Изучение качества воды в Суздальских Озерах

Изучение качества воды в Суздальских Озерах.

Работы выполнили Клименко Николай, Монастыренко Михаил

IX “ б “ класс школа № 150, школа № 623

Санкт - Петербург

1996 год.

Researching the quality (cleanliness) of water of the Susdalskie lakes.

The Susdalskie lakes are situated in limits of Saint-Petersburg and serve as a favorite resting place for many town-dwelers. That’s why it’s important for water of these lakes to be clean.

We performed investigation that included determination of concentration of nitric compounds in forms of nitrates, nitrites and ammonium salts.

All chemical analyses of water was done in ..... laboratory of СПГТУ РП.

The results tells that water of 1-st and 2-nd lake consistence of nitric compounds is low in all three forms and conforms with ecological standards. In water of 3-rd lake it’s observed high concentration of nitrites and ammonium salts that significantly exceeds highest permissible concentrations. Concentration of nitrites is 0.44 milligrams per liter and concentration of ammonium nitrogen is 0.38 milligrams per liter. Ecological norms are correspondingly 0.08 and 0.38 milligrams per liter maximum.

In same time snow coverage of the lakes was analyzed, because it’s pollution also aggravates the ecology of the lakes. 

The results of research entered into the database of ecological condition of reservoirs of Saint-Petersburg area.

Суздальские озера находятся в черте города Санкт - Петербурга и являются излюбленным местом отдыха горожан, в связи с чем к качеству воды в этих озерах предъявляются повышенные требования.

Нами было проведено исследование воды этих озер на содержание в ней соединений азота в виде нитратов, нитритов и аммонийных солей.

Химический анализ воды проводили в аккредитованной экоаналитической лаборатории СПГТУ РП. 

Результаты показали, что в первом и втором озерах содержание азота во всех трех формах невелико и не достигает предельно допустимых концентраций ( ПДК ). В третьем озере наблюдается значительное превышение ПДК по нитритам и аммонийным солям. Содержание азота нитритов достигает 0.44 мг/л при ПДК равном 0.08 мг/л, а содержание аммонийного азота составляет 0.38 мг/л при ПДК 0.50 мг/л.

Одновременно был проведен анализ снежного покрова озер, загрязнение которого вместе со стоками от жилой застройки на берегу озер вносят свой отрицательный вклад в состояние воды. 

Результаты исследования имеют практическое значение : данные анализов внесены в банк данных об экологическом состоянии водоемов Ленинградской области.

Вступление 

Есть в Санкт-Петербурге озера , носящие название Суздальских . Это чистейшие ключевые озера всегда манили к себе петербуржцев . Здесь строили дачи и летние дворцы , купались летом и катались на санях зимой . Здесь водилась рыба и гнездились птицы Но времена изменились. Вблизи озер на месте вырубленных лесов вырос огромный жилой район, появилась большая промышленная зона " Парнас ". Были проложены шоссейные и железные дороги, по ним двинулись потоки машин и тяжелые железнодорожные составы. Птицы стали покидать привычные гнездовья , звери уходили подальше от человека , в загрязненных водоемах погибала рыба . 

И хотя Суздальские Озера лишь крохотный уголок нашего общего дома, их судьба не может не волновать.

В своей работе мы попытаемся хотя бы разобраться в причинах загрязнения этих озер . 

Зимой 1996 года нами были взяты пробы воды и снега, анализ которых был проведен в лаборатории аналитической химии Санкт-Петербургского государственного технологического университета растительных полимеров под руководством сотрудников лаборатории 

Круговорот азота

Азот является элементом исключительно важным для органической жизни. Около 16 - 17 % его входят в состав всех белковых веществ, служащих основой всех живых организмов. В природе рассматриваемый элемент непрерывно проходит определенный цикл весьма многообразных превращений.

Малая устойчивость азотистых соединений в условиях высоких температур и избытка водяного пара заставляет предполагать, что при образовании земной коры и ее в дальнейшем охлаждении большая часть азота атмосферы сохранилась в свободном состоянии. Такие азтотсодержащие минералы, как нитриды, если и возникали в значительных количествах, то должны были быть погребены в глубоких слоях Земли, изолированных от ее поверхности громадными массивами более летучих и легких пород. 

Необходимые для развития более высокоорганизованной материи - живого вещества - соединения связанного азота могли образоваться на поверхности земной коры лишь после достаточного ее остывания. Необыкновенно частые и мощные электрические разряды в теплой и очень влажной атмосфере отдаленных геологических эпох обуславливали частичную диссоциацию водяного пара на элементы и энергичное связывание атмосферного азота в NO . Окись азота переходила затем в NO2 и азотную кислоту, которая вместе с дождем попадала в почву и взаимодействовала с имевшимися в последней солями. Т. о. первичным образованием соединений связанного азота Земля, повидимому, обязана грозам ( 1 ).

С развитием на ней органической жизни соли азотной кислоты послужили важнейшим материалом для выработки растениями основы их тканей - белковых веществ. Из растений белки частично переходят в организм животных, экскременты животных и их трупы, а также останки самих растений возвращают почве взятый из нее связанный азот. Под воздействием особых видов бактерий упомянутые останки “гниют”, т. е. претерпевают ряд сложных биохимических изменений, причем в конечном счете содержавшийся в них связанный азот переходит в аммиак и соли аммония ( 2 ) ( 3 ) . 

Эти конечные продукты вновь усваиваются растениями, частично подвергаются дальнейшей переработке в соли азотной кислоты ( 4 ) ( 5 ). 

HNO3 и нитраты

NH3 и соли аммония

2NH3 + 3O2 = 2HNO2 + 2H2O + 172 ккал ( 5 )

2HNO2 + O2 = 2HNO3 + 26 ккал ( 5 )

5C + 4KNO3 = 2K2CO3 + 2CO2 + 2N2 + 360 ккал ( 6 )

2N2 + 6H2O + 3C + 83 ккал = 4NH3 + 3CO2 ( 7 )

NH3 + HNO3- NH4NO3 ( 5 )

2NaNO3 - 2NaNO2 + O2 ( 5 )

Нитриты

Нитриты появляются в воде главным образом в результате биохимического окисления аммиака или восстановления нитратов. В поверхностных водах в присутствии достаточных количеств кислорода при высоких значениях окислительно-восстановительного потенциала доминируют процессы биохимического окисления.

Восстановление нитратов с образованием нитритов протекает в условиях дефицита кислорода в придонных слоях воды и в донных отложениях. В совокупности с другими ингредиентами концентрация нитратов и ее динамика и распределение в водоеме могут служить важными показателями названных выше процессов. Присутствие в повышенных концентрациях нитритов может свидетельствовать о загрязнении водоема.

Нитраты

Нитраты являются конечным продуктом биохимического окисления аммиака, образующегося главным образом в результате распада белковых веществ.

В поверхностных водах нитраты обычно присутствуют в заметных количествах за исключением периода интенсивного развития фитопланктона в водоемах, когда содержание нитратов может падать до исчезающе малых величин.

Повышенная концентрация нитратов может свидетельствовать об имевшем место в предшествующий период фекальными загрязнении водоема. 

Сведения об изменениях в концентрации нитратов и соотношений между концентрациями остальных форм азота могут быть использованы для характеристики интенсивности процессов самоочищения и самоочищающей способности водоемов.Аммонийный азот

В поверхностных водах аммонийный азот находится главным образом в виде ионов аммония и недиссоциированных молекул NH4OH.

Присутствие в незагрязненных поверхностных водах ионов аммония связано с процессами деградации белковых веществ, дезаминирования аминокислот, разложением мочевины. Увеличение концентрации ионов аммония наблюдается поэтому в периоды отмирания водных организмов, особенно в зонах их скопления: в придонном сливе водоема, в слоях повышенной плотности фито - и бактериопланктона. Ионы аммония могут образовываться в результате анаэробных процессов восстановления нитратов и нитритов. Значительное количество ионов аммония поступает в природные воды с атмосферными осадками. Высокие концентрации ионов аммония характерны для поступающих в водоемы сточных вод и промстоков предприятий пищевой, коксохимической, лесохимической и химической промышленности. 

Повышенное содержание ионов аммония указывает на ухудшение санитарного состояния водоема.Методика проведения анализов

Нитраты определялись на приборе ЭКОТЕСТ - 01 с помощью специальных электродов. 

Нитриты - на фотоколориметре с реактивом Грисса по интенсивности окраски раствора. 

Азот аммонийный - тем же методом ( по интенсивности окраски ) с фенолом и гипохлоритом. 

Результаты представлены в таблице, из которой следует, что содержание нитратов во всех озерах очень высокое и достигает 34 мг/л при ПДК 40 мг/л. 

Содержание нитритов в 1-м и 2-м озерах не выше 0.04 мг/л, но в 3-м озере их показатель в 5 раз превышает ПДК.

Наименьшее содержание ионов аммония в 1-м и 2- озерах, а в 3-м озере оно превышает ПДК. Это связано как с тем, что у берегов находятся заросли камыша, а также с тем, что у края воды стоят жилые постройки, стоки из которых попадая в озер, загрязняют его. 

Однако, загрязнение озер происходит не только из-за сбросов грязных вод, но и из-за загрязнения атмосферы.

Анализ снежного покрова, сделанный в пробе снега 4 апреля 1996 года, показал, что в атмосферных осадках присутствуют нитраты, нитриты и аммонийный азот, которые вносят свой вклад в общее содержание азота в воды озер.Результаты анализов проб снега и воды, взятых на Суздальских Озерах.



№

Место 

отбора 

проб

Нитриты

NO2

ПДК 0.08 мг/л

Нитраты

NO3

ПДК 40 мг/л

Ион 

NH4

ПДК 0.5 мг/л

1.

1-е озеро, середина

0.001

26.6

0.025

2.

1-е озеро, берег

0.04

30.0

0.005

3.

2- озеро, купальня

0.025

24.0

0.19

4.

протока во 2-е озеро

0.02

27.8

0.19

5.

3-е озеро, середина

0.438

34.2

0.78

6.

3-е озеро, берег

0.310

33.8

0.87

7.

Снег. 2-е озеро

0.085

0.7

0.38

Заключение.

Проведенные исследования показали, что оценка качества окружающей среды невозможна без знания химии, ее законов и умения применять их на практике. Регулярные анализы воды Суздальских озер позволили установить закономерности изменения ее состава и выявить причины загрязнения этих озер. На основе мониторинга ( постоянного планомерного наблюдения ) озер станет возможным предложить методы очистки их воды.

Список литературы

1. В. В. Некрасов “Курс Общей Химии “

2. “ Унифицированные методы анализа вод СССР “ В. 1. 

Л. Гидрометиздат 1978 г.

3. Ф. Г. Фельдман, Г. Е. Рудзитис “ Химия “ М. “Просвещение” 1990 г.