Determinarea indicatorilor chimici indirecti de impurificare (poluare) a apei

Substantele oprganice, anorganice: amoniac, azotiti, azotati, oxigen dizolvat in apa, CBO5

• Sunt determinate zilnic la instalatiile centrale de aprovizionare cu apa
• Substantele indicatoare sunt acele substante a caror prezenta poate fi insotita de o impurificare
• acestea sunt: amoniacul, nitritii, nitratii, substantele organice

1. Determinarea amoniacului si ionului de amoniu

• amoniacul se gaseste in apa fie in stare nativa (NH3 sau NH4OH) fie sub forma de saruri amoniacale
• provine din sol
• provine din degradarea incompleta a substantelor organice cu continut de N – aceasta indica impurificarea
• provine din reducerea azotitilor
• paralel cu determinarea NH₃ se determina si substantele organice din apa si se fac examinari bacteriologice
• pentru a da indicatii asupra calitatii apei
• concentratii mari de amoniac din apa provin din deversarea apelor reziduale menajere ai industriale bogate in amoniac sau saruri de amoniu
• in apa amoniacul se poate gasi sub forma libera sau legat (albuminoid)

• Determinarea amoniacului din apa se face cantitativ (colorimetric) si calitativ

a. Determinarea cantitativa (colorimetrica) a amoniacului din apa

principiu

• in urm reactiei dintre tetra-iodo-mercuriatul dipotasic si amoniac, in prezenta NaOH sau KOH in exces se obtine iodura amido-oxi-dimercurica (de culoare galben-portocalie sau rosie)care se dozeaza colorimetric

Practic

• 50 cm3 apa de analizat intr-u tub colorimetric
• +2 cm3 sare Seiguette ? (tetrat dublu de Na si K)
• +2 cm3 reactiv Nessler (tetraiodomercuriat dedipotasic)
• se agita
• se lasa 10 minute in repaus
• se compara cu o scara etalon, colorimetric
• rezultatul se exprima in mg/dm3 apa NH3

Norme igienico-sanitare privind concentratia amoniacului:

• Limita admisa in apa subterana – 0,5-5 mg/dm3 NH4+/dm3
• Limita admisa pentru apa potabila din sursa de suprafata – 0-0,05 mg/dm3

b. Determinarea calitativa a ionului de amoniu

• exista o metoda directa de determinare , pe teren:
• se iau 10 cm3 apa de analizat intr-o eprubeta
• +2-3 picaturi reactiv Nessler
• in prezenta amoniacului apa se coloreaza in galben iar la o cantitate mare de amoniac se formeaza u precipitat rosu

• in procesul de impurificare a apei amoniacul apare in primele zile dupa impurificare, deci prezenta sa indica o poluare recenta (reprezinta primul stadiu de descompunere a substantelor organice din apa)

2. determinarea azotitilor (NO2-)

• azotitii provin din: oxidarea incompleta a amoniacului si din reducerea azotatilor intr-o apa cu putin O2
• prezenta lor in apa denota impurificare cu substante organice in descompunere
• determinarea azotitilor din apa se asociaza cu determinarea substantelor organice, continutul in ioni de NH+, examenul bacteriologic
• in cantitati mici, azotitii nu sunt nocivi pentru organism
• in concentratii mari azotitii au actiune methemoglobinizanta
• concentratii mari de azotiti se gasesc in apele epurate biologic sau in apele reziduale industriale
• azotitii din apa sunt instabili, determinarea trebuind sa fie facuta imediat dupa recoltare

Metoda colorimetrica de determinare a azotitilor din apa

Principiu

• Prin diazotarea unei amine aromatice cu azotiti in mediu acid se obtine un compus azotic de culoare rosie care se dozeaza colorimetric
• Determinarea poate fi calitativa sau cantitativa

a. Determinarea calitativa a azotitilor din apa

• se iau 10 cm3 din apa de analizat intr-o eprubeta
• +2-3 picaturi H2SO4 12%
• +10 picaturi iodura de zinc amidonata in solutie
• repaus 10 minute
• aparitia coloratiei albastre arata prezenta nitritilor

b. Determinarea cantitativa a azotitilor din apa

cand analiza calitativa este pozitiva se face determinarea cantitativa prin analiza probei de apa si compararea cu un etalon

