Grup scolar Agricol Ţandarei
Judetul Ialomita
Profil: Resurse Naturale si Protectia Mediului
Specializare: Tehnician Ecolog si Protectia Calitatii Mediului
Tema : Monitorizarea calitatii apei pe parcursul procesului tehnologic de tratare .
Clasa: XII-a A
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 → ClO + 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.
Cl + AgNO3 → AgCl + NO3
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 Cl / dm3=v·f·3,55 . 1000
v = volumul azotatului de argint introdusi in proba la titrare ;
f = factorul solutie de azotat de argint 3,55= echivalentul in MgCl 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 ;
10= MgCaO corespunzator unui grad de duritate.
2.7. DETERMINAREA SUBSTANŢELOR CHIMICE INDEZIRABILE
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 ( NaO 2 ) 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
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.
|
