Методом в природных и сточных водах

Фосфор является необходимым элементом для жизни. Являясь важнейшим биогенным элементом, именно фосфор чаще всего лимитирует развитие продуктивности водоемов. Поэтому поступление избытка соединений фосфора с водосбора в виде минеральных удобрений с поверхностным стоком полей (с гектара орошаемых земель может выносится 0,4–0,6 кг фосфора), со стоками ферм (0,01–0,05 кг/сут. на одно животное), с недоочищенными или неочищенными бытовыми сточными водами (0,003–0,006 кг/сут. на одного жителя), а также с некоторыми производственными расходами приводит к резкому неконтролируемому приросту растительной биомассы водного объекта. Особенно характерен данный процесс для малопроточных и непроточных водоемов. Происходит изменение трофического статуса водоема, сопровождающееся перестройкой всего водного сообщества и ведущее к преобладанию гнилостных процессов (и, соответственно, возрастанию мутности, солености, концентрации бактерий).

В природных и сточных водах фосфор может присутствовать в разных видах. В растворенном состоянии (иногда говорят - в жидкой фазе анализируемой воды) он может находиться в виде ортофосфорной кислоты (Н₃РО₄)и ее анионовв виде мета-, пиро- и полифосфатов (эти вещества используют для предупреждения образования накипи, они входят также в состав моющих средств). Кроме того, существуют разнообразные фосфорорганические соединения - нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды, фосфолипиды и др., которые также могут присутствовать в воде, являясь продуктами жизнедеятельности или разложения организмов. К фосфорорганическим соединениям относятся также некоторые пестициды.

Минерализация приводит к превращению в ортофосфаты все, даже труднорастворимые, формы фосфатов в воде. Таким образом, определяется содержание общего фосфора в любой воде (этот показатель можно определять как для растворенных фосфатов, так и для нерастворимых соединений фосфора). Однако для природных вод, не содержащих или содержащих незначительное количество трудногидролизующихся фосфатов в твердой фазе, минерализации обычно не требуется, и получен­ный при анализе гидролизованной пробы результат с хорошим приближением может быть принят за содержание общего фосфора.

ПДК полифосфатов (триполифосфат и гексаметафосфат) в воде водоемов составляет 3,5 мг/л в пересчете на ортофосфат-анион РО₄^3-, лимитирующий показатель вредности – органолептический.

Диапазон определяемых концентраций ортофосфатов в воде при визуально-колориметрическом определении – от 0,2 до 7,0 мг/л, при фотометрическом определении – 0,01–0,4 мг/л. Определение визуально-колориметрическим методом возможно и при концентрации ортофосфатов более 7,0 мг/л после соответствующего разбавления пробы чистой водой.

Метод основан на получении восстановленной фосфорномолибденовой гетерополикислоты – "молибденовой сини".

При взаимодействии фосфатов с молибдатом (VI) в кислой среде образуется фосфорно-молибденовая гетерополикислота Н₇Р(Мо₂О₇)₆, которая восстанавливается аскорбиновой кислотой в присутствии сурьмяно-виннокислого калия до фосфорно-молибденового комплекса, окрашенного в голубой цвет.

Оптическую плотность образованного фосфорно-молибденового комплекса определяют на фотоэлектроколориметре при красном светофильтре. Содержание фосфора фосфатов в пробе определяют по показаниям прибора, пересчитанным по предварительно построенному градуировочному графику.

Цель работы – определение фосфат-иона в пробах природных вод.

Оборудование и реактивы:

– фотоколориметр;

– весы аналитические;

– весы технические;

– колбы мерные вместимостью 50, 100 см³;

– цилиндры мерные вместимостью 50, 100 см³;

– колбы конические плоскодонные вместимостью 100 см³;

– смешанный реактив – смесь …..;

– смесь аскорбиновой и серной кислот.

Ход работы

1. В коническую плоскодонную колбу вместимостью 100 см³ отбирают 50,0 см³ отфильтрованной исследуемой пробы воды. Объем отбирают пипеткой вместимостью 50 см³. К пробе добавляют 10,0 см³ смешанного реактива, и раствор хорошо перемешивают.

2. Через 10 мин на фотоэлектроколориметре измеряют оптическую плотность раствора при красном светофильтре в кювете с толщиной оптического слоя 5 см, используя в качестве сравнения дистиллированную воду.

3. Если исследуемая проба воды окрашена или слегка мутная, отдельно измеряют ее оптическую плотность относительно дистиллированной воды при красном светофильтре в кювете с толщиной оптического слоя 5 см, добавив к пробе 10 см³ смеси серной и аскорбиновой кислот вместо смешанного индикатора.

4. По градуировочной характеристике полученному значению оптической плотности ставят в соответствие значение концентрации фосфат-ионов в исходной пробе воды. Содержание фосфатов (С_х) в мг/дм³ находят по формуле 3.12.

(3.10)

где С_о – концентрация фосфат-ионов, найденная по градуировочной характеристике, мг/дм³;

n – степень разбавления исходной пробы воды (в случае, если исследуемую пробу не разбавляли, n = 1).

Форма записи результатов определения фосфат иона в пробах природных вод представлена в таблице 7.3.

Таблица 7.3. Форма записи результатов определения фосфат-иона

в пробах природных вод

5. Сделать выводы и предложить проект снижения фосфат-ионов в природных водах.