العناصر الدقيقة هي عناصر كيميائية موجودة في أنسجة الإنسان والحيوان والنبات بتركيزات 1:100000 (أو 0.001%، أو 1 ملجم لكل 100 جرام من الوزن) أو أقل. من بين العناصر الدقيقة هناك العناصر الأساسية، أي الحيوية والضرورية المشروطة والسامة. يعتبر الليثيوم والبورون ضروريين بشكل مشروط، ويصنف الباريوم على أنه عناصر دقيقة سامة.
جزئيا الباريوميدخل البيئة نتيجة للنشاط البشري، لكنه يدخل الماء بشكل رئيسي من المصادر الطبيعية. كقاعدة عامة، محتوى الباريوم في المياه الجوفية منخفض. ومع ذلك، في المناطق التي توجد فيها معادن تحتوي على الباريوم (الباريت، ويذريت)، يمكن أن يتراوح تركيزه في الماء من بضعة إلى عشرات الملليجرامات لكل لتر. يعتمد محتوى الباريوم في الماء أيضًا على وجود الكبريتات فيه. والحقيقة هي أن كبريتات الباريوم لديها حد ذوبان منخفض للغاية وتترسب بسهولة، لذلك لا يمكن الحصول على محتوى مرتفع نسبيًا من الباريوم إلا في المياه ذات المحتوى المنخفض من الكبريتات. نظرًا لكونه كاتيونًا كبيرًا إلى حد ما، فإن الباريوم يمتص جيدًا بواسطة جزيئات الطين وهيدروكسيدات الحديد والمنجنيز، مما يقلل أيضًا من حركته في الماء.
الطريق الرئيسي للدخول إلى جسم الإنسان هو من خلال الغذاء، ومع ذلك، في المناطق التي تكون فيها تركيزات الباريوم في الماء مرتفعة، يمكن أن تساهم مياه الشرب أيضًا في إجمالي تناول الباريوم.
تشير البيانات الصادرة عن وكالة حماية البيئة الأمريكية (USEPA) إلى الخطر المحتمل لارتفاع ضغط الدم مع الاستهلاك طويل الأمد للمياه التي تحتوي على الباريوم، وأن حتى استهلاك المياه التي تحتوي على مستويات عالية من الباريوم لمرة واحدة يمكن أن يؤدي إلى ضعف العضلات وتصلب البطن. ألم.
في المياه الطبيعية وإمدادات مياه الشرب الليثيوميوجد بتركيزات منخفضة 10-3 و10-2 ملجم/لتر فقط في الينابيع المعدنية، التي تستخدم مياهها للأغراض الطبية، وغالبًا ما يوجد بتركيزات أعلى. المصادر الطبيعية للليثيوم هي معادن السبودومين والليبيدوليت و آحرون.
على الرغم من أن الليثيوم ضروري لجسم الإنسان بكميات قليلة، فإذا كان هناك نقص في الليثيوم، فإن الإنسان سيبدأ في الإصابة بجميع أنواع الأمراض المزمنة، وخاصة الأمراض العقلية والعصبية، وقد أثبت العلماء اليابانيون أن محتوى الليثيوم في شرب الماء يقلل من خطر الانتحار. وفي الوقت نفسه، تؤدي الجرعة الزائدة من العنصر إلى عواقب سلبية وتغير عملية التمثيل الغذائي بشكل خطير، ولم يحدد العلماء بعد الاحتياج اليومي من الليثيوم، كما أن الجرعة المميتة غير معروفة. ولكن من المعروف أن الجرعة السامة هي 92-200 ملغ. ومن المستحيل الحصول على هذه الكمية الكبيرة من الماء أو الطعام.
عندما يدخل الليثيوم العضوي إلى الجسم، يتم امتصاص الكمية المطلوبة فقط من العنصر، ويتم إخراج الباقي. لذلك، مع الاستهلاك الطبيعي لن يكون هناك فائض في هذا العنصر.
مصدر البورونتوجد في المياه الجوفية صخور رسوبية حاملة للبورون، وصخور مكونة من سيليكات الكالسيوم والمغنيسيوم والحديد وسيليكات الألومنيوم (ما يسمى بالسكارنز)، ورواسب حاملة للأملاح، بالإضافة إلى الصخور البركانية والطين الذي يحتوي على البورون الممتص من مياه البحر. مصادر مركبات البورون في الطبيعة هي أيضًا المياه من حقول النفط، والمياه المالحة من البحيرات المالحة، والينابيع الحرارية، وخاصة في مناطق النشاط البركاني.
ويوجد البورون في المياه الطبيعية على شكل أيونات حمض البوريك.
في المياه القلوية المعدنية (عند الرقم الهيدروجيني 7-11)، يمكن أن يصل تركيز البورون إلى وحدات وحتى عشرات الملغم/لتر، مما يجعل هذه المياه غير آمنة للاستخدام للشرب.
عندما يتم تناول البورات أو حمض البوريك عن طريق الفم مع الماء، يتم امتصاص البورون بسرعة وبشكل كامل تقريبًا من الجهاز الهضمي. يحدث إفراز البورون بشكل رئيسي من خلال الكلى. مع تناول البورون على المدى القصير بتركيزات عالية، يحدث تهيج الجهاز الهضمي. مع التعرض لفترات طويلة لمركبات البورون، يصبح اضطراب العمليات الهضمية مزمنًا (يتطور ما يسمى بالتهاب الأمعاء البورون)، ويحدث تسمم البورون، مما قد يؤثر على الكبد والكلى والجهاز العصبي المركزي. وقد كشفت الدراسات التي أجريت على الحيوانات على المدى الطويل عن التأثيرات السلبية للبورون على الوظيفة الإنجابية عند الذكور، وكذلك التأثيرات السامة على الجنين أثناء الحمل مع احتمال حدوث عيوب في الأطفال حديثي الولادة.