• 10 cm3 apa de analizat
• +0,5 cm3 alfa naftilamina
• +0,5 cm3 acid sulfanilic
• repaus 10 minute
• apare culoarea roz
• comparare cu scara etalon (tabel)

rezultatul se exprima in mg/dm3 apa

• Limita admisa 0 mg NO2+/dm3 apa
• Limita exceptionala pentru surse subterane: 0,05 mgNO2-/dm3

• Nitritii indica impurificarea apei dar intr-o faza avansata
• Daca provin din sol – sursa tellurica – concentratia eset constanta

3. Determinarea azotatilor din apa (NO3-) (compusi stabili)

• azotatii reprezinta forma ultima de mineralizare a azotului
• provin din:
• sol
• degradarea oxidativa a substantelor organice (materii fecale, ingrasaminte azotoase)
• concentratia in sursele de apa este mica, apele subterane fiind mai bogate
• recent a crescut concentratia lor in apa datorita ingrasamintelor azotoase, apelor reziduale)
• azotatii sunt redusi la azotiti in intestin de enterobacteriacee, azotitii se absorb formand methemoglobina ceea ce duce la cianoza generalizata a nou-nascutului (la sugarii hraniti artificial)

• determinarea

calitativa

cantitativa

a. Determinarea calitativa a azotatilor

Reactia cu difenilamina

• Intr-o capsula de portelan se dizolva cateva cristale de difenilamina in 2-3 ml H2SO4 concentrat
• Apoi se pun cu o pipeta cateva picaturi din apa de analizat pe suprafata solutiei
• In prezenta azotatilor apare o coloratie albastra (se formeaza difenilbenzoidina)

b. Determinarea cantitativa a azotatilor)

Metoda colorimetrica cu acid fenoldisulfuric

Principiu

• se bazeaza pe formarea nitroderivatilor de culoare galbena in urma reactiei cu nitrati si acid fenoldisulfuric, in mediu alcalin
• intensitatea culorii este proportionala cu concentratia nitratilor din apa
• Determinare
• Intr-o capsula de portelan se toarna 10 cm3 apa de analizat care se evapora la baia de apa
• +0,55 cm3 acid fenoldisulfuric
• 15 minute repaus
• + 2 cm3 apa distilata
• apoi se picura amoniac pana la dizolvarea culorii galbene
• se trece continutul intr-un cilindru gradat de 10 cm3 si se aduce la semn cu apa distilata
• se compara cu o scara etalon (tabel)

Norme igienico-sanitare

4. Determinarea substantelor organice. Oxidabilitatea apei. Consumul chimic de oxigen

ANALIZA: Geomorfologia climatica – caracteristici generale ANALIZA: Masivul gilau-muntele mare - elemente fizico-geografice

apa obtine substante organice care se pot oxida cu oxidanti puternici precum:

KMnO4

K2Cr2O4

Iodat de potasiu

Cantitatea de substante organice se exprima prin CCO (consumul chimic de oxigen)

CCO reprezinta cantitatea de oxigen necesara oxidarii substantelor organice, in prezenta unui oxidant puternic

Cantitatea de oxigen echivalenta cu consumul de oxidant este denumita oxidabilitate (reactia de oxidabilitate a apei cu KMnO4

Rezultatul determinarii oxidabilitatii se exprima in mg oxigen echivalent cu consumul de oxidant/dm3 apa

Pentru determinare se foloseste:

Oxidarea in mediu acid

Oxidarea in mediu alcalin, atunci cand apa are un continut mare de cloruri (> 300 mg/dm3)

