Оценка общей щелочности и общей жесткости питьевой воды г. Магнитогорска

ОЦЕНКА ОБЩЕЙ ЩЁЛОЧНОСТИ И ОБЩЕЙ ЖЁСТКОСТИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ Г.МАГНИТОГОРСКА

Коробова Н.Л.

Питьевая вода г.Магнитогорска использовалась в модельном эксперименте для приготовления модельных кислых метеорных вод и в качестве контрольного раствора.

В нашей стране нормирование качества поверхностных вод суши осуществляется в соответствии с Правилами охраны поверхностных вод суши от загрязнения сточными водами (1975). Целью разработки и законодательного утверждения Правил является предупреждение и устранение существующего загрязнения сточными водами экосистем, используемых в качестве водосбора для хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также культурно-бытовых нужд населения и рыбохозяйственных целей.

В Правилах и соответствующих ГОСТах указываются требования к составу и свойствам воды для каждого вида водопользования, в том числе к составу и свойствам питьевой воды. Среди свойств питьевой воды, которые должны отвечать общим требованиям, важное место занимают рН и жесткость питьевой воды. Эти показатели строго регламентированы и согласно ГОСТ 2874-82, ГОСТ 6055-86 и ГОСТ 4151-72 не должны превышать соответсвующих значений. Так, общая жесткость не должна превышать 7 ммоль/л (в некоторых случаях по согласованию с санитарно-эпидемиологической службой - 10 ммоль/л), а значения рН питьевой воды должны соответствовать диапазону 6,0-9,0. В случае, когда вода, используемая для хозяйственно-питьевого водоснабжения дренирует известковые отложения, ее свойства (щелочность и жесткость) существенно отличаются от нормативных. Вода считается жесткой, если жесткость составляет от 6.10-3 до 1.8.10-3 моль/л, и очень жесткой и непригодной к употреблению, если жесткость составляет 1.8 ммоль/л и более. Однако большое значение имеют величины постоянной и устранимой жесткости и их соотношение. Пробоотбор и анализ питьевой воды Ленинского и Правобережного районов г.Магнитогорска проводили летом 1999-2000гг. Снабжение выше названных районов г.Магнитогорска обеспечивается Янгельским водозабором, близость расположения которого к доломитовым отложениям определяет повышенную минерализацию, жесткость и щелочность питьевой воды. Для оценки размеров устранимой жесткости каждый образец некипяченой воды делили на две части. Одну из них кипятили в течение трех минут и отстаивали в течении двух суток, другую - оставляли в течении двух суток в исходном состоянии. Затем образцы анализировались. Образцы 1999 года анализировались без отстаивания. Значения рН, рСа и рМg определяли методом селективной ионометрии, а общую жесткость (согласно ГОСТ 4151-72) и щелочность - методом титрования.

Все исследуемые образцы питьевой воды характеризуются щелочной или слабощелочной реакцией (табл.1 и 2). В 1999году диапазон значений рН некипяченой воды составил 8.5-9.3, что превышает норму на 0.3-0.6 единицы рН. Подобная жесткость природных вод (В.С.Самарина,1981; А.М.Никаноров,1985; А.М.Никаноров,Е.В.Посохов,1985) обуславливается присутствием карбонатов кальция и магния. Данные таблиц 1 и 2 также подтверждают присутствие в питьевой воде г.Магнитогорска повышенных количеств ионов кальция и магния, то есть исследуемая вода характеризуется повышенными величинами жесткости и общей щелочности. Значение общей жесткости, определяемой методом титрования составляют 7-12 ммоль/л, а жесткости, определяемой потенциометрически, в ряде случаев, - 20 ммоль/л, что превышает нормативные значения в 2-3 раза. Согласно данным потенциометрического анализа, содержание магния в питьевой воде в результате ее кипячения и отстаивания практически во всех случаях снизилось до нормативных. Содержание кальция в питьевой воде после кипячения и отстаивания также уменьшилось и стало близким к нормативному значению в большинстве случаев. Изменение индивидуальных значений исследуемых показателей кислотно-основного состояния питьевой воды г.Магнитогорска показало, что содержание Мg в исследуемых образцах питьевой воды уменьшается в большей степени по сравнению с содержанием Са. Разница количеств осаждаемых Са и Мg объясняется разной растворимостью МgСО3 и СаСО3, ответственных за создание соответствующих уровней концентраций этих элементов в питьевой воде г.Магнитогорска. Карбонатами Са и Мg - МgСО3 и СаСО3, а также гидрокарбонатами Са и Мg - Мg(НСО3)2 и Са(НСО3)2 питьевая вода г.Магнитогорска обогащается в результате процессов дренирования известково-доломитовых пород, вблизи которых расположены артезианские скважины городского водозабора. Растворимость МgСО3 меньше растворимости СаСО3, поэтому произведение растворимости МgСО3 достигается быстрее, чем произведение растворимости СаСО3, что при кипячении и ведет к осаждению Мg2+ в больших количествах по сравнению с ионами Са2+.