الباريوم هو معدن ترابي قلوي ولا يوجد على الأرض في شكله النقي. ومع ذلك، فإن مركباته، كبريتات الباريوم وكربونات الباريوم، تستخدم على نطاق واسع في أنواع مختلفة من الصناعة.
يدخل هذا المعدن إلى الماء من مصادر تحت الأرض، ويمكن احتواء تركيز كبير من الباريوم في الماء في الأماكن التي يتواجد فيها معدن الباريت والويذريت في التربة.
في روسيا، لا تزيد القيمة المسموح بها للباريوم عن 0.1 ملغم/لتر؛ وفي حالة وجود زيادة كبيرة، يتعرض الجسم لخطر:
- اضطراب الجهاز التنفسي الهوائي، وتأثير الحروق على قرنية العين والجلد إذا كان هناك الكثير من هيدروكسيد الباريوم في الماء.
- النزيف والتورم وفقر الدم نتيجة ضعف نفاذية الأوعية الدموية عند تجاوز محتوى كلوريد الباريوم.
- تهيج الجهاز العصبي، وتأثيراته السلبية على العضلات عند تعرضها لفلوريد الباريوم.
يدخل الباريوم أيضًا الجسم بالطعام - المأكولات البحرية والطماطم وفول الصويا. هناك عدد من النباتات البحرية قادرة على زيادة تركيز هذا المعدن بمقدار 1000 مرة!
يتم تطوير طرق تنقية المياه من الباريوم بشكل مستمر في معاهد البحوث والمختبرات المختلفة في روسيا ودول أخرى.
طرق إزالة الباريوم من الماء
الطرق التالية لإزالة الباريوم من الماء معروفة جيداً:
- غسيل الكلى الكهربائي
- التبادل الأيوني
- تنقية المياه الجوفية من الحديد
- طريقة التناضح العكسي
أثناء عملية التحليل الكهربائي، يتعرض الماء إلى جهد كهربائي بطريقة تتحرك فيها الأيونات المشحونة بشكل معاكس في اتجاهين متعاكسين. تتم تنقية المياه من الباريوم بفضل العديد من الأغشية التي تسمح بمرور الكاتيونات أو الأنيونات، وتقسيم المياه المصدر إلى مياه نقية ومحلول يحتوي على شوائب غير مرغوب فيها.
تتضمن تنقية التبادل الأيوني تمرير مياه المصدر من خلال راتنجات التبادل الأيوني. يتكون هذا التحميل (مبادلات الكاتيون ومبادلات الأنيونات) من أيونات هيدروجين أو هيدروكسيل ضعيفة الارتباط، والتي يتم استبدالها بشوائب أيونات الباريوم في الماء.
تعتمد طريقة تم تطويرها مؤخرًا لإزالة الباريوم عن طريق تنقية المياه الجوفية من الحديد على عملية الامتصاص - امتصاص السوربات بحجم المادة الماصة.
يوصي المتخصصون من شركة سيبيريا البيئية بطريقة التناضح العكسي، حيث تتم تنقية المياه باستخدام وحدات التناضح العكسي. يتم توفير مياه المصدر تحت الضغط إلى أغشية شبه منفذة ذات تصميم خاص.
تشمل مزايا هذه الطريقة ما يلي:
- تنقية شاملة للمياه من حديد، أملاح، رائحة، لون
- عندما يتغير تكوين مياه المصدر، تظل جودة المياه النقية عالية باستمرار
- سهلة الصيانة وموثوقة وصديقة للبيئة (لا تستخدم مواد كيميائية)
- أبعاد مدمجة
مزيد من المعلومات التفصيلية حول تنقية المياه من الباريوم باستخدام طريقة التناضح العكسي. تقبل "الشركة البيئية السيبيرية" الطلبات في جميع أنحاء روسيا وكازاخستان. المتخصصون لدينا على استعداد أيضًا لتقديم المشورة والمساعدة في اختيار المعدات.
جوساكوفسكي ف.ب.، كيم أ.ن. (SPbGASU، سانت بطرسبرغ)
إحدى المهام الرئيسية في عصرنا هي حماية البيئة الطبيعية، وعلى وجه الخصوص، حماية الموارد المائية واستخدامها الرشيد من المصادر المفتوحة والجوفية المستخدمة لمياه الشرب. إمدادات المياه للسكان.
وفي الوقت الحالي، تشغل المياه الجوفية 31% من إجمالي حجم المياه الموردة، في حين ستزداد حصة المياه الجوفية في إجمالي رصيد استهلاك المياه. ويرجع ذلك إلى الأشكال الحديثة للإنتاج والنشاط الاقتصادي للسكان - ظهور عدد متزايد من أنواع مختلفة من رواد الأعمال (المالكين) المنتشرين على مساحات واسعة بالقرب من المدن. إن تزويد هؤلاء المستهلكين بالمياه من أنظمة إمدادات المياه المركزية في المدن بسبب التكلفة التي لا يمكن تحملها لأنظمة إمدادات المياه وتوزيعها (WSS) لهؤلاء المالكين أمر غير ممكن في معظم الحالات. ولذلك فإن المصدر الحقيقي الوحيد لإمدادات المياه لهؤلاء المستهلكين هو المياه الجوفية المستخرجة مباشرة أو القريبة من استهلاك المياه.