Determinarea oxidabilitatii apei folosind KMnO4

Principiu

• Consta in masurarea cantitatii de KMnO4, echivalent cu O2, necesara pentru oxidarea substantelor organice din apa
• Dupa intensitatea oxidarii se stabileste gradul de puritate al apei
• 2KMnO4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+3H2O+5O
• excesul de LmnO4 reactioneaza apoi cu acidul oxalic
• cantitatea de substante organice din apa se apreciaza indirect, prin cantitatea de KMnO4 necesara pentru oxidarea lor

Metoda

• Intr-un balon Erlenmeyer
• 100 cm3 apa de analizat
• +5 cm3 H2SO4  1:3
• se incalzeste
• +10 cm3 KMnO4 n/100
• fierbere 10 minute (oxidarea substantelor organice)
• racire
• +10 cm3 acid oxalic n/100 (din biureta) pana la decolorare
• titrare cu acid oxalic n/100 pana la colorare roz persistent
• numarul de cm3 solutie KMnO4 n/100 utilizat la titrare reprezinta cantitatea de KMnO4 n/100 consumata la oxidarea substantelor organice aflate in 100 cm3 apa de analizat

Calcul

Unde

V = volumul solutiei de KMnO4 in cm3 adaogat la inceput

V₁ = volumul solutiei de KMnO4 in cm3 consumat la titrare

V₂ = volumul solutiei de KMnO4 in cm3 adaogat in solutie

0,316 = cantitatea de KMnO4, in mg, corespunzatoare la 1 cm3 KMnO4 n/100

f = factorul solutiei de KMnO4 n/100

Norme igienico-sanitare:

5. Determinarea oxigenului dizolvat

• oxigenul din apa ne indica desfasurarea in conditii bune a proceselor de autopurificare a apei, impiedicand aparitia fenomenelor anaerobe de degradare
• determinarea continutului de oxigen este importanta pentru aprecierea si controlul statiilor de epurare biologica
• concentratia de oxigen dizolvat in apa este invers proportionala cu temperatura si direct proportionala cu presiunea atmosferica
• variatiile de concentratie sunt provocate de:
• modificari de presiune, temperatura
• activitatea microbiana aeroba crescuta
• degajarea de oxigen prin activitatea de asimilare a algelor
• cantitate scazuta de oxigen dizolvat da apei un gust fad si nu satisface nevoia de sete
• aceasta apa este nepotabila

• determinarea se face dupa

Metoda WINKLER:

Principiu

• Consta in fixarea oxigenului dizolvat din apa sub form aunui precipitat brun de manganita de mangan, in prezenta clorurii de mangan
• Oxigenul se determina indirect prin determinarea iodului eliberat de iodura de potasiu, proportional cu cantitatea de oxigen din apa:
• MnCl2+2NaOH=Mn(OH)2+2NaCl
• Precipitat alb
• H2MnO3+Mn(OH)2=Mn2O3+2H2O
• Manganita de mangan – coloratie bruna
• In absenta oxigenului se formeaza doar Mn(OH)2 – precipitat alb
• In prezenta oxigenului se formeaza un precipitat brun
• Mn2O3+3H2SO4=Mn2(SO4)3+3H2O
• 2Mn(SO4)3+4KI=4KmnSO4+2K2SO4+2I2
• 2I2+4Na2S2O3=2Na2S4O6+4NaI
• iodul eliberat se titreaza cu tiosulfat de sodiu – coloratie galbena

Mod de lucru:

• Proba de apa se recolteaza in sticle cu capacitate cunoscuta si cu dop rodat
• Sticla se umple pana la dop, fara sa ramana aer inauntru!
• Pentru a u se consuma oxigenul dizolvat in apa pana la laborator se fixeaza pe loc prin adaogarea a 1 cm3 solutie A (NaOH+KI)
• Si
• 1 cm3 solutie B(MnCl2)
• cu pipete, pana la fundul sticlei aparand u precipitat de la alb la brun
• se inchide sticla, fara a se lasa bule de aer in interior
• se fixeaza dopul si se agita sticla
• daca exista un continut scazut de oxigen – precipitatul ramane alb
• daca exista o concentratie crescuta de oxigen apare u precipitat brun
• repaus 30-60 minute
• apoi in fiecare sticla se toarna cate 5 cm3 HCl concentrat care dizolva precipitatul si elibereaza I2se trece continutul sticlei intr-un vas Erlenmeyer
• +apa distilata pentru spalarea sticlei
• se titreaza iodul eliberat cu o solutie de Na2S2O3 N/100 pana la o coloratie galben-pai
• se adaoga 1-5 picaturi solutie amidon
• se continua titrarea pana la decolorarea solutiei

