1.woda jako związek chemiczny:
Woda-h20-tlenek wodoru, w warunkach normalnych-ciecz bezbarwna,bez smaku i zapachu o temp. Wrzenia 100st.C,a topnienia 0st.C.woda wystepuje we wszystkich trzech stanach skupienia. OiH maja po 3 izotopy, w związku z tym istnieją rodzaje wody np. D2O.
2,Polarny charakter cząsteczki wody:, 2wolne pary elektronowe na tlenie, kat 104st27min.katowych.
3.Obieg wody w środowisku:
Obieg mały:opad-spływ powierzchniowy,gruntowy i w korytach rzek-jeziora-parowanie z jezior i rzek,para wodna w atm.-opad
Obieg Duzy:spływ powierzchniowy,gruntowy i w korytach rzek do oceanów i mórz-morza i oceany-parowanie-para wodna w atm.-transport mas powietrza nad lądy-opad-obieh mały.
4.Charakterystyka wód naturalnych:
1)wody opadowe:zawierają:
-Gazy atm(n2,o2,co2)
-tlenki azotu->wyładowanie atmosferyczne mogą zawierać w zw. Z zanieczyszczeniem s®odowiska: (tlenki azotu,ołowiu,amoniak,siarkowodór,kw.siarkowe..)
-zależnie od rodzaju terenu,nasilenie motoryzacji i przemyslu.
2)wody powierzchniowe:to stawy,strumienie,rzeki,jeziora,sztuczne zbiorniki oraz morza i oceany, z wyjatkami nie nadaja się do wykorzystywania bez oczyszczania.
3)wody podziemne(ich skład i czystość zalezy od rodzaju, składu i grubości gleby pod która zalegaja.Dziela się na:
:-zaskórne:zalegające płytko:nie sąchronione przed zanieczyszczeniami,nie nadają się do spozycia w stanie surowym, -wgłębne:leżące bardzo głęboko pomiędzy strefami nieprzepuszczalnymi,są z reguły b.czyste np.wody źródlane,lecznicze.,-gruntowe:pobieraja z gleby rośl. I zwierzęce produkty rozkładu i substancje humusowe(próchnicze).
5. Omów grupy wskaźników (elementów) fizykochemicznych w analizie wód i ścieków.
Elementy fizykochemiczne:
-wskazniki fizyczne i termiczne(temp,zawiesina)
-wskazniki tlenowe i charakteryzujące zawartość zw.org.(tlen rozp.,Chzt,bzt,owo)
-wskazniki zasolenia(przewodność,substancje rozp.,siarczany,chlorki),
-wskazniki charakteryzujące zakwaszenie(pH)
-wskazniki biogenne(zw.azotu i fosforu)
6. Wskaźniki fizyczne: barwa, smak, zapach.
Barwa:
1)rzeczywista:powodowana przez subst. Rozpuszczone w wodzie lub koloidy
2)pozorna:wynika z obecności zawiesin(subst.nierozpuszczonych)
-barwa może mieć znaczenie higieniczne i estetyczne, sugeruje obecność w wodzie roznych subst. Fizycznych,chemicznych i biogennych, aby oznczyc barwę rzeczywista należy usunąć barwe pozorna. Barwe wody wyraza się w stopniach:1.stopien barwy to zabarwienie jakie wywoluje 1 mh Pt jakos K2PtCl6, barwa zauwazalna powyżej 10mg Pt/10dm3, wody naturalne 5-50mg Pt/dm3.
Smak:wody zalezy od rodzaju i ilości subst.rozp :woda może mieć smak;slony,gorzki,slodki i kwasny, smak okresla się subiektywnie a woda do picia powinna być bez smaku. Wody cieple-smak mdły z powodu braku Co2 i tleny,które nadaja wodzie swierzosc. H2S-smak zgnily, Fe i Mn-smak gorzki, SO4- gorzki, Nacl-slony.
Zapach:wynika z obecności w wodzie wonnych subst. Chem(np. H2S).Ich obecność wynika z:
-kontaktu wody ze sciekami,
-procesow naturalnych
-aktywnosvi mikroorganizmow
Rodzaje zapachów:
R-roslinny, G-gnilny,S-specyficzny.