محتوى المركبات الذائبة لإمدادات مياه الشرب
غالبًا ما يكون استخدام المياه الجوفية العذبة من طبقات المياه الجوفية لإمدادات مياه الشرب معقدًا بسبب المحتوى العالي من المركبات الذائبة من الحديد والمنغنيز والغازات الذائبة (أول أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين والميثان) والمكونات الأخرى، على سبيل المثال، في منطقة توسنينسكي في منطقة لينينغراد هناك زيادة في محتوى الباريوم. غالبًا ما يكون الحديد مصحوبًا بالمنجنيز، وهو أيضًا عنصر سام يمكن أن يلحق الضرر بالجهاز العصبي المركزي.
الحديد (الحديد)
وفقًا لـ SanPiN 2.1.4.1074-01، فإن التركيز المسموح به للحديد (Fe) في مياه الشرب هو 0.3 مجم/لتر، والمنغنيز - 0.1 مجم/لتر، والباريوم - 0.1 مجم/لتر.
في الطبيعة، يوجد الحديد في مرحلتين من الأكسدة – Fe2+ وFe3+ – وفي العديد من الأشكال الكيميائية.
في المياه السطحية، يوجد الحديد كشوائب بشكل رئيسي في المجمعات العضوية (الهيومات)، ويشكل أيضًا شوائب غروانية ومشتتة للغاية. وفي المياه الجوفية، وفي غياب الأكسجين المذاب، يوجد عادةً على شكل أيونات Fe2+.
تحدث أكسدة الحديد (II) بواسطة الأكسجين الجوي وفقًا للتفاعل
4Fe2+ + O2 + 10H2O → 4Fe(OH)3↓ + 8H+
أو في وجود أيونات البيكربونات،
4Fe2+ + O2 + 8НСО3- + 2Н2О → 4Fe(ОН)3↓ + 8СО2.
أكسدة 1 ملجم من الحديد (II) تستهلك 0.143 ملجم من الأكسجين المذاب في الماء؛ وفي الوقت نفسه، تنخفض قلوية الماء بمقدار 0.036 ملجم-مكافئ/لتر. يزداد معدل أكسدة مركبات الحديد (II) بشكل ملحوظ عند معالجة الماء بالكلور (احتمال الأكسدة الطبيعي للكلور Eh = 1.36 فولت). يتم تحلل مركبات الحديد (II) في وجود هيدروكربونات المياه الطبيعية بالكامل وفقًا للتفاعل
2Fe2+ + Cl2 + 6НСО3- → 2Fe(ОН)3↓ + 2Cl — + 6СО2.
أكسدة 1 ملجم من الحديد (II) تستهلك 0.64 ملجم من الكلور؛ وفي الوقت نفسه، تنخفض قلوية الماء بمقدار 0.018 ملجم-مكافئ/لتر.
عند معالجة الماء ببرمنجنات البوتاسيوم، يستمر تفاعل الأكسدة والتحلل المائي اللاحق وفقًا للمعادلة
4Fe2+ + MnO4- + 8НСО3- + 2Н2О → 4Fe(ОН)3↓ + MnО2↓+ 8СО2.
تتطلب أكسدة 1 ملجم من الحديد (II) 0.71 ملجم من برمنجنات البوتاسيوم؛ وفي هذه الحالة، تنخفض قلوية الماء بمقدار 0.036 ملجم-مكافئ/لتر.
المنغنيز (MN)
المنغنيز، مثل الحديد، موجود في الماء في مركبات مختلفة: في شكل بيكربونات ومجمعات معدنية وعضوية وأشكال أخرى. يتم تمثيل المنغنيز في المياه الجوفية بشكل رئيسي بواسطة أيونات ثنائية التكافؤ Mn2+، والتي تكونت نتيجة لتفكك بيكربونات Mn(HCO3)2 شديدة الذوبان.
تعتمد معظم الطرق المستخدمة لإزالة المنغنيز في الماء على أكسدة أيون المنغنيز (II) الموجود في الماء إلى منغنيز (III) ومنغنيز (IV)، مما يشكل هيدروكسيدات، تكون قابلية ذوبانها عند الرقم الهيدروجيني > 7 أقل من 0.01 مجم /ل. للقيام بذلك، يتم استخدام عوامل مؤكسدة مختلفة: الأكسجين الجوي، الكلور ومشتقاته، برمنجنات البوتاسيوم، الأوزون.
تعتمد عملية إزالة المنغنيز من الماء بواسطة برمنجنات البوتاسيوم على قدرته على أكسدة المنغنيز (II) مع تكوين أكسيد المنغنيز (IV) ضعيف الذوبان: 3Mn3+ + MnO4- + 2H2O → 5MnO2↓ + 4H+.
تتطلب أكسدة 1 ملغ من المنغنيز (II) 1.88 ملغ من برمنجنات البوتاسيوم، وهو ما يزيد 2.65 مرة عن أكسدة الحديد (II). يتميز الراسب المشتت الناتج MnO2 x 2H2O، أو Mn(OH)4، بمساحة سطحية كبيرة محددة (حوالي 300 م2/جم) وهو مبادل أيوني غير عضوي فعال.
الباريوم (با)
يمكن تقليل الكمية الزائدة من الباريوم (Ba+2، معدن ترابي قلوي) في المياه الجوفية، والذي يكون على شكل كبريتات الباريوم بتركيز أعلى من ناتج الذوبان (PR = 1.1·10-10)، عن طريق إدخال كبريتات الصوديوم. في المياه المعالجة.
Ba+2 + Na2SO4 → BaSO4↓ + 2Na+.
