DETERMINAREA INDICATORILOR DE CALITATE PENTRU CARACTERIZAREA APELOR DE SUPRAFAŢĂ. CARACTERISTICI FIZICE

Transcript

1 DETERMINAREA INDICATORILOR DE CALITATE PENTRU CARACTERIZAREA APELOR DE SUPRAFAŢĂ. CARACTERISTICI FIZICE GENERALITĂŢI Sursele de alimentare cu apă a centrelor populate şi industriilor pot fi: Surse de apă de suprafaţă care sunt constituite din ape curgătoare (râuri, afluenţi şi fluvii), lacuri naturale şi artificiale şi apele mărilor şi oceanelor; Surse de apă subterană. Apele de suprafaţă reprezintă cea mai importantă sursă de apă potabilă pentru ţara noastră. Scopul analizei compoziţiei apelor de suprafaţă îl reprezintă stabilirea caracteristicilor fizice şi organoleptice, chimice, biologice şi bacteriologice şi radioactive, în raport cu condiţiile impuse în legislaţia în vigoare, pentru a se putea aprecia calitatea sau gradul de poluare al apelor de suprafaţă. Astfel, în HG nr. 100/2002 (actualizată) sunt prezentate Normele de calitate pe care trebuie să le îndeplinească apele de suprafaţă utilizate pentru potabilizare şi Normativul privind metodele de măsurare şi frecvenţa de prelevare şi analiză a probelor din apele de suprafaţă destinate producerii de apă potabilă. Poluarea apei reprezintă alterarea calităţilor fizice şi organoleptice, chimice, biologice, bacteriologice şi radioactive ale acesteia, produsă direct sau indirect de o activitate umană, apele rezultate devenind improprii pentru pentru folosirea normală ca apă de băut, industrială, agrement, în agricultură. Sursele de poluare pot fi clasificate în: Surse de poluare concentrate sau organizate (ape uzate municipale epurate, ape uzate industriale); Surse de poluare neorganizate (dispersate pe suprafaţă bazinului hidrografic şi sunt constituite din apele de precipitaţii care spală suprafeţele urbanizate, depozitele de reziduuri, terenuri pe care s-au aplicat îngrăşăminte sau pesticide). Categorii de poluanţi: Bacterii, virusuri, paraziţi; Compuşi organici biogeni; Compuşi poluanţi toxici; suspensii inerte, materiale coloidale sau materiale fin divizate ; 1

2 compuşi anorganici; apa caldă; substanţe petroliere; detergenţi; grăsimi şi uleiuri; substanţe radioactive. Indicatorii fizici şi organoleptici sunt: gustul, mirosul, culoarea, temperatura, conductivitatea electrică, turbiditatea, solidele în suspensie. RECOLTAREA PROBELOR DE APĂ Recoltarea probelor de apă de suprafaţă se face conform standardelor în vigoare. În mod curent recoltarea se face în recipienţi de polietilenă sau sticlă cu condiţia ca acestea să fie închise ermetic şi să nu conţină bule de aer. Pentru analizele bacteriologice se folosesc recipienţi din sticlă, deoarece pot fi spălaţi şi sterilizaţi prin încălzire. Principalele consideraţii generale privind alegerea recipienţilor de prelevare a probelor de apă sunt: 1) Materialul recipienţilor poate produce contaminarea probelor, de exemplu: sodiul şi siliciul pot fi eliberaţi în sticlă, iar substanţe organice din materialul plastic; 2) Poluanţii ce trebuiesc analizaţi pot fi adsorbiţi pe pereţii recipienţilor, de exemplu: urme de metale prin proces de schimb ionic pe suprafaţa sticlei, adsorbţia benzinelor pe material plastic etc. 3) Constuienţii din probe pot reacţiona cu materialul recipientului, de exemplu: fluorurile pot reacţiona cu sticla etc. De aceea, înainte de folosire se spală recipienţii de sticlă cu acid cromic şi cei de polietilenă cu acid clorhidric 1 M. Se recomandă evitarea folosirii acidului azotic concentrat pentru recipientele de polietilenă, deoarece acest acid are proprietăţi schimbătoare de ioni. 3- Nu se recomandă spălarea cu detergenţi (probele pot fi contaminate cu ioni PO 4. Dacă se impune spălarea cu detergenţi, se recomandă clătirea foarte bine cu apă şi apoi cu soluţie de acid în conformitate cu cele precizate mai sus. 2

