Реферат: Органические вещества в водных системах
Гидрохинон является сильным восстановителем. Как и фенол, он обладает слабым дезинфицирующим действием. Гидрохинон не придает воде запаха, привкус появляется при концентрации несколько граммов в 1 дм3 ; пороговая концентрация по окраске воды составляет 0,2 мг/дм3 , по влиянию на санитарный режим водоемов — 0,1 мг/дм3 . Гидрохинон при содержании 100 мг/дм3 стерилизует воду, при 10 мг/дм3 - тормозит развитие сапрофитной микрофлоры. В концентрациях ниже 10 мг/дм3 гидрохинон подвергается окислению и стимулирует развитие водных бактерий. При концентрации 2 мг/дм3 гидрохинон тормозит нитрификацию разведенных сточных вод, 15 мг/дм3 — процесс их биологической очистки. Дафнии погибают при 0,3 мг/дм3 ; 0,04 мг/дм3 вызывают гибель икры форели.
В организме гидрохинон окисляется в п-бензохинон, который превращает гемоглобин в метгемоглобин.
| ПДКв — 0,2 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности — органолептический), ПДКвр — 0,001 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности — санитарно-токсикологический). |
Спирты
Метанол
Метанол попадает в водоемы со сточными водами производств получения и применения метанола. В сточных водах предприятий целлюлозно-бумажной промышленности содержится 4,5-58 г/дм3 метанола, производств фенолоформальдегидных смол — 20-25 г/дм3 , лаков и красок 2 г/дм3 , синтетических волокон и пластмасс — до 600 мг/дм3 , в сточных водах генераторных станций работающих на буром, каменном угле, торфе, древесине — до 5 г/дм3 .
При попадании в воду метанол снижает содержание в ней О2 (вследствие окисления метанола). Концентрация выше 4 мг/дм3 влияет на санитарный режим водоемов. При содержании 200 мг/дм3 наблюдается торможение биологической очистки сточных вод. Порог восприятия запаха метанола составляет 30-50 мг/дм3 .
Концентрация 3 мг/дм3 стимулирует рост сине-зеленых водорослей и нарушает потребление кислорода дафниями. Летальные концентрации для рыб составляют 0,25-17 г/дм3 .
Метанол является сильным ядом, обладающим направленным действием на нервную и сердечно-сосудистую системы, зрительные нервы, сетчатку глаз. Механизм действия метанола связан с его метаболизмом по типу летального синтеза с образованием формальдегида и муравьиной кислоты, далее окисляющихся до СО2 . Поражение зрения обусловлено снижением синтеза АТФ в сетчатке глаза.
| ПДКв — 3 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности — санитарно-токсикологический), ПДКвр — 0,1 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности — санитарно-токсикологический). |
Этиленгликоль
Этиленгликоль попадает в поверхностные воды со сточными водами производств, где он получается или применяется (текстильная, фармацевтическая, парфюмерная, табачная, целлюлозно-бумажная промышленности).
Токсическая концентрация для рыб составляет не более 10 мг/дм3 , для кишечной палочки — 0,25 мг/дм3 .
Этиленгликоль очень токсичен. При попадании в желудок действует главным образом на ЦНС и почки, а также вызывает гемолиз эритроцитов. Токсичны и метаболиты этиленгликоля — альдегиды и щавелевая кислота, обусловливающая образование и накопление в почках оксалатов кальция.
| ПДКв — 1,0 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности — санитарно-токсикологический), ПДКвр — 0,25 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности — санитарно-токсикологический). |
Органические кислоты
Органические кислоты относятся к числу наиболее распространенных компонентов природных вод различного происхождения и нередко составляют значительную часть всего органического вещества в этих водах. Состав органических кислот и их концентрация определяются с одной стороны внутриводоемными процессами, связанными с жизнедеятельностью водорослей, бактерий и животных организмов, с другой — поступлением этих веществ извне.
Органические кислоты образуются за счет следующих внутриводоемных процессов:
· прижизненных выделений в результате нормальных физиологических процессов здоровых клеток;
· посмертных выделений, связанных с отмиранием и распадом клеток;
· выделений сообществами, связанных с биохимическим взаимодействием различных организмов, например водорослей и бактерий;
· ферментативного разложения высокомолекулярных органических веществ типа углеводородов, протеинов и липидов.
Поступление органических кислот в водные объекты извне возможно с поверхностным стоком, особенно в период половодья и паводков, с атмосферными осадками, промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными водами и с водами, сбрасываемыми с орошаемых полей.