في هذه الحالة، يتم تسهيل الإزالة الفعالة للباريوم من الماء إلى التركيزات المطلوبة (0.1 مجم/لتر)، إلى جانب التأجيل وإزالة المنجنيز، عن طريق الترشيح اللاحق للمياه على المرشحات المحملة بالزيوليت الذي له خصائص التبادل الأيوني (على سبيل المثال، متوسط قدرة التبادل الأيوني للزيوليت الطبيعي في شكل الصوديوم من رواسب خولينسكوي في بورياتيا [(NaK)4CaAl6Si30O12 nH2O] هو 0.70 مل-مكافئ/لتر).
يتم إنتاجه باستخدام طرق خالية من الكواشف (المادية) والكاشفات.
تشمل الطرق الخالية من الكواشف المستخدمة اليوم ما يلي: التهوية المبسطة تليها الترشيح؛ تهوية تليها تسوية وتصفية.
طريقة الكاشف
لطرق الكاشفتشمل: التهوية المبسطة، والأكسدة، والترشيح؛ التعويم بالضغط مع القلونة والترشيح اللاحق؛ التصفية من خلال الحمل المعدل، وما إلى ذلك.
عند اختيار طرق تأجيل وإزالة المنجنيز من المياه، فإنها تعتمد على نتائج التحليل التكنولوجي. أهم العوامل التي تؤثر على اختيار طريقة معالجة المياه هي العكارة، اللون، محتوى الحديد (II) والحديد (III)، المنغنيز (II)، كبريتيد الهيدروجين، الصلابة الكلية والكربونات، القلوية، الرقم الهيدروجيني، قابلية الأكسدة، محتوى الكلوريد والكبريتات. ، البقايا الكلية والجافة والمكلسة.
طريقة تعقيم المياه باستخدام هيبوكلوريت الصوديوم الالكتروليتي (ESHH)
وفي أنظمة إمدادات المياه غير المركزية، وخاصة بالنسبة لصغار مستهلكي المياه، يكون ذلك هو الأكثر ملاءمة طريقة تعقيم المياه باستخدام هيبوكلوريت الصوديوم الالكتروليتي (ESHH)يتم الحصول عليها عند نقطة الاستهلاك عن طريق التحليل الكهربائي لمحاليل الكلوريد. مع الاحتفاظ بجميع مزايا طريقة الكلورة باستخدام الكلور السائل، فإن طريقة تطهير HPCP التحليل الكهربائي تسمح للمرء بتجنب الصعوبات الرئيسية - نقل وتخزين الغاز السام.
إن التركيزات المحددة المثالية لهيبوكلوريت، والتي يتم عندها ضمان مخرجات تيار عالية بما فيه الكفاية للمنتج المستهدف ومحتوى منخفض من الكلورات فيه أثناء التحليل الكهربائي لمحاليل ملح الطعام، هي 8-10 جم / لتر من الكلور النشط، في حين أنه الأكثر من المستحسن إجراء التحليل الكهربائي بتركيز محلول التغذية 20 -50 جم / لتر كلوريد الصوديوم.
تصنف المباني التي توجد بها محطات التحليل الكهربائي، وفقا لمعايير ONTP 24-86، ضمن الفئة D من حيث خطر الانفجار. إن وجود دورة تكنولوجية خالية من النفايات لا يتطلب تدابير إضافية لحماية البيئة، وبالتالي تنسيق المشروع مع المنظمات البيئية المهتمة.
تطهير المياه بدون كاشف مع الأشعة فوق البنفسجية
في أنظمة إمداد المياه الصغيرة من مصادر تحت الأرض مع عدم وجود تعرض لتخزين مياه الشرب أو تعرضها بشكل منخفض، يُنصح بشدة باستخدام تطهير المياه الخالي من الكواشف باستخدام الأشعة فوق البنفسجية باستخدام الأشعة فوق البنفسجية المبيدة للجراثيم بطول موجة 205-315 نانومتر. في هذه المنطقة، يكون للأشعة فوق البنفسجية تأثير مبيد حيوي واضح على الكائنات الحية الدقيقة المختلفة، بما في ذلك البكتيريا والفيروسات والفطريات.
تتناسب درجة تعطيل الكائنات الحية الدقيقة نتيجة للإشعاع فوق البنفسجي مع شدته I (mW/cm2) ووقت التشعيع T (s). ويسمى ناتج هذه الكميات بالجرعة الإشعاعية وهي مقياس للطاقة المبيدة للجراثيم المنقولة إلى الكائنات الحية الدقيقة:
D = IT مللي جول/سم2.
يتم وصف عملية الموت البكتيري بالمعادلة:
حيث N0، N هو عدد البكتيريا لكل وحدة حجم قبل وبعد التشعيع؛ ك هو معامل المقاومة البكتيرية.
يتم استخدامه لمعالجة المياه بالأشعة فوق البنفسجية المنشآت ذات المصادر الإشعاعية الغاطسة وغير الغاطسةوكذلك المنشآت مجتمعة.
لأنظمة معالجة المياه إمدادات المياه اللامركزيةوالأكثر تفضيلاً هو استخدام طرق تنقية المياه الخالية من الكواشف. وفي الوقت نفسه، اعتمادا على الظروف المحددة من الممكن الجمع بين طرق تنقية المياه الجوفية (الفيزيائية والكاشفة).في مجموعة أو أخرى، بما في ذلك استخدام التهوية المكثفة في مهويات الفقاعات، والتهوية الجزئية أثناء الترشيح المرحلي، وما إلى ذلك. وبغض النظر عن تقنية إزالة الحديد وإزالة المنجنيز من المياه، فإن الهياكل الرئيسية في المرحلة النهائية من معالجة المياه هي. في الممارسة العملية، غالبا ما تستخدم محطات معالجة المياه بالضغط، والتي تتميز بالاكتناز والإنتاجية العالية والموثوقية الصحية والقدرة على استخدام المعدات القياسية إلى أقصى حد.