3 DETERMINAREA CARACTERISTICILOR FIZICE A APELOR DE SUPRAFAŢĂ 1. Determinarea ph-ului şi a conductivităţii ph-ul se determină prin citiri directe la un ph-metru digital sau folosind hârtie indicatoare. ph-ul se poate modifica repede datorită proceselor fizice şi biologice ce au loc în proba de apă. Trebuie să se măsoare ph-ul cât mai repede posibil la locul de prelevare, într-un interval scurt nedepăşind 6 h de la prelevare. Dacă aceasta pare a fi imposibil sau inutil în anumite cazuri, se fixează un tub flexibil între robinetul de prelevare şi recipientul de prelevare şi se umple recipientul până când deversează. Altă variantă este aceea de a clăti recipientul şi de a-l imersa în proba de apă. Se umple evitând orice turbulenţă. Se elimină toate bulele de aer ale probei agitând uşor recipientul, apoi se închide. Se procedează la efectuarea analizei cât mai repede posibil, dar nu mai târziu de 24 h de la prelevare. Trebuie evitată orice schimbare de temperatură şi schimbul gazos cu atmosfera. Materiale şi aparatură - aparat ph/cond 340i, care permite efectuarea măsurătorilor de ph, Redox şi conductivitate rapid şi sigur. Se spală electrodul cu apă deionizată şi cu probă, apoi se imersează în probă. Se agită soluţia şi se citeşte valoarea ph-ului (se citeşte fără agitare). Se spală electrodul cu apă şi se imersează pentru a evita orice urmă provenind de la probă sau de la soluţia tampon. Pentru măsurarea conductivităţii se conectează celula TetraCon 325. Aparatul va recunoaşte automat celula de măsură şi comută automat la modul de măsură a conductivităţii. Dacă celula este deja conectată, apăsaţi în mod repetat tasta M până afişează SAL. 2. Determinarea turbidităţii Noţiunea de turbiditate realizează o corelare cu proprietăţile optice ale apelor, exprimând reducerea transparenţei acestora datorită atât materiilor în suspensie cât şi materiilor coloidale. Corelaţia turbidităţii cu cantitatea de materii în suspensie este dificilă datorită dimensiunilor, formei şi indicilor de refracţie diferiţi ai particulelor componente. Coloizii sunt agregate de atomi, molecule sau materiale mixte care au dimensiuni cuprinse între 0,001 si 0,1 μm, şi au proprietăţi diferite faţă de cele ale dispersiilor sau suspensiilor. Coloizii posedă sarcină electrică, fie datorită grupelor funcţionale din 3

4 structura lor, fie datorită adsorbţiei ionilor din soluţia în care se găsesc, fapt care le conferă un grad mare de stabilitate (practic coloizii sunt nesedimentabili în mod natural - sedimentarea se poate face numai prin adăugare de reactivi de coagulare şi floculare). Principiul metodei Metoda se bazează pe compararea intensităţii luminii dispersate de proba de analizat cu intensitatea luminii dispersate de către suspensia standard de referinţă, în aceleaşi condiţii de lucru (aceeaşi lungime de undă, aceleaşi condiţii de agitare). Cu cât este mai mare intensitatea luminii dispersate, cu atât este mai mare turbiditatea. Formazina este un polimer (obţinut din soluţie de sulfat de hidrazină şi hexametilen-tetramină) utilizată ca suspensie cu turbiditate standard (pentru metodele fotometrice), deoarece este mai uşor de preparat şi rezultatele sunt reproductibile comparativ cu soluţiile care conţin argilă. Turbiditatea poate fi exprimată în unităţi de formazină (FTU) sau în unităţi nephelometrice (NTU) funcţie de metoda după care se face determinarea. Turbiditatea se mai poate exprima prin grade de turbiditate în scara silicei. Gradul de turbiditate, denumit şi grad SiO 2, reprezintă turbiditatea realizată de 1 gram caolin sau pământ de infuzori într-un litru de apă. Materiale şi aparatură: - Spectrofotometru de tip JASCO; - Apă demineralizată pentru proba martor. De asemenea, turbiditatea poate fi măsurată cu ajutorului turbidimetrului de tip HANNA. Determinarea turbidităţii prin metoda fotometriei de absorbţie se efectuează la 450 nm prin citirea absorbaţei faţă de o probă martor de apă distilată şi calcularea valorii turbidităţii din curba de etalonare. Se va lucra la spectrofotometrul JASCO sau la un alt tip de spectrofotometru. Experimental se va aplica metoda cu ajutorul turbidimetrului HANNA. 2. Determinarea materiilor în suspensie totale şi materiilor sedimentabile Substanţele în suspensie care apar în apele de suprafaţă pot fi: nisip, argilă, nămol fin, subsţante organice şi anorganice fin divizate (de exemplu: fibre fine din industria celulozei, plancton, organisme microscopice). 4

