Monitorowanie atmosfery poprzez obserwację skutków zanieczyszczeń. Naturalny opad atmosferyczny (ph = 5,6) Zakwaszanie opadu

Transkrypt

1 Monitorowanie atmosfery poprzez obserwację skutków zanieczyszczeń Naturalny opad atmosferyczny (ph = 5,6) CO H 2 H2O H2CO3-2CO3 H HCO3 - HCO3 H CO Zakwaszanie opadu SO 2SO SO H2O H2SO 3 2 O2 2SO 3 3 H2O H2SO 4 3NO H2O 2HNO3 2 NO

2 Klasyfikacja opadów ph < 4,1 - wysoce zanieczyszczone związkami kwasotwórczymi, ph 4,1 4,6 umiarkowanie zakwaszone, ph 4,6 5,1 słabo zakwaszone, ph 5,1 6,1 praktycznie niezanieczyszczone, o odczynie zbliżonym do opadu naturalnego, ph 6,1 6,5 słabo zanieczyszczone związkami zasadotwórczymi, ph > 6,5 wysoce zanieczyszczone związkami zasadotwórczymi.

3 Zakwaszenie skutki osłabienie wegetacji roślin niszczenie listowia, utrata elastyczności kory, zanikanie korzeni, podatność na ataki szkodników, karłowacenie zanik lub nadmierny rozwoju niektórych organizmów wodnych, niszczenie budowli reakcja z wapniem Korozja konstrukcji metalowych

4 biowskaźniki zanieczyszczenia metody lichenoindykacyjne mierzalne zmian, jakie wywołują zanieczyszczenia w porostach (fizjologiczne, anatomiczne i morfologiczne), badaniu różnorodności i liczebności porostów, badaniu zmian anatomiczno-morfologicznych, badaniu zmian fizjologicznych, badaniu składu chemicznego.

5 Strefa skażeni a Stężenie SO 2 w powietrzu [mg/m 3 ] 1 > 170 Występowanie porostów brak, tzw. pustynia porostowa skorupiaste, proszkowe < 30 skorupiaste, proszkowe i listkowate skorupiaste, proszkowe i listkowate z małym udziałem krzaczkowatych skorupiaste, proszkowe i dużo listkowatych z udziałem krzaczkowatych skorupiaste, wrażliwe skorupiaste, listkowate i krzaczkowate bogata flora porostów, w tym najbardziej wrażliwe Teren występowania (zanieczyszczenie powietrza) silnie skażone okręgi przemysłowe silne skażenie, miasta i obszary przemysłowe tereny o wyraźnej degradacji środowiska, zadrzewione tereny podmiejskie duży wpływ terenów przemysłowych, lasy w pobliżu miast i terenów przemysłowych tereny o słabym zanieczyszczeniu, duże obszary lasów na nizinach i pogórzu tereny o nieznacznym wpływie zanieczyszczeń przemysłowych, jak rozległe lasy, północno-wschodnia Polska, rejony Karpat tereny niezanieczyszczone

6 Pomiar ditlenku siarki wzbudzanie SO 2 za pomocą UV. SO 2 + hv SO 2 * SO 2 + hv (mierzone) powracając do stanu podstawowego, emitują promieniowanie o natężeniu wprost proporcjonalnym do stężenia SO 2. Analizatory pracują w granicach od 1 do 2000 ppb (1 ppb SO 2 = 2,85 µg/m 3 ).

7 Pomiar ditlenku siarki

8 Pomiar tlenków azotu NO + O 3 NO 2 * + O 2 NO 2 * NO 2 + hv (mierzone) Intensywność chemiluminescencji zależy od masy gazu badanego, Stały strumień gazu badanego jest wprowadzany do komory przez dyszę, gdzie miesza się z powietrzem wzbogaconym w ozon.

