Specializare: Tehnician Ecolog si Protectia
Calitatii Mediului
Tema : Monitorizarea calitatii apei pe
parcursul procesului tehnologic de tratare .
Clasa: XII-a
A
─2008─
Argument
În decursul timpului chimia sanitara a mediului a
câstigat noi valente adaugând simplei determinari a unor
factori chimici de mediu si pe aceea a cunoasterii unor fenomene care
au loc in natura intre factorii chimici poluanti sau intre
acestia si factorii chimici naturali, fenomene care pot avea
consecinte dintre cele mai variate asupra cantitatii dar mai
ales calitatii si actiunii asupra organismului uman, a
factorilor chimici de mediu.
Ca ramura a medicinii preventive, igiena
se ocupa cu studiul sanatatii urmarind
cunoasterea factorilor care conditioneaza sanatatea.
Dintre acestea factorii de mediu au o pondere
din ce in ce mai mare, determinând ceea ce astazi in toata lumea, este cunoscut
sub denumirea de igiena mediului.
În cunoasterea actiunii factorilor
chimici si partial a celor fizici ai mediului, apare
indispensabila dterminarea acestora, a nivelului si variatiilor
lor in timp si spatiu.
Aceasta identificare nu se poate realiza
decât prin aplicarea in practica sanitara a unor metode si tehnici de
chimie in primul rând de chime analitica care au construit obiectivul
chimiei sanitare.
Pe masura diversificarii factorilor
chimici de mediu si mai ales si a diferentierii metodologiei de
cercetare a factorilor chimici existenti in mediu a fost necesara
separarea chimiei sanitare in chimie sanitara industriala si
chimie sanitara ambientala sau a mediului propiu-zis.
Se poate afirma deci ca obiectivul chimiei
sanitare a mediului nu poate fi separat de cel al igienei mediului, putând fi
considerat chiar ca o parte integranta a acesteia.
Obiectivul chimiei sanitara a mediului
s-a adresat in primul moment mai ales factorilor chimici ai mediului natural
dar odata cu dezvoltarea chimiei ( industriale ) si arimizarea
activitatilor omului modern , cât si mai ales odata cu
aparitia substantelor chimice de sinteza inexistente in
natura obiectivul chimiei sanitare a mediului s-a dezvoltat din ce in ce
mai mult aprinzând factorii chimici ai mediului artificial introdusi in
mediul natural sau cu alte cuvinte a factorilor chimici poluanti.
Lucrarea de fata reprezinta o
prima incercare de a sintetiza o parte a metodelor si tehnicilor ale
chimiei sanitara a mediului cu larga utilizare si aplicabile .
Metodele prezentate sunt cele uzuale
usor de abordat si de efectuat de orice laborator, chiar in cazul unu
personal redus si a unui personal redus si a unei dotari medii.
Ele nu includ metodele instrumentale sau
automatizate, cu care insa pot insuficient raspândite si
prezentate intr-un scurt capitol final, cu care insa pot fi comparabile
din punct de vedere al rezultatelor obtinute.
Lucrarea s-a limitat la doi factori de mediu
– apa si aerul – considerati intre cei mai importanti si se
bazeaza pe notele primelor cursuri post-universitare de chimie
sanitara a mediului predate in cursul anilor 1974 – 1976.
Fiecare capitol in afara metodelor
propiu-zise, are si o parte introductiva in care se prezinta
unele probleme teoretice inclusiv actiunea asupra
sanatatii populatiei si metodologia de cercetare
a factorului respectiv.
În final, fiecare capitol se incheie cu modul
de exprimare a rezultatelor si interpretarea lor in lumina normelor
sanitare existente in tara noastra, pentru fiecare din factorii
chimici a caror metode de determinare sunt prezentate anterior.
În fine, dar nu in ultimul rand, chimia
sanitara a mediului abordeaza astazi o serie de tehnici si tehnologii
care au drept scop inlaturarea sau reducerea concentratiei unor
factori nocivi de mediu mai ales poluanti ( neutralizare, dezinfectie
) sau invers cresterea concentratiei unor factori favorabili
sanatatii ( fluarizarea ).
CAP.I CONSIDERAŢII TEORETICE
1.1. SURSE DE APĂ PENTRU OBTINEREA APEI
POTABILE
În conditii naturale, apa nu se
gaseste niciodata in stare pura, dar se poate spune ca se
afla intr-un circuit continuu.
Astfel, apa de suprafata din râuri,
fluvi, lacuri, mari si oceane se evapora trecând in atmosfera sub
forma de vapori si este cunoscuta sub denumirea de apa
atmosferica.
Sub aceasta forma apa circula sau este
purtata de curentii de aer, pâna ajunge in zone cu temperatura
mai scazuta, cand se condenseaza si cade la suprafata
solului sub forma de ploaie, lapovita si ninsoare, forma
denumita si apa meteorica.
Odata ajunsa in sol apa
meteorica daca intânleste roci permeabile, le strabate
pâna in momentul când intânleste un strat impermeabil la nivelul
caruia se opreste, formand apa subterana, care poate fi de doua
feluri:
-ape cu
nivel liber daca se gasesc in primul strat acvifer, denumite si
ape freatice, denumirea utilizata mai ales pentru apele cu nivel liber de
mica adâncime si;
-ape
captive, care se gasesc cuprinse inztre doua straturi impermeabile;
acestea pot fi ascensionale, daca se ridica se ridica pâna
la o cota situata sub nivelul solului si arteziene, daca
depasesc nivelul solului in care se gasesc.