Odory-intensywne nieprzyjemne zapachy,których źródłem mogą być oczyszczalnie ścieków i składowiska odpadów.
7.Mętnosć:jest spowodowana obecnością w wodzie czastek zawieszonych roznej wielkości. Wieksze znaczenie higieniczne ma mętność wywolana obecnością subst.org niż mineralnych. Metnosc wyraza się w : mgSiO2/dm3, w m-widzialnosc krążka Secchi’ego.
Zawiesina:w sytuacji gdy mętność wod wynika z zawartości czastek o duzej średnicy oznaczany jest wskaźnik wagowy zwany zawiesina. Oznaczanie polega na przefiltrowaniu znanej objętości cieczy przez wysuszony sączek o znanej masie, a nastepnie wysuszeniu saczka z zawiesina do stalej masy. Z=m2-m1/v(mg/dm3)
8. Gęstość i temperatura wody - współzależność i wpływ na środowisko.
Gęstość- masa jaka posiada jednostkowa objętość wody w stalej temp.,czysta woda posiada gęstość ok. 1g/cm3.
Temperatura-w klimacie umiarkowanym zmienia się od 0 do 30stopni,w zależności od pory roku. Od temp zalezy gęstość i lepkość wody,rozpuszczalność gazow,intensywność rozwoju organizmow,przemian biochemicznych i chemicznych związanych z np. samooczyszczaniem rzek i eutrofizacja wod stojacych.
9. pH:pH=-log(H+)
pH+pOH=14
14. Formy występowania chloru w wodach.:
-chlor gazowy(cl2) nie wystepuje w wodach powierzchniowych,
-wystepuje w formie slabego kwasu kw.chlorowego(1)(hclo)i jego soli np.naclo.
-chlorki mogą wyst jako Cl- lub kompleksy np. fecl+,fecl2+,(fecl2)+ hgcl3,(hgcl4)2+
9. pH wód powierzchn
pH=-log[H+], [H+]=10-pH
w wodach naturalnych pH zależy od h2CO3,HCO3-,CO32-
H2CO3->H+*HCO3-; K1=[+][−][] ; [H+]=[ ]∗[−] ;
H2CO3->CO2+H2O ; [H+]=[][ ]∗[ −] ; [H2O]*K1=K ; [H+]=[ ][ −]*K
pH=6,27+log[ 3-]-log[CO2]
Im więcej CO2 w wodzie tym większe stężenie [H+]
im więcej HCO-3 tym srodowisko badane bardziej zasobne
10. Kwasowość:
W pewnych zakresach pH wody naturalne mogą wykazywać kwasowość czyli zdolność do zobojętniania mocnych zasad wobec umownych wskaźników. Kwasowość wody może być wywołana obecnością: rozpuszczonego dwutlenku węgla, słabych kwasów organicznych, soli, które ulegają w wodzie hydrolizie.
Kwasowość mineralna – jest to ilościowy wskaźnik zawartości mocnych kwasójjw oznaczany przez miareczkowanie próbki mocną zasadą do pH=4,5 wobec oranżu metylowego lub potencjometrycznie.
Kwasowość ogólna – jest to ilościowy wskaźnik zawartości mocnych kwasów, soli mocnych kwasów i słabych zasad
oznaczany przez miareczkowanie próbki mocną zasadą do pH=8,3 wobec fenoloftaleiny lub potencjometrycznie.
11.Zasadowość:
W pewnych zakresach pH wody naturalne mogą wykazywać zasadowość czyli zdolność do zobojętniania mocnych kwasów wobec umownych wskaźników. Zasadowość wody może być wywołana obecnością: węglanów, wodorowęglanów, wodorotlenków, krzemianów, boranów.
Zasadowość mineralna – jest to ilościowy wskaźnik zawartości jonów wodorotlenkowych i węglanowych, oznaczany przez miareczkowanie próbki mocny kwasem do pH=8,3 wobec fenoloftaleiny lub potencjometrycznie.
