ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ХПК В ПРИРОДНЫХ ВОДАХ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ

Даже в чистой природной воде присутствуют органические соединения различной химической природы. Природными источниками органических веществ в воде являются останки животных, погибшие растительные организмы (как обитающие в воде, так и попадающие в водоем по воздуху и с током воды при разливах рек и озер). Вода также загрязняется органическими веществами в результате хозяйственной деятельности человека. Так источниками органики являются сельскохозяйственные стоки, транспортные предприятия, предприятия разных видов промышленности, полигоны ТБО и несанкционированные свалки мусора. Органические загрязнения попадают в водоем преимущественно со сточными и дождевыми водами, смываются с почвы. Однако в зависимости от условий (времени года, географического положения водоема) их концентрация может варьировать в широких пределах.

Количество кислорода, требуемого на окисление органических веществ дает величину ХПК – химического потребления кислорода. ХПК – это масса кислорода (мг), необходимая для окисления веществ, содержащихся в 1 л исследуемой воды (мг кислорода/л, мгО/л) [2]. Чаще всего в роли таких соединений выступают органические вещества.

Чем опасен высокий уровень ХПК? В естественных природных условиях находящиеся в воде органические вещества разрушаются бактериями в процессе аэробного биохимического окисления с образованием оксида углерода(IV). При этом окислителем выступает растворенный в воде кислород. Если в водоёме высока концентрация органических веществ, то большая доля растворенного кислорода потребляется на биохимическое окисление, лишая гидробионтов части доступного кислорода.

Поэтому задачей очистки сточных вод является снижение концентрации загрязнений до нормативных показателей, определенных, как правило, ГОСТ и СанПиН. Процесс очистки воды осуществляется на очистных станциях и сооружениях. Компоновка очистных сооружений может быть различной в зависимости от качества и количества обрабатываемой воды и уровня загрязнений, но в целом, очистные сооружения имеют схожую схему обработки стоков с целью снижения ХПК, как показателей степени загрязнения сточных вод.

Таким образом, масштабы поступления органических соединений в окружающую среду весьма значительны. Проблема загрязнения окружающей среды органическими загрязнителями не нова, но по-прежнему стоит достаточно остро и может иметь самые серьёзные последствия. В связи с этим важно осуществлять эколого-аналитический контроль уровня ХПК различных природных объектов (главным образом, водоемов).

Целью нашего исследования являлась оценка уровня загрязненности органическими веществами водоемов некоторых территорий Оренбургской области.

Содержание органических веществ в воде оценивали методом Кубеля по методике, описанной Васильевым В.П. с соавт. [2].

Методика определения ХПК основана на способности веществ, содержащихся в воде, реагировать с окислителями. В качестве окислителя часто используют перманганат калия, а результаты определений пересчитывают на кислород.

Стандартный раствор перманганата калия, KMnO₄, с концентрацией 0,01 моль/л готовили растворением навески препарата в воде. Раствор серной кислоты, H₂SO₄, с концентрацией 4 моль/л получали разбавлением концентрированной серной кислоты. Стандартный раствор щавелевой кислоты, H₂C₂O₄, с концентрацией 0,01 моль/л готовили по навеске кристаллогидрата. Все использованные нами реактивы имели квалификацию «ч.д.а». Затем смешивали аликвоту 50 мл исследуемой воды, 5 мл раствора серной кислоты и добавляли из бюретки 7,5 мл стандартного раствора перманганата калия, после чего полученную смесь кипятили 10 минут. При ослаблении окраски добавляли еще несколько миллилитров раствора перманганата калия и снова кипятили. Фиксировали суммарный объем прибавленного перманганата калия (V₁). К горячей жидкости, снятой с плитки, осторожно добавляли еще раствора щавелевой кислоты до обесцвечивания раствора. Избыток прибавленной щавелевой кислоты в горячем растворе оттитровывали тем же раствором перманганата калия (V₂).

Расчет ХПК проводили по формуле:

,

Где  

 - молярная масса эквивалента кислорода;  

 - объем анализируемой воды.

Для изучения показания уровня ХПК отбирались пробы на следующих территориях: с. Бриент, Кваркенский р-н (водопроводная вода); г.Оренбург, Беляевское шоссе (вода из скважины ООО «Мусихин мир мёда»); п. Новосергеевка, Новосергиевский р-н (водоропроводная вода); г.Оренбург, ул.Комсомольская (водопроводная вода); п. Энергетик, Новоорский р-н (вода Ириклинского водохранилища); п. Гранитный, Новоорский р-н (озерная вода); озеро близ Гайского ГОКа. Результаты изучения показания уровня ХПК приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Уровень ХПК в воде, отобранной на различных территориях Оренбургской области

Согласно данным, приведенным в таблице 1, показатели ХПК оказались более высокими в пробах воды, отобранных близ с. Бриент (Кваркенский р-н), п. Энергетик (Ноовоорский р-н), п. Гранитный (Новоорский р-н), Гайского ГОКа (гайский р-н). В пробах воды, отобранных в г.Оренбурге и п. Новосергиевка показатели ХПК были самыми низкими. Согласно нормативным документам допустимые значения показателей не должны превышать 15 мгО/л [3, 4], что позволяет нам сделать вывод о небольшом уровне загрязнения водоемов органическими соединениями.

В тоже время вклад в величину ХПК могут давать и неорганические вещества, обладающие восстановительными свойствами, такие, как например, соединения железа(II), нитриты, сульфиты.

Показатели ХПК в пробах исследуемых образцов воды, вероятно, следует связать с особенностями экономико-географического положения данных водоемов. На территории Оренбургской области располагается ряд предприятий металлургической промышленности: Гайский ГОК, Медногорский МСК, Комбинат Южуралникель, Южно-Уральская золотодобывающая компания, Буруктальский металлургический завод и т.д [5]. Показания ХПК в природных водах Кваркенского, Новоорского, Гайского районов Оренбургской области, возможно, связаны с тем, что в данных регионах природные воды востока Оренбургской области находятся в зоне разработки месторождений руд черных металлов и полиметаллических руд цветных металлов (Кировское золоторудное месторождение, Кваркенский р-н; Гайское месторождение медных руд, Гайский р-н; месторождения Барсучий Лог и Джусинское; Новоорский р-н), отходами производства которых служат оксид серы(VI), сульфиты, соединения металлов в низких степенях окисления (Fe(II), Cu(I), Mn(II), Co(II) и т.д.) [1]. По-видимому, этим объясняется факт показателей ХПК в воде исследованных природных водоемах с. Бриент (Кваркенский р-н), п. Гранитный (Новоорский р-н), Гайского ГОКа (гайский р-н). Более высокие показатели ХПК в водах Ириклинского водохранилища (п. Энергетик; Новоорский р-н) вероятно, следует связать с деятельностью Ириклинской ГРЭС.

Список литературы:

1. Большина, Е.П. Экология металлургического производства: Курс лекций / Е.П. Большина. – Новотроицк: НФ НИТУ «МИСиС», 2012. – 155 с.
2. Васильев, В.П. Практикум по аналитической химии / В.П. Васильев, Р.П. Морозова, Л.А. Кочергина. - М.: Химия, 2000. - 328 с.
3. ГОСТ Р. 52708-2007. Вода. Метод определения химического потребления кислорода //М.: Стандартинформ. – 2007.
4. Правила СанПиН С. 2.1. 5.980-00 //Гигиенические требования к охране поверхностных вод.
5. Семенов, Е.А. Экономическая и социальная география Оренбургской области / Е.А. Семенов, Т. И. Герасименко, Р. Ш. Ахметов. - Оренбург: ОГУ, 2011. - 136 с.