În circulatia lor prin sol, apele
subterane pot ajunge la suprafata sub forma de izvoare care
impreuna cu apa meteorica cazuta pe soluri
impermeabile, formeaza apa de suprafata.
Aceasta la rândul ei se poate prezenta ca
apa curgatoare (râuri, fluvii), sau apa statatoare
(lacuri).
Un loc aparte il ocupa apa marilor
si oceanelor, care, desi este o apa de suprafata are
caracteristici hidrologice si de compozitie deosebite.
Fiecare tip de sursa prezinta
caracteristici propi fizico-chimice si biologice, variind de la o regiune
la alta in functie de compozitia mineralogica a zonelor
strabatute, de timpul de contact, de temperatura si de
conditii climaterice, etc. ,cu efect direct asupra alegerii tehnologiei de
tratare adecvate.
Apa de râu este caracteristica in
general, printr-o mineralizare mai scazuta, suma sarurilor
minerale dizolvate fiind sub 400 mg/l, si sub formata din
bicarbonati, cloruri si sulfati de sodiu, potasiu si
magneziu.
Duritatea totala este, in general, sub
15 grade, fiind formata in cea mai mare parte din duritate
bicarbonatata.
Concentratia ionilor de hiodrogen
(pH-ul) se situeaza in jurul valorii neutre, fiind cuprinsa intre 6,8-7,8;
dintre gazele dizolvate sunt prezente oxigenul dizolvat (cu saturatie
intre 65 si 95 %) si bioxidul de carbon liber (in general sub 10 mg/l
).
Caracteristica principala a cursurilor
de apa o prezinta incarcarea variabila (uneori
apreciabila) cu materii in suspensie si substante organice,
incarcarea legata direct proportional de conditiile
meteorologice si climaterice.
Acestea cresc in perioada viiturilor mari de
apa si la un minim in perioadele de inghet.
Deversarea unor efluenti insuficient
epurati a condus la alterarea calitatii cursurilor de apa
si la aparitia unei game largi de impurificatori: sunstante
organice greu degradabile, compusi ai azotului, fosforului, sulfului,
microelemente (cupru, zinc, plumb), pesticide, insecticide organo-clorurate,
detergenti etc.
De asemenea, in multe cazuri se remarca
impurificari accentuate de natura bacteriologica .
O particularitate caracteristica a apei din
râuri este capacitatea de autoepurare ( epurare naturala ).Aceasta
capacitate este datorata unor serii de procese naturale biochimice,
favorizate de contactul aer-apa.
Apa de lac din lacurile formate in general,
prin bararea naturala sau artificiala a unui curs de apa,
prezinta modificari ale indicatorilor de calitate comparativ cu
efluentul principal, datorita stagnarii apei un anumit tip de lac,
insolatiei puternice si fenomenelor de stratificare (vara si
iarna ) si de destratificare (primavara si toamna), termica
si minerala.
Stagnarea apei in lac conduce la o decantare
naturala a materiilor in suspensie, apa lacurilor fiind mai limpede
si mai putin sensibila la concentratii meteorologice.
Stratificarea termica, combinata la
lacurile adânci cu o stratificare minerala, conduce, in perioada de
vara si toamna, la excluderea aproape completa a
circulatiei apei pe verticala .
Acest lucru atrage dupa sine
scaderea concentratiei oxigenului dizolvat in zona de fund si
aparitia proceselor de oxidare anaeroba, evând drept efect
cresterea continutului in substante organice, in saruri de
azot si fosfor si, uneori, aparitia hidrogenului sulfurat la
fundul lacului.
În perioadele de destratificare termica
si minerala ( primavara si toamna ), are loc o
circulatie a apei pe verticala si o uniformizare calitativa
a apei lacului, conducând la imbunatatirea cu substante
organice si nutrienti(azot, fosfor ) si a apei din zona
fotica.
Tratarea unei astfel de ape tebuie, pe de o
parte, sa foloseasca avantajele stationarii indelungate a ape,
iar pe de alta parte sa rezolve si problemele cercetarii
indicatorilor mentionati.
Sursele subterane sunt caracterizate, in
general, printr-o mineralizare mai ridicata, continul de saruri
minerale dizolvate fiind, in general, peste 400 mg/l si format, in
principal, din bicarbonati, cloruri si sulfati de sodiu,
potasiu, calciu si magneziu.
Duritatea totala este cuprinsa, in
general, intre 10 si 20 grade G, fiind formata, in cea mai mare
parte, din duritate bicarbonatata.
Concentratia ionilor de hidrogen (pH)se
situeaza in jurul valorii neutre, fiind cuprinsa, in general, intre
6,5 si 7,7 .
Dintre gazele dizolvate predomina
bioxidul de carbon liber, continutul in oxigen fiind foarte scazut
(sub 3 mg O2/l).
În functie de compozitia
mineralogica a zonelor strabatute, unele surse subterane
contin cantitati insemnate de fier, mangan, hidrogen sulfurat
si sulfuri, compusi ai azotului etc.