Данные о содержании и составе органических кислот необходимы при изучении процессов химического выветривания, миграции элементов, образования осадочных пород, а также при решении вопросов о взаимоотношении водных организмов со средой, поскольку органические кислоты служат одним из источников углерода и энергии для большинства этих организмов.
| Концентрация органических кислот в речных водах колеблется от n· 10 до n· 102 ммоль/дм3 . Амплитуда внутригодовых колебаний достигает нередко многих сотен процентов. Ряд высших жирных кислот присутствуют в природных водах в очень незначительных концентрациях. Концентрации пропионовой и уксусной кислот колеблются от n· 10 до n· 102 мкг/дм3 . |
Летучие кислоты
Под летучими кислотами понимают сумму концентраций муравьиной и уксусной кислот.
Муравьиная кислота
В природных водах в небольших количествах муравьиная кислота образуется в процессах жизнедеятельности и посмертного разложения водных организмов и биохимической трансформации содержащихся в воде органических веществ. Ее повышенная концентрация связана с поступлением в водные объекты сточных вод предприятий, производящих формальдегид и пластические массы на его основе.
Муравьиная кислота мигрирует главным образом в растворенном состоянии, в виде ионов и недиссоциированных молекул, количественное соотношение между которыми определяется константой диссоциации К25°С = 2,4. 10-4 и значениями рН . При поступлении муравьиной кислоты в водные объекты она разрушается главным образом под влиянием биохимических процессов.
| В незагрязненных речных и озерных водах муравьиная кислота обнаружена в концентрациях 0-830 мкг/дм3 , в снеговых — 46-78 мкг/дм3 , в грунтовых — до 235 мкг/дм3 , в морских — до 680 мкг/дм3 . Концентрация муравьиной кислоты подвержена заметным сезонным колебаниям, что определяется главным образом интенсивностью биохимических процессов, протекающих в воде. |
| ПДКв — 3,5 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности — общесанитарный), ПДКвр — 1,0 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности — токсикологический). |
Уксусная кислота
| ПДКв — 1,0 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности — общесанитарный), ПДКвр — 0,01 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности — токсикологический). |
Пропионовая кислота
Пропионовая кислота может поступать в природные воды со стоками химической промышленности.
Пропионовая кислота способна ухудшать органолептические свойства воды, придавая ей запах и кисловато-вяжущий привкус. Наиболее существенным для пропионовой кислоты является неблагоприятное влияние на санитарный режим водоемов и в первую очередь на процессы БПК и кислородный режим. На полное биохимическое окисление 1 мг пропионовой кислоты затрачивается 1,21 -1,25 мг молекулярного кислорода.
| ПДКвр — 0,6 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности — санитарно-токсикологический). |
Масляная кислота
| ПДКв — 0,7 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности — общесанитарный). |
Молочная кислота
В природных водах молочная кислота в микрограммовых концентрациях присутствует в результате образования в процессах жизнедеятельности и посмертного разложения водных организмов и биохимической трансформации содержащихся в воде органических веществ.
Молочная кислота находится в воде преимущественно в растворенном состоянии в виде ионов и недиссоциированнных молекул, количественное соотношение между которыми определяется константой диссоциации К25°С = 3. 10-4 и зависит от рН среды. Молочная кислота частично мигрирует в виде комплексных соединений с тяжелыми металлами.
Концентрация молочной кислоты подвержена заметным сезонным изменениям, что определяется главным образом интенсивностью биохимических процессов, протекающих в воде.
| Молочная кислота в незагрязненных поверхностных водах обнаруживалась в концентрациях от 0,1 до 0,4 мкг-экв/дм3 . |
| ПДКв — 0,9 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности — общесанитарный). |
Бензойная кислота
В незагрязненных природных водах бензойная кислота в небольших количествах образуется в процессах жизнедеятельности водных организмов и их посмертного разложения. Основным источником поступления больших количеств бензойной кислоты в водоемы являются стоки промышленных предприятий, так как бензойная кислота и различные ее производные широко используются при консервировании пищевых продуктов, в парфюмерной промышленности, для синтеза красителей и т.д.
Бензойная кислота хорошо растворима в воде, и содержание ее в поверхностных водах будет определяться концентрацией сбрасываемых сточных вод и скоростью биохимического окисления.
Токсичными свойствами бензойная кислота практически не обладает. Неблагоприятное действие ее на водоем связано с изменением кислородного режима и рН воды.
| ПДКв — 0,6 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности — общесанитарный). |
Гумусовые кислоты
Гуминовые и фульвокислоты, объединяемые под названием гумусовые кислоты, нередко составляют значительную долю органического вещества природных вод и представляют собой сложные смеси биохимически устойчивых высокомолекулярных соединений.