في عام 2005، تم تركيب محطتين لمعالجة المياه الجوفية في منطقة لينينغراد في أنظمة إمدادات المياه غير المركزية.
في قرية شابكي في منطقة توسنينسكيتم تشغيل محطة تنقية المياه الجوفية (من الحديد والباريوم) بطاقة 100 م3/يوم (الإنتاجية المقدرة 5 م3/ساعة)
العناصر الرئيسية للتركيب في التكنولوجيا المتقدمة هي خزان التهوية (عمود الفقاعات Ø 800 مع فوهة مصنوعة من مقاطع من الأنابيب البلاستيكية، وإمداد الهواء المضغوط بواسطة ضاغط) ومرشحات تنقية الضغط مع الغسيل العكسي بالماء النقي (2 قطعة. Ø 400) محملة بمعدن مطحون - زيوليت، مرافق كاشف (كبريتات الصوديوم)، (وحدات ضخ التغذية والغسيل). وحدة التطهير – مصباح مبيد للجراثيم ذو تدفق الضغط. وفقا لتحليلات Tosnenskaya SES، فإن المياه النقية تلبي متطلبات SanPiN لمياه الشرب.
في القرية في توكسوفو، مقاطعة فسيفولوزسك، تم إعادة بناء محطة ضخ المياه، والتي تضمنت تركيب مرافق معالجة المياه بسعة 600 م3/يوم (27 م3/ساعة)
العناصر الرئيسية لمرافق تنقية وتعقيم المياه الجوفيةفي التكنولوجيا المتقدمة هي: خزان لمعالجة تهوية مياه المصدر؛ مرشحات تنقية الضغط (4 قطع. Ø 1000)، محملة بالزيوليت؛ مرافق الكواشف (برمنجنات البوتاسيوم والصودا) ووحدة تطهير المياه النقية (هيبوكلوريت الصوديوم المنتج عند نقطة الاستهلاك في محلل كهربائي من محلول ملح الطعام)؛ معدات المضخة.
خزان مصمم خصيصًا لتهوية معالجة المياه، ملحوم من صفائح الفولاذ (أبعاد 2.0 × 2.5 × 5.0 م)، ويتكون من 3 أقسام: حسب حركة الماء، الأول - التهوية؛ فصل الهواء الثاني 3 تمتص. زمن بقاء الماء في كل قسم بمعدل التدفق المحسوب هو 20، 10 و 20 دقيقة، على التوالي. تم تجهيز قسم التهوية الأول بجهاز تهوية نفاث غاطس ذاتي التحضير AQUA-JET، والذي يوفر استخدامه زيادة في إمدادات الأكسجين الجوي بسبب التدفق الأفقي ونتيجة لبقاء فقاعات الهواء لفترة أطول في الماء.
في الطبيعة، يوجد الباريوم فقط في شكل مركبات، وبالنسبة للمياه فإن الطريق الرئيسي للتلوث هو الطبيعي، من المصادر الطبيعية. كقاعدة عامة، يكون محتوى الباريوم في المياه الجوفية منخفضًا، ولكن في المناطق التي توجد فيها معادن تحتوي على الباريوم (الباريت، ويذريت)، يمكن أن يتراوح تركيزه في الماء من بضعة إلى عدة عشرات من الملليجرامات لكل لتر. لا يمكن الحصول على محتويات الباريوم العالية نسبيًا إلا في المياه ذات المحتوى المنخفض من الكبريتات.
الباريوم هو عنصر نادر سام، لكنه لا يعتبر مسببا للطفرات أو السرطان. تعتبر أملاح الباريوم القابلة للذوبان في الماء خطرة على البشر أيضًا - كربونات الباريوم والكبريتيدات والكلوريدات والنترات. أخطرها في الماء هي أملاح الباريوم شديدة السمية القابلة للذوبان، ولكنها تميل إلى التحول إلى أملاح أقل سمية وقليلة الذوبان (الكبريتات والكربونات). الباريوم ليس عنصرًا عالي الحركة. يتم امتصاصه جيدًا بواسطة جزيئات الطين والغرويات العضوية وهيدروكسيدات الحديد والمنغنيز، مما يقلل من حركته في الماء.
لم يتم تحديد الاحتياجات اليومية لجسم الإنسان من الباريوم، ويتراوح متوسط الاستهلاك اليومي من الباريوم بين 0.3-1 ملغ. يحتوي جسم الإنسان الذي يبلغ وزن جسمه حوالي 70 كجم، على ما يقرب من 20-22 ملجم من الباريوم.
على الرغم من أنه ليس من العناصر الأساسية (الحيوية للجسم)، إلا أن الباريوم يشبه في خصائصه الكالسيوم، الذي يوجد بشكل أساسي في أنسجة العظام، لذلك يمكن لأيونات الباريوم أن تحل محل الكالسيوم في العظام. عندما يدخل الباريوم إلى جسم الإنسان، حتى بتركيزات منخفضة، يكون له تأثير واضح على العضلات الملساء. في التراكيز الصغيرة فإنه يريحها، ولكن في التراكيز الكبيرة فإنه يقللها، مما يزيد من حركية الأمعاء، ويسبب ارتفاع ضغط الدم الشرياني، والرجفان العضلي، واضطرابات التوصيل القلبي.
وفي الدراسات العلمية التي أجريت تحت رعاية منظمة الصحة العالمية، لم يتم تأكيد العلاقة بين الوفيات الناجمة عن أمراض القلب والأوعية الدموية ومستويات الباريوم في مياه الشرب. أظهرت الدراسات قصيرة المدى على المتطوعين عدم وجود آثار ضارة على نظام القلب والأوعية الدموية عند تركيزات الباريوم في الماء حتى 10 ملغم / لتر.
