Анализ нитратов в природных водах

Вряд ли найдётся человек, который бы не слышал о вреде нитратов. Мы привыкли думать, что основную опасность в плане содержания нитратов представляют ранние и несезонные овощи и фрукты. Но нитраты в питьевой воде – довольно распространённое явление. Откуда они там берутся, существует ли допустимая норма нитратов в воде и как обезопасить себя – узнаете из нашей статьи.

Для начала давайте выясним – что же такое нитраты и как они могут попасть в воду. Это соли азотной кислоты, которые могут оказывать токсичное воздействие на организм. Нитраты в воде, как правило, являются результатом попадания в источники водоснабжения стоков промышленных предприятий или азотосодержащих удобрений с полей.

Многие люди думают, что вода из скважины или колодца априори чище и здоровее той, что течёт из крана. Это далеко не так. Специалисты отмечают, что при анализе воды на нитраты, довольно часто бракуют как раз пробы воды из колодцев и скважин небольшой глубины. Также в зоне риска и поверхностные источники (реки, озёра). Причина этого заключается, в первую очередь, в использовании большого количества азотосодержащих удобрений и неразумной хозяйственной деятельности (например, когда колодец находится недалеко от места стоков с полей). Нитраты попадают в почву, а оттуда в грунтовые воды, а из них – в скважины и колодцы.

Если содержание нитратов в питьевой воде превышено, то её употребление может иметь довольно серьёзные последствия для здоровья. По статистике ВОЗ, во всём мире в результате отравления нитратами в воде умирает 3, 5 млн. человек. Подавляющее большинство из них (около 90%) –это дети до пяти лет. Именно поэтому нужно уделять внимание качеству питьевой воды, особенно, если в семье есть маленькие дети.

Чем же опасны нитраты в питьевой воде? При единоразовом попадании в организм большой дозы нитратов, они могут вызвать серьёзное отравление, вплоть до летального исхода (особенно у детей раннего возраста). Но даже если последствия отравления нитратами в воде вы заметили не сразу, накапливаясь в организме, они могут привести к развитию серьёзных заболеваний.

1. Онкологические заболевания (в частности, желудочно-кишечного тракта).
2. Нарушение работы поджелудочной и щитовидной железы
3. Сердечная недостаточность
4. Заболевания почек
5. Заболевания сердечно-сосудистой системы

Накапливаясь в организме, нитраты провоцируют так называемую метгемоглобинемию. При этом заболевании гемоглобин в крови замещается метгемоглобином, который не выполняет функцию переноса кислорода. Это ведёт к таким серьёзным последствиям как кислородное голодание, резко ухудшается состояние здоровья.

Учитывая опасность попадания нитратов в организм, актуальным становится вопрос, сколько нитратов может содержаться в воде, чтобы она не представляла опасности для здоровья. Этот параметр регулируется Государственными санитарными нормами. Согласно гигиеническим требованиям к качеству питьевой воды, содержание в ней нитратов не должно превышать 50 мг/л.

Определение нитратов в воде лучше провести, отдав её на анализ в лабораторию. Конечно, существуют и специальные тест-полоски, которые можно использовать в домашних условиях. Но если вы хотите получить точную исчерпывающую информацию, то лучше обратится к специалистам. Кроме того, у вас будет возможность провести сравнительный анализ воды сразу из нескольких источников.

После того, как проведено определение нитратов в воде, и результаты показали превышение нормы, необходимо решать проблему как можно скорее. Очистку воды от нитратов можно эффективно провести при помощи фильтра обратного осмоса. Но проблема в том, что зачастую нитраты в воде обнаруживаются именно в колодцах и скважинах. Тут наладить систему фильтрации сложнее, но всё же возможно. Для этого можно использовать насос и фильтровать уже ту воду, которую он качает. Если же возможности наладить очистку нет, то безопаснее перестать пользоваться водой из данного источника.

Если в качестве источника водоснабжения вы используете скважину и колодец важно не забывать о простых правилах профилактики, которые помогут минимизировать или исключить содержание нитратов в питьевой воде.

1. Размещайте колодец как можно дальше от уборной и хозяйственных построек.
2. Не разбивайте грядки вблизи источника водоснабжения
3. Правильно используйте удобрения на участке, не допускайте их «передозировки».
4. Организуйте над колодцем крышку или навес – это поможет избежать механических загрязнений.

Соблюдая эти простые правила, вы защитите воду от загрязнения и сохраните своё здоровье.

источник

Качество питьевой воды определяется ее органолептическими характеристиками. Одной из самых серьезных проблем является высокая концентрация нитратов — солей азотной кислоты, поступающих в воду из стоков от промышленной, бытовой и сельскохозяйственной деятельности. Определить нитраты в воде можно путем проведения химического анализа жидкости. При этом важным шагом является дальнейшая качественная очистка водного источника.

Избыток нитратов встречается в подземных и поверхностных водных источниках, реже — в скважинах глубиной до 35 метров. В артезианских водах соли азотной кислоты содержатся в минимальных количествах или почти отсутствуют.

Существует три уровня токсичности соединений, способных нанести вред человеку. Первый уровень — это нитрат, второй — нитрит, третий — опасный нитрозамин.

Негативное влияние на организм человека и домашних животных проявляется в следующем:

1. Нитраты способствуют образованию опасного вещества в крови — метгемоглобина, который приводит к кислородному голоданию. Если показатель метгемоглобина составляет 15 %, это проявляется быстрой утомляемостью, вялостью и головокружением. Увеличение метгемоглобина до 60 % приводит к летальному исходу.
2. Снижение уровня гемоглобина приводит к ухудшению работы сердечной и сосудистой системы, закупорке сосудов и капилляров, инсульту.
3. Недостаточность кислородного питания вызывает сильные головные боли, мигрени, обмороки и тошноту.
4. Превышение концентрации нитратов в воде становится причиной отравления, нарушения в работе ЖКТ, выделительной и эндокринной системы, разрушения зубной эмали и появления кариеса.
5. Опасно давать воду, перенасыщенную нитратами, домашним животным. Ведь подобная жидкость не проходит термической обработки, поэтому может привести к серьезным нарушениям в работе внутренних органов.

Скважина и колодец — главные источники воды для частных домовладений, которая используется в бытовых, хозяйственных и сельскохозяйственных нуждах.

Водный источник может загрязняться в следующих случаях:

• при использовании бытовой химии, сливаемой в грунт вблизи гидротехнического сооружения;
• при проведении сельскохозяйственных работ с применением удобрений, в состав которых входит азот и магний в высокой концентрации;
• при обустройстве кладбищ домашних животных и скота возле водозаборных точек.

Это приводит к насыщению почвы нитратами, которые вначале проникают в водные горизонты, а затем в частные гидросооружения.

Чтобы выбрать эффективный способ водоочистки, необходимо знать норматив, который установлен ВОЗ по ПДК (предельно-допустимой концентрации) нитратов.

Норма нитратов в воде составляет 45 мг на литр, в некоторых европейских государствах норма может быть увеличена до 50 мг на литр. Вода для приготовления пищи и напитков не должна содержать больше 10 мг/л нитратов.

В природных водных источниках содержание солей азотной кислоты не превышает 2 мг/л.

Быстро и качественно удалить нитраты из воды можно профессиональными очистными установками обратного осмоса и ионного обмена.

Подобный метод позволяет убрать большую часть нитратов в воде, добытой из скважины при помощи особых очистных элементов, которые эффективно фильтруют поступающую жидкость. Глубокая фильтрация позволяет задерживать вредные вещества и примеси на мембранах-перегородках.

Процесс очистки повторяется циклично до получения чистой воды, которая выводится в специальный бак, а осадок — в сточный резервуар.

Принцип осмоса основан на разделении жидкого вещества на два раствора, имеющих различную концентрацию. В рабочей системе поддерживается постоянное давление осмоса, которое определяет скорость прохождения жидкости через фильтрующие мембраны.

