формуванні хімічного складу природних вод стає домінуючим і тенденція забруднення їх мікроелементами (особливо важкими металами) значно підсилється.
3. Особливості відбору проб
Проби природних вод можуть бути простими та змішаними. Прості проби одержують одноразовим відбором такого об`єму води, який необхідний для аналізу. Змішані проби являють собою суміш простих проб, які відібрані одночасно в різних місцях досліджуваного водного об`єкта або в одному місці через різні проміжки часу.
Відбір проб води може бути одноразовим (нерегулярним) або серійним (регулярним).
Одноразовий відбір використовують в основному тільки при аналізах глибинних підземних вод, хімічний склад яких є досить сталим за часом, у просторі та по глибині. Одноразовий відбір використовують також для періодичного контролю якості води природного водного об`єкта, для якого раніше були вивчені закономірності зміни концентрацій визначуваних інгредієнтів і мета аналізу полягає лише у виявленні можливих відхилень від встановлених закономірностей.
Надійну та достовірну інформацію про хімічний склад природних вод одержують при серійному відборі проб, які узгоджуються між собою з урахуванням місця та часу відбору. Найбільш поширені варіанти серійного відбору проб води такі:
- зональний відбір, при якому проби води відбирають за певною схемою та з різних глибин у різних місцях водного об`єкта. Аналіз таких проб дає змогу виявити закономірності зміни хімічного складу води у просторі;
- відбір проб через певні проміжки часу, зокрема, сезони, декади, доби та години з метою з`ясування зміни якості води з часом;
- погоджені проби, які відбирають в різних місцях за течією річки або стічних вод з урахуванням часу проходження води від одного пункту до другого. На підставі аналізу таких проб можна оцінити напрямок та інтенсивність перебігу фізичних, фізико-хімічних та біологічних процесів, які спричиняють зміну хімічного складу води. Ці процеси можуть призводити до так званого самоочищення або самозабруднення природних вод.
Необхідний об`єм проби води для аналізу розраховують, виходячи з кількості визначуваних інгредієнтів, чутливості обраних методів аналізу та особливостей підготовки проби для аналізу. Так, для визначення основних неорганічних інгредієнтів та деяких показників органічної речовини в трьох повторностях досить мати 1,5-2 л проби води. Однак для повного хімічного аналізу, особливо для визначення вмісту неорганічних та органічних мікрокомпонентів, об`єм проби води повинен бути значно більшим.
Проби води відбирають у ретельно промитий скляний або поліетиленовий посуд ємністю 2-3 л і більше, залежно від мети аналізу. Посуд повинен щільно закриватись. Для відбору проб з великих глибин використовують спеціальні прилади, так звані батометри.
4. Методи, які застосовуються для визначення стану водних об`єктів
Визначення певного інгрідієнта або групи інгрідієнтів проводять з використанням хімічних, фізико-хімічних та фізичних методів. З хімічних методів в аналізі вод найбільш широко використовуюються титриметричні методи. Цим методом визначають:
- лужність і карбонатну твердість води;
Визначення загальної лужності грунтується на реакції утворення нейтральних солей при титруванні води хлоридною кислотою. Загальна лужність води обумовлена наявністю іонів
.Іони
титруються хлоридною кислотою в наявності індикатора фенолфталеїна (при рН=8,3) і обумовлюють лужність води за фенолфталеїном. При титруванні води хлоридною кислотою за наявності фенолфталеїну протікають наступні реакції: 
Іони
титруються хлоридною кислотою за наявності індикатора метилового оранжевого (при рН=3,6). Реакцію, що протікає при цьому, можна виразити рівнянням: 
. Якщо лужність за фенолфталеїном рівна нулю, то загальна лужність обумовлена наявністю тільки гідрокарбонатів ( ).Для більшості природних вод іони
пов‘язані тільки з іонами 
. Тому в тих випадках, коли лужність за фенолфталеїном рівна нулю, можна вважати, що загальна лужність води рівна її карбонатній твердості.- загальну твердість води;
Визначення загальної твердості води комплексометричним методом (за допомогою трилона Б). Комплексометричний метод визначення загальної твердості грунтується на тому, що іони кальцію і магнію зв‘язуються трилоном Б в комплексні сполуки. При цьому протікає реакція:
.Так як іони
утворюють з трилоном Б малостійкі комплекси, то титрування їх ведуть в лужньому середовищі, застосовуючи для цього буферну суміш гідроксиду амонію з хлоридом амонія.- хімічне споживання кисню, біохімічне споживання кисню;
Визначення біохімічного споживання кисню (БПК) засновано на встановленні кількості розчиненого кисню, витраченого у визначений проміжок часу на аеробний біохімічний розклад органічних речовин, які містяться в воді.
Методи:
1. пряме визначення БПК в воді, яка аналізується;
2. визначення БПК з розбавленням води, яка аналізується;
3. визначення БПК в воді, яка містить вільний хлор.
- кислотність;
Кислотність води визначають титруванням розчином лугу. Якщо вода має рН < 4.5, то тируванням до встановлення рН
4.5 за метилоранжом визначають вільну кислотність (m). Для визначення загальної кислотності (р) пробу води титрують лугом до рН 8.3 у присутності фенолфталеїну. Вільна кислотність є частиною загальної кислотності і зумовлена присутністю у воді більш міцних кислот, аніж 
. Вміст вільної вугільної кислоти дорівнює різниці р - m. Якщо досліджувана вода має рН > 8.3 (при додаванні фенолфталеїну виникає світло-малинове забарвлення), то її кислотність дорівнює нулю.- вміст розчиненого кисню;
В основу визначення кисню покладена реакція розчиненого кисню з гідроксидом Мангану (ІІ) і наступне йодометричне титрування, утворених більш окислених сполук марганцю.