9 Pomiar tlenków azotu Tą samą metodą można oznaczać NO 2, po uprzednim przekształceniu go w NO 3NO 2 + Mo 3NO + MoO 3 (w 325ºC) NO + MoO 3 NO 2 * + O 2 NO 2 * NO 2 + hv (mierzone)

10 Pomiar tlenków azotu Miernik 42C mierzy stężenie w zakresie od 0,5 ppb do ppb (1 ppb NO = 1,34 µg/m 3 ; 1 ppb NO 2 = 2,05 µg/m 3 ). Zjawisko chemiluminescencji można wykorzystać do pomiaru NH 3 i O 3

11 Pomiar tlenków węgla do pomiarów CO i CO 2, wykorzystuje się absorpcję w IR Różnica sygnałów z obu wiązek jest proporcjonalna do stężenia CO w próbce. Analizator CO model 48 firmy Thermo Environmental mierzy zawartość CO od 0,1 do 1000ppm (1 ppm CO = 1,25 mg/m 3 ).

12

13 Pomiar O 3 Absorpcja promieniowania ultrafioletowego (UV) o długości 254 nm przez O 3.

14 Pomiar pyłu pomiar wibracji filtra obciążonego (pseudograwitacyjna) pomiar absorpcji promieniowania jonizującego (cząstek β)

15 Wysokoobjętościowy pobornik firmy DIGITEL PM10 DHA-80 pozwala na automatyczne pobieranie próbek PM10. Dzięki dużemu przepływowi jest bardzo dobrym urządzeniem do wielostrukturowej analizy zawartości pyłu, łącznie z pomiarem grawimetrycznym

16 Monitoring wód Woda przeznaczona do spożycia przez ludzi, pobierana z ujęć powierzchniowych i głębinowych, objęta jest: Monitoringiem kontrolnym (2x / rok) Monitoringiem przeglądowym (1x / 2 lata)

17 Monitoring wód podziemnych Monitoring stanu ilościowego Monitoring stanu jakościowego monitoring chemiczny Monitoring stopnia zczerpania wody Monitoring poziomu zwierciadła wody Monitoring diagnostyczny Monitoring operacyjny Monitoring badawczy Dane o dostępnych zasobach wody Dane o poborze wody Pomiar poziomu zwierciadła wody Pobierania próbek wody Punkty badawcze monitoringu wody

18 Monitoring wód wskaźniki 52 wskaźniki oceny czystości Wskaźniki fizyczne Wskaźniki tlenowe Wskaźniki biogenne Wskaźniki zasolenia Metale (m. ciężkie) Wskaźniki zanieczyszczeń przemysłowych Wskaźniki biologiczne Wskaźniki mikrobiologiczne

19 WARTOŚCI GRANICZNE WSKAŹNIKÓW JAKOŚCI WODY W KLASACH JAKOŚCI WÓD POWIERZCHNIOWYCH Wskaźniki fizyczne i tlenowe

20 WARTOŚCI GRANICZNE WSKAŹNIKÓW JAKOŚCI WODY W KLASACH JAKOŚCI WÓD POWIERZCHNIOWYCH Wskaźniki biogenne

21 WARTOŚCI GRANICZNE WSKAŹNIKÓW JAKOŚCI WODY W KLASACH JAKOŚCI WÓD POWIERZCHNIOWYCH Wskaźniki zasolenia

22 WARTOŚCI GRANICZNE WSKAŹNIKÓW JAKOŚCI WODY W KLASACH JAKOŚCI WÓD POWIERZCHNIOWYCH Metale ciężkie

23 WARTOŚCI GRANICZNE WSKAŹNIKÓW JAKOŚCI WODY W KLASACH JAKOŚCI WÓD POWIERZCHNIOWYCH Wskaźniki zanieczyszczeń przemysłowych

24 WARTOŚCI GRANICZNE WSKAŹNIKÓW JAKOŚCI WODY W KLASACH JAKOŚCI WÓD POWIERZCHNIOWYCH Wskaźniki biologiczne i mikrobiologiczne

25 klasyfikacji wód powierzchniowych I - wody bardzo dobrej jakości wartości poszczególnych wskaźników jakości kształtowane są tylko poprzez naturalne procesy zachodzące w warstwie wodonośnej II - wody dobrej jakości, wartości wskaźników jakości wody nie wskazują na źródło antropogeniczne III - wody zadowalającej jakości wartości wskaźników jakości wody są podwyższone w wyniku naturalnych procesów lub słabego działania antropogenicznego

26 klasyfikacji wód powierzchniowych IV - wody niezadowalającej jakości wartości wskaźników jakości wody są podwyższone w wyniku naturalnych procesów lub słabego działania antropoge-nicznego, a wartości większości ich przekraczają wartości dopuszczalne dla wody przeznaczonej do picia, V - wody złej jakości wartości wskaźników jakości wody dowodzą antropologicznego pochodzenia zanieczyszczeń.

