Реферат: Влияние естественных и антропогенных нарушений на экологию малых рек

Н. Г. Отюкова, О. Л. Цельмович, Г. И. Ганина

Малые реки являются начальными звеньями более крупных речных систем. Именно они определяют своеобразие водных биоценозов, особенности гидрологического и гидрохимического режимов питающихся их водами систем.

Вследствие ограниченной площади бассейна химический состав вод малых рек характеризуется большой изменчивостью во времени и пространстве, обусловленной влиянием различных факторов, среди которых определяющее действие имеют гидрологические, антропогенные и биотические.

Кислород является одним из важнейших растворенных газов, постоянно присутствующих в поверхностных водах, режим которого в значительной степени определяет химико-биологическое состояние водоемов.

Главными источниками поступления кислорода в поверхностные воды являются процессы абсорбции его из атмосферы и продуцирование в результате фотосинтетической деятельности водных организмов. Кислород может также поступать в водоемы с дождевыми и снеговыми водами, которые обычно им пересыщены.

Потребление в воде кислорода связано с химическими и биохимическими процессами окисления органических и некоторых неорганических веществ (Fe2+, Mn2+, NH4+, NO2-, Н2S, CH4 и др.), а также с дыханием водных организмов. Скорость потребления кислорода увеличивается с повышением температуры, количества бактерий и других водных организмов и веществ, подвергающихся химическому и биохимическому окислению. В поверхностных водах содержание растворенного кислорода колеблется от 0 до 14 мг/л и подвержено значительным сезонным и суточным колебаниям. В речных водах наиболее высокие концентрации наблюдаются обычно в осеннее время, наиболее низкие - зимой. Дефицит кислорода чаще наблюдается в водоемах, содержащих большое количество загрязняющих и гумусовых веществ. ПДК растворенного кислорода в природных водах составляет 4-6 мг/л.

Состав органических веществ в поверхностных водах формируется под влиянием многих факторов. К важнейшим из них относятся внутриводоемные биохимические процессы продуцирования и трансформации, поступления из других водных объектов, с поверхностным и подземным стоком, с атмосферными осадками, с промышленными сточными водами.

Под окисляемостью понимают число миллиграммов окислителя, которое нужно затратить на окисление органических примесей, содержащихся в анализируемой воде, объемом один литр. Различают окисляемость перманганатную, дихроматную, иодатную.

При хранении (инкубации) воды в склянке с притертой пробкой в условиях полной темноты содержание растворенного кислорода в ней убывает. Он затрачивается в результате жизнедеятельности микроорганизмов на окисление имеющегося в воде легкоусвояемого органического вещества.

Убыль растворенного кислорода в аэробных условиях за определенный промежуток времени называется биохимическим потреблением кислорода (в мг О2/л). Обычно инкубация проводится в течение 5 суток в темноте при 20°С (БПК5). Чем выше содержание в воде легкоокисляющегося органического вещества, тем больше потребление кислорода. В поверхностных водах величины БПК5 колеблются обычно в пределах от 0,5 до 4 мг О2/л и подвержены сезонным и суточным изменениям. Сезонные колебания в основном зависят от изменения температуры и от исходной концентрации растворенного кислорода.

Определение БПК в поверхностных водах используется для оценки содержания биохимически подвижных органических веществ, условий обитания гидробионтов, характеристики качества воды, а также при контролировании эффективности работы очистных сооружений. ПДК БПК в природных водах составляют 3,0 мг О2/л.

Определение растворенного кислорода

Титриметрический метод определения массовой концентрации растворенного кислорода по Винклеру основан на его реакции с гидроксидом марганца (II) в щелочной среде. Последний количественно связывает кислород, переходя при этом в соединение марганца (IV):

4MnCl2 + 8NaOH = 8NaCl + 4Мn(ОН)2 ,

2Mn(OH)2 + O2 = 2Н2МnО3,

2Н2МnО3 + 2Mn(OH)2 = 2МnМnО3 + 4Н2O.

При подкислении пробы в присутствии избытка иодида калия образуется иод, количество которого эквивалентно содержанию растворенного кислорода и определяется титрованием раствором тиосульфата натрия.

4КI + 4НС1 = 4КС1 + 4НI,

2МnМnО3 + 8НС1 + 4НI(изб.) = 4MnCl2 + 2I2 + 6Н2O,

2I2 + 4Na2S2O3 = 4NaI + 2Nа2S4O6.

Стандартизация раствора тиосульфата натрия

В колбу для титрования вносят 80 - 90 см3 дистиллированной воды, 10,0 см3 стандартного раствора дихромата калия, добавляют 1 г сухого KI и 10 см3 раствора НС1. Раствор перемешивают, выдерживают 5 мин. в темном месте и титруют пробу раствором тиосульфата натрия до появления слабо - желтой окраски. Затем добавляют 1 см3 раствора крахмала и продолжают титрование до исчезновения синей окраски.

Точную концентрацию раствора тиосульфата натрия находят по формуле:

СТ = СД · VД / VT, где

СТ - молярная концентрация эквивалента раствора тиосульфата натрия; СД - молярная концентрация эквивалента раствора дихромата калия; VТ - объем раствора тиосульфата натрия, пошедший на титрование, VД - объем раствора дихромата калия, взятый для титрования.

Выполнение измерений

Сразу после заполнения водой склянки фиксируют растворенный кислород, для чего в склянку с пробой воды вводят отдельными пипетками 1 см3 (при вместимости склянки до 150 см3) или 2 см3 (при вместимости склянки более 150 см3) раствора хлорида марганца и 1 или 2 см3 щелочного раствора иодида калия (при вместимости склянки до 150 см3 и более 150 см3 соответственно). Пипетку погружают каждый раз до половины склянки и по мере выливания раствора поднимают вверх. Затем быстро закрывают склянку стеклянной пробкой так, чтобы в ней не оставалось пузырьков воздуха, и содержимое тщательно перемешивают до равномерного распределения осадка в воде. Склянки с зафиксированными пробами помещают в темное место для отстаивания (не менее 10 мин. и не более 24 час.). После того, как осадок будет занимать менее половины высоты склянки, к пробе приливают 5 см3 или 10 см3 (в зависимости от вместимости склянки) раствора НС1, погружая при этом пипетку до осадка и медленно поднимая ее вверх по мере опорожнения. Склянку закрывают пробкой и содержимое тщательно перемешивают. Отбирают 50 см3 раствора, переносят его в колбу для титрования и титруют стандартным раствором тиосульфата натрия до тех пор, пока он не станет светло - желтым. Затем прибавляют 1 см3 раствора крахмала и продолжают титрование до исчезновения синей окраски.

Вычисления

Содержание растворенного в воде кислорода (мг/дм3) находят по формуле:

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--