Zasadowość ogólna – jest to ilościowy wskaźnik zawartości jonów wodorotlenkowych, węglanowych i wodorowęglanowych, oznaczany przez miareczkowanie próbki mocnym kwasem do pH=4,3 wobec oranżu metylowego lub potencjometrycznie.
12. Dwutlenek węgla, pochodzenie w wodach:
-atmosfera (wody morskie)
-procesy mineralizacji substancji organicznej
-procesy geotechniczne (wody wgłębne)
W rzekach CO2 wydziela się do atmosfery (przesycenie) lub jest zużywany w prosecach fotosyntezy.
W układzie węglanowym rozróżnia się następujące formy:
-CO2 gazowy
-H2CO3 – rozpuszczony w wodzie CO2
-wodorowęglan HCO3
-węglany nie rozpuszczalne w wodzie
Forma występowania zależy od pH.
Formy CO2: wolny CO2 (przynależny i agresywny), związany CO2 (pół związany HCO3- i FCO32-).
13. Równowaga wegl-wap
Woda podaw do siec powinna znajd się w równow C-Ca (woda stabilna) a więc nie pow rozpusz węgl wapnia. W wynik braku równow C-Ca woda może wykaz właś agresyw, co powod koroz.
Ca+2 +2HCO3- <=> Ca(HCO3)2 <=> CaCO3+ H2O + CO2(przynależ, równowagowy)
równanie
K=[][][][+][−] , [H2O]=const ,[CaCO3]=10-5
K1=[][−]=> [CO2]p=K1[HCO3-]3 ,[CO2]p=f[Zm]
[Ca+2]=0,5[HCO3-]2 ; pH=4,6-8,3; [Ca+2][HCO3]2=[HCO3-]2
14.Formy występowania chloru w wodach:
chlor wolny w przyrodzie w stanie wolnym pojawia się dość rzadko(np.w gazach wulkaniczych).Zazwyczaj wsytepuje w postaci zw. Rozp w wodzie morskiej bądź jako skladnik złóż osadowych pochodzenia morskiego.W wodach morskich znajduje się ok.1,89% jonów chlorkowych (nacl i mgcl2). Chlorki są latwo rozp w wodzie stad ich duza obecnosc w wodach naturalnych. Zawartosc chlorkow w wodach naturalnych może wynosic od kilku dziesiatych grama do kilkuset gramow.chlorki pochodzace z przemia metabolicznych w org zywych i ze sciekow są waznym wskaznikiem zanieczyszczenia wody.
15. Metody oznaczania chlorków w wodzie: Mohra (odczynnikiem mianowanym jest roztwór azotanu (V) srebra), Vohlarda (odczynnikiem mianowanym jest roztwór tjocyjanu amonu).
Metoda Mohra – to sposób oznaczania chlorku w nieznanych roztworach wodnych. Metoda polega na bezpośrednim miareczkowaniu obojętnego roztworu chlorku mianowanym roztworem AgNO3w obecności K2CrO4 jako wskaźnika. W czasie miareczkowania wytrąca się trudno rozpuszczalny osad AgCl: Ag++Cl->AgCl. Brunatno czerwona barwa oznacza koniec miareczkowania. W roztworach obojętnych lub słabo zasadowych.
16.Związki żelaza w wodach naturalnych( jeszcze fosforu trzeba) – mogą pochodzić z gruntu, z zanieczyszczeń ściekami przemysłowymi, z korozji rurociągów żelaznych, zbiorników, itp. W gruncie w postaci pirytu FeS2 lub chalkopirytu CuFeS2. Przejście żelaza do wód naturalnych zachodzi pod wpływem utlenienia. W wodach podziemnych: siarczan żelazowy FeSO4. W wodach powierzchniowych: fosforany, sole kwasów humusowych. Żelazo może występować w postaci związków I i II wartościowych. Stwarza sprzyjające warunki do rozwoju bakterii żelazistych, które prowadzą do zarastania przewodów wodociągowych. Obecność żelaza powoduje mętność wody.