Система обратного осмоса — инновационный способ фильтрации воды, который позволяет снизить повышенное содержание имеющихся нитратов в воде до нормальных показателей.

Главное преимущество обратного осмоса — надежность конструкции, доступная установка и простота эксплуатации. Установить и настроить подобную систему достаточно просто, кроме того, она не требует больших энергетических и финансовых затрат на свое обслуживание.

Обратный осмос эффективен для снижения уровня нитратов, который превышает 35 г/л, а также для уменьшения сухой остаточной массы в воде.

Главный недостаток подобного способа очистки — высокая цена на готовый комплект. Малогабаритные установки предназначены для монтажа под кухонной мойкой, стандартные установки — для размещения в специальных помещениях. Системы обратного осмоса не менее востребованы в городских квартирах для фильтрации водопроводной воды.

Принцип ионного обмена предусматривает многоступенчатую фильтрацию поступающей жидкости, в результате чего опасные ионы вытесняются полезными соединениями.

Ионообменный фильтр позволяет быстро и качественно очистить воду от нитратных и прочих примесей, а также уменьшить ее жесткость.

Подобная фильтрация успешно используется в промышленности, сельском хозяйстве и быту.

В частном домовладении часто используется одноступенчатая схема ионообменной очистки воды, которая имеет ряд недостатков. В ней задействуется небольшое количество реагентов, которые при этом требуют больших водных ресурсов для промывки ионита от образовавшегося осадка. Кроме того, подобная установка не гарантирует высокое качество фильтрации в отличие от многоступенчатых схем, эффективное воздействие которых зависит от применения кислотных водородных катионов.

Чтобы выбрать наиболее подходящий вариант очистки воды от нитритов, проводятся следующие мероприятия:

• санитарная экспертиза водозаборной точки для выявления возможных источников загрязнения воды, а также способов их нейтрализации;
• лабораторный анализ на определение нитратов в воде, а также полного химического и бактериологического состава.

На основании полученных данных принимается решение о выборе лучшего способа решения подобной проблемы.

От нитратных соединений в воде можно избавиться и другими доступными способами, но указанные в статье, являются самыми результативными. Чтобы обеспечить дом чистой водой и оградить себя от негативного влияния нитратов, стоит заранее позаботиться об установке эффективной и безопасной водоочистной системы.

источник

В последнее время наблюдается кризис во взаимоотношениях природы и человека. Разрушение озонового слоя, кислотные дожди, радиоактивное загрязнение, изменение климата – это угрожающее воздействие общества, на окружающую среду. В России в каждом регионе существуют экологические проблемы.

Вода является основным компонентом жизни человека. Примерно 70-80% всех имеющихся заболеваний вызваны загрязнённой питьевой водой. Такая вода сокращает жизнь человека на 30%.

Исследования США, России установили, что нитраты и нитриты вызывают у человека метгемоглабию (кислородное голодание), рак желудка, отрицательно влияют на сердечно — сосудистую систему, на развитие эмбриона.

К группе повышенной опасности поражения организма нитратными соединениями кроме детей относятся также лица, страдающие заболеваниями сердечнососудистой и дыхательной систем, беременные женщины, пожилые люди, у которых и без воздействия солей азотной или азотистой кислоты наблюдается недостаточная обеспеченность кислородом органов и тканей.

При остром отравлении нитраты вызывают у человека метгемоглобинемию различной тяжести, вплоть до смертельного исхода; при хроническом отравлении — рак желудка, изменение функций центральной нервной системы и сердечной деятельности. К избытку нитратов в воде и пище наиболее чувствительны дети, особенно первого года жизни.

Так как вода прямым образом влияет на здоровье человека, то нас заинтересовали следующие вопросы:

Что за вода течёт из нашего крана? Какое содержание нитратов в ней? Насколько безопасно её пить? В нашем городе в водопровод подаётся вода из реки Обь. В районах области – из рек и скважин.

Из выше сказанного вытекает цель нашей работы.

Как попадают нитраты в воду

Количество нитратов в природных водах определяется взаимодействием комплекса факторов (биологические, гидрохимические, геоморфологические, климатические, физика – химические свойства почв водосборной территории). Содержание нитратов в поверхностных и грунтовых водах существенно меняется в зависимости от вида деятельности человека. Большое количество нитратов содержится в коллекторных и дренажных водах, дренирующих сельскохозяйственные территории, на которых применяются азотные удобрения и навоз. Концентрация нитратов в этих водах может превышать 120 мг/л. В естественных (природных) условиях количество их не превышает 9 мг/л. Существенному повышению количества нитратов в природных водах способствуют азотные удобрения.

Грунтовые воды содержат, как правило, меньше нитратов, чем поверхностные, поскольку почва служит своего рода «фильтром» по пути передвижения нитратного азота. Чем глубже залегают грунтовые воды, тем меньше содержится в них нитратов.

При пользовании водой с высоким уровнем нитратов необходим комплекс мер по его снижению. Особенно это важно для родильных домов, детских садов, яслей, детских больниц.

Допустимый уровень нитратов в воде

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) установила предельно допустимые концентрации (ПДК) нитратов и нитритов в организме человека. Суточная допустимая доза составляет 3,7 мг нитратов (NO3-), а нитритов (NO2-) -0,2 мг на 1кг массы тела. Это означает, что человек массой 70 кг может без опасности для своего организма потреблять до 250 мг нитратов в сутки (в пересчете на нитрат натрия – 350 мг) и нитритов – до 14 мг в сутки.

Относительно легко организм человека справляется с дневной дозой нитратов, равной 15-200 мг, а предельно допустимая доза равна 500 мг. Для взрослого человека токсичной дозой становится 600 мг, 10 мг нитратов будет достаточно для отравления грудного ребёнка.

Допустимая среднесуточная доза нитратов в РФ составляет 350мг, но в весеннее время она поднимается до 500-700 мг на сутки.

Но нитраты поступают в организм не только с водой. Определенное количество их попадает с овощами, лекарственными препаратами, при курении табака.

Доказано, что влияние нитрат – ионов растворенных в воде в четыре раза сильнее, чем в пище. В воде они присутствуют в чистом виде, а не связанные как в растениях, поэтому опаснее для организма.

По ГОСТУ 287482 ПДК концентрация нитратов в воде – 45 мг/л, при среднем количестве потребления воды – 2 л в сутки.

1. 3 Влияние нитратов на организм человека.

Нитраты – это соли азотной кислоты, которые накапливаются в продуктах и воде, при избыточном содержании в почве азотных удобрений. Нитраты обладают высокой токсичностью для человека и сельскохозяйственных животных.

Нитраты, превратившись в желудочно-кишечном тракте в нитриты, попадают в кровь и окисляют двухвалентное железо гемоглобина в трехвалентное. При этом образуется метгемоглобин, не способный переносить кислород к тканям и органам, в результате чего может наблюдаться удушье.

Выявлены два способа окисления гемоглобина HbFe 2+.

При прямом окислении роль окислителя играют нитрит – ионы:

3 HbFe 2+ + 2NO2- — 4H+ =3 HbFe 3+ + 2NH3 +4 H2O

При косвенном окислении гемоглобина сначала нитриты окисляются до нитратов с образованием пероксида водорода, затем последний вступает в реакцию с железом гемоглобина:

HbFe 2+ + 2 H2O2 + 4H+ = HbFe 3+ +4 H2O

Угрозой для жизни является накопление в крови 20% и более метгемоглобина (HbFe 3+).

Наибольшая опасность повышенного содержания нитратов в организме заключается в способности нитрит – иона участвовать в реакции нитрозирования аминов и амидов, в результате которой образуются нитрозосоединения, обладающие канцерогенным и мутагенным действием.

