Отбор проб воды и их консервация
Практическая работа № 4-17
Тема: «Требования, предъявляемые к качеству воды, используемой в рыбоводных целях. Отбор проб воды и их консервация»
Цель работы: Изучить требования, предъявляемые к качеству воды в рыбоводных прудах. Освоить методики отбора проб воды и способов ее консервации.
Задание: 1. Ознакомиться с требованиями к качеству воды в рыбоводных прудах.
2.Записать в рабочую тетрадь основные параметры, характеризующие
качество воды.
3. Выписать показатели концентраций вредных веществ, предельно допустимые в воде рыбоводных прудов.
4. Изучить методики отбора проб из различных водоемов.
5. Изучить способы консервации и хранения проб.
6. Ответить на вопросы.
Краткие сведения:
Качество воды, используемой в технологическом процессе, должно обеспечивать оптимальный режим выращивания рыбы, не только исключающий возникновение заморных явлений, но способствующий получению максимальной рыбопродуктивности.
Основными показателями, характеризующими качество воды, используемой в рыбоводных целях являются:
-температура;
-прозрачность и цветность;
-водородный показатель (рН);
-содержание растворенных газообразных веществ (кислорода, углекислоты, аммиака, сероводорода, метана);
-органические вещества;
-биогенные элементы;
-солевой состав;
-микробиологические показатели.
Температура воды: вода характеризуется низкой теплопроводностью, из-за которой возникает эффект слоистости (летом у поверхности вода теплая, у дна - холодная, в зимний период - у поверхности вода более холодная, чем у дна). В зависимости от отношения к температуре воды рыбы делятся на тепловодных (так, для карпа оптимальной является температура 23-28°С) и холодноводных (оптимальная температура воды для форели -14-18°С).
|
|
|
Прозрачность и цветность: отмечено, что чем ближе цвет воды к голубому, тем она более прозрачна, чем желтее цвет воды, тем ниже ее прозрачность. Чем менее прозрачна вода, тем лучше развит в ней фитопланктон.
Водородный показатель (рН): наиболее благоприятно для рыб нейтральное значение pН. При значительных сдвигах рН в кислую или щелочную сторону снижается интенсивность дыхания рыбы. Допустимые значения рН зависят от вида рыбы. Так, щука переносит колебания рН в пределах 4,8-8,0, форель - 4,5-9,5, карп - 4,3-10,8 ед.
Газовый состав: с повышением температуры воды и увеличением ее минерализации растворимость газов ухудшается. При снижении уровня растворенного в воде кислорода ухудшается потребление рыбой кормов. Наибольшее значение для рыбы имеют кислород и углекислый газ. Оптимальное содержание растворенного кислорода для карпа 6-8 мг/л, для форели - 9-11 мг/л, содержание углекислого газа - 10-20 мг/л.
|
|
|
Органическое вещество: присутствует в воде в растворенном и взвешенном виде, пополняется за счет фотосинтеза фитопланктона, хемосинтеза некоторых видов бактерий. Поступает в водоемы с атмосферными осадками и промышленными стоками.
Биогенные элементы: к ним относятся фосфаты, нитраты, микроэлементы, обеспечивающие развитие фито- и зоопланктона. От уровня их развития зависит продуктивность водоемов.
Соленость: суммарное значение количества растворенных в воде солей. По данному показателю различают 3 группы водоемов: пресные - содержание солей до 1мг/л, солоноватые - 1-15 мг/л, соленые - 15-40 мг/л.
В рыбоводных хозяйствах качество воды оценивают также по показателю общей жесткости. Чем выше жесткость, тем выше осмотическое давление, к которому чувствительна рыба.
Общие требования и нормы качества воды, поступающей в рыбоводные хозяйства, зависят от категории прудов и типа хозяйств. Основные нормы, характеризующие качество воды, показаны в таблицах 1, 2 и 3.