بدورها، تشير معلومات وكالة حماية البيئة في الولايات المتحدة إلى أنه حتى الاستهلاك لمرة واحدة من الماء الذي يتجاوز فيه محتوى الباريوم بشكل كبير الحدود القصوى المسموح بها، يمكن أن يؤدي إلى ضعف العضلات وألم في منطقة البطن.
ومع ذلك، فمن الضروري أن نأخذ في الاعتبار أن معيار الباريوم الذي حدده معيار الجودة التابع لوكالة حماية البيئة الأمريكية (2.0 ملغم / لتر) يتجاوز بشكل كبير القيمة التي أوصت بها منظمة الصحة العالمية (0.7 ملغم / لتر). تحدد المعايير الصحية المعتمدة في جمهورية بيلاروسيا قيمة MPC أكثر صرامة لمحتوى الباريوم في مياه الشرب (0.1 ملغم / لتر).
طبيب مختبر لطرق البحث الصحية والكيميائية والسمية أ.ف. أنيسكيفيتش
خدمة الإشراف الفيدرالية
في مجال إدارة الطبيعة
التحليل الكيميائي الكمي للمياه
طريقة القياس الشامل
تركيزات الباريوم في مشروبات الشرب،
السطح وتحت الأرض طازج و
مقياس تعكر مياه الصرف الصحي
طريقة كرومات البوتاسيوم
بي إن دي ف 14.1:2:3:4.264-2011
تمت الموافقة على هذه التقنية للأغراض الحكومية
تحكم بيئي
موسكو 2011
تمت مراجعة المنهجية والموافقة عليها من قبل مؤسسة الميزانية الفيدرالية "المركز الفيدرالي لتحليل وتقييم التأثير التكنولوجي" (FBU "FCAO").
مؤسسة الموازنة الفيدرالية "المركز الفيدرالي لتحليل وتقييم التأثير التكنولوجي" (FBU "FCAO")
مطور:
فرع FBU "TsLATI في منطقة الشرق الأقصى الفيدرالية" - TsLATI في إقليم بريمورسكي
1 المقدمة
تضع هذه الوثيقة منهجية لقياس تركيز كتلة الباريوم في مياه الشرب والمياه السطحية والجوفية العذبة ومياه الصرف الصحي باستخدام طريقة قياس العكر مع كرومات البوتاسيوم.
نطاق القياس من 0.1 إلى 6 ملغم/دم3.
إذا تجاوز تركيز كتلة الباريوم الحد الأعلى للنطاق، فيمكن تخفيف العينة بحيث يتوافق تركيز الكتلة مع النطاق المنظم.
إذا كان تركيز كتلة الباريوم في العينة أقل من 1 ملجم/دم3، فيجب تركيز العينة عن طريق التبخر.
الكالسيوم بمحتوى يصل إلى 45 مجم / ديسم 3 والسترونتيوم بمحتوى يصل إلى 0.5 مجم / ديسم 3 لا يتعارضان مع التحديد. يتم فصل الحديد الذي يزيد عن 1 ملجم/سم3 والألومنيوم مبدئيًا باستخدام الهيكسامين (ص).
2 الخصائص المنسوبة لمؤشرات دقة القياس
الجدول 1 - نطاقات القياس وقيم الدقة ومؤشرات التكرار والتكرار
|
تقييم إمكانية استخدام نتائج القياس عند تنفيذ تقنيات القياس في مختبر معين. 3 أدوات القياس وأدوات الطهي والكواشف والموادعند إجراء القياسات، يتم استخدام أدوات القياس والأطباق والمواد والكواشف والعينات القياسية التالية. 3.1 أدوات القياس مقياس الألوان الكهروضوئي أو مقياس الطيف الضوئي من أي نوع، مما يسمح لك بقياس الكثافة الضوئية عندل = 540 نانومتر. الكوفيت بطبقة ماصة بطول 30 ملم. موازين مختبرية من فئة خاصة أو عالية الدقة بقيمة قسمة لا تزيد عن 0.1 مجم، والحد الأقصى للوزن لا يزيد عن 210 جم وفقًا لـ GOST R 53228-2008. موازين المختبرات الفنية وفقًا لـ GOST R 53228-2008. 3.2 الأدوات والمواد قوارير حجمية 2-50(1000)-2 حسب GOST 1770-74 أنابيب القياس P-1-10-0.1 HS وفقًا لـ GOST 1770-74. ماصات قياس بتدرجات 0.1 سم 3.4(5)-2-1(2)؛ 6(7)-1-5(10) وفقًا لـ GOST 29227-91. النظارات الكيميائية V-1-50 THS وفقًا لـ GOST 25336-82. مسارات المختبر B-75-110 HS وفقًا لـ GOST 25336-82. المرشحات الخالية من الرماد وفقًا للمواصفة TU 6-09-1678-95. زجاجات مصنوعة من زجاج البورسليكات أو مادة البوليمر ذات أغطية أرضية أو لولبية بسعة 500 - 1000 سم3 لجمع وتخزين العينات والكواشف. ملحوظات. 1 يُسمح باستخدام أدوات القياس الأخرى والمعدات المساعدة والأدوات والمواد ذات الخصائص المترولوجية والتقنية التي لا تكون أسوأ من تلك المحددة. 2 يجب التحقق من أدوات القياس خلال الحدود الزمنية المقررة. 3.3 الكواشف والمواد المرجعية خلات الأمونيوم حسب GOST 3117-78. كرومات الأمونيوم وفقًا لـ GOST 3774-76. كلوريد الباريوم 2-ماء حسب GOST 4108-72. بيروكسيد الهيدروجين (محلول مائي 30٪) وفقًا لـ GOST 10929-76. هيكساميثيلين تيترامين (يوروتروبين) وفقًا لـ TU 6-09-09-353-74. كرومات البوتاسيوم حسب GOST 4459-75 حمض الأسيتيك الجليدي وفقًا لـ GOST 61-75. ماء مقطر حسب GOST 6709-72. تحديد العينات القياسية (GSO) لتركيبة محلول أيونات الباريوم بتركيز كتلي 1 ملجم/سم3. لا يزيد الخطأ النسبي لقيم تركيز الكتلة المعتمدة عن 1% عند P = 0.95. ملحوظات 1 يجب أن تكون جميع الكواشف المستخدمة للتحليل من الدرجة التحليلية. أو درجة الكاشف 2 يُسمح باستخدام الكواشف المصنعة وفقًا للوثائق التنظيمية والفنية الأخرى، بما في ذلك الكواشف المستوردة، بمؤهل لا يقل عن الدرجة التحليلية. 4 طريقة القياستعتمد طريقة قياس العكر لتحديد تركيز كتلة أيونات الباريوم على ذوبان كرومات الباريوم المنخفض في بيئة محايدة. Ba 2+ + K 2 CrO 4 ® BaCrO 4 + 2K + يتم قياس الكثافة الضوئية للمحلول بـل = 540 نانومتر في الترعة مع طبقة ماصة بطول 30 مم. تتناسب شدة اللون بشكل مباشر مع تركيز أيونات الباريوم. 5 متطلبات السلامة وحماية البيئةعند العمل في المختبر، يجب مراعاة متطلبات السلامة التالية. 5.1 عند إجراء التحليلات، من الضروري الامتثال لمتطلبات السلامة عند العمل مع الكواشف الكيميائية وفقًا لـ GOST 12.1.007-76. 5.2 يتم ملاحظة السلامة الكهربائية عند العمل مع التركيبات الكهربائية وفقًا لـ GOST R 12.1.019-2009. 5.3 يجب أن تمتثل مباني المختبر لمتطلبات السلامة من الحرائق وفقًا لـ GOST 12.1.004-91 وأن تحتوي على معدات إطفاء الحرائق وفقًا لـ GOST 12.4.009-83. 5.4 يجب إرشاد فناني الأداء بشأن إجراءات السلامة وفقًا للتعليمات المرفقة مع الأجهزة. يتم تنظيم التدريب على السلامة المهنية للعمال وفقًا لـ GOST 12.0.004-90. 6 متطلبات تأهيل المشغليمكن إجراء القياسات بواسطة كيميائي تحليلي ماهر في تقنيات التحليل الضوئي، وقد درس تعليمات التشغيل الخاصة بمقياس الطيف الضوئي أو مقياس الألوان الضوئي والتزم بمعايير التحكم عند تنفيذ إجراءات التحكم في الأخطاء. 7 شروط لإجراء القياساتيتم إجراء القياسات في ظل الشروط التالية: درجة الحرارة المحيطة (20 ± 5) درجة مئوية. الرطوبة النسبية لا تزيد عن 80% عند درجة حرارة 25 درجة مئوية. الضغط الجوي (84 - 106) كيلو باسكال. تردد التيار المتردد (50 ± 1) هرتز. جهد التيار الكهربائي (220 ± 22) فولت. 8 التحضير للقياساتاستعدادًا لإجراء القياسات، يتم تنفيذ الأعمال التالية: أخذ العينات وتخزينها، إعداد الجهاز، إعداد المحاليل المساعدة والمعايرة، إنشاء رسم بياني للمعايرة، مراقبة استقرار خاصية المعايرة. 8.1 أخذ العينات والتخزين 8.1.1 يتم أخذ العينات وفقًا لمتطلبات GOST R 51592-2000 "المياه. المتطلبات العامة لأخذ العينات"، GOST R 51593-2000 "مياه الشرب. أخذ العينات"، PND F 12.15.1-08 "مبادئ توجيهية لأخذ العينات لتحليل مياه الصرف الصحي". 8.1.2 تتم إزالة الشحوم من زجاجات جمع وتخزين عينات المياه بمحلول CMC، ثم يتم غسلها بماء الصنبور، وحمض النيتريك المخفف بنسبة 1:1، وماء الصنبور، ثم 3-4 مرات بالماء المقطر. يتم جمع عينات المياه في زجاجات مصنوعة من زجاج البورسليكات أو مادة البوليمر، ويتم شطفها مسبقًا بماء العينة. ويجب أن لا يقل حجم العينة المأخوذة عن 100 سم3. 8.1.3 إذا تم تحليل العينة خلال 24 ساعة، لا يتم حفظ العينة. إذا تعذر إجراء القياسات خلال الإطار الزمني المحدد، يتم حفظ العينة بإضافة 1 سم3 من حمض النيتريك المركز أو حمض الهيدروكلوريك (درجة حموضة العينة أقل من 2) لكل 100 سم3 من العينة. مدة الصلاحية 1 شهر. يجب ألا تتعرض عينة الماء لأشعة الشمس المباشرة. لتسليمها إلى المختبر، يتم تعبئة الأوعية التي تحتوي على العينات في حاويات تضمن حفظها وحمايتها من التغيرات المفاجئة في درجات الحرارة. 8.1.4 عند أخذ العينات، يتم إعداد وثيقة مصاحبة بالشكل الذي تشير فيه إلى: الغرض من التحليل، والملوثات المشتبه بها؛ المكان، وقت الاختيار؛ رقم العينة؛ حجم العينة؛ المنصب، اللقب لأخذ العينة، التاريخ. 8.2 إعداد الصك يتم إعداد مقياس الطيف الضوئي ومقياس الألوان الضوئي للتشغيل وفقًا لتعليمات التشغيل الخاصة بالجهاز. 8.3 تحضير المحاليل المساعدة ويرد في الجدول تكوين وعدد العينات للمعايرة. الخطأ الناتج عن إجراء تحضير العينات للمعايرة لا يتجاوز 2.5٪. الجدول 2 - تكوين وكمية العينات للمعايرة