У взрослых людей гемоглобин восстанавливается в нормальный относительно быстро. Но у маленьких детей (чем меньше, тем ярче это проявляется) снижен синтез веществ, которые отвечают за восстановление гемоглобина. Поэтому дети страдают, намного больше.

В Англии, в г. Уорксопе, врачи считают причиной высокой заболеваемости раком большое количество нитратов в питьевой воде—90 мг в литре. Контрольная группа (404 чел. ) употребляла воду с содержанием нитратов до 5 мг/л.

Вторая группа (390 чел. ) — с содержанием нитратов 90 мг/л. Третья группа (326 чел. ) — с содержанием нитратов от 288 до 480 мг/л. Было выявлено, что у детей, пьющих воду с высоким содержанием нитратов, наблюдается тенденция к увеличению роста и массы при уменьшении окружности грудной клетки, мышечной силы кистей рук и жизненной емкости легких. (То есть дети, как и растения, ускоренно набирали вес).

Оценка физического развития мальчиков 5 лет показала, что питьевая вода с повышенным содержанием нитратов вызывает незначительное увеличение роста и ухудшенное физическое развитие у них. В возрасте 6 лет количество детей с ухудшенным и плохим физическим развитием возрастает. У девочек эти процессы протекают менее заметно: лишь в возрасте 6 лет отмечена тенденция к росту веса с ухудшенным физическим развитием.

Нитраты снижают содержание в пище витаминов, входящих в состав многих ферментов, стимулирующих действие гормонов, а через них влияющих на все виды обмена веществ.

При длительном поступлении нитратов в организм человека в нем уменьшается количество йода, что приводит к нарушению функций щитовидной железы.

Нитраты способны вызвать резкое расширение сосудов, в результате чего понижается артериальное давление

Признаки отравления появляются через 1-6 часов после поступления нитратов в организм. Острое отравление начинается с тошноты, рвоты, поноса. Снижается артериальное давление. Дыхание учащается. Появляются головная боль, шум в ушах, слабость, судороги мышц лица, отсутствие координации движений, потеря сознания, кома.

При содержании метгемоглобина в крови около 15% появляется вялость, сонливость, при содержании более 50% наступает смерть, похожая на смерть от удушья.

Как помочь человеку, который отравился нитратами? Витамин С, зелёный чай, кислые продукты, витаминный комплекс.

1. 5. Как очистить воду от нитратов?

Очистка воды от нитратов обычно осуществляется на нитрат — селективных смолах (аналог фильтров умягчении, но только с промывкой кислотой, а не солью) или фильтрами с обратным осмосом. Для дачи можно очищать воду только для питьевых целей, а поливать цветы такой водой будет даже полезно.

2. Исследовательская работа.

2. 1 Нужно ли делать анализ воды на нитраты?

Если у вас скважина глубиной 120 метров, то анализ на нитраты Вам не нужен. Особенно актуален анализ на нитраты для воды из поверхностных источников и колодцев. И хотя предельно допустимая норма содержания нитратов в воде 45 мг/л, а например, в петрушке 150 мг/кг. Но вы никогда не съедите 1 кг петрушки, а воду Вы пьёте очень много и постоянно.

Методика определения нитрат – ионов в воде.

1. Основной стандартный раствор KNO3, содержащий 0,1 мг/мл NO3- (растворяем азотнокислый калий марки х. ч. , высушенный при 1100 до постоянной массы, в дистиллированной воде).

2. Рабочий стандартный раствор KNO3 (10 мл основного раствора помещаем в мерную колбу на 100 мл и приливаем дистиллированную воду, доведя мениск до метки).

3. 0,1% — ный раствор салициловокислого натрия.

4. Концентрированная серная кислота (98%).

5. Гидроксид натрия (10 н раствор).

Посуда и оборудование: колба мерная, (1 л),

1. Чашки фарфоровые выпарительные,

2. Цилиндры мерные (50 мл), пипетки (10 мл), пробирки (10 мл),

3. Электрическая плитка, сушильный шкаф.

В пробирки на 10 мл отбираем 0,0; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 6,0 и 10 мл рабочего стандартного раствора азотнокислого калия (1 мл – 0,01 мг NO3) и доводим дистиллированной водой до 10 мл. Содержание NO3- в растворах соответственно будет равно 0,0; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 6,0: 10 мг/дм3.

Затем растворы переносим в фарфоровые чашки, соответственно пометив их карандашом по стеклу.

Прибавляем в каждую из них по 1 мл раствора салициловокислого натрия, используя пипетку, и выпариваем на электрической плитке досуха.

Одновременно со стандартными растворами исследуем и наши пробы, 10 мл исследуемой воды помещаем в фарфоровую чашку, также прибавляем 1 мл раствора салициловокислого натрия и выпариваем вместе со стандартными растворами для концентрирования нитратов. После охлаждения к сухому остатку приливаем 1 мл H2SO4 и тщательно растираем стеклянной палочкой для равномерного течения реакции. Образовавшиеся растворы переносим в мерные цилиндры (на 50 мл), споласкивая фарфоровые чашки несколькими порциями дистиллированной воды. Затем во все цилиндры добавляем по 7 мл 10 н раствора щелочи для проявления окраски. Доводим объем раствора в каждом цилиндре до 50 мл, приливая дистиллированную воду. Сравниваем окраску раствора пробы анализируемой воды со стандартными растворами в цилиндрах. Если окраска нашей пробы будет совпадать с окраской стандартного раствора, в котором находится 0,5 мг/дм3 NO3, то это значит, что исследуемая проба содержит 0,5 мг/дм3 NO3.

Окраска может быть и промежуточной: от 0,5 до 1 мг/дм3, тогда для установления точной концентрации можно взять соответствующие калибровочные числа объемов рабочего стандартного раствора в пределах от 0,5 до 1 мл: 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0 мл.

Исследуемая нами питьевая вода не превышает предельно – допустимую норму содержания нитрат – ионов, следовательно, вода по содержанию нитрат – ионов невредна для здоровья.

Самой лучшей в России по праву считается вода, которую производит для новосибирцев «Горводоканал».

По всем 56 показателям, по которым контролирует воду лабораторная служба «Горводоканала», качество нашей питьевой воды не просто соответствует требуемым нормам. Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ — на уровне или ниже рекомендованных проектом технического регламента и действующих санитарных правил и норм, европейских стандартов и стандартов США, нормативов, установленных Всемирной организацией здравоохранения.

источник

Цель работы: ознакомление с фотометрическим методом определения нитратов в питьевой, сточной и других видах вод.

1.1. Общие сведения и характеристика метода определения нитратов

Нитраты – соли азотной кислоты, например NaNO₃,KNO₃, NH₄NO₃, Mg(NO₃)₂. Они являются нормальными продуктами обмена азотистых веществ любого живого организма – растительного и животного, поэтому «безнитратных» продуктов в природе не бывает.

Нитраты встречаются почти во всех видах вод. Большое количество нитратов в поверхностных и подземных водах указывает иногда на загрязнение в прошлом фекальными водами. Значительные количества нитратов содержат некоторые промышленные сточные воды. При современной технологии внесения удобрений в почву растения усваивают только 50 % их, остальные уходят со стоком. Азот поступает в почву в нескольких формах. Нитратная форма вследствие подвижности легко вымывается из почвы. Вода с повышенным содержанием нитратов — потенциальная опасность для здоровья животных и человека. Для воды питьевой (ГОСТ 2874-82) содержание нитратов (NO₃) должно составлять не более 45 мг/л. Предельно допустимая концентрация (ПДК) нитратов (по азоту) в воде водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования составляет (по ЛПВ)

В производственных сточных водах, а также сельскохозяйственных водах (стоки от животноводческих ферм) содержание нитратов может достигать до 1000 мг/л. Такая сточная вода должна подвергаться очистке на сооружениях перед ее сбросом в поверхностный водоем или повторном использовании в производстве. Внесение больших доз нитратов при несбалансированности по фосфору, калию, молибдену и др. приводит к накоплению нитратов в растениях.

