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.
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.