S-a considerat a fi mai sugestiva
prezentarea centralizata, pe câte o analiza generala a
diferitelor categorii de apa intânlite curent si anume apa de
râu, apa subterana si apa din reteaua de apa
potabila.
Apa destinata consumului uman nu trebuie
sa contina nici un fel de substante chimice sau organisme
care sa aduca prejudicii sanatatii.
Iata de ce, pe masura
dezvoltarii sistemelor centralizate de alimentare cu apa, s-a pus
problema elaborarii unor conditii-norme-de potabilitate a apelor
destinate consumului uman.
1.2. PROCEDEE DE TRATARE A APEI
1.2.1. PROCEDEE FIZICO-CHIMICE
Impuritatile din apa pentru
baut nu trebuie sa depaseasca anumite limite de
concentratii, indicate in normele de potabilitate.
Pe de alta parte, sursele de apa
contin impuritatile respective in concentratii ce
depasesc de zeci de ori limitele de potabilitate.
Sarcina de a indeparta aceste
impuritati revine statiei de tratare, care prin diverse
constructii si instalatii realizeaza un lant de
procese- un flux tehnologic- continuu prin care, in final, apa trimisa la
consumator se inscrie in normele de potabilitate.
Modul de alcatuire a statiei de
tartare este strâns legat de tipul de sursa de apa avut in vedere,
precum si de natura si concentratia impuritatilor ce
urmeaza a fi inlaturate.
Statiile de tratare folosesc. Intr-o
combinatie sau alta, urmatoarele procese de tratare:
-sitarea:
pentru reducerea si retinerea corpurilor si materialelor
plutitoare antrenate in apa;
-presedimentarea:
prin simpla stationare relativa a apei ce urmareste
retinerea suspensiilor grosiere si a particulelor de nisip din
apa;
-coagularea
si flocurarea: aglomerarea suspensiilor fine, nedecantabile, in flacoane
care sa fie usor sedimentabile;
-decantarea:
retinerea marii majorotati (90-95%) a suspensiilor din apa,
prin acelasi procedeu de stationare relativa, dar dupa faza
de coagulare-flocurare;
-filtrarea:
pentru finisarea limpezirii, pentru retinerea particulelor si
flacoanelor fine si a microorganismelor;
-aerarea:
imbogatirea apei cu oxigen pentru stimularea reactiilor de
oxidare;
-adsorbtia:
retinerea gustului si mirosului neplacuteale apei prin contact
cu materiale cu propietati de suprafata adsorbant;
-precipitarea
chimica: eliminarea din ap a unor substante dizolvate ca fierul,
manganul ( reducerea duritatii apei ) ;
-schimbul
ionic: eliminarea din apa a unor elemente in vederea prepararii unei
ape pure in special pentru scopuri industriale.
Mai pot interveni si alte procedee de
tratare ca flotare, degajare, transfer ionic, ultrafiltrare, dar numai in
cazuri speciale de surse de apa sau de calitati necesare ale apei
de alimentare.
Dintre procedeele de tratare a apei in
vederea consumului uman un rol foarte important il are dezinfectia apei.
1.2.2. PROCEDEE BIOLOGICE
Poluarea microbiana a apei are drept
consecinta transmiterea hidrica a unui mare numar de boli
infectioase, de cele mai multe ori un caracter epidemic.
Dezinfectia apei reprezita
ansamblul de mijloace pentru distrugerea germenilor patogeni si reducerea
germenilor saprofiti pâna la conditiile de potabilitate .
Dezinfectia apei se poate realiza atât
prin mijloace fizice ca utilizarea radiatiilor ultraviolete, a
ultrasunetelor, a radiatiilor ionizate, fierberea, distilarea, filtrarea
apei etc, cât si prin mijloace chimice, cum ar fi folosirea clorului si
a compusilor sai ( substante clorigene ), ozonului, argintului,
bromului, iodului si alte asemenea substante.
Mijloacele utilizate pentru deznfectia
apei tebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:
-sa
fie eficiente, adica sa aduca apa la conditiile de
potabilitate;
-sa
nu modifice calitatile apei si in primul rând cele
organoleptice;
-sa
nu lase in apa substante cu actiune nociva asupra
consumatiilor;
-sa
fie usor de manipulat si cât mai economic.
Dintre toate metodele chimice cea mai
utilizata este folosirea clorului cunoscuta si sub numele de
clorinare ( clorare sau clorizare ).
Sub acest aspect clorul este cunoscut ca
bactericid fiin folosit la dezinfectia apei din 1896.
Mecanismul de actiune se bazeaza pe
propietatea oxidanta a clorului care in contact cu apa formeaza
acidul hipocloros care in functie de pH se descompune un oxigen atomic sau
ion hipoclorit:
Cl2 + H2O → HOCl + HCl
HOCl → O + HCl sau HOCl → ClOֿ + H+
Mecanismul biologic consta in blocarea unor enzime
bacteriene cu precadere cele sulfhidrice si distrugerea germenilor.
În general bacteriile care au echipament
enzimatic mai dezvoltat sunt mai sensibile decât virusurile.
Eficienta dezinfectiei nu depinde
numai de numarul si felul germenilor din apa ci si de alte
conditii care unele tin de clor, iar altele de cantitatea apei.