Определение нитратов в грунтовых водах может служить оценкой характера процессов минерализации при фильтровании воды через почвенные соли. При исследовании поверхностных вод по содержанию нитратов можно судить о протекающих процессах самоочищения, а при биологической очистке сточных вод – о процессе нитрификации.

Содержание нитратов в растениях выше 0,5 % представляет потенциальную опасность отравления животных. В кишечнике нитраты способны под действием бактерий переходить в нитриты, которые характеризуются значительной токсичностью. Они способны соединяться с гемоглобином крови вместо кислорода, переводя его в метгемоглобин, препятствующего переносу кислорода кровеносной системой. Это заболевание называется метгемоглобинемией. Поэтому для профилактики загрязнения окружающей среды, особенно в районах высоких норм применения азотных удобрений, необходимо наблюдение за составом грунтовых и поверхностных вод и содержанием в них нитратов.

Вода, забираемая в водопроводную сеть в качестве питьевой, а также для нужд производства, контролируется на содержание нитратов.

В производстве вода, используемая в водооборотных системах, также должна контролироваться на содержание нитратов. Их высокая концентрация может спровоцировать рост водорослей и микроорганизмов в трубопроводах (застойные зоны) и вторичное загрязнение циркулируемой воды в системе продуктами их жизнедеятельности и, соответственно, инициировать процессы биохимической коррозии. Кроме того, биообрастание внутри систем теплообмена снижает теплопередачу и эффективность их работы.

Разработано и применяется несколько способов определения нитратов в воде. Выбор метода зависит от концентрации нитратов и цели исследования.

Хорошие результаты даёт фотометрический метод с применением химического реагента — салицилата натрия. Интервал определяемых концентраций нитратов — 0,1-20 мг/л. Это определение основано на реакции взаимодействия нитратов с салицилатом натрия в среде концентрированной серной кислоты. При этом образуется смесь 3-нитросалициловой и 5-нитросалициловой кислот, соли которых в щелочной среде имеют жёлтую окраску. Фотометрирование желтоокрашенных растворов проводят при длине волны = 410 нм.При необходимости мешающее влияние окрашенных органических веществ устраняют предварительной обработкой пробы суспензией гидроксида алюминия и ее последующего осветления (фильтрования).

1.2. Фотометрический метод анализа

Фотоколориметрический метод анализа основан на измерении интенсивности светового потока, прошедшего через окрашенный раствор (предложен русским ученым В.М. Севергиным, 1795 г.).

Сущность анализа заключается в переводе различных исследуемых соединений (в составе газов, воды и почвы) в раствор с последующим их окрашиванием. Через окрашенный раствор пропускают световой поток и по светопоглощению такого окрашенного раствора определяют содержание окрашенного исследуемого соединения в анализируемом растворе.

Зависимость между интенсивностью окрашивания раствора и содержанием в нем окрашенного соединения может быть выражена зависимостью

— интенсивность света, прошедшего через окрашенный раствор;

— интенсивность падающего света;

— коэффициент поглощения света (зависит от природы окрашенного вещества);

— концентрация окрашенного вещества в растворе;

— толщина слоя светопоглощающего раствора, см.

Если прологарифмировать уравнение (1) и изменить знаки на обратные, то уравнение примет вид:

— называют оптической плотностью (Д) раствора, которая прямо пропорциональна концентрации окрашенного вещества и толщине слоя раствора.

Прибор для фотоколориметрии – ФЭК (фотоэлектроколориметр).

В состав прибора КФК-2 входятLоптическая система) — источник света, светофильтры, линзы, фотоэлемент, преобразователь светового потока в электросигнал на гальванометре, гальванометр, кюветодержатель, ручки (чувствительность и длина волны), набор кювет для растворов.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Устройство и принцип работы фотоэлектроколориметра (КФК-2)

КФК-2 является однолучевым прибором и предназначен для измерения коэффициентов пропускания (в диапазоне длин волн 315-980 нм) и абсорбционности растворов. Пределы измерения коэффициентов пропускания от 100 до 5 % .

На рис. 1 приведена оптическая схема КФК-2.

Рис. 1 Оптическая схема КФК-2

1 — лампа накаливания ; 2 — конденсоры; 3 — диафрагма; 4,5 — объективы; 6,7,8 – светофильтры; 9,11 – защитные стекла ; 10 – кювета с раствором; 12 – фотодиод ; 13 – светофильтр ; 14 – делительная пластина ;15 – фотоэлемент.

Колориметр включают в сеть за 15 минут до начала измерений (кюветное отделение открыто).

Кюветы установленного размера подготавливают к работе следующим образом: рабочие поверхности кювет протирают обезжиривающей смесью. После каждого определения на приборе, кюветы промывают от рабочей смеси дистиллированной водой не менее трех раз и тщательно протирают фильтровальной бумагой.

В приборе КФК используют для измерения две кюветы. Одна – с «холостой» пробой и вторая – для анализа исследуемой пробы. Измерение оптической плотности начинают с «холостой» пробы (Д₁), после нее измеряют оптическую плотность окрашенного исследуемого раствора (Д₂). Разница между показаниями фиксируется в виде показателя Д – светопропускания. Данная величина будет расти по мере увеличения разницы концентраций «холостой» и контрольной пробами. Графическая зависимость оптической плотности (светопропускания) Д от концентрации анализируемого соединения называется калибровочным графиком. На нем принято указывать дату калибрования на приборе, чувствительность, светофильтр, размер кюветы для раствора.

На приборе левой ручкой устанавливают заданную измерением длину волны (светофильтр), а верхней правой — минимальную чувствительность прибора. В кюветодержатель прибора вставляют кювету с «холостой» пробой (дистиллированная вода + реактивы для определения анализируемого вещества), закрывают крышку кюветного отделения и ручками «чувствительность», «установка 100», «грубо» и «точно» устанавливают ноль по шкале абсорбционности (Д – оптическая плотность). Поворотом ручки кюветодержателя (снизу) кювету с «холостой» пробой заменяют на кювету с рабочим окрашенным раствором. Снимают отсчет по шкале микроамперметра. Измерения одной пробы проводят не менее 3-х раз и окончательное значение измеренной абсорбционности определяют как среднее арифметическое из полученных значений.

2.2. Методика проведения работы

2.2.1. Построение калибровочного графика.

Используя рабочий раствор нитрата калия, согласно таблице 1 готовят серию стандартных растворов, содержащих NO₃. Рабочий раствор KNO₃ содержит 10 мг/л . Для этого в мерные колбы на 50 мл вносят определенное количество рабочего раствора и доводят дистиллированной водой до метки.

Растворы для приготовления шкалы стандартов при определении

В фарфоровые чашки отбирают пробы по 20 мл с различным содержанием NO₃, добавляют по 2 мл салицилата натрия и выпаривают на песчаной бане досуха. Затем охлаждают чашки с осадком, добавляют в них по 2 мл концентрированной серной кислоты и оставляют на 10 минут. По истечении этого времени в чашки приливают 15 мл дистиллированной воды, 15 мл раствора едкого натра и сегнетовой соли. Внимание. Реагенты приливать в указанном порядке! Далее полученную смесь количественно переносят в мерные колбы ёмкостью 50 мл, обмывая стенки чашек дистиллированной водой, колбы охлаждают до комнатной температуры.

После охлаждения доводят объём дистиллированной водой до метки и измеряют оптическую плотность растворов при длине 410 нм (фиолетовый фильтр) в кюветах толщиной слоя 5 см. Измерение нужно проводить не позднее, чем через 10 мин. после приливания гидрооксида натрия, в противном случае окраска раствора изменяется.