Таблица 1 - Показатели качества воды, пригодной для рыбоводных прудов
| Показатели | Вода пригодна | Вода не пригодна |
| Цвет | Чистый | Бурый (болотная вода, повышенная окисляемость) |
| Запах и вкус | Обычный | Необычный (запах фенола, нефти, керосина) |
| Осадок | Небольшой (при отстаивании) | Большой, бурого цвета |
| Загрязнение | Нет | Сброс сточных вод вблизи источника водоснабжения; вода, сбрасываемая промышленными или сельхозпредприятиями |
| Наличие в источни-ке рыб; заморы | Водятся лещ, язь, плотва, окунь, щука; заморов нет | Рыба не водится из-за плохого качества воды, либо водится карась; периодически возникают заморы |
|
|
|
Таблица 2 - Химические показатели, характеризующие пригодность воды для летних карповых
прудов (по ОСТ 15-247-81)
| Показатели | Оптимальное содержание | Допустимое содержание |
| Цветность, град. | 30-50 | - |
| Прозрачность, % средней глубины | до 50 | 50±20 |
| О2, мг/л | 6-8 | Понижение к утру не менее 2,0 |
| СО2, мг/л | до 10 | 30 |
| H2S, мг/л | 0 | 0,1 |
| рН, ед. | 7-8,5 | кратковременно 6,5-9,5 |
| Жесткость общая, град. | 3-8 | до 12 |
| Окисляемость, мгО2/л - перманганатная - бихроматная - агрессивная | 10-15 35-70 40-65 | 30 100 85 |
| Азот аммонийный, мг/л | до 1,0 | 2,5 |
| Аммиак NH3, мг/л | 0,01-0,07 | - |
| Нитриты, мг/л | до 0,2 | до 0,3 |
| Нитраты, мг/л | 0,2-1,0 | до 3,0 |
| Фосфаты, мг/л | 0,2-0,5 | 2.0 |
| Железо общее, мг/л | до 2-5 | - |
| Сульфаты, мг/л | до 10 | 20-30 |
| Хлориды, мг/л | до 1 | 10 |
| Соленость. ‰ | до 1 | 1,5 |
| Сероводород | отсутствует | - |
|
|
|
Таблица 3 - Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воде, пригодной для прудовых хозяйств
| Вещества | Концентрация, мг/л |
| Медь, цинк, никель | 0,01 |
| Аммиак, олово, свинец | 0,1 |
| Магний | 50 |
| Мышьяк | 0,05 |
| Фенолы | 0,001 |
| Смолы | 2 |
| Нефтепродукты | 0,05 |
Отбор проб воды и их консервация
Отбор проб – операция, от правильного выполнения которой во многом зависит точность получаемых результатов. Отбор проб при полевых анализах необходимо планировать, намечая точки и глубины отбора, перечень определяемых показателей, количество воды, отбираемой для анализа, совместимость способов консервации проб для их последующего анализа. Чаще всего на водоеме отбираются так называемые разовые пробы. Однако при обследовании водоема может возникнуть необходимость отбора и серий периодических и регулярных проб – из поверхностного, глубинного, придонного слоев вод и т.д. Усредненные данные о составе вод дают смешанные пробы.
Различные виды водоемов (водоисточников) обуславливают некоторые особенности отбора проб в каждом случае. Рассмотрим основные из них.
Пробы из рек и водных потоков отбирают для определения качества воды в бассейне реки, пригодности воды для пищевого использования, орошения, для водопоя скота, рыборазведения, купания и водного спорта, установления источников загрязнения.
Для определения влияния места сброса сточных вод и вод притоков, пробы отбирают выше по течению и в точке, где произошло полное смешение вод. Следует иметь в виду, что загрязнения могут быть неравномерно распространены по потоку реки, поэтому обычно пробы отбирают в местах максимально бурного течения, где потоки хорошо перемешиваются. Пробоотборники помещают вниз по течению потока, располагая на нужной глубине.
Отбор проб из природных и искусственных озер (прудов) должен быть тщательно спланирован для получения информации, к которой можно было бы применять статистическую оценку. Слабопроточные водоемы имеют значительную неоднородность воды в горизонтальном направлении. Качество воды в озерах часто сильно различается по глубине из-за термальной стратификации, причиной которой могут быть фотосинтез в поверхностной зоне, подогрев воды, воздействие донных отложений и др. Следует отметить, что качество воды в водоемах (как озерах, так и реках) носит циклический характер, причем наблюдается суточная и сезонная цикличность. По этой причине ежедневные пробы следует отбирать в одно и то же время суток (например, в 12 часов), а продолжительность сезонных исследований должна быть не менее 1 года, включая исследования серий проб, отобранных в течение каждого времени года. Это особенно важно для определения качества воды в реках, имеющих резко отличающиеся режимы – межень и паводок.
Пробы влажных осадков (дождя и снега) чрезвычайно чувствительны к загрязнениям, которые могут возникнуть в пробе при использовании недостаточно чистой посуды, попадании инородных (не атмосферного происхождения) частиц и др. Пробы влажных осадков не следует отбирать вблизи источников значительных загрязнений атмосферы – например, котельных или ТЭЦ, открытых складов материалов и удобрений, транспортных узлов и др. Образцы осадков собирают в специальные емкости, приготовленные из нейтральных материалов. Дождевая вода собирается при помощи воронки (диаметром не менее 20 см) в мерный цилиндр (или непосредственно в ведро) и хранится в них до анализа (рис. 1).
Рисунок 1. Прибор для сбора жидких осадков (дождемер): а – воронка; б – мерный цилиндр.
Расчет количества осадков (h) в миллиметрах проводится по формуле:
где: V – объем собранной пробы осадков, мл;
D – диаметр воронки, см;
d – диаметр мерного цилиндра, см;
Н – высота столба собранной жидкости.
Отбор проб снега обычно проводят, вырезая керны на всю глубину (до земли), причем делать это целесообразно в конце периода обильных снегопадов (в начале марта). Объем снега в переводе на воду можно также вычислить по вышеприведенной формуле, где D – диаметр керна.
Пробы грунтовых вод отбирают для определения пригодности грунтовых вод в качестве источника питьевой воды, а также для технических или сельскохозяйственных целей; для определения влияния на качество грунтовых вод потенциально опасных хозяйственных объектов; при проведении мониторинга загрязнителей грунтовых вод.
Грунтовые воды изучают, отбирая пробы из артезианских скважин, колодцев, родников. Следует иметь в виду, что качество воды в различных водоносных горизонтах может значительно различаться, поэтому при отборе пробы грунтовых вод следует оценить доступными способами глубину горизонта, из которого отобрана проба, возможные градиенты подземных потоков, информацию о составе подземных пород, через которые пролегает горизонт. Поскольку в точке отбора пробы могут создаться концентрации различных примесей, отличные от их концентраций в водоносном слое, необходимо откачивать из скважины (или из родника, делая в нем углубление) воду в количестве, достаточном для обновления воды в скважине, водопроводе, углублении и т.п.
При отборе проб следует обращать внимание (и фиксировать в протоколе) на сопровождавшие отбор проб гидрологические и климатические условия, такие, как осадки и их обилие, паводки, межень и застойность водоема и др.
Пробы воды для анализа могут отбираться как непосредственно перед анализом, так и заблаговременно. Для отбора проб используют стандартные батометры либо бутыли вместимостью не менее 1 л, открывающиеся и наполняющиеся на требуемой глубине. В связи с тем, что для анализа полевыми методами по какому-либо одному показателю (за исключением растворенного кислорода и БПК) обычно достаточно 30–50 мл воды, отбор проб непосредственно перед анализом может быть выполнен в колбу вместимостью 250–500 мл.
Посуда для отбора проб должна быть чистой. Чистота посуды обеспечивается предварительным мытьем ее горячей мыльной водой (стиральные порошки и хромовую смесь не использовать!), многократным споласкиванием чистой теплой водой. В дальнейшем для отбора проб желательно использовать одну и ту же посуду. Сосуды, предназначенные для отбора проб, предварительно тщательно моют, ополаскивают не менее трех раз отбираемой водой и закупоривают стеклянными или пластмассовыми пробками, прокипяченными в дистиллированной воде. Между пробкой и отобранной пробой в сосуде оставляют воздух объемом 5–10 мл. В общую посуду отбирают пробу на анализ только тех компонентов, которые имеют одинаковые условия консервации и хранения.
Отбор проб, не предназначенных для анализа сразу же (т.е. отбираемых заблаговременно), производится в герметично закрывающуюся стеклянную или пластмассовую (желательно фторопластовую) посуду вместимостью не менее 1 л.
Для получения достоверных результатов анализ воды следует выполнять, по возможности, скорее. В воде протекают процессы окисления-восстановления, сорбции, седиментации, биохимические процессы, вызванные жизнедеятельностью микроорганизмов и др. В результате некоторые компоненты могут окисляться или восстанавливаться: нитраты – до нитритов или ионов аммония, сульфаты – до сульфитов; кислород может расходоваться на окисление органических веществ и т.п. Соответственно могут изменяться и органолептические свойства воды – запах, привкус, цвет, мутность. Биохимические процессы можно замедлить, охладив воду до температуры 4–5°С (в холодильнике).