Calcul

MgO2/dm3=

Unde

• V₁= volumul solutiei de Na2S2O3 titrat, in cm3
• 0,08 = echivalentul in O2 a 1 cm3 de Na2S2O3 N/100
• V = volumul solutiei de analizat
• 2 = 2 cm3 reactivi folositi pentru fixarea O2
• f = factorul solutiei de Na2S2O3 N/100

Norme igienico-sanitare:

Deficitul de oxigen

• Reprezinta diferenta dintre valoarea solubilitatii maxime a mg oxigenului la temperatura respectiva si valoarea reala a oxigenului dizolvat

• Procent de saturatie in oxigen
• Reprezinta gradul de saturare reala in oxigen a apei fata de solubilitatea maxima la temperatura respectiva

Calcul

• Se compara rezultatul obtinut cu solubilitatea normala a oxigenului la temperatura si presiunea atomsferica din momentul recoltarii
• In tabelul lui Winkler se indica gradul de solubilitate a oxigenuuli la anumite temperaturi si presiunea de 760 mmHg
• Consideram saturatia in oxigen din tabel ca saturatia de 100% si prin regula de trei simpla gasim saturatia corespunzatoare pentru saturatia obtinuta de noi (in mg/dm3)
• Rezultatul este in procente des saturatie de oxigen
• Iar diferenta fata de 100 este deficitul de oxigen

6.Determinarea consumului biochimic de oxigen (CBO5)

• CBO5 reprezinta cantitatea de oxigen consumata de microorganisme intr-un anumit interval de timp prin descompunerea biochimica aeroba a substantelor organice continute in apa de analiza
• =caracterizeazpa gradul de impurificare al apelor de suprafata cu substante organice in descompunere sau transformare
• determinarea se face din proba initiala, prin diferenta dintre continutul de oxigen inainte si dupa incubatie 5 zile la 20 oC, ferit de aer si lumina
• rezulta CBO la 5 zile=CBO5
• se utilizeaaza acceasi metoda iodometrica Winkler, prin dozarea oxigenului dizolvat in prima zi si dupa 5 zile de incubare la 20 oC
• CBO5 repezimta diferenta dintre valoarea oxigenului dizolvat in ziua recoltirii si in ziua a 5-a dupa recoltare

Metoda de lucru

• Se recolteaza 2 probe identic……..
• In prim ase determina oxigenul dizolvat….
• A doua se inchide cu grija………..lasata 5 zile la 20 oC si….
• Se face diferenta dintre prima si a doua valoare :
• CBO5 im mgO2 la 20oC/dm3 apa ?A-B
• !daca apa este intens poluata consumul de oxigenva fi mai mare pana la disparitia lui in ziua a 5-a, atunci aplicandu-se metoda dilutiei
• !cu cat CBO5 este mai mare, cu atat apa eset mai poluata

Norme igienico-sanitare :

7. Determinarea clorului activ din substantele clorigene

Principiu

• clorul eliberat din substantele clorigene intr-un mediu acid este determinata indirect prin dozarea unei cantitati echivalente de iod cu tiosulfat de sodiu, in prezenta amidonului
• Mod de lucru:
• 1 g substanta clorigena se mojareaza apoi se pune intr-un balon Erlenmeyer
• +100 cm3 apa distilata
• se agita bine
• se lasa sa sedimenteze
• din supernatant sa iau 5 cm3 si se toarna intr-un balon Erlenmeyer
• +1 cm3 H2SO4 solutie 1:3
• + 1 cm3 KI sol. 5%
• +cateva picaturi amidon sol. 2%
• amestecul devine albastru-brun
• se titreaza cu Na2S2O3 N/100 pana la decolorare