Conditiile care tin de clor sunt
reprezentate de cantitatea utilizata si de tipul substantei.
În ceea ce priveste cantitatea aceasta
trebuie bine cunoscuta deoarece atunci când nu este, atunci cand este
insuficienta nu asigura dezinfectia, iar când este in exces
imprima apei gust si miros particular facând-o nepotabila.
Cantitatea necesara se stabilste
prin determinarea clorului rezidual ( care ramâne dupa un contact de
30 minute cu apa ) si a carui limita trebuie sa fie
cuprinsa intre 0,05-0,5 mg/l.
Privitor la substantele utilizate in
dezinfectie aceste pot fi: clor gazos, dioxid de carbon ( CO2) si
diversi compusi care pun in libertate clor in contact cu apa (
substante clorigene ) la care este absolut necesara cunoasterea
cantitatii de clor eliberata ( clor activ ) pentru a putea fi
folosita.
Conditiile care tin de calitatea
apei sunt reprezentate de temperatura si pH-ul apei, eficienta
dezinfectiei fiin direct proportionala cu temperatura si
invers proportionala cu pH-ul.
În plus apa contine o serie de
substante care fixeaza clorul sustragândul activitatii
sale dezinfectate, calitate cunoscuta sub denumirea de puterea absorbanta
a apei.
Cu cât aceasta putere va fi mai mare cu
atât doza de clor trebuie sa fie mai crescuta.
Determinarea puterii absorbanta
poarta denumirea de cerinta de clor sau necesar de clor si
trebuie in prealabil cunoscuta pentru stabilirea dozei dezinfectante.
În general, se supune dezinfectiei apa
care a trecut in celelalte stadii de corectare, coagulare, decantare,
filtrare-deoarece in apa limpezita nu mai exista particule de
material in suspensie in care sa ramâna bacterii neinfluentate
de mijloacele de dezinfectie.
CAP.II ANALIZE FIZICO-CHIMICE
2.1.RECOLTAREA PROBELOR DE APĂ
Recoltarea probelor de apa este o
etapa deosebit de importanta in desfasurarea procesului de
analiza fizico-chimica a apei, deoarece probele recoltate trebuie
sa fie reprezentative si totodata nu trebuie sa
introduca modificari in compozitia si calitatile
apei datorita unei tehnici defectuoase sau a unor conditii incorecte
de pregatire a materialului.
PREGĂTIREA MATERIALULUI PENTRU RECOLTARE
Recoltarea apei pentru analiza fizico-chimica
se face in flacoane de sticla sau polietilena prevazute cu dop
rodat sau inchise ermetic. Vasele de recoltare trebuie spalate foarte bine
pentru a indeparta orice urma de substante organice sau alte
impuritati ar denatura compozitia probei .
Spalarea se face cu amestec sulfocromic
si detergenti, apoi se clatesc bine cu apa de robinet, cu
apa distilata si apoi bidistilata si in final se
usuca.
TEHNICA RECOLTĂRII PROBELOR DE APĂ
În momentul recoltarii, flaconul se va
clatii de 2-3 ori cu apa ce urmeaza a fi recoltata apoi se umple
cu apa d analizat pâna la refuz, iar dopul se va fixa in asa fel
incât sa nu ramâna bule de aer in interiorul vasului.
Modul cum se face recoltarea este in
functie de sursa de apa, astfel:
-din
reteaua de distributie apa se ecolteaza dupa ce s-a
curatat robinetul cu un tampon curat, atât pe dinafara cât
si pe dinauntru si apoi s-a lasat sa curga
aproximativ 5 minute apa stagnata pe conducta;
-in azul
distributiei intemeiate, o proba se va recolta la primul jet de
apa, pentru a avea prima apa care circula prin robinet, si
a doua proba se va lua dupa doua ore de curgere continua;
-din
rezervoare de inmagazinare, probele se vor recolta de la punctele de iesire;
-din
fântâni cu extragerea apei prin pompare probele de apa se recolteaza
dupa o pompare de minimum 10 minute;
-din
fântâni cu galeata, recoltarea se face introducâdu-se galeata la
10-30 cm sub oglinda apei si apoi se toarna apa in flacoane de
recoltare;
-din apele
de suprafata recoltarea se face fixând flaconul la un suport special
care-i confera greutatea necesara pentru a patrunde cu
usurinta sub nivelul apei.
Recoltarea se face pe firul apei unde este
cea mai mare adâncime, in amonte.
2.2.PREZENTAREA ANALIZELOR
Analiza fizico-chimica a apei
consta in determinarea propietatilor organoleptice si
fizice precum si compozitiei chimice.
Analiza apei se face dupa un plan bine
stabilit, tinând cont de sensibilitatea mai mare sau mai redusa a
propietatilor si componentilor apei.
În acest sens unele detrminari se fac la
locul de recoltare, astfel:
-determinarile
organoleptice ( gust, miros ) determinarea temperaturii, fixarea oxigenului
dizolvat si a hidrogenului sulfurat, detrminarea clorului rezidual, a
dioxidului de carbon liber si agresiv, detrminarea de pH.
Alte determinari se fac in primele patru
ore de la recoltare daca apele nu au fost conservate:
-detrminarea
turbiditatii, a suspensiilor, determinarea reziduului fix,
detrminarea fosfatilor, a oxidabilitatii ( CCO ), a formelor de
azot, detrminarea fierului, a durutatii temporare, a manganului.
Determinari care se efectueaza in
primele 24 de ore de la recoltarea probelor:
-determinarea
alcalinitatii si aciditatii, determinarea
duritatii totale, a calciului si magneziului, determinarea
fluorului.
Celelalte determinari se vor efectua in
functie de stabilitatea substantelor respective in apa.
2.3. DETRMINAREA PROPIETĂŢILOR FIZICE
2.3.1. DETRMINAREA TEMPERATURII
Generalitati: temperatura apelor de
suprafata variaza in functie de temperatura aerului, in
timp ce temperatura apelor de profunzime este constanta.
Principiul metodei: citirea indicatorilor
unui termometru gradat in zecimi de grad dupa introducerea lui in apa de
analizat.
Material necesar:
-termometru
gradat in zecimi de grad;
-un vas
izoterm de 5-10 litri.
Modul de lucru: se introduce termometrul in
apa de analizat si citirea temperaturii se face dupa 10 minute de la
introducerea termometrului fara a-l scoate din apa.
Daca conditiile nu permit introducerea
directa a termometrului la punctul de luare a probei de apa, se
recolteaza un volum de 5-10 litri de apa intr-un vas care trebuie
protejat de razele soarelui si in care se introduc direct termometrul, iar
dupa 10 minute se face citirea temperaturii apei.
Determinarea temperaturii apei se face direct
la locul recoltarii si daca este posibil direct in sursa de
apa.
Paralel cu determinarea temperaturii apei se
face si detrminarea aerului.
2.4. DETERMINAREA PROPIETĂŢILE
FIZICO-CHIMICE
2.4.1.DETRMINAREA Ph-ului apei
Generalitati: pH-ul apelor
variaza putin fata de pH-ul neutru datorita
prezentei CO2, bicarbonatilor si carbonatilor.
Apele dure au pH-ul mai ridicat comparativ cu
apele moi. pH-ul apelor reziduale poate fi acid sau alcalin si constituie
o cauza a perturbarii echilibrului biologic al bazinului receptor,
impiedicând desfasurarea normala a procesului de autopurificare.
Pentru detrerminarea pH-ului se folosesc
metodele colorimetrice si electrometrice.
Principiul metodei: in proba de apa se
introduce un indicator si se compara cu o scara de etalonare sau
cu discuri colorate ce corespund la diferite valori ale pH-ului.
Metoda colorimetrica are
urmatoarele inconveniente:
-nu se
poate folosi in ape tulburi sau colorate,
-apele cu
salinitate crescuta pot modifica tenta indicatorului,
-clorul
rezidual poate distruge partial indicatorul sau poate influenta tenta
lui.
2.4.2.DETERMINAREA ALCALINITĂŢII
APEI
Generalitati: Alcalinitatea apei
este data de prezenta bicarbonatilor, carbonatilor
alcalini, alcalino-terosi si a hidroxizilor.
Principiul metodei: neutralizarea unei
cantitati din apa de analizat cu un acid diluat in prezenta
de indicator.
Alcalinitatea determinata in
prezenta metil-oranjului ( pH=4,4 ) constitue alcalinitate totala
si este data de bazele libere, carbonatii si
bicarbonatii alcalini.
NaOH + HCl → NaCl + H2O
Ca(HCO3)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2CO3
Interferenta: determinarea este
interferata de prezenta clorulu rezidual care este indepartat
prin tratarea apei de analizat cu câteva picaturi de tiosulfat de sodiu
0,1 N.
Recoltarea probelor: se face in flacoane de
pirex sau polietilena, care vor fi pastrate la rece pâna se vor
lua in lucru, determinarea facându-se in prima zi de la recoltare.
Reactivi:
-acid
clorhidric 0,1 N ;
-metiloranj
0,1% in apa ;
-tiosulfat
de sodiu 0,1 N ;
Modul de lucru: se iau 100 ml apa de
analizat intr-un flacon Erlenmayer, se adauga 2-3 picaturi de
metiloranj si se titreaza cu HCl 0,1 N pâna ce culoarea
vireaza de la galben citrin la galben portocaliu.
Calcul:
ml HCl N/dm3=V · f
V= ml HCl 0,01 N folositi la titrare;
f= factorul acidului clorhidric 0,1 N.
2.5. DETRMINAREA SUBSTANŢELOR CHIMICE DIN
COMPOZIŢIA NATURALĂ A APEI
Elementele chimice din apa pot fi
variate.Dintre acestea câteva sunt mai importante, atât prin constanta
preezentei lor, cât si prin importanta pe care o au in
caracterizarea generala a apei.
Pentru o cât mai buna cuprindere a lor,
aceste elemente se subâmpart in anioni si cationi, suma totala a
anionilor trebuind sa fie egala cu suma totala a cationilor.
Elementele care intra in aceasta
grupa au o influenta directa asupra
sanatatii, de cele mai multe ori prin carenta lor din
apa, si / sau prin exces.
În acelasi timp insa excesul
multora din aceste elemente produce modificari organoleptice si
fizice ale apei care influenteaza consumul sau utilizarea apei in
diverse scopuri gospodaresti si industriale.