Устранимая гидрокарбонатная жесткость образцов питьевой воды 1999 года составила в среднем 1.4.10-2 моль/л, то есть 9% от общей жесткости. обусловленной суммарным содержанием солей кальция и магния. Соответственно постоянная жесткость, обусловленная кальцево-магниевыми солями всех присутствующих в воде анионов, за исключением гидрокарбонатного, составила 91%.

Все исследуемые образцы некипяченой воды 2000 года характеризуются повышенными значениями активностей ионов кальция и магния (магнезиальной агрессивности). 8.9.10-2 - 3.2.10-2 и 1.7.10-2 - 7.9.10-3 (табл.2). Таким образом, суммарная жесткость определенная потенциометрически, составила 3,5.10-2 - 4.10-2моль/ л и более, что в 3.5 - 4 раза и более выше нормы. Средняя жесткость, определенная комплексометрическим титрованием, составляет 7,7.10-3 - 5,6.10-3моль/л, что находится в пределах нормы. Однако с учетом коэффициентов варьирования максимальные значения титруемой жесткости достигают 2.10-2 моль\л, что в 2- раза выше нормы. Подобные высокие значения титруемой жесткости наблюдаются исключительно в некипяченой воде. Для образцов некипяченой воды максимальные значения титруемой жесткости не превышают 8.10-3моль/л и в подавляющем большинстве случаев находятся в пределах нормы.

Среднее значение устранимой жесткости образцов 2000года, определенным титрованием, составляет 2.1.10-3моль/л, что составляет около 30% от среднего значения титруемой общей жесткости и выше в 3 раза величины устранимой жесткости образцов 1999 года. Такое возрастание величин устранимой жесткости в образцах воды 2000 года по сравнению с величинами устранимой жесткости образцов воды 1999 года.

Магнезиальная агрессивность (активность ионов магния) характеризуется также повышенными значениями (табл. 1 и 2). После кипячения величины показателя снижаются до нормы.

вода качество состав щелочность

Очевидно, является результатом кипячения с последующим отстаиванием. Однако, возможно, что еще одной причиной различия значений устранимой жесткости в образцах 1999 и 2000 гг. частично служит разный объем выборок.

Коэффициенты варьирования для рН, рСа, рМg, общей щелочности и общей жесткости в образцах некипяченой воды составили 3.2; 1.2;30.5; 12.6; 41.3,соответственно, а в образцах некипяченой воды - 2.0; 50.1; 27.4; 13.3; 30.4. соответственно.

Наибольшим постоянством значений отличаются величины коэффициентов варьирования рН и общей щелочности. А наибольшим разнообразием - коэффициенты варьирования рСа и общей жесткости.

Выводы

Питьевая вода г.Магнитогорска характеризуется щелочной реакцией и повышенными значениями жёсткости и магнезиальной агрессивности (рМg), что объясняется процессами взаимодействия её с известково-доломитовыми отложениями при дренировании последних. Кипячение питьевой воды ведёт к снижению величин жёсткости, магнезиальной агрессивности и щелочности до нормативных.

Литература

1. Алексеев В.Н. Курс качественного химического анализа. - М.: 1974.
2. Алексеев В.Н. Курс количественного анализа . - М.:Химия, 1974.
3. Алимарин Н.П., Ушакова Н.Н. Справочное пособие по аналитической химии. - М.:МГУ, 1989.
4. Кульский Л.А., Левчкнко Т.М., Петрова М.В. Химия и микробиология воды/Практикум, Киев, 1976/
5. Никоноров А.М., Посохов Е.В. Гидрохимия . - Л.: Гидрометеоиздат, 1985.
6. Самарина В.С. Гидрогеохимия - Л.: ЛГУ,1977.
7. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведение. - М.: МГУ,1979.

Больше работ по теме: