Взвешенные вещ в сточных водах. Анализ и очистка сточных вод от взвешенных веществ
Безуглая Э.Ю., Смирнова И.В.
Оксиды азота в атмосфере
Озон и другие вторичные вещества
Влияние атмосферного загрязнения на здоровье
Вместо заключения
1.3.2 Изменения концентраций вредных веществ
1.3.2.1 Взвешенные вещества
Вещество, которое обычно называют «взвешенные вещества» (ВВ), включает много различных компонент. В него входят пыль, зола, сажа, дым, сульфаты, нитраты и другие твердые составляющие. ВВ образуются в результате сгорания всех видов топлива и при производственных процессах. В зависимости от состава выбросов они могут быть и высокотоксичными, и почти безвредными. Они могут иметь как антропогенное, так и естественное происхождение, например, образовываться в результате почвенной эрозии. В данных о выбросах все эти вещества отнесены к твердым.
В обоих случаях должно использоваться среднее значение двух значений, удовлетворяющих вышеуказанному требованию с постоянным весом. Контроль качества метода. Он будет основываться на критериях точности и точности. Точность: Выполните один образец в двух экземплярах для каждой партии из десяти или менее выборок. Он считается удовлетворительным, если он не превышает 10%, выраженный как коэффициент вариации.
Точность: проанализировать образец синтетического контроля. Он будет считаться удовлетворительным при условии, что ошибка не превысит 10%. Руководящие принципы, устанавливающие процедуры испытаний для анализа загрязнителей в соответствии с Законом о чистой воде: национальные правила первичной питьевой воды; и национальных правил в отношении питьевой воды; Анализ и процедуры отбора проб; Окончательное правило. Происхождение твердых веществ дается растворами солей, присутствующих на земле и стоком.
Взвешенные частицы варьируют в размерах, по составу и природе образования. Воздушные частицы взвешенных веществ больших и малых размеров, включая мелкие частицы, называемые РМ, представляют собой сложное соединение органических и неорганических субстанций. Мелкие частицы делятся на РМ 10 и РМ 2,5 в зависимости от их размера. Крупные частицы обычно содержат почвенные материалы, пыль от дорог и выбросы от промышленности. Мелкие частицы содержат больше кислот, а также сульфаты.
В соответствии с водным циклом испарение воды, присутствующей в море, озерах, почвах и т.д. Образует облака, которые выходят на землю, поступающие в реки, озера, в недра, откуда они используются для ее захвата и очистки для использования. С дождем, сток воды формируется с достаточной скоростью, чтобы разрушить поверхностный слой и транспортировать твердые частицы. Это явление является предшественником взвешенных твердых веществ в воде. Эти же поверхностные слои почвы имеют в своем составе минералы, которые при контакте с водой создают явление растворения, и это является источником растворенных твердых веществ.
Под влиянием метеорологических условий происходит перемешивание всех составляющих атмосферы, перенос и рассеивание примесей на большие расстояния от города, вымывание их осадками и осаждение в тумане. Атмосфера, как среда обитания различных веществ, не является химически инертной. Это особенно важно подчеркнуть. Непрерывно в ней происходят различные химические процессы, фотохимические реакции, вызванные поступлением солнечной энергии и изменениями температуры воздуха. Одни вещества соединяются с другими, создавая новые вторичные вещества, которые также разлагаются на первичные продукты выбросов или производят новые вещества. Реакций, происходящих в атмосферном воздухе, множество. В работах на эту тему перечисляются сотни реакций, но это не дает полную картину. Воздушный бассейн, как огромный реактор, непрерывно производит одни вещества и возвращает другие. Важно знать, что изучаемые в настоящее время на сети компоненты загрязнений являются лишь небольшой частицей того, что находится в атмосфере и производится в ней.
В Оксидине мы стараемся минимизировать его существование и избегать увеличения потребления энергии. Они состоят из солей, присутствующих в воде, которые не могут быть отделены от жидкости физическими средствами. Материал, который находится в твердой фазе в воде, в виде коллоидов или чрезвычайно мелких частиц. Чем больше присутствие, тем мутнее.
Суммарное количество твердых веществ является результатом суммы растворенных и взвешенных твердых веществ, которые могут содержать образец воды. Это дискретные частицы, которые можно измерить, взвешивая осаждаемые твердые частицы, которые сохраняются в фильтре. Факторы, влияющие на частицу, не распадающиеся на заднем плане: размер, плотность, форма частиц и скорость воды.
До настоящего времени в России измерения концентраций РМ не проводились и для них не установлены значения ПДК. Их вероятные концентрации можно оценить из соотношений между взвешенными веществами, называемыми TSP, и мелкими частицами РМ, полученными в различных странах.
В США на основании результатов наблюдений установлена совершенно четкая связь между средними и максимальными концентрациями ТSP, РМ 10 и РМ 2,5 , что позволило установить стандарты для этих веществ (таблица 1.2). Отношение стандартов всех этих веществ за год к стандарту за сутки мало различаются между собой.
Подвесные твердые вещества классифицируются как.
- Органический материал.
- И неорганический материал, в виде частиц или в коллоидной форме.
Мутность воды образуется нерастворимым веществом, в суспензии или коллоидной дисперсии. По существу, он состоит из поглощения света в сочетании с диффузионным процессом. Мутность измеряется в нефелометрических единицах мутности. Тесно связанная с мутностью является частью количества твердого вещества, присутствующего в воде. Из-за существования этих различных типов твердых веществ измеряются различные параметры, которые относятся к ним.
Из этой таблицы видно, что при установлении стандартов полагалось, что РМ 10 составляют треть от взвешенных веществ, а РМ 2,5 — 20%. В работах европейских ученых называются такие значения: РМ составляет 0,6-0,7 ТSP. Более подробно об этом поговорим в главе 3.
* ПДКс.с., ** ПДКм.р.
Взвешенные частицы при проникновении в органы дыхания человека приводят к нарушению системы дыхания и кровообращения. Вдыхаемые твердые частицы влияют как непосредственно на респираторный тракт, так и на другие органы за счет токсического воздействия входящих в состав частиц различных компонентов. Люди с хроническими нарушениями в легких, с сердечно-сосудистыми заболеваниями, с астмой, частыми простудными заболеваниями, пожилые и дети особенно чувствительны к влиянию мелких взвешенных частиц диаметром менее 10 микрон (РМ 10). Особенно опасно сочетание высоких концентраций ВВ и диоксида серы.
Разница между фиксированным остатком и остатком на уровне 105 дает представление о существующем их количестве. Когда мы говорим о растворенных твердых веществах или общей солености, мы ссылаемся на меру количества вещества, растворенного в воде, определяемого выпариванием предварительно отфильтрованного объема воды. Это соответствует сухому остатку с предыдущей фильтрацией. Присутствие в воде происходит в виде катионов или анионов.
Определение общего количества растворенных твердых веществ основано на фильтрации известного объема воды и затем выпаривании его при 105 ° С до достижения постоянного веса. Это значение представляет собой концентрацию всех растворенных твердых веществ.
В документах Европейского экономического сообщества многократно указывается важность организации наблюдений за концентрациями РМ. Основанием для этого служат исследования, доказывающие их влияние на увеличение случаев смертности среди населения в связи с ростом концентраций РМ, а также свидетельства, что РМ содержат в своем составе многие вредные компоненты.
В случае образцов воды из засоленных сред содержание неорганических и органических фильтруемых твердых веществ может быть определено путем сжигания образца после его фильтрации и выпаривания. Потеря веса образца представляет собой содержание органического вещества.
Альтернативным и более простым методом является оценка общего количества растворенных твердых веществ с использованием измерения проводимости воды. Проводимость является косвенной мерой количества растворенных твердых веществ, которые имеют природная или остаточная вода. Ионы раствора имеют положительные и отрицательные заряды; это свойство приводит к тому, что сопротивление воды к потоку электрического тока имеет определенные значения. Если вода имеет большое количество растворенных ионов, то ее проводимость будет выше.
Измерениями РМ или измерениями взвешенных веществ нельзя уничтожить влияние этих веществ на организм человека. Можно лишь узнать уровни загрязнения атмосферы этими веществами. Достаточно четкие соотношения между РМ и взвешенными веществами позволяют рассчитать ущерб, ими создаваемый. Измерения концентраций РМ нужно в первую очередь производителям этих новых для сети приборов. Поэтому может быть достаточно изучение изменений концентрации взвешенных веществ.
Чем больше проводимость воды, тем больше количество твердых веществ или солей, растворенных в ней. Картриджные фильтры образованы корпусом, так как контейнер и картридж размещены внутри. Картриджи изготовлены из различных материалов, полученных из пластмассы. Они различаются по типу конструкции и по размеру пор, который определяет степень фильтрации. Картриджи обычно изношены, хотя некоторые модели можно мыть. Они используются для чистых вод, и их функция заключается в улучшении качества воды и предотвращении отложений.
Самоочищающиеся фильтры имеют обычно металлическую сетку с размером пор, чтобы удерживать верхние частицы. В отличие от фильтров картриджей, этот тип фильтра имеет механизм, который очищает сетку, без необходимости удаления фильтра. Этот механизм очистки может быть всасывающим сканером, щеткой, лопастями и т.д. эти фильтры могут использоваться с водой с высокой загрузкой твердых частиц или предварительной фильтрацией для уменьшения их промывки.
Тенденция изменения концентрации взвешенных веществ (рисунок 1.6), полученная из многолетней информации, собранной в Ежегодниках, наглядно показывает снижение концентрации, происходящее в течение 1990-2006 гг. Можно выделить два периода. Первый продолжался до 1999 года и связан с сокращением отдельных производств и закрытием предприятий в период перестройки, что подтверждалось тенденцией снижения концентраций взвешенных веществ. Второй, после 1999 года, проявился более резким снижением концентраций взвешенных веществ до конца рассматриваемого периода.
Фильтры среды используют материал фильтра, чтобы сохранить загрязняющие вещества воды. Они состоят из клапана для промывки, бутылки, содержащей материал фильтра. Эти фильтры могут быть осветлителями, и могут использоваться такие материалы, как песок, кристалл, гранат, турбик. Он может иметь активный углерод, он может иметь катализатор для восстановления железа и марганца, он может иметь смолы для сохранения жесткости воды, деминерализаторов, восстановителей аммония, мышьяка и т.д.
В физико-химических процессах мы включаем технологии, которые используются для удаления других загрязняющих веществ из воды, таких как масла и жиры из кухонь, углеводородных адсорбентов. Другие технологии, которые сохраняют или разделяют как растворенные, так и взвешенные твердые вещества, включены в каталог этой категории.
Данные о выбросах твердых веществ от промышленных предприятий также указывают на планомерное снижение их количества, подтверждающее данные сети наблюдений о тенденции снижения средних за год концентраций примеси.
Количество городов, где средние за год концентрации взвешенных веществ превышают 1 ПДК (рисунок 1.7), снизилось за десять лет всего на 12%, а таких городов в стране сейчас 65. Количество городов, в которых максимальная концентрация этой примеси превысила ПДК в 10 раз, почти не изменилось.
Удалите фильтр и перенесите его на взвешивающий диск с необходимой осторожностью, чтобы предотвратить прилипание сухого фильтра к диску; материал, прилипающий к диску, должен быть добавлен в фильтр, чтобы избежать ошибок. Повторите цикл сушки, охладите, высушите и взвешивайте до достижения постоянного веса или до тех пор, пока потеря веса не станет меньше 4% или 0, 5 мг предыдущего взвешивания, в зависимости от того, что меньше. Если для завершения фильтрации используется более 10 минут, увеличьте размер фильтра или уменьшите объем образца; для неоднородных образцов, таких как сточные воды, используйте большой фильтр для фильтрации типичного образца. Анализ образцов. Соберите фильтр на фильтровальный аппарат и начните всасывание; смочите фильтр небольшим количеством дистиллированной воды, чтобы зафиксировать его. Встряхивая образец магнитной мешалкой, возьмите пипетку аликвоту и перенесите ее в фильтр. Образцы с высоким содержанием растворенных твердых веществ могут потребовать дополнительной стирки. Повторите цикл сушки, охладите, высушите и взвешивайте до получения постоянного веса или до тех пор, пока потеря веса не станет меньше 4% или 0, 5 мг предыдущего веса, в зависимости от того, что меньше. Повторяющиеся определения должны соответствовать до 5% от вашего среднего. Дайте остыть в эксикаторе и взвесьте. . Вопреки распространенному мнению, аэрозоли не являются газообразными веществами.
Средние концентрации взвешенных веществ в городах различной численности населения различаются довольно существенно. Наибольшие концентрации отмечаются в крупных городах с населением более 250 тыс. жителей (рисунок 1.8).
Отмечается четкая связь между средней за год и максимальной концентрацией ВВ (рисунок 1.9).
Характерной особенностью водных экосистем является наличие структурного и функционального компонента – сестона. Как отмечает А.П. Остапеня , взвешенное вещество (сестон) – это совокупность взвешенных в толще воды частиц. Сестон чрезвычайно гетерогенен и включает в себя микроскопические формы живых организмов, их остатки, прижизненные выделения и отторжения фито-, зоо- и бактериопланктона. В состав сестона входят органические и минеральные частицы, образующиеся в результате физико-химических процессов в толще воды, поступающие из донных отложений и с водосбора водоема. В мелкодисперсную взвесь трансформируется также значительная часть веществ, образующихся в процессе разложения крупных донных и нектонных (как рыбы) организмов. Весь комплекс сестона оказывает существенное влияние на круговорот вещества и потоки энергии в экосистемах. Поскольку в состав сестона входят живые организмы, с этим структурным блоком водных экосистем тесно связаны все аспекты метаболизма разных экологических групп гидробионтов. Так, в процессе жизнедеятельности планктона в воду поступают продукты метаболизма, которые могут оказывать существенное влияние на качество воды, структуру биоты и ее компонентов, то есть играть средообразующую роль. Взвешенное вещество активно влияет на процессы деструкции и жизнедеятельность микробиального сообщества. Взвесь полностью определяет возможность существования важнейшего и специфического компонента водных экосистем – сообщества с фильтрационным способом питания. Через механизмы седиментации сестон связан с жизнедеятельностью бентосных сообществ и является важным функциональным звеном в системе «вода – донные отложения». Структуру и закономерности функционирования водных экосистем невозможно описать без учета сестона как единого целого и анализа его роли в биотическом круговороте, трансформации и минерализации органического вещества.
Это твердые или жидкие частицы, которые суспендированы в газообразной среде. Некоторые примеры жидких аэрозолей - это частицы, которые образуют облака, туманы или дезодоранты и очистители воздуха в аэрозоле. Например, среди твердых тел можно упомянуть дым и пыль. Таким образом, можно сказать, что этот материал может иметь естественное происхождение или производить из человеческой деятельности.
Антропогенные выбросы атмосферных аэрозолей за последние 156 лет значительно увеличились, что вызвало несколько воздействий на окружающую среду, включая неблагоприятное воздействие на здоровье человека, таких как проблемы со зрением. В прошлом аэрозоли не включались в математические модели, которые стремились предсказать качество климата, погоды и воздуха. Тот факт, что сегодня их влияние на климат рассматривается, свидетельствует об увеличении сложности сценариев изменения климата в дополнение к неопределенности.
Основным фактором, определяющим и контролирующим содержание сестона в водоемах, является интенсивность и соотношение продукционно-деструкционных процессов. В зависимости от уровня продуктивности вод содержание взвешенного вещества может различаться на 2–3 порядка – от десятых долей миллиграмма в 1 дм 3 (сухая масса) в олиготрофных до десятков миллиграмм – в эвтрофных и сотен миллиграмм – в гиперэвтрофных водоемах. Распределение сестона в водоемах носит сезонный характер, при этом сезонная динамика концентрации взвешенного вещества зависит от трофического статуса водоема. Так, в олиготрофных и мезотрофных водоемах наблюдаются весенний и осенний подъемы, а в эвтрофных – летний максимум концентрации сестона. Концентрация сестона в водоемах находится во взаимосвязи с их загрязнением, увеличиваясь по мере повышения уровня загрязнения.
Вдыхаемые частицы легко переносятся в дыхательную систему. Это может вызвать или усугубить различные респираторные заболевания, особенно для более чувствительных групп, таких как дети и пожилые люди. Как только они выбрасываются в атмосферу, эти частицы могут проходить взвешенные дни до того, как они оседают на поверхности Земли, а также могут заряжаться на больших расстояниях воздушными потоками, вызывая не только региональные и локальные воздействия, но и глобальные воздействия.
Частицы аэрозоля могут действовать, поглощая или распространяя солнечное излучение, непосредственно влияя на климат, воздействуя на образование облаков, изменяя гидрологические циклы и режим осадков. Основными источниками твердых частиц являются океаны, пустыни и вулканы, а также сжигание биомассы и ископаемого топлива.
Для сбора взвешенного вещества широко используют мембранные фильтры. Находят применение и ядерные фильтры (нуклеофильтры), которые представляют собой тонкие перфорированные пленки, пробитые протонами в ядерном реакторе. Они не гигроскопичны, химически устойчивы, размер пор у них строго калиброван и составляет от 0,1 до 10–15 мкм. Для сбора сестона также применяют фильтры из стекловолокна – это тонкое, спрессованное, стеклянное волокно. Такие фильтры химически инертны.
В рамках того, что мы называем аэрозолями, также существуют биологические источники, называемые биоаэрозолями, которые включают вирусы, бактерии, грибы, споры и пыльцу. Аэрозоли все еще можно классифицировать на первичные и вторичные. Первичные аэрозоли представляют собой частицы, образованные частицами, поступающими непосредственно из источника, тогда как в атмосфере образуются вторичные аэрозоли. Они являются результатом химических реакций с участием летучих органических соединений, в дополнение к диоксиду серы и оксидам азота.
Аэрозоли, присутствующие в атмосфере, могут возвращаться на поверхность путем влажного или сухого осаждения. Это вывод аэрозолей из атмосферы путем осаждения. То есть, когда дожди переносят эти частицы обратно на земную поверхность. Именно тогда частицы аэрозоля возвращаются на поверхность Земли без необходимости дождя, и это сложнее сделать.
При определении содержания взвешенного вещества наиболее распространенным методом является гравиметрический (весовой). Однако, при данном методе через фильтры можно профильтровывать небольшой объем воды, собирая навеску в 2–3 мг. Взвешивание собранной на фильтрах и высушенной до постоянного веса взвеси делают на аналитических весах, с точностью до десятых долей миллиграмма). Взвешивание дает представление об общей массе вещества. Концентрацию тех или иных компонентов взвеси (как азота, фосфора, по которым можно судить о содержании белковых веществ) можно определить химическими методами. Одним из распространенных методов химического определения концентрации взвеси является метод мокрого сжигания, при котором в качестве сильного окислителя используют бихромат калия. Микроскопический метод основан на анализе взвеси под микроскопом. При автоматическом счете частиц взвесь пропускают через строго калиброванный капилляр. При прохождении по нему частиц возникает импульс (сигнал), который регистрируется прибором. По величине заряда можно судить о величине частиц.
В сестоне традиционно выделяют «живые компоненты» и «мертвую часть» – детрит. Однако называть последний неживым можно с большой натяжкой, условно, так как он связан с микроорганизмами и составляет так называемый «микробиоценоз». При отмирании организмов, разложении вещества образуется мелкодисперсная взвесь, на которой поселяются бактерии, простейшие, водоросли, и в результате их жизнедеятельности, за счет минерализации происходит созревание детрита. Биологически активный детрит является трофически ценным компонентом взвеси. Коэффициент его усвоения при потреблении водными животными высок. Он может поддерживать полный цикл жизнедеятельности организмов. Количество детрита в сестоне разных водоемов значительное. Нормой структурной организации водных экосистем является преобладание детрита в общей массе взвешенного вещества. Основу живой фракции сестона составляет фитопланктон. Относительное содержание зоопланктона заметно ниже и близко к доле бактериопланктона. Такое соотношение компонентов сестона обеспечивает устойчивое функционирование водных экосистем разного трофического типа. В качестве примера использования отмеченного положения для оценки состояния экосистем нашего региона приведем следующие данные. В результате исследований, проведенных нами на реках Днепр, Сож, Березина в пределах Гомельской области, установлено, что по среднегодовым показателям особенностью структурной организации экосистем этих рек является значительное содержание детрита, а также фитопланктона в органической фракции взвешенного вещества, и, напротив, небольшое – зоопланктона, а бактериопланктон занимает промежуточное положение. Однако в отдельные периоды, когда имеет место значительное развитие фитопланктона, в реках наблюдается преобладание «живого» вещества над детритом, и это показывает на отклонение от нормы структуры сестона. Указанное соотношение проявляется чаще всего в сильно евтрофируемых водоемах и может быть показателем нарушения естественного устойчивого состояния экосистем.
Взвешенное вещество включается в круговорот по следующей схеме: взвешенное вещество – деструкционные процессы и его разложение – растворенное вещество. Соотношение между растворенным и взвешенным веществом варьирует в разных водоемах и в течение года, но при этом количества растворенного вещества в них значительно больше по сравнению со взвешенным. Время оборота взвеси в водоемах колеблется, составляя несколько суток или более, но в целом невелико. Включение взвешенного вещества в круговорот (в океане) представлено на рисунке 4.6.
Таким образом, взвешенное вещество является важным компонентом водных экосистем, его роль в их функционировании велика и разнообразна.