Однако, даже владея полевыми методами анализа, не всегда можно выполнить анализ сразу же после отбора пробы. В зависимости от предполагаемой продолжительности хранения отобранных проб может возникнуть необходимость в их консервации. Универсального консервирующего средства не существует, поэтому пробы для анализа отбирают в несколько бутылей. В каждой из них воду консервируют, добавляя соответствующие химикаты в зависимости от определяемых компонентов.
В таблице 4 приведены способы консервации, а также особенности отбора и хранения проб. При анализе воды на некоторые показатели (например, растворенный кислород, фенолы, нефтепродукты) к отбору проб предъявляются особые требования. Так, при определении растворенного кислорода и сероводорода важно исключить контакт пробы с атмосферным воздухом, поэтому бутыли необходимо заполнять при помощи сифона – резиновой трубки, опущенной до дна склянки, обеспечивая переливание воды через край при переполнении склянки. Подробно особые условия при отборе проб (если они существуют) приводятся при описании соответствующих анализов.
Таблица 4 - Способы консервации, особенности отбора и хранения проб
| Анализируемый показатель | Способ консервации и количество консерванта на 1 л воды | Максимальное время хранения пробы | Особенности отбора и хранения проб |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 1. Активный хлор | Не консервируют | Несколько минут | – |
| 2. Аммиак и ионы аммония | Не консервируют | 2 часа | – |
| То же | 1 сут. | Хранить при 4°С | |
| 2–4 мл хлороформа или 1 мл концентрированной серной кислоты | 1–2 сут. | – | |
| 3. Биохимическое потреб-ление кислорода (БПК) | Не консервируют | 3 часа | Отбирать только в стеклянные бутыли |
| То же | 1 сут. | Хранить при 4°С | |
| 4. Взвешенные вещества | Не консервируют | 4 часа | Перед анализом взболтать |
| 5. Вкус и привкус | Не консервируют | 2 часа | Отбирать только в стеклянные бутыли |
| 6. Водородный показатель (рН) | Не консервируют | При отборе пробы | – |
| То же | 6 часов | В бутыли не оставлять пу-зырьков воздуха, предохранять от нагревания | |
| 7. Гидрокарбонаты | Не консервируют | 2 сут. | – |
| 8. Железо общее | Не консервируют | 4 часа | – |
| 3 мл концентрированной соляной кислоты (до рН 2) | 2 сут. | – | |
| 9. Жесткость общая | Не консервируют | 2 сут. | – |
| 10. Запах (без нагревания) | Не консервируют | 2 часа | Отбирать только в стеклянные бутыли |
| 11. Кальций | Не консервируют | 2 сут. | – |
| 12. Карбонаты | Не консервируют | 2 сут. | – |
| 13. Мутность | Не консервируют | 2 часа | Перед анализом взболтать |
| 14. Нефтепродукты | Не консервируют | В день отбора | Отбирать в стеклянные бутыли, для анализа используют весь объем пробы |
| 2–4 мл хлороформа | 5 сут. | – | |
| Экстракция на месте отбора | 1 мес. | – | |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 15. Нитраты | Не консервируют | 2 часа | – |
| 2–4 мл хлороформа | 3 сут. | Хранить при 4°С | |
| 16. Нитриты | Не консервируют | 2 часа | – |
| 2–4 мл хлороформа | 3 сут. | Хранить при 4°С | |
| 17. Окисляемость бихро-матная (ХПК) | Не консервируют | 4 часа | – |
| 10 мл серной кислоты | 1 сут. | Хранить при 4°С | |
| 18. Окисляемость перман-ганатная | Не консервируют | 4 часа | – |
| 50 мл раствора серной кислоты (1:3) | 1 сут. | Хранить при 4°С, при опре-делении учитывать количество прибавленной кислоты | |
| 19. Прозрачность | Не консервируют | 4 часа | – |
| 20. Растворенный кислород | Не консервируют | 1 сут. | Отбирать в кислородные склянки и фиксировать на месте отбора |
| 21. Сероводород (сульфиды) | Не консервируют | 1 сут. | Отбирать в отдельные склянки и фиксировать на месте отбора |
| 22. Сульфаты | Не консервируют | 7 сут. | – |
| 23. Сухой остаток | Не консервируют | В день отбора | – |
| 2 мл хлороформа | 1–2 сут. | – | |
| 24. Фенолы | Не консервируют | В день отбора | Отбирать в стеклянные бутыли |
| 4 г гидроксида натрия | 1–2 сут. | Хранить при 4°С | |
| 25. Фосфаты (полифосфаты, общий фосфор) | Не консервируют | В день отбора | – |
| 2–4 мл хлороформа | 1 сут. | – | |
| 26. Фториды | Не консервируют | 7 сут. | Отбирать в полиэтиленовую посуду |
| 27. Хлориды | Не консервируют | 7 сут. | – |
| 28. Цветность | Не консервируют | В день отбора пробы | – |
| 2–4 мл хлороформа | 1–2 сут. | – |
Вопросы:
1. Какое оборудование используется для отбора проб воды?