Twardość wody – jest to cecha wody, spowodowana obecnością soli wapnia, magnezu i innych metali wielowartościowych. Twardość wody ma duży wpływ na jej napięcie powierzchniowe. Czym większe napięcie powierzchniowe wody, tym trudniej zwilża ona wszelkie powierzchnie, czyli trudno jest zmywać naczynia, prać. Dodatek detergentów zmniejsza twardość wody. Twarda woda posiada intensywny metaliczny posmak i trudno zaspokaja pragnienie. Rodzaje twardości: a) twardość węglanowa, (przemijająca, nietrwała) – spowodowana jest obecnością w wodzie kwaśnych węglanów wapnia i magnezu. Można ją usunąć przez zagotowanie wody. b) twardość niewęglanowa, (trwała) – spowodowana jest obecnością w wodzie chlorków, azotanów, siarczanów, krzemianów.
18.Przewodność elektrolityczna:
jest to zdolnosc do przewodzenia pradu elektryczngeo. Prąd elektryczny jest przenoszony w roztworze w wyniku ruchu jonow-im większe stezenie jonow tym wyzsza jest przewodnosc roztworu. Chemicznie czysta woda jest zlym przewodnikiem elektrycznosci, co wynika z bardzo malego stopnia dysocjacji. Przewodnosc wlasciwa jest odwrotnoscia oporu elektrycznego slupa cieczy,zawarego pomiedzy elektrodami o powierzchni1cm2 i odleglosci między nimi. K=1/p
jednostka jest siemens(odwrotnosc ohma)
pomiar polega na zanurzeniu w wodzie elektrod, przylozeniu odpowiedniego napięcia i pomairze opornosci roztwou. Do pomiaru stosuje się konduktometry.
19.Związki biogenne – to substancje niezbędne do życia i rozwoju żywych organizmów. Do biogenów należą: związki azotu, fosforu i potasu. Zwiększenie się zawartości substancji pokarmowych jest spowodowane dopływem ich z różnych źródeł, głównie ścieki miejskie, przemysłowe i rolne. Użyźniona woda wywołuje gwałtowny wzrost glonów, co powoduje zmniejszanie się ilości wody w zbiorniku i powoduje jego zarastanie.
20.Wskaźniki obrazujące występowanie form azotu w wodach:
21.Formy azotu w wodach:
Źródłem azotu w wodzie w naturalnym zbiorniku wodnym jest azot atmosferyczny, który dostaje się do niej na przykład poprzez wiązanie go przez bakterie i niektóre gatunki sinic (Nostoc i Anabaena). W wodzie azot występuje w formie rozpuszczalnej, w postaci jonów: azotanowego (NO3), azotynowego (NO2) i amonowego (NH4), a także w postaci cząsteczek N2 i związków organicznych (rozpuszczonych lub w zawiesinie, pochodzących z rozkładu np. białek roślinnych). Azot może występować na stop. Utlenienia od -3 do +5: NH3 (-3), N2H4 (-2)-hydrazyna, NH2OH (-1)hydroksyloamina, N2 (0), N2O (+2), HNO2 (+3), NO2 (+4), HNO3
22.Metody oznaczania form azotu w wodach:
-metoda elektrody jonoselektywnej,
-m. chromatografii jonowej,
-m.spektrometrii IR,
-m.redukcjo do NO2- i oznaczania spektrometrycznego w reakcji dwuazowania z sulfanilamidem i sprzęgania z N-(1-naftylo)-etylenodiaminą,po czym powstaje barwnik azawy,
-spektrometrycznie.
23.Oznaczanie azotu Kjeldahla:
Metoda Kjeldahla – metoda oznaczania niektórych postaci azotu występującego w wodzie, glebie lub produktach spożywczych. Przy jej zastosowaniu wykrywany jest azot w postaci amonowej, przy czym azot związany w związkach organicznych jest przekształcany w postać amonową (mineralizowany). Suma azotu amonowego i organicznego jest określana w hydrochemii jako azot Kjeldahla lub ogólny (nieazotanowy).