5 Materiile în suspensie sunt substanţe insolubile care se pot separa prin: filtrare, centrifugare, decantare (dimensiuni de maxim 2 mm). Materiile în suspensie se determină conform STAS astfel: - conţinut total de materii în suspensie; - conţinut de materii în suspensie: sedimentabile, nesedimentabile, plutitoare; - determinarea pierderii la calcinare a materiilor totale în suspensie (conţinut în materii organice); - determinarea reziduului la calcinare al materiilor totale în suspensie (conţinut în materii minerale). a) Conţinut total de materii în suspensie Principiul metodei Separarea materiilor în suspensie prin filtrare, urmată de uscarea şi cântărirea acestora. Pentru ape uzate cu conţinut mare de materii în suspensie, filtrarea se face în laborator pe hârtie de filtru, iar pentru ape uzate cu conţinut mic de materii în suspensie filtrarea se face pe creuzet filtrant tip G4, cu strat de azbest. Materiale si aparatură - etuvă termoreglabilă la temperatura de 105,3 o C; - capsule de portelan; - hârtie de filtru de porozitate mică; hârtia de filtru se spală cu apă distilată fierbinte, se lasă să se scurgă bine şi se introduce în capsula de porţelan, şi apoi la etuvă timp de 1 oră, la 105,3 o C. Se răceşte jumătate de oră în exicator şi se cântăreşte la balanţă analitică. Se repetă operaţiile de uscare, răcire, cântărire până se aduce la pond constant; - pâlnie de filtrare. Proba de apă omogenizată în prealabil se filtrează pe hârtie de filtru. Reziduul se spală cu apă distilată pentru îndepărtarea sărurilor solubile. Precipitatul şi hârtia de filtru se usucă la 105,3 o C, timp de o oră, se răceşte jumătate de oră în exicator şi se cântăreşte la balanţa analitică. Materiitotalesuspensie= m2 - m V 1 * 1000 (mg/l) (2.1) în care: m 1 - masa capsulei cu hârtia de filtru, mg; 5

6 m 2 - masa capsulei cu hârtia de filtru şi solid, mg; V - volumul de apă uzată luat în analiză, ml. b) Determinarea materiilor în suspensie sedimentabile Principiul metodei Metoda volumetrică - se determină materiile sedimentabile după un interval de minute în cilindru gradat sau în con Imhoff. Se va aplica experimental. Metoda gravimetrică - materiile în suspensie sedimentabile se determină prin diferenţa între materialele totale în suspensie şi materialele în suspensie nesedimentabile din supernatant (după ce a avut loc sedimentarea liberă un timp determinat). Materiale şi aparatură - Conuri Imhoff sau cilindru de sticlă de 1 l (pentru conţinut mare de sedimente); - Baghetă (cu manşon de cauciuc); Proba de apă de suprafaţă omogenizată în prealabil se introduce în cilindrul gradat sau în conul Imhoff şi se menţine în poziţie verticală şi în repaus. După 2 ore se citeşte volumul sedimentului, observând linia de separare între sediment şi supernatant. Rezultatele se exprimă în (ml/l). 3. Determinarea temperaturii Temperatura este o caracteristică importantă ce influentează majoritatea proceselor fizice, chimice şi biologice care au loc pentru descompunerea materiei organice în procesul de autoepurare al apelor de suprafaţă. Variaţiile de temperatură implică fie deversarea apei calde provenite din procesele tehnologice în amonte (având ca rezultat scăderea cantităţii de oxigen dizolvat din emisar) sau infiltrări ale apelor de suprafaţă sau subterane (scăderea temperaturii cu 10 C conduce la încetinirea proceselor biologice). Se determină prin menţinerea termometrului în apă timp de minimum 5 min. 4. Determinarea culorii În conformitate cu SR ISO 7887/1997, o apă pură analizată în lumina transmisă, într-o adâncime de mai mulţi metri, emite o culoare albastru deschis care se poate modifica în prezenţa poluanţilor, pentru a produce o varietate infinită de culori. 6

7 Apele industriale şi uzate proaspete au coloraţie gri-deschis, spre deosebire de cele conţinând materie organică în descompunere care au coloraţie gri-închis. Apele uzate industriale au diferite coloraţii funcţie de compuşii poluanţi pe care-i conţin (exemplu: coloranţi, clor - ape uzate galbene etc.). În conformitate cu acelaşi standard sunt definite următoarele: Culoarea aparentă a apei: culoarea datorată substanţelor dizolvate şi materiilor în suspensie; ea se determină în proba de apă brută nesupusă filtrării sau centrifugării; Culoarea reală a apei: culoarea datorată numai substanţelor dizolvate; ea se determină după filtrarea probei de apă prin membrană cu porozitate de 0,45 μm. Pentru nevoi analitice, culoarea reală este cea care interesează. In practică, culoarea reală a apei poate fi neglijabilă, înteresând mai mult culoarea aparentă a probelor. Se va observa culoarea sau se va determina utilizând spectrofotometrul HACH