Desi unele din aceste elemente pot
prevenii si prin poluari, de cele mai multe ori cresterea
concentratiilor in apa este naturala.
În aceasta categorie intra CO2 (
total, liber si legat ), iodurile, clorurile, sulfatii, siliciul,
sodiul, potasiul, calciul, magneziul si duritatea apei.
2.5.1. DETRMINAREA CLORURILOR DIN APĂ
Generalitati: Clorurile din
apa provin din sol sau in urma unei poluari de origine animala
sau umana când concentrasia variaza in timp.
Principiul metodei: ionul clor
reactioneaza cu azotul de argint in mediul neutru pentru a forma
clorura de argint, insolubila.
Sfârsitul reactiei este indicat de
cromatul de potasiu.
Clֿ + AgNO3 →
AgCl + NO3ֿ
CrO4K2 + 2AgNO3 → CrO4Ag2 + 2KNO3
REACTIVI:
-azotat de
argint, solutie 0,02 N sau 0,1 N ;
-cromat de potasiu 10% .
MODUL DE LUCRU:
Se iau 100 ml apa de analizat, se introduce
intr-un flacon Erlnmayer, se adauga 1 ml cromat de potasiu si se
titreaza cu azotat de argint 0,02 N ( daca continutul in cloruri este
de sub 50 mg / l ), sau 0,1 N ( daca continutul de cloruri este peste 50
de mg / dm3 ) pâna ce culoarea vireaza de la galben-verziu la
galben-brun.
Calcul:
mg Clֿ / dm3=v·f·3,55
. 1000
100
v = volumul azotatului de argint introdusi in proba
la titrare ;
f = factorul solutie de azotat de argint 3,55=
echivalentul in MgClֿ al unui neazotat de argint, 0,1
N .
2.6. DETERMINAREA DURITAŢII APEI
GENERALITAŢI:
Duritatea apei este data de
prezenta tuturor cationilor din apa in afara de cationii
metalelor alcaline.
Deoarece ionii de calciu si magneziu se
gasesc in apa in cantitate mult mai mare fata de ceilalti
cationi, determinarea duritatii va consta in determinarea
concentratiei acestor ioni.
Apele dure sunt neplacute la gust; la
fierberea apei sarurile in exces se depun pe vase, cazane, conducte sau
impiedica o buna fierbere a legumelor; cu sapunul dau
saruri insolubile fiind neeconomice.
În fine, apele mai sunt incriminate de
producerea unor afectiuni cardio-vasculare.
Duritatea apei este de 2 feluri: duritate
temporara sau carbonatata, data de bicarbonati de calciu
si magneziu prezenti in apa si duritate permanenta sau
necarbonata data de celelalte saruri de calciu si magneziu
( azotati, sulfati, cloruri si fosfati, etc ) .
Suma celor 2 duritati formeaza
duritatea totala.Duritatea excesiva a apei are implicati de
ordin economic.
Convensional duritatea apei se
exprima in grade de duritate care pot fi grade germane ( 1 grad= 10 mg CaO
) sau grade franceze ( 1 grad= 10 mg CaCO3 ).
La noi in tara, exprimarea
duritatii se face in grade germane.
2.6.1.DETERMINAREA DURITĂŢII TOTALE
METODA COMPLEXITĂŢII
Principiul metodei: ionii de calciu si
magneziu au propietatea de a forma complexe de tip chelat cu sarea de sodiu a
acidului etilendiamintetraacetic, incolor, solubil si
nedisociabil.Sfârsitul reactiei este marcat de indicatorul negru de
eriocrom.
Reactivi: complexon 0,01 M : se
cantaresc 3,7226 g complexon III, se dizolva in câtiva ml de
apa bidistilata intr-un balon cotat de 1000 ml, apoi se
completeaza la semn cu apa bidistilata.
-solutia
tampon: se cantaresc 5,40 g clorura de amoniu, care se trec cu câtiva
ml de apa bidistilata intr-un balon cotat de 100 ml. Se adauga
35 ml solutie de amoniac concentrat si se completeaza la semn cu
apa bidistilata;
-Indicator
negru de eriocrom T: 0,1 g eriocrom T se mojareaza bine cu 10 g NaCl, se
foloseste ca pulbere;
-Factorul
solutiei de complexon se stabileste astfel: 10 ml din solutia de
clorura de calciu se introduc intr-un pahar Erlenmayer peste care se
adauga 1 ml solutie tampon, cca 0,1 g indicator negru de eriocrom T
cca 15 ml apa bidistilata;
Se titreaza cu solutie de complexon
III pâna ce culoarea vireaza de la rosu ca vinul la albastru net.
F=V
V1
V = ml solutie de clorura de calciu;
V1= ml solutie de complexon folositi la
titrare.
Modul de lucru: se iau 10 ml apa de analizat
si se introduc într-un balon cu fundul piat de 100 ml.Se dilueaza cu
apa distilata pâna volumul de 50ml.Se adauga 1ml solutie tampon
pentru a obtine ph=10 si 0,1g indicator eriocrom T. Apoi se titreaza cu
solutie de complexon III pâna ce culoarea vireaza de la
rosu ca vinul. la albastru net.
CALCULUL:
Grade duritate totala /dm3=v·f·0,561 .