Mineralizacja azotu organicznego w kwasie siarkowym
Badaną substancję (woda, gleba) mineralizuje się ogrzewając ją w temperaturze ok. 350 °C ze stężonym kwasem siarkowym i odpowiednimi katalizatorami (np. miedzią, rtęcią lub siarczanem miedzi(II)[1]). Podczas tego spalania węgiel i wodór związane w substancjach organicznych utleniają się do ditlenku węgla i wody, a z uwolnionym azotem reaguje kwas siarkowy tworząc siarczan amonu. Zmineralizowaną próbkę alkalizuje się i poddaje destylacji. Powstały w ten sposób amoniak oznacza się np. przez przereagowanie z kwasem solnym i zmiareczkowanie wodorotlenkiem sodu niezobojętnionego kwasu w obecności wskaźnika Tashiro. Jest to miara zawartego w analizowanej próbce azotu amonowego i organicznego.
W naturalnych warunkach azot Kjeldahla pozwala w przybliżeniu określić ilość rozkładającej się materii organicznej w środowisku. Metoda ta jest także stosowana do oznaczania białka w produktach żywnościowych, takich jak mleko lub karma dla zwierząt. Jednak przez swoją niewielką swoistość jest podatna na zafałszowania, gdyż wykazany azot może pochodzić z rozkładu nie tylko białek, ale też niektórych innych substancji, takich jak melamina[2].
24.Przemiany azotu w środowisku wodnym.:
25. Nitryfikacja – to proces utleniania amoniaku i soli amonowych do azotanów (III) i (V) dzięki bakteriom nitryfikacyjnym. Azotany powstałe w tym procesie mogą zostać przyswojone przez rośliny lub ulegać akumulacji, czego efektem może być powstawanie złóż saletry. (pH=7.5, obecność Ca, Fe, Cu, Mg, P, brak toksycznych związków).
Nitryfikacja, biolog utle amoniaku do azotanów przy udziale bakt tlenowych autotrof(wykorzyst zw nieorg jako źróflo energii konieczn do wiązania CO2
1 etap: niezb bakt Nitrosomonas NH4+ + 1½ O2 → NO2- + 2H + H2O 2 etap bakt Nitrobacter: NO2-+ ½ O2 → NO3- Denitryfikacja, redukcja azotanów do azotu cząsteczkowego lub tlenku azotu(I) lub amoniaku, wywoł przez bakt denitryf (waru beztlen, zuboż gleby w azot miner, korzyst zjaw przy natur oczyszcz)
Przemiany azotu
1) pobier N atmosf N2---->N organ r-a: N2+3H2---->2NH3
2) sole azotanowe i amonowe pobier w proc biosynt (asymilacji) przez rosl: -asymilacyjna reduk azotanow NO3- -> NO2- -> Nh4+ -asymilacja amoniaku : 2CO2+ H2O+NH3 -> CH2(NH2)COOH 3) obumier org-amonifikacja- biochem rozkl N organicz do amoniaku np. glicyna CH2(NH2)COOH+1,5O2-------> 2CO2 +H2O +NH3
4) nitryfik (utl w obecn nitryfikantów) - autotrof- bakt pobieraj C i N z prostych zw mineral(energie z nitryf wykorzyst do wzrostu)
NH4+ -> NO2- -> NO3-
5) powstałe azotany w war beztlen mogą uleg biochem reduk zwanej denitryfik - bakt denitryf - heterotr- do wzrostu potrz subst organ
NO3- -> NO2- ->NO2 -> N2
6)Anammox- utlen w war beztlen przez bakt
NO3+ -> NH4+
NH4+ -> NO2- -> NO2 -> N2
Denitryfikacja – proces redukcji azotanów do azotów. Redukcja azotanów do azotynów to denitryfikacja częściowa a denitryfikacja do azotu atmosferycznego to denitryfikacja całkowita. Proces ten jest przeprowadzany przez różne bakterie, jako jedna z postaci oddychania beztlenowego. Jest częścią cyklu azotowego w przyrodzie. Proces odwrotny do nitryfikacji.
Anammox.:
...
stotka10