Для построения калибровочного графика можно сократить количество замеров (колб с пробами) до 4-5 штук.

Калибровочный график строят в координатах: оптическая плотность Д – концентрация нитрат-ионов ( )

2.2.2. Определение нитратов в пробах воды

Проводят анализ проб воды различных источников (по заданию преподавателя).

Перед началом работы необходимо внимательно осмотреть пробу. Если очевидно, что в ней присутствуют окрашенные органические соединения, необходимо отобрать 150 мл пробы, прибавить к ней 3 мл суспензии гидроксида алюминия. После тщательного перемешивания пробу воды отстаивают, затем фильтруют, отбрасывая первые порции фильтрата.

Затем отбирают 20 мл фильтрата и анализируют пробу как указано выше (см. п. 2.2.1.).

Параллельно проводят холостую пробу с 20 мл дистиллированной воды. Результаты анализов заносят в таблицу 2.

2.3. Обработка результатов эксперимента

Обработка результатов измерений ведется МНК с использованием ПЭВМ и представляется в графическом виде (см. рисунок 1) с указанием ошибки в определении ( ).

По полученным данным строится график зависимости оптической плотности Д от концентрации нитратов в пробах (шкала стандартов). На графике приводят данные по условиям анализа (номер светофильтра, толщина кюветы, чувствительность и дату выполнения калибровочного графика).

Рис.2. Калибровочный график

По оптической плотности анализируемых проб воды на калибровочном графике находят содержание нитратов в растворе. По найденным значениям рассчитывают содержание нитрат-ионов в исследуемых пробах (мг/л):

,

где С – концентрация нитрат-ионов, найденная по калибровочной кривой, мг/л;

V – объём пробы, взятой для анализа, мл.

Результаты анализа и расчета концентрации нитратов в пробах воды приводят в таблицу 2.

Результаты анализа воды различного происхождения

1. Построить калибровочный график.

2. Провести анализ проб воды различных источников (по заданию преподавателя).

3. На основании результатов анализа сделать вывод о качестве воды и ее пригодности для целевого использования (питьевое снабжение, водооборотная система производства, сброс в поверхностный водоем).

1. Опасно ли использовать воду как питьевую, если в ней содержание нитратов 35 мг/л?

2. Устройство и принцип работы фотоэлектроколориметра.

3. Теоретические основы колориметрии.

4. Принцип построения калибровочного графика. Точность определения анализируемого компонента.

5. С каким содержанием нитратов (после сооружений очистки сточных вод) можно сбрасывать очищенную сточную воду в поверхностный водоем?

6. Почему вводят ограничения на содержание в воде нитратов?

1. Перед работой ознакомиться с устройством и принципом работы фотоэлектроколориметра (КФК).

2. Всю работу с фарфоровыми чашками проводить только в вытяжном шкафу при включенной тяге.

3. С реактивами работать в резиновых перчатках.

4. Отбор серной кислоты проводить под тягой с помощью пипетки.

5. Реагенты приливать в строго указанном порядке.

6. По окончании работы вымыть руки с мылом.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОСФАТОВ В ПРИРОДНОЙ И СТОЧНОЙ ВОДЕ

В сточных водах, как и в природных водах, фосфор может присутствовать в различных видах. В жидкой фазе анализируемой воды он может быть в виде ортофосфорной кислоты и её ионов ( ), в виде мета-, пиро- и полифосфатов органических соединений (нуклеиновых кислот, нуклеопротеиды, фосфоролипиды и др.)

При взаимодействии ортофосфат-ионов с молибдатом в кислой среде образуется жёлтая гетерополикислота, которая под действием восстановителей превращается в интенсивно окрашенное синее соединение. Восстановление можно проводить оловом или аскорбиновой кислотой.

Восстановление аскорбиновой кислотой, сравнительно слабым восстановителем, происходит только при повышенной температуре, т.е. в условиях, когда полифосфат и органические эфиры фосфорной кислоты гидролизуются с образованием ортофосфорной кислоты. Для ускорения реакции при комнатной температуре и интенсификации окраски вводят соль сурьмы (антимонилтартрат калия – КSbH₄O₆·0,5H₂O).

Мешающие вещества. Сильнокислые и сильнощелочные пробы предварительно нейтрализуют. Определению мешают сульфиды и Н₂S, в концентрации, превышающих 3 мг/л. Мешающие влиянию можно устранить, прибавляя несколько мг КMnО₄ на 100 мл пробы и встряхивая 1-2 мин; раствор должен быть розовым. Затем прибавляют требуемые для определения реактивы, но в обратном порядке: сначала раствор аскорбиновой кислоты, перемешивают и вливают раствор молибтана.

Для устранения влияния нитритов вводят сульфаминовой кислоты, которую вводят в состав применяемого реактива. При большом содержании железа следует ввести эквивалентное количество ЭДТА.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Концентрацию фосфатов определяем в питьевой и сточной воде.

К 50 мл пробы, профильтрованной в день отбора через мембранный фильтр № 1 или через плотный бумажный фильтр (синяя лента), приливают 2 мл смешанного раствора через короткое время – 0,5 мл раствора аскорбиновой кислоты (в присутствии мешающих веществ, реактивы приливают в обратном порядке). Смесь перемешивают. Одновременно проводят холостое определение с 50 мл дистиллированной воды. Через 15 мин (20 мин.) определяют оптическую плотность. Измерение проводят при = 800 нм или при максимально возможном для данного прибора значении.

Содержание растворённых неорганических фосфатов (мг/л) ( ) определяют по формуле:

где С – концентрация фосфатов, определённая по калибровочной кривой, мг/л;

V – объём пробы, взятой для анализа, мл.

В диапазоне концентраций до 1 мг/л результаты округляют до сотых долей мг/л, свыше 1 мг/л – до десятых долей мг/л.

Построение калибровочного графика

Берут 0; 1,0; 2,5; 5,0…..50,0 мл рабочего стандартного раствора 2 фосфата калия, разбавляют каждый раствор до 50 мл дистиллированной Н₂О и далее продолжают, как в ходе определения (общее содержание растворённых ортофосфатов, найденных экспериментально, выражают в мг/л ).

Измеряют оптическую плотность и строят график зависимости оптической плотности от концентрации ионов фосфорной кислоты.

Построение калибровочной кривой.

1. Построить калибровочную кривую в диапазоне 0-1 мг/л (табл.1).

2. Провести определение фосфата в водопроводной воде (сравнить данные с ГОСТ на воду питьевую).

3. Рассчитать и построить калибровочную кривую на содержание фосфатов до 50 мг/л.

4. Провести определение содержание в пробе сточной воды (с учётом мешающего влияния отдельных компонентов сточной воды).

Давление насыщенного водяного пара

при температурах от 10 до 39 °С

Десятибалльная шкала коррозионной стойкости металлов

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 8930 — | 7146 — или читать все.

193.124.117.139 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

источник

Присутствие нитратных ионов в природных водах связано:

– с внутриводоемными процессами нитрификации аммонийных ионов в присутствии кислорода под действием нитрифицирующих бактерий;

– атмосферными осадками, которые поглощают образующиеся при атмосферных электрических разрядах оксиды азота (концентрация нитратов в атмосферных осадках достигает 0,9 – 1 мг/дм 3 );

– промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными водами, особенно после биологической очистки, когда концентрация достигает 50 мг/дм 3 ;

– со стоком с сельскохозяйственных угодий и со сбросными водами с орошаемых полей, на которых применяются азотные удобрения.

Главными процессами, направленными на понижение концентрации нитратов, являются потребление их фитопланктоном и денитрифицирующими бактериями, которые при недостатке кислорода используют кислород нитратов на окисление органических веществ.