2. Какие гидрохимические параметры исследуются при изучении водоема в рыбоводных целях?
3. В чем особенности отбора проб воды из различных водоемов?
4. Почему проводится консервация проб воды?
5. Какие вещества используются при консервации проб воды?
6. При каких условиях необходимо хранить пробы воды?
Температура
Температура является важной гидрологической характеристикой водоема, показателем возможного теплового загрязнения. Измерения температуры воды необходимы также при выполнении некоторых гидрохимических анализов (растворенный кислород, БПК). Тепловое загрязнение водоема происходит обычно в результате использования воды для отвода избыточного тепла и сбрасывания воды с повышенной температурой в водоем. При тепловом загрязнении происходит повышение температуры воды в водоеме по сравнению с естественными значениями температур в тех же точках в соответствующие периоды сезона.
Тепловое загрязнение опасно тем, что вызывает интенсификацию процессов жизнедеятельности и ускорение естественных жизненных циклов водных организмов, изменение скоростей химических и биохимических реакций, протекающих в водоеме. В условиях теплового загрязнения значительно изменяются кислородный режим и интенсивность процессов самоочищения водоема, изменяется интенсивность фотосинтеза и др. В результате этого нарушается, часто необратимо, природный баланс водоема, складываются особые экологические условия, негативно сказывающиеся на животном и растительном сообществе.
Проводить измерение температуры следует в нескольких точках водоема, отстоящих друг от друга на несколько сот метров: в месте, где ожидается тепловое загрязнение, и в контрольной точке (температурный фон). Необходимо учитывать, что в выбранных точках должны быть близкие физические и гидрологические условия: скорость течения, глубина, продуваемость, освещенность солнцем и др. Если изучается проточный водоем, то точка контроля должна быть выше по течению.
Следует избегать измерения температуры в местах возможного естественного прогрева воды – на отмелях, в зарослях водных растений и т.п., так как в подобных местах температура обычно значительно превосходит общий температурный фон.
Температура воды определяется непосредственно на водоеме калиброванным термометром с ценой деления 0,1–0,5°С (в отдельных случаях оправдано измерение с ценой деления 1°С). Термометр устанавливают в пробоотборнике, который размещают на выбранной глубине, и выдерживают на нужной глубине не менее 5–10 мин, после чего пробоотборник поднимают и, не вынимая термометр, сразу же определяют температуру. При глубоководных измерениях необходимо использовать пробоотборники опрокидывающегося типа, заполняемые водой на требуемой глубине.
Температуру поверхностных слоев определяют, опуская термометр на глубину 15–20 см. Температура в поверхностных слоях воды может значительно (на 3–5°С и более) отличаться от температуры на глубинах в несколько метров. Предметом особого внимания должны быть впадающие в водоем реки, каналы и сточные канавы. При наличии впадающих в водоем притоков (сточных канав, ручьев, рек) определите температуру также в зонах смешения воды в местах их впадения в водоем. При наличии разницы в измеренных температурах в несколько градусов* можно говорить о тепловом загрязнении водоема.
Погрешность измерения температуры можно свести к минимуму, выполняя следующие правила:
для измерений используйте только калиброванный термометр**;
измеряйте температуру в разных точках одним и тем же термометром;
результатом измерения считайте среднее арифметическое нескольких наблюдений.
Оборудование
Калиброванный термометр, пробоотборник (для глубоководных измерений).
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 711; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!