يتم إدخال العينات للمعايرة في أنابيب قياس سعة 10 سم3 وتعديلها حسب العلامة مع الماء المقطر وتضاف الكواشف حسب الفقرة. ويستخدم الماء المقطر كعينة فارغة، والتي يتم حملها خلال التحليل بأكمله. يتم تحليل عينات المعايرة من أجل زيادة التركيز. لإنشاء رسم بياني للمعايرة، يجب قياس كل خليط صناعي 3 مرات لاستبعاد النتائج العشوائية وحساب متوسط البيانات. يتم طرح الكثافة البصرية للعينة الفارغة من الكثافة البصرية لكل محلول معايرة. عند إنشاء رسم بياني للمعايرة، يتم رسم قيم الكثافة الضوئية على طول المحور الإحداثي، ويتم رسم محتوى الباريوم بوحدة mg/dm 3 على طول محور الإحداثي السيني. 8.6 مراقبة استقرار خاصية المعايرة تتم مراقبة استقرار خاصية المعايرة مرة واحدة على الأقل كل ثلاثة أشهر، وكذلك بعد إصلاح الجهاز أو معايرته، عند استخدام مجموعة جديدة من الكواشف. وسائل المراقبة هي العينات المعدة حديثاً للمعايرة (3 عينات على الأقل من تلك الواردة في الجدول). تعتبر خاصية المعايرة مستقرة عند استيفاء الشرط التالي لكل عينة معايرة: (1) أين X- نتيجة قياس التحكم لتركيز كتلة أيونات الباريوم في عينة المعايرة، ملغم/سم3؛ مع- القيمة المعتمدة للتركيز الكتلي لأيونات الباريوم في عينة المعايرة، ملغم/سم3؛ - الانحراف المعياري للدقة داخل المختبر، الذي تم تحديده عند تنفيذ التقنية في المختبر. ملحوظة. يجوز ضبط الانحراف المعياري للدقة داخل المختبر عند تنفيذ التقنية في المختبر بناءً على التعبير: = 0.84 ثانية ر، مع التوضيح اللاحق مع تراكم المعلومات في عملية مراقبة استقرار نتائج التحليل. القيم روترد في الجدول. إذا لم يتم استيفاء شرط استقرار خاصية المعايرة لعينة معايرة واحدة فقط، فمن الضروري إعادة قياس هذه العينة من أجل حذف النتيجة التي تحتوي على خطأ فادح. إذا كانت خاصية المعايرة غير مستقرة، اكتشف أسباب عدم استقرار خاصية المعايرة وكرر التحكم في استقرارها باستخدام عينات المعايرة الأخرى المنصوص عليها في المنهجية. إذا تم الكشف عن عدم استقرار خاصية المعايرة مرة أخرى، يتم إنشاء رسم بياني جديد للمعايرة. 9 أخذ القياسات9.1. تركيز يتم إجراء التركيز إذا كان تركيز الكتلة المتوقع للباريوم في العينة أقل من 1 ملجم/دم3. الحديد بتركيزات أكثر من 1 ملجم/دم3 والألومنيوم يتعارضان مع التحديد. في وجودهم، يتم معالجة العينة. للقيام بذلك، أضف 10 سم3 من ماء الاختبار إلى كوب مقاوم للحرارة بسعة 50 سم3، ثم أضف قطرة محلول الأمونيا (حسب البند) حتى تترسب الهيدروكسيدات، والتي يتم إذابتها بعد ذلك ببضع قطرات من الهيدروكلوريك. حمض (حسب البند). إذا كان الحديد (II) موجوداً في العينة، أضف بضع قطرات من بيروكسيد الهيدروجين (حسب البند) لأكسدته. ثم يضاف 5 - 10 سم3 من محلول سداسي ميثيلين تترامين (حسب البند). يتم غلي المحتويات وتبخيرها إلى حجم أقل قليلا من 10 سم 3، ثم ترشح في أنبوب قياس ويغسل المرشح بالماء المقطر ويضبط إلى علامة 10 سم 3. بعد ذلك، يبدأون في إجراء القياسات (البند). إذا لم يتم استيفاء الشرط ()، فيمكن استخدام الطرق للتحقق من مقبولية نتائج التحديدات الموازية وتحديد النتيجة النهائية وفقًا للقسم 5 من GOST R ISO 5725-6. 10.3 يجب ألا يتجاوز التناقض بين النتائج التحليلية التي تم الحصول عليها في مختبرين حد التكاثر. إذا تم استيفاء هذا الشرط، تكون نتائج التحليل مقبولة، ويمكن استخدام متوسطها الحسابي كقيمة نهائية. وترد قيم حد الاستنساخ في الجدول. إذا تم تجاوز حد التكرار، فيمكن استخدام طرق تقييم مدى قبول نتائج التحليل وفقًا للقسم 5 من GOST R ISO 5725-6. الجدول 3 - نطاقات القياس وقيم التكرار وحدود التكرار مع احتمال P = 0.95
|
(6)