Проблема физико-химических методов анализа водной среды плавательных бассейнов
05 –Технические наукиТимеркаева Эльвира Василовна.Студентка 2 курса института полимеров,Казанского Национального Исследовательского Технологического Университета, г. Казань.TimE.V1@mail.ru.КаратаевОскар Робиндарович.Доцент кафедры машиноведения, Казанского Национального Исследовательского Технологического Университета, г. Казань.oskar_karataev@mail.ru
ПРОБЛЕМА ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ АНАЛИЗА ВОДНОЙ СРЕДЫПЛАВАТЕЛЬНЫХ БАССЕЙНОВ
Ключевые слова: водоподготовка,аналитический контроль, хлорорганические соединения, плавательный бассейн, инструментальные методыанализа, трансформация.
В данной статье рассматривается проблема загрязнения водной среды плавательных бассейнов сложными хлорорганическими соединениями, проблема актуальна тем, что молекулы хлорана столькомалы, что они не адсорбируются на поверхности анализируемого вещества, что приводит к аналитической ошибке.
Аналитический контроль объектов окружающей среды занимает основное место в санитарнохимических исследованиях обусловлено антропогенными источниками загрязнения. Положительные моменты экологических исследований связаны с различными факторами, к числу которых относится корректность постановленных задач, наличие необходимого аналитического оборудования, выбора оптимальной методики анализа приоритетных загрязнителей окружающей среды, квалификация обслуживающего персонала и др,к одним из относительно экологически опасных объектов культурнобытового назначения относятся плавательные бассейны, помещениях которых наблюдается повышенная влажность и в воздушнойсреденаблюдаются загрязняющиевещества,в основномхлорорганические соединения[12].Для определения индивидуальных компонентов водной среды используют различные физикохимические методы анализа, с помощью которых осуществляют вирусологический, паразитологический, токсикологический и радиационный контроль. Определяют концентрациюалюминия, мышьяка, свинца, железа, меди, марганца, цинка, нитратов, нитритов, полисахарида, полифосфатов, сульфатов, хлоридов. По нормативным документам необходимо так же определять содержание веществ, обладающих канцерогенным и мутационным действием при весьма низких концентрациях [34].При этом с одним из наиболее опасныхканцерогенных веществ относятся диоксины. Это большая группа высокотоксичных веществ полихлорированных дибензодиоксинов (а) и дибензофуранов (б) структурныеформулы:
Диоксиновые и фурановые соединения могут иметь в своем составе четное или нечетное число атомов хлора в бензольных кольцах. Например 2,3,7,8 тетрахлордибензодиоксилимеет следующую структурную формулу.
Эти диоксины попадая в организм человека с продуктами питания и питьевой водой приводят к генетическим изменениям, что обуславливает раковые заболевания. Так, например, 150 миллионов жителей Российских городов и сел поражены диоксинами и фуранами более 100 миллионов человек из них подвержены заражению в опасной степени, что приводит к тому, что смертность населения России от раковых заболеваний составляет около 5000 человек в год [5].Диоксины возникают во всех процессах, в которых галогены взаимодействуют с углеродом. Химически диоксины очень инертны, не разрушаются кислотами, щелочами, окислителями, имеют высокую адгезионную способность, обладают высокой токсичностью и способностью к биоакумуляции. Смертельная доза диоксина измеряются в микрограммах на килограммживого веса. Диоксин в воде плавательного бассейна легко образуется на стадии хлорирования в результате взаимодействия молекулярного хлора с растворенными в природной воде гумусовыми веществами.Диоксиныи близкие им по структуре хлороорганичекие соединения обладают спектром биологического действия на организм человека. В малых дозах они вызывают мутагенный эффект, обладают кумулятивной способностью ингибирующим и инициирующим действием, подавляют иммунитет, поражают внутренние органы и приводят к истощению организма. Диоксины обладают высокой липоримостью, т. е. они способны растворятся в некоторых органических растворителях и удерживаться в жироподобных матрицах, обладают высокой адгезией к частицам почвы, золы, донным отложениям, что способствует их накоплению в поверхностных водах [69]Кроме диоксинов и фуранов в воде выявлено более 13 тысяч потенциальнотоксичных веществ и каждый год к ним добавляют от 500 до 1000 новых химических соединений. В то же время выявлено и нормировано только около тысячи взятых веществ для водных объектов хозяйственноботового и культурнобытового использования и около 700 веществ для рыбнохозяйственных водоемов. При этом существующие физикохимические методы анализа могут определятьтолько около10%отобщего количества нормированных веществ. Для выявления всех физикохимических показателей водной среды необходимо иметь: соответствующеелабораторное оборудование, научный и техническийпотенциал, а так же высококвалифицированного обслуживающего персонала.Стоимость анализа на определенных высокотехнических соединений с низкими значениями ПДК может стоитьсотни и тысячи долларов [1011]Поэтому анализ воды наиболее часто проводят на основе обобщенных показателей, например, таких как биохимическое или химическое потребление кислорода, содержание общего или растворимого органического углерода,а так же адсорбируемые или экстрагируемые галогенорганические соединения, измерение уровня pH, мутности, цвет воды, органических показателей и другие. Определение обобщенных показателей качества вода снижает число определяемых физикохимическими методами анализа структурных компонентов. Это позволяет в некоторых случаях применять лишь ограниченное количество физикохимических методов анализа, например, определение в воде следов тяжелых металлов методом атомноадсорбционной или атомноэмиссионной спектроскопией, или спектрофотометрическом определении нитратионов.Как правило,нитратионы попадают в воду с азотными удобрениями и в избыточныхколичествах создают потенциальную опасность для здоровья человека [11]. Для определения микроконцентраций нитратионов применяют сорбционные методы концентрирования с использованием полимерных сорбентов, содержащихв качестве функциональных заместителей аминогруппы [1214]При анализе достаточно полного перечня загрязняющих веществ в водной среде все же трудно гарантировать качество воды, так как загрязненные вещества могут оказывать на организм человека групповое, сочетательное воздействие. Кроме того загрязняющие вещества могут непосредственно трансформироваться в чаше бассейна в более токсичные соединения. При этом,в случае одинаковых условий взаимодействия физикохимических факторов в окружающей среде все вещества в соответствии с их принадлежностью к группам летучих органических соединений располагаются в порядке возрастания степени трансформированияследующим образом [15]: насыщенные галогенпроизводные углеводороды:
непредельные соединения ଶ.2.Среднетрансформируемые 5* ଷ ଶ.3. Труднотрансформируемые 5* ସ ଷ.4. Нетрансвормируемые