27 WARTOŚCI GRANICZNE WSKAŹNIKÓW JAKOŚCI WODY W KLASACH JAKOŚCI WÓD PODZIEMNYCH

28 WARTOŚCI GRANICZNE WSKAŹNIKÓW JAKOŚCI WODY W KLASACH JAKOŚCI WÓD PODZIEMNYCH

29 Wody powierzchniowe, które mogą być wykorzystane do produkcji wody pitnej klasyfikuje się wg 3 kategorii: kategoria A1 woda najlepszej jakości (odpowiada jej klasa I czystości wód), wymagająca jedynie prostego uzdatniania fizycznego, w szczególności filtracji oraz dezynfekcji kategoria A2 woda gorszej jakości (klasa II i III czystości wód), wymagająca typowego uzdatniania fizycznego i chemicznego, w szczególności utleniania wstępnego, koagulacji, flokulacji, dekantacji, filtracji, dezynfekcji (chlorowania końcowego)

30 Wody powierzchniowe, które mogą być wykorzystane do produkcji wody pitnej klasyfikuje się wg 3 kategorii: kategoria A3 woda słabej jakości (odpowiada jej klasa IV czystości wód), wymagająca wysokosprawnego uzdatniania fizycznego i chemicznego, w szczególności utleniania, koagulacji, flokulacji, dekantacji, filtracji, adsorpcji na węglu aktywnym, dezynfekcji (ozonowania, chlorowania końcowego).

31 Metodyki referencyjne

32

33

34 Metodyki referencyjne Spektrometria UV-Vis Spektrometria IR Absorpcyjna/Emisyjna spektrometria atomowa Chromatografia gazowa Chromatografia jonowa Elektrody jonoselektywne Ekstrakcja

35 Barwa Substancje humusowe, plankton, roślinność rozpuszczone i zawieszone sole mineralne (Fe, Mn), ścieki przemysłowe Barwa rzeczywista (po sączeniu) i pozorna Wody naturalne 5(I kl.) - 20 (III kl.) mg Pt/dm 3 Pt Skala platynowo-kobaltowa Pt-Co Skala dwuchromiano-kobaltowa Cr-Co Metoda opisowa (barwa specyficzna)

36 Zawiesiny Nierozpuszczalne związki organiczne i nieorganiczne (pochodzenia naturalnego bądź sztucznego) pływające bądź zawieszone Zawiesiny ogólne Zawiesiny łatwo- i trudnoopadające Zawiesiny mineralne i lotne Oznaczenie wagowe po przepuszczeniu przez twarde sączki bezpopiołowe

37 Zapach istotny przy gospodarczym wykorzystaniu wód Lotne związki organiczne, gazy, produkty rozkładu materii organicznej, ścieki bytowo gospodarcze i przemysłowe, naturalne zapachy roślin i zwierząt technologie uzdatniania (zapach chloru), obecność chlorofenoli (0,002 mg/dm 3 ) Oznaczenie organoleptyczne (5-10 osób) metodą progowych rozcieńczeń odpowiadającej 5-stopniowej skali (0-brak zapachu, 5 bardzo silny)

38 Tlen rozpuszczony Pochodzi głównie z powietrza Jeden z najważniejszych wskaźników jakości wody Występuje (prawie) zawsze w wodach powierzchniowych (100 % nasycenia w wodach b. czystych) W wodach zanieczyszczonych zużywany na biodegradację Poniżej 30-40% rozpoczynają się zmiany w biocenozie W wodach nasyconych CO 2 tlen sprzyja korozji Oznaczanie metodą Winklera lub elektrochemicznie

39 Metoda Winklera Po dodaniu MnSO 4, oraz roztworu KI wytrąca się Mn(OH) 2 (biały osad) 2 Mn(OH) 2 +O 2 2 MnO(OH) 2 (jasnobrązowy osad) Mn(IV) powoduje wydzielenie I 2 z KI w ilości równoważnej zawartości tlenu MnO(OH) H + Mn H 2 O Mn I - Mn 2+ + I 2 I 2 miareczkuje się tiosiarczanem(vi) sodu wobec skrobi jako wskaźnika (do odbarwienia) I S 2 O I - + S 4 O 6 2-

40 Biochemiczne Zapotrzebowanie na Tlen Ilość potrzebnego tlenu (mg/dm 3 ) potrzebna do utlenienia związków organicznych w wodzie na drodze biochemicznej Zw.org. + O 2 (bakterie) CO 2 + H 2 O (I etap) NH 3 NO 2 NO 3 (II etap - nitryfikacja) Całkowita mineralizacja (30 dni), najsilniejsze procesy (5 dni) BZT 5 Metody oznaczeń pośrednie, bezpośrednie

41 Chemiczne zapotrzebowanie na tlen Ilość tlenu równoważna ilości zużytego utleniacza do rozkładu związków organicznych Obecność silnych utleniaczy w wodzie: nadmanganiany, chromiany, jodany i in. Zapotrzebowanie na tlen nadmanganianowe ChZT-Mn Zapotrzebowanie na tlen dwuchromianowe ChZT-Cr (wody silnie zanieczyszczone)

42 Azot amonowy rozkład organizmów, ścieki przemysłowe toksyczny, korozyjny, konsumujący tlen Reakcja z odczynnikiem Nesslera (K 2 HgI 4 ) żółty kompleks intensywność barwy proporcjonalna do zawartości NNH 4 Oznaczanie spektrofotometryczne Biogeny Azot ogólny N og Nog = NNH 4 + NNO 2 + NNO 3, Norg

43 Biogeny Azot organiczny Norg Związki azotowe: białka, peptydy, aminokwasy, mocznik, pirydyna, aminy i in. Źródła naturalne i przemysłowe Oznaczanie mineralizacją Kjedhala z H 2 SO 4 wobec HgSO 4 Norg przechodzi w NH 4 (SO 4 ) 2 oznaczany jak NNH 4 Azot NNO 2 i Azot NNO 3 oznaczany na ćwiczeniach laboratoryjnych

44 Przewodność właściwa Dysocjacja kwasów i zasad w roztworze (elektrolity) Przepływ prądu pomiędzy elektrodami zdolność roztworu do przewodzenia prądu Przewodność słupa cieczy o grubości 1 cm i przekroju 1 cm 2 Mierzona w Simensach S/cm (om -1 cm -1 ) (częściej ms/cm) Woda destylowana: ms/cm Wody naturalne: ms/cm (ścieki ms/cm) Oznaczanie z użyciem konduktometru (z poprawką na temperaturę)

45 Zasadowość ogólna Zdolność do zobojętniania kwasów mineralnych Obecność węglanów i wodorowęglanów, rzadziej wodorotlenków, krzemianów, boranów, fosforanów W wodach naturalnych najwięcej wodorowęglanów Ca i Mg, mniej K i Na (bardziej zasadowe) Wody zasadowe mają ograniczone zastosowanie technologiczne (kotły, garbarstwo i in.) Oznaczenie poprzez miareczkowanie ph ok. 8.3 OH - + H + H 2 O (zasadowość wobec fenoloftaleiny) ph ok. 4.5 CO H + HCO 3 - HCO H + H 2 O + CO 2 (zasadowość ogólna wobec oranżu metylowego)

46 Siarczany, chlorki, fluorki Chromatografia jonowa Miareczkowanie Metoda wagowa

47 Metale (w tym metale ciężkie) Definicja oparta o gęstość >4,5 g/cm3 Definicja oparta o toksyczność: metale (Hg, Pb, Cd, Cr, Ni, Cu, Zn, Bi) półmetale (As Te), niemetale (Se) Atomowa spektrometria absorpcyjna Atomowa spektrometria emisyjna z plazmą wzbudzoną indukcyjnie