1000
v·10
V=ml solutie de complezon, 0,01M
folositi la titrare;
f=factorul solutiei complexon;
0,561=echivalentul în mg CaO pentru 1ml
solutie de complexon 0,01;
v=cantitatea de apa luata in lucru;
10=mg CaO corespunzator unui grad de
duritate.
2.6.2. DETERMINAREA DURITĂŢII TEMPORARE
Principiul metodei:
Neutralizarea bicarbonatilor si
carbonatilor de calciu si magneziu prin titrarea cu un acid mineral
in prezenta de indicator:
Ca(CO3)2 + 2HCl → CaCl2 + 2CO2 + 2H2O
MgCO3 + 2HCl → MgCl2 + CO2 + H2O
Reactivi:
-HCl,
solutie 0,1 N ;
-Metiloranj
0,1 % .
Modul de lucru: se ia 100 ml din apa de
analizat sio se introduc intr-un flacon Erlenmayer, se adauga 2
picaturi de metiloranj si se titreaza cu HCl 0,1 N pâna ce
culoarea vireaza de la galben-citrrin la galben-portocaliu.
Calcul:
grade duritate: V·f·2,8 . 1000
v·10
V= ml HCl 0,1 N folositi la titrare;
f = factorul solutiei de HCl 0,1 N ;
2,8= echivalentul in magneziu CaO a unui ml HCl 0,1 N
;
v = cantitatea de apa de analizat luata in
lucru ;
Substantele chimice indezirabile care
formeaza o grupa aparte sunt formate fie din elemente care intra
in compozitia normala a apei ( fier, magneziu ), fie provenite din
poluarea apei ( zinc, cupru ), sau cu origine dubla.
2.7.1. DETERMINAREA INDICATORILOR CHIMICI DE POLUARE
AI APEI
O grupare deosebit de importanta in
cadrul analizei chimice a apei o reprezinta aceea a indicatorilor de
poluare.
Elementele care fac parte din aceasta
grupa nu au efecte nocive, toxice sau de alta natura asupra
organismului uman si nici nu produc modificari in caracteristicile
apei care sa poata fi evidentiate cu usurinta
si sa limiteze utilizarea acestora.
Importanta sanitara a acestor
elemente consta in faptul ca ele arata sau indica
prezenta in apa a altor elemente care pot avea actiune
nociva asupra sanatatii; nu este vorba numai de
substante chimice ci si de agenti microbieni care pot declansa
imbolnaviri infectioase sau parazitare.
Unele din aceste elemente indicatoare se pot
gasi in mod obisnuit in apele naturale, de aceea nu atât prin
prezenta lor cât mai ales prin modificarile bruste ale
concentratiilor lor, aceste elemente au rol indicator.
În aceste conditii de cele mai multe ori
interpretarea corecta a rezultatelor obisnuite prin analiza nu
se poate face decât in dinamica.
În cadrul acestei categorii sunt incluse:
oxigenul dizolvat, deficitul de oxigen si cerinta biochimica de
oxigen, substantele oxidabile, diversele forme de azot, fosfati
si hidrogenul sulfurat.
2.7.2. DETERMINAREA AMONIACULUI DIN APĂ
Generalitati: amoniacul
rezulta in apa din degradarea incompleta a substantelor organice
care contin azot sau poate proveni de asememnea din sol. El
reprezinta primul stadiu de descompunere a substantelor organice cu
continut de azot in molecula lor si de aceea ne indica o poluare
recenta ( ore-zile ) si in consecinte foarte periculoase.
Principiul metodei: amoniacul formeaza
cu reactivul NESSLER un complex colorat in galben de iodura de
oximercur-amoniu ce se poate colorimetra.
Reactivi:
-apa
bidistilata lipsita de amoniac;
-reactiv
NESSLER;
-amrstec
alcanic:10g carbonat de sodiu si10g hidroxid de sodiu se dizolva în
câtiva ml apa bidistilata intr-un cilindru gradat de 100ml si
se completeaza la demn cu apa bidistilata;
-sare
Seignette ( tartrat de sodiu si potasiu ) 392 g sare Seignette ( NaKC4H4O6
· 4H2O ) se dizolva in 784 ml NaOH 20 % .
Se amesteca bine si dupa 2 ore
se poate folosi fara a se agita flaconul.
Modul de lucru: pentru determinarea
calitativa, se iau 10 mlo apa de analizat intr-o eprubeta
si se adauga 2-3 picaturi de reactiv nessler. Aparitia unei
coloratii galbena ne indica prezenta amoniacului.
Daca amoniacul este prezent se trece la
determinarea cantitativa: 100 ml apa de analizat se introduc intr-un
cilindru cu dop si se adauga 1 ml amestec alcalin si se
agita. Se lasa 12 ore la rece. Se iau supernatat 50 ml intr-un tub
colorimetric, se adauga 2 ml sare Seignette si 2 ml reactivi nessler,
se agita si se lasa in repaus 10 minute.
Intensitatea culorii se citeste la
spectofotometru la lungimea de unda de 425 nm in cuva de 1 cm drum optic.
Valoarea extinctiei probei se interpoleazape curba de eleborare. Se
lasa 10 minute sa se dezvolte culoarea, apoi se citeste la
spectofotometru in aceleasi conditii ca si proba. Se
trateaza curba.
Daca se foloseste o scara
colorimetrica, proba se compara vizual cu aceasta scara de
etalonare.
2.7.3. DETERMINAREA NITRIŢILOR ( NaOֿ2 ) DIN APĂ
Generalitati: nitritii din
apa provin din oxidarea incompleta a amoniacului in prezenta
bacteriilor nitrificatoare. Ei reprezinta un stadiu mai avansat al
proceselor de descompunere a substantelor organice ce contin azon
si in consecinta prezenta lor sau cresterea
consecintei normale din apa ne arata o poluare mai veche (
zile-saptamâni ) si deci mai putin periculoasa.
Prezenta concomitenta a amoniacului
si nitritilor ne arata o poluare continua.
Uneori nitritii pot provenii si din
reducerea nitratilor in prezenta unei flor reducatoare si a
unei temperaturi a mediului mai ridicata ( vara ).
Principiul metodei: diazotarea acidului
sulfanilic in prezenta nitritilor din apa si cuplarea cu α
naftilamina pentru a forma un complex azoic colorat in rosu
colorimetrabil.
Reactivi:
- acid sulfanilic: 0,6 g acid sulfanilic
peste care se adauga 70 ml apa bidistilata fiarta.
Dupa racire se adauga 20 ml HCl conc ( 1,19 ) si se dilueaza
cu apa bidistilata pâna la 100 ml:
- α naftilolina: 0,6 g
α naftilolina se dizolva in câtiva ml apa
bidistilata in care se adauga 1 ml HCl conc, apoi se dilueaza
pâna la 100 ml cu apa bidistilata se pastreaza la
rece.
- solutia tampon de acetat de sodiu 2
M 16,4 g acetat de sodiu anhidru sau 27,7 acetat de sodiu hidratat se
dizolva in câtiva ml apa bidistilata si apoi se
dilueaza volumul pâna la 1000 ml cu apa bidistilata.
Daca solutia nu este perfect clara se
filtreaza.
Modul de lucru: se iau 5 ml din proba de
apa se adauga 0,1 ml acid sulfanilic, se agita si se
lasa in repaus 10 minute. Se adauga apoi 0,1 α naftilamina
si 0,1 ml solutia tampon de acetat de sodiu si se amesteca
bine. Se lasa in repaus 10 minute pentru aparitia culorii. Se
compara culoarea obtinuta cu scara de etaloanare pentru a
determina concentratia in nitrati in MgNO2 / dm3 de apa. De
asemenea se poate citi la spectrofotometru la luminarea de unda de 520 nm
si cuva de 1 cm. Valoarea extinctiei se interpoleaza pe
curba si se obtine concentratia in nitrati in magneziu
NO2 / dm3 de apa.
2.7.4. DETERMINAREA CLORULUI REZIDUAL
Generalitati: dupa cuntactul
dintre clor si app de 30 minute, ramâne in apa un exces de clor
care se numeste clor rezidual.
Clorul rezidual se poate prezenta sub 2 forme
si anume: acid hipocloros sau hipoclorit care poarta denumirea de
clor liber si cloramina care se numeste clor legat.
Aceste 2 forme ale clorului rezidual sunt
importante deoarece actiunea si stabilirea lor in app este diferita.
Prezenta clorului rezidual in apa supusa dezinfectiei are o
importanta sanitara deosebita, indicând pe de o parte
ca s-a introdus o cantitate de clor suficienta pentru a asigura
dezinfectia, iar pe de alta parte indica integritatea
retelei de distributie a apei clorului rezidual liber este un
indicator mai valoros decât cel legat deoarece este mult mai sensibil.
METODA CU METILORANJ
Principiul metodei: clorul molecular
decoloreaza solutia de metiloranj proportional cu
concentratia sa.
Reactivi:
-metiloranj
solutie 0,46 ‰ . Standardizarea solutie de metiloranj se
realizeaza astfel incât 1 ml metiloranj sa fie decolorat de 0,1 Mg de
clor;
-Metiloranj
solutia de lucru se obtine din solutia de metiloranj
amintita mai sus, diluata de 10 ori ; 1 ml din aceasta
solutie este decolorata de 0,01 MgCl ;
-acid
sulfuric solutie 1:3 .
Modul de lucru:intr-un flacon Erlenmayer se
introduc 100 ml apa de analizat si se adauga 0,5 ml acid
sulfuric 1:3 . Se titreaza cu metiloranj solutia de lucru pâna
ce se obtine o coloratie roz persistenta timp de 2 minute.
Paralel se face si o proba martor folosind apa bidistilata.
Cantitatea de metiloranj folosita la proba martor se scade din cantitatea
de metiloranj folosita la proba.
Calcul:
ml Cl liber/dm3= N
10
N= cantitatea de metiloranj folosita la titrare.
BIBLIOGRAFIE
CHIMIA SANITARĂ A MEDIULUI:
-Gergiu
Manescu ;
-Manole
Lucu ;
-Mona
Ligia Diaconescu .
CARTEA OPERATORULUI DIN STAŢII DE TRATARE sI
EPURARE A APELOR :
-V.
Rojanschi ;
-T.
Ognean.
Document Info
Accesari:
11407
Apreciat:
Comenteaza documentul:
Nu esti inregistrat Trebuie sa fii utilizator inregistrat pentru a putea comenta