В поверхностных водах нитраты находятся в растворенной форме. Концентрация нитратов в поверхностных водах подвержена заметным сезонным колебаниям: минимальная в вегетационный период, она увеличивается осенью и достигает максимума зимой, когда при минимальном потреблении азота происходит разложение органических веществ и переход азота из органических форм в минеральные . Амплитуда сезонных колебаний может служить одним из показателей эвтрофирования водного объекта.

В незагрязненных поверхностных водах концентрация нитрат-ионов не превышает величины порядка десятков микрограммов в 1 дм 3 (в пересчете на азот). С нарастанием эвтрофикации абсолютная концентрация нитратного азота и его доля в сумме минерального азота возрастают, достигая n • 10 -1 мг/дм 3 . В незагрязненных подземных водах содержание нитратных ионов обычно выражается сотыми, десятыми долями миллиграмма и реже единицами миллиграммов в 1 дм 3 . Подземные водоносные горизонты в большей степени подвержены нитратному загрязнению, чем поверхностные водоемы (т.к. отсутствует потребитель нитратов).

При длительном употреблении питьевой воды и пищевых продуктов, содержащих значительные количества нитратов (от 25 до 100 мг/дм 3 по азоту), резко возрастает концентрация метгемоглобина в крови. Крайне тяжело протекают метгемоглобинемии у грудных детей (прежде всего, искусственно вскармливаемых молочными смесями, приготовленными на воде с повышенным – порядка 200 мг/дм 3 – содержанием нитратов) и у людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями. Особенно в этом случае опасны грунтовые воды и питаемые ими колодцы, поскольку в открытых водоемах нитраты частично потребляются водными растениями .

Присутствие нитрата аммония в концентрациях порядка 2 мг/дм 3 не вызывает нарушения биохимических процессов в водоеме; подпороговая концентрация этого вещества, не влияющая на санитарный режим водоема, 10 мг/дм 3 . Повреждающие концентрации соединений азота (в первую очередь, аммония) для различных видов рыб составляют величины порядка сотен миллиграммов в 1 дм 3 воды.

В воздействии на человека различают первичную токсичность собственно нитрат-иона ; вторичную, связанную с образованием нитрит-иона , и третичную, обусловленную образованием из нитритов и аминов нитрозаминов . Смертельная доза нитратов для человека составляет
8- 15 г ; допустимое суточное потребление по рекомендациям ФАО/ВОЗ – 5 мг/кг массы тела.

Наряду с описанными эффектами воздействия немаловажную роль играет тот факт, что азот – это один из первостепенных биогенных (необходимых для жизни) элементов. Именно этим обусловлено применение соединений азота в качестве удобрений, но, с другой стороны, с этим связан вклад вынесенного с сельскохозяйственных земель азота в развитие процессов эвтрофикации (неконтролируемого роста биомассы) водоемов. Так, с одного гектара орошаемых земель выносится в водные системы 8- 10 кг азота.

ПДК_в нитратов составляет 45 мг/дм 3 (по NO₃ — ) (тождественно равен стандарту США для питьевой воды), ПДК_вр – 40 мг/дм 3 (по NO₃ — ) или 9,1 мг/дм 3 (по азоту).

Нитраты являются солями азотной кислоты и обычно при­ сутствуют в воде. Нитрат-анион содержит атом азота в макси­ мальной степени окисления «+5». Нитратобразующие ( нитратфик сирующие ) бактерии превращают нитриты в нитраты в аэробных условиях. Под влиянием солнечного излучения атмосферный азот ( N ₂ ) превращается также преимущественно в нитраты посредством образования оксидов азота. Многие минеральные удобрения со­ держат нитраты, которые при избыточном или нерациональном внесении в почву приводят к загрязнению водоемов. Источника­ ми загрязнения нитратами являются также поверхностные стоки с пастбищ, скотных дворов, молочных ферм и т.п.

Повышенное содержание нитратов в воде может служить индикатором загрязнения водоема в результате распространения фекальных либо химических загрязнений (сельскохозяйственных, промышленных). Богатые нитратными водами сточные канавы ухудшают качество воды в водоеме, стимулируя массовое развитие водной растительности (в первую очередь – сине-зеленых водорослей) и ускоряя эвтрофикацию водоемов. Питьевая вода и продукты питания, содержащие повышенное количество нитратов, также могут вызывать заболевания, и в первую очередь у младенцев (так называемая метгемоглобинемия ). Вследствие этого расстройства ухудшается транспортировка кислорода с клетками крови и возникает синдром «голубого младенца» (гипоксия). Вместе с тем растения не так чувствительны к увеличению содер­жания в воде азота, как фосфора.

ПДК нитратов в воде водоемов и питьевой воде составляют 45 мг/л (или 10 мг/л по азоту), лимитирующий показатель вредности – санитарно-токсикологический.

источник

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ПЕРВЫЙ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА И.П. ПАВЛОВА»

МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

на тему: «Нитраты и нитриты в воде»

Выполнила: Ефимова Кристина

Фотометрические методы определения массовой концентрации нитратов и нитритов .

Допустимые нормы нитратов для человека и пути их попадания в организм.

Вредное воздействие нитратов и нитритов на организм человека

Вода — ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни.

Аммиак является начальным продуктом разложения органических азотосодержащих веществ. Поэтому наличие аммиака в воде может расцениваться как показатель опасного в эпидемическом отношении свежего загрязнения воды органическими веществами животного происхождения. В некоторых случаях наличие аммиака не указывает на недоброкачественность воды. Например: в глубоких подземных водах аммиак образуется за счет восстановления нитратов при отсутствии кислорода или повышенное содержание аммиака в болотистых и торфяных водах (аммиак растительного происхождения).

Соли азотистой кислоты (нитриты) представляют собой продукты неполного окисления аммиака под влиянием микроорганизмов в процессе нитрификации. Наличие нитритов свидетельствует о возможном загрязнении воды органическими веществами, однако нитриты указывают на известную давность загрязнения.

Соли азотной кислоты (нитраты) – конечные продукты минерализации органических веществ бактериями, присутствующими в почве и в воде с достаточным содержанием кислорода. Присутствие в воде нитратов без аммиака и нитритов указывает на завершение процесса минерализации.

Одновременное содержание в воде аммиака, нитритов и нитратов свидетельствует о незавершенности этого процесса и продолжающемся, опасном в эпидемическом отношении загрязнении воды. Однако повышенное содержание нитратов может иметь минеральное происхождение. Нитраты используют в качестве удобрений (селитра), во взрывчатых веществах, в химическом производстве и в качестве консервантов пищевых продуктов. Некоторые нитраты являются результатом фиксации в почве атмосферного азота (бактериальный синтез). Нитриты используют в качестве консервантов пищевых продуктов. Некоторые нитраты и нитриты образуются при вымывании дождем окислов азота, которые являются результатом разряда молнии или поступают из антропогенных источников.

Нитраты и нитриты широко распространены в окружающей среде, они обнаруживаются в большинстве пищевых продуктов, в атмосфере и во многих водных источниках. Поступлению этих ионов в воду способствует использование удобрений, гниение растительного и животного материала, бытовые стоки, удаление в почву осадка сточных вод, промышленные сбросы, вымывание из мест захоронения отходов и вымывание из атмосферы. В природных чистых водах нитратов, как правило, немного. Однако в грунтовых водах в пределах населенных пунктов, животноводческих ферм и в других местах, где почва длительно и массивно

загрязняется, содержание нитратов может быть высоким.

Поскольку ни один из обычно используемых методов очистки и обеззараживания воды не изменяет значительно уровня содержания нитратов, и поскольку концентрация нитратов заметно не изменяется в системе распределения воды, уровни содержания в водопроводной воде часто полностью аналогичны таковым для водных источников. Содержание нитритов в водопроводной воде ниже, чем в водных источниках, что вызвано их окислением в процессе очистки воды, особенно при хлорировании.

Увеличение концентрации нитратных ионов наблюдается поэтому в летнее время в период массового отмирания фитопланктона и высокой активности нитрификаторов. Другим важным источником обогащения поверхностных вод нитратами являются образующиеся при атмосферных электрических разрядах окислы азота, которые после поглощения атмосферными водами попадают на земную поверхность. Содержание нитратов в атмосферных осадках достигает нередко 1 мг N/л. 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. В поверхностных и подземных источниках воды присутствуют соединения азота в виде нитратов и нитритов. В настоящее время происходит постоянный рост их концентрации из-за широкого использования нитратных удобрений, избыток которых с грунтовыми водами поступает в источники водоснабжения. Согласно санитарным правилам и нормам, в воде централизованного водоснабжения содержание нитратов не должно превышать 45 мг/л, нитритов — 3 мг/л. Нитраты в концентрации более 20 мг/л оказывают токсическое действие на организм человека.

Постоянное употребление воды с повышенным содержанием нитратов приводит к заболеваниям крови, сердечно-сосудистой системы. Различают первичную токсичность собственно нитрат-иона; вторичную, связанную с образованием нитрит-иона, и третичную, обусловленную образованием из нитритов и нитрозаминов. Смертельная доза нитратов для человека составляет 8-15 г. При обнаружении в пробе воды нитратов в количестве выше норматива прибегают к очистке воды с помощью обратного осмоса или ионного обмена. Вода, имеющая отклонения от нормативов по содержанию тех или иных химических элементов и веществ, имеет, как правило, запах и привкус. Среди веществ, влияющих на органолептические показатели, можно выделить железо, марганец, сульфаты, хлориды, хлор остаточный, сероводород, а также большинство органических соединений. Опытные специалисты, прошедшие специальную подготовку по дегустационному анализу воды, проведут идентификацию запаха и привкуса, а с помощью количественного химического анализа определят компоненты, способные вызывать привкус и запах. Загрязнение воды нитратами может быть обусловлено как природными, так и антропогенными причинами. В результате деятельности бактерий в водоемах аммонийные ионы могут переходить в нитрат-ионы, кроме того, во время гроз некоторое количество нитратов возникает при электрических разрядах – молниях. Наибольшие концентрации нитратов обнаруживаются в поверхностных и приповерхностных подземных водах, наименьшие – в глубоких скважинах. Повышенное содержание нитратов в поверхностных водоемах ведет к их зарастанию, азот, как биогенный элемент, способствует росту водорослей и бактерий. Это называется процессом эвтрофикации. Процесс этот весьма опасен для водоемов, так как последующее разложение биомассы растений израсходует весь кислород в воде, что, в свою очередь, приведет к гибели фауны водоема. Для определения нитратов в поверхностных водах рекомендуется метод восстановления нитратов металлическим кадмием до нитритов с последующим спектрофотометрированием окрашенных растворов образующихся нитритных ионов с реактивом Грисса.

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. Аммонийные ионы под действием особого вида бактерий окисляются до нитритных ионов: NH4+OH+1,5O2=H+NO2+2H2O. Другой процесс образования нитритных ионов в водоемах – денитрификация С6H12O6 + 12 NO3= 12 NO2 + 6 H2O.

Восстанавливать нитраты может довольно большое количество бактерий, и этот процесс должен быть неотъемлемой частью широкого геохимического цикла азота. В поверхностных водах нитритный азот находится главным образом в виде нитритных ионов. В кислых водах может присутствовать некоторое количество HNO2. Нитриты не обладают сильно выраженной способностью к комплексообразованию. Нитриты — неустойчивые компоненты природных вод. Поэтому при благоприятных для их окисления условиях, характерных для поверхностных вод, они встречаются в незначительных количествах (сотые и даже тысячные доли миллиграмма в литре). Реакция взаимодействия диазонитрованной в присутствии нитритов сульфаниловой кислоты с ароматическими аминами является одной из самых чувствительных реакций, с помощью которых могут быть обнаружены очень малые (единицы мкг/л) количества нитритных ионов.

Фотометрические методы определения массовой концентрации нитратов и нитритов.

Сущность метода определения массовой концентрации нитратов.

Метод основан на реакции нитратов в присутствии серной кислоты с образованием соли нитросалициловой кислоты, окрашенной в жёлтый цвет.

Аппаратура и реактивы: фотометр, водяная баня, фарфоровые чашки, салициловокислый натрий, серная кислота, дистиллированная вода, мерные колбы на 50мл, кювета 10.

Проведение анализа. Анализ мы делали параллельно с контрольной пробой в фарфоровых стаканчиках. В каждый стаканчик мы налили по 10мл. В один 10мл исследуемой воды, а в другой дистиллированной.

В каждый добавили по 1мл салицилового натрия 0,5% и выпарили до сухого остатка. Затем, когда всё остыло, добавили по одному мл концентрированной серной кислоты и растворили сухой остаток, затем через 10 минут добавили 5-8 мл дистиллированной воды и перелили в мерные колбы на 50мл. Затем добавили 7мл NaOH 10н и довели до метки дистиллированной водой. Результаты определяли на ФЭК со светофильтром 400.

C = D : 0,117, где С – массовая концентрация нитратов, D –оптическая плотность.

Массовая концентрация нитратов в нашей воде равна 0,016мл/дм 3 .

Сущность метода определения массовой концентрации нитритов.

Сущность метода. Метод основан на способности нитритов диазотировать сульфаниловую кислоту и на образование красно – фиолетового красителя диазосоединения с 1 – нафтиламином. Интенсивность окраски, пропорциональная содержанию нитритов, измеряется на фотометре при длине волны 500нм.

Аппаратура и реактивы. Фотометр со светофильтром 500нм, кюветы с толщиной оптического стекла 50, раствор Грисса.

Проведение анализа. Это исследование делаем параллельно с контрольной пробой.

В конические колбы наливаем 50мл исследуемой воды и добавляем по 2мл раствора Грисса и оставляем на 40 минут. Затем показания сняли на ФЭКе. Расчеты производили по формуле

C =D : 3.37, где С – массовая концентрация нитритов, D оптическая плотность.

После проведения анализа мы определили, что нитриты содержаться в очень малой концентрации.

Допустимые нормы нитратов для человека и пути их попадания в организм.

Для взрослого человека предельно допустимая норма нитратов 5мг на 1кг массы тела человека, т.е. 0,25г на человека весом в 60кг. Для ребёнка допустимая норма не более 50мг.

Сравнительно легко человек переносит дневную дозу нитратов в 15-200мг; 500мг — это предельно допустимая доза (600мг — уже токсичная доза для взрослого человека). Для отравления грудного малыша достаточно и 10мг нитратов.

В Российской Федерации допустимая среднесуточная доза нитратов — 312мг, но в весенний период реально она может быть 500-800мг/сутки.

Пути попадания нитратов в организм человека.

Нитраты попадают в организм человека через различные пути (9).

а) растительного происхождения;

б) животного происхождения;

3. Через лекарственные препараты.

Вредное воздействие нитратов и нитритов на организм человека.

Нитраты и нитриты легко поглощаются организмом. Вредное воздействие нитратов и нитритов на организм проявляется в следующем.

Во-первых, попадая в кровь, нитриты окисляют двухвалентное железо в трехвалентное. При этом образуется метгемоглобин, неспособный переносить кислород к тканям и органам, в результате чего может наблюдаться удушье. Угроза для жизни начинает возникать тогда, когда уровень метгемоглобина в крови достигает 20% и выше. Снижается давление крови, и нарушаются функции печени. В результате чего уменьшается физическая и умственная активность человека.

Во-вторых, опасность поступления нитратов и нитритов в организм в повышенных количествах связывается с их выраженным канцерогенным действием.

Нитраты поглощаются в верхних отделах тонкого кишечника, концентрируются преимущественно в слюне через посредство слюнных желез, выводятся через почки. Нитрат может легко превращаться в нитрит в результате бактериального восстановления. Восстановление нитратов в нитриты происходит во всем организме, включая желудок. Это превращение

зависит от значения рН. У грудных детей, у которых кислотность в желудке в норме очень низкая, образуется большое количество нитрита. У взрослых кислотность в желудке характеризуется значением рН 1-5 и в меньшей степени происходит превращение нитрата в нитриты. Нитрит может окислять гемоглобин в метгемоглобин. При определенных условия нитриты могут реагировать в организме человека с вторичными и третичными аминами и амидами (пища) с образованием нитрозаминов, некоторые из которых считаются канцерогенами.

Значение нитратов, нитритов:

· вызывают развитие «водно-нитратной метгемоглобинемии» за счет окисления нитритами гемоглобина в метгемоглобин. В основном данное заболевание возникает у детей. Чувствительность грудных детей к действию нитратов относили за счет их высокого поступления в организм относительно массы тела, присутствием нитрат редуцирующих бактерий в верхних отделах ЖКТ и более легким окислением эмбрионального гемоглобина. Кроме того, повышенная чувствительность наблюдается у грудных детей, страдающих нарушениями функции ЖКТ, при которых увеличивается количество бактерий, способных превращать нитраты в нитриты. Использование искусственных смесей для вскармливания детей тоже рассматривается как причина увеличения заболеваемости, так как вода, используемая для приготовления смеси может содержать повышенное количество нитратов. У грудных детей в желудке значение рН, близкое к нейтральному, способствует бактериальному росту в желудке и в верхних отделах кишечника. У детей отмечается недостаточность по двум специфическим ферментам, которые осуществляют обратное превращение метгемоглобина в гемоглобин. Длительное кипячение может усугублять проблему вследствие увеличения количества нитратов при испарении воды. Чаще причиной заболевания являлось использование в качестве источника воды частных колодцев с микробиологическим загрязнением (в них отсутствуют водоросли, активно потребляющие нитраты). Заболевание характеризуется развитием одышки, цианоза, тахикардии, судорог. У детей старше 1 года и взрослых заболевание в форме острого токсического цианоза не наблюдается, но возрастает содержание метгемоглобина в крови, что ухудшает транспорт кислорода к тканям – это проявляется слабостью, бледностью кожных покровов, повышенной утомляемостью.

· вызывают образование нитрозаминов, некоторые из них могут быть канцерогенами. Образование этих веществ происходит во рту или где-либо ещё в организме, где кислотность относительно низкая.

· являются показателем загрязнения воды органическими веществами. 1

Впервые заговорили о нитратах в нашей стране в 70-х годах, когда в Узбекистане случилось несколько массовых желудочно-кишечных отравлений арбузами, при их чрезмерной подкормке аммиачной селитрой 2 .

В мировой науке о нитратах знали уже гараздо раньше. Сейчас общеизвестно, что нитраты обладают высокой токсичностью для человека и сельско-хозяйственных животных:

1) Нитраты под воздействием фермента нитратредуктазы восстанавливаются до нитратов, которые взаимодействуют с гемоглобином крови и окисляют в нём 2-х валентное железо в 3-х валентное. В результате образуется вещество метгемоглобин, который уже не способен переносить кислород. Поэтому нарушается нормальное дыхание клеток и тканей организма (тканевая гипоксия), в результате чего накапливается молочная кислота, холестерин, и резко падает количество белка.

2) Особенно опасны нитраты для грудных детей, т.к. их ферментная основа несовершенна и востановление метгемоглобина в гемоглобин идёт медленно.

3) Нитраты способствуют развитию патогенной (вредной) кишечной микрофлоры, которая выделяет в организм человека ядовитые вещества токсины, в результате чего идёт токсикация, т.е. отравление организма. Основными признаками нитратных отравлений у человека являются:

— синюшность ногтей, лица, губ и видимых слизистых оболочек;

— тошнота, рвота, боли в животе;

— понос, часто с кровью, увеличение печени, желтизна белков глаз;

— головные боли, повышенная усталость, сонливость, снижение работоспособности;

— одышка, усиленное сердцебиение, вплоть до потери сознания;

— при выраженном отравлении — смерть.

4) Нитраты снижают содержание витаминов в пище, которые входят в состав многих ферментов, стимулируют действие горманов, а через них влияют на все виды обмена веществ.

5) У беременных женщин возникают выкидыши, а у мужчин — снижение потенции.

6) При длительном поступлении нитратов в организм человека (пусть даже в незначительных дозах) уменьшается количество йода, что приводит к увеличению щитовидной железы.

7) Установлено, что нитраты сильно влияют на возникновение раковых опухолей в желудочно-кишечном тракте у человека.

8) Нитраты способны вызывать резкое расширение сосудов, в результате чего понижается кровеное давление.

При всём вышеизложенном следует помнить, вред наносят организму человека не сами нитраты, а нитриты, в которые они превращаются при определённых условиях.

Допустимые нормы нитратов для человека.

Вредное воздействие нитратов и нитритов на организм проявляется в следующем.

Во-первых, попадая в кровь, нитриты окисляют двухвалентное железо в трехвалентное. При этом образуется метгемоглобин, неспособный переносить кислород к тканям и органам, в результате чего может наблюдаться удушье. Угроза для жизни начинает возникать тогда, когда уровень метгемоглобина в крови достигает 20% и выше. Снижается давление крови, и нарушаются функции печени. В результате чего уменьшается физическая и умственная активность человека.

Особенно чувствительны к действию нитритов и нитратов дети раннего возраста, что связано со слабым функционированием у них ферментативной системы. Именно поэтому в некоторых странах, например, в Швеции, не рекомендуется давать детям раннего возраста отдельные виды овощных растений, выращенных с применением искусственных удобрений, если даже содержание нитратов в них не превышает допустимого уровня.

К группе повышенной опасности поражения организма нитратными соединениями кроме детей относятся также лица, страдающие заболеваниями сердечно-сосудистой и дыхательной систем, беременные женщины, пожилые люди, у которых и без воздействия солей азотной или азотистой кислоты наблюдается недостаточная обеспеченность кислородом органов и тканей. Чувствительность повышается в горной местности; при содержании в воздухе окислов азота, угарного газа, углекислоты. Усиливает их токсичность также прием спиртных напитков.

Во-вторых, опасность поступления нитратов и нитритов в организм в повышенных количествах связывается с их выраженным канцерогенным действием.

Косвенным подтверждением канцерогенности нитратов и нитритов остается тот факт, что у лиц с пониженной кислотностью желудочного сока более высокая частота рака желудка.

Доказано, что аскорбиновая кислота, а также витамины А и Е, являясь ингибиторами, нейтрализуют вредное действие попавших в организм нитратов и нитритов. Факт признанный, но все зависит от поступившей дозы нитратов и нитритов, ведь количества аскорбиновой кислоты в зеленых растениях, овощах и фруктах тоже лимитировано.

Решить проблему нитратов возможно за счет нормального внесения азота на основе почвенной и растительной диагностики, применения медленнодействующих удобрений и ингибиторов нитрификации, выращивания овощных растений с пониженным уровнем нитратов, сбалансированного питания растений по фосфору, калию и микроэлементам, равномерного внесения по площади, выравнивания поверхности полей (участка) и др.

Получить абсолютно безнитратный урожай овощей практически невозможно, но возможно максимально снизить в нем уровень нитратного азота. Кроме того, употреблять следует только свежеприготовленные овощные блюда. В совершенно свежих с виду, но постоявших некоторое время (пусть даже в холодильнике) салатах и других овощных блюдах нитраты преобразуются в нитриты. Поэтому не готовьте еду впрок, на несколько дней вперед.

2 Гайлите М., Гайлитис М., Ещё раз о нитратах. Наука и мы, 1990г., №6, с.2.

источник