Calcul

Clor activ mg (g)%=

• N = cm3 solutie Na2S2O3 titrata
• 0,355 = echivanentul in Cl a 1 cm3 solutie Na2S2O3
• 5=cm3 supernatant folosit la titrare
• clorul activ din substanta clorigena se exprima in procente

Norme igienico-sanitare:

8.Determinarea clorului rezidual

• clorul rezidual este clorul ramas in exces in apa in urma procesului de clorinare, dupa un interval de 30 minute
• se poate gasi in apa ca si:
• clor rezidual liber
• clor rezidual legat
• sau ambele forme

clor rezidual liber

• reactioneaza direct si imediat cu materia organica
• este constituit din:
• clor elementar (Cl2)
• acid hipocloros (HOCl)
• ioni de hipocloriti (ClO-)
• reprezinta minim 80% din clorul total

clor rezidual legat

• sub forma de cloramine

clor rezidual total

• reprezentat de suma celor doua componente

• existenta clorului rezidual in apa este o dovada ca doza de clor cu care s-a facut dezinfectia a fost suficienta
• pentru determinarea clorului rezidual folosim:

Metoda colorimetrica cu ortolidina-arsenit

principiu

• se bazeaza pe reactia de culoare pe care o da clorul in prezenta ortolidinei cu care dezvolta un compus galben-verde
• intensitatea culorii este proportionala cu concentratia de clor si se apreciaza fata e o scara etalon pregatita dintr-o solutie de cromat-bicromat
• rezultatul este exprimat direct in mg Cl2/dm3, pentru continutul fiecarui tub? Din scara
• ortolidina intra imediat in reactie cu clorul rezidual liber
• si dupa u  timp mai lung si cu clorul rezidual legat
• intra in reactie si cu substantele interferente (Fe3+, Mn2+, NO2-, H2S) !

ARSENITUL DE SODIU

• Reduce atat clorul rezidual liber cat si cel legat
• Este folosit pentru blocarea reactiei in momentul dorit
• Nu influenteaza reactia ortolidinei cu interferentele
• Mod de lucru:
• Se recolteaza apa de la retea dupa 5 minute de curgere
• Determinarea se face imediat pentru a nu se degaja clorul liber

1. Determinarea clorului rezidual liber

• intr-un tub colorimetric se introduc
• 5 cm3 solutie ortolidina
• +90 cm3 apa
• se agita
• imediat 5 cm3 solutie metaarsenit de sodiu
• se agita
• se compara cu scara etalon
• metaarsenitul blocheaza clorul legat astfel incat reactia de culoare este data numai de clorul rezidual liber
• valoarea gasita se noteaza cu A si reprezinta clorul rezidual liber + interferenti

2. Determinarea clorului rezidual total

• intr-un tub colorimetric
• 5 cm3 solutie ortotolidina
• +95 cm3 apa de analizat
• se agita puternic
• se lasa 5 minute
• se compara cu scara etalon
• B reprezinta cantitatea totala de clor rezidual + interferentele

3.Determinarea interferentelor

• prezenta in apa a unor substante ca Fe3+, Mn2+, NO2-, H2S poate provoca erori intrucat dezvolta aceeasi reactie de culoare ortotolidina
• pentru evitarea erorii se face umatoarea determinare:
• intr-un tub colorimetric
• 5 cm3 solutie arsenit de sodiu
• +90 cm3 apa de analizat
• +5 cm3 solutie ortotolidina
• se compara cu scara etalon
• metaarsenitul a blocat tot clorul liber si legat iar culoarea aparuta este data doar de interferenti =C

Calcul

• clorul rezidual liber = A-C
• clorul rezidual legat = B-A
• clorul rezidual total = B-C
• clorul rezidual liber trebuie sa fie prezent in apa potabila dezinfectata
• lipsa lui indica:
• dezinfectie insuficienta
• aparitia unei impurificari cu consum de clor liber

Norme igienico-sanitare: