Экомониторинг водных бассейнов малых рек Чувашской Республики на содержание фенолов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.08, кандидат химических наук Житарь, Светлана Владимировна

• Житарь, Светлана Владимировна
• кандидат химических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат химических наук Житарь, Светлана Владимировна

03.02.08 - экология (химия) Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук

Научный руководитель: д.х.н., профессор Глебов А.Н.

Казань

Содержание

Введение.

Глава 1. Загрязненность биогеоценоза фенолами.

1.1. Трансформация, токсичность и ПДК фенола.

1.2. Миграция химических загрязняющих веществ в биогеоценозе.

1.3. Методы анализа фенолов:

1.3.1. Качественное определение фенолов.

1.3.2. Количественное определение фенолов.

Глава 2. Разработка адсорбционно-кулонометрической методики определения фенолов в водах.

2.1. Использование тест-методов для определения фенолов.

2.2. Кулонометрическое определение фенолов электро-генерированным бромом.

2.3. Применение пенополиуретанов в химическом анализе.

2.4. Сырье для получения пенополиуретанов.

2.5. Сорбционные свойства пенополиуретанов.

2.6. Методика адсорбционно-кулонометрического определения фенолов.

2.6.1. Оборудование и материалы.

2.6.2. Посуда и реактивы.

2.6.3. Приготовление растворов.

2.6.4. Измерения и наблюдения.

Глава 3. Экомониторинг состояния водных ресурсов Чувашской

Республики. Результаты эксперимента и их обсуждение.

3.1. Локальные загрязнения воды.

3.2. Подготовка проб воды к анализу.

3.3. Результаты экологического мониторинга рек Чувашской

Республики.

3.3.1. Загрязненность природных вод фенолами.

3.3.2. Результаты мониторинга реки Сура.

3.3.3. Результаты мониторинга реки Цивиль.

3.3.4. Результаты мониторинга реки Новая Сундырка.

3.3.5. Результаты мониторинга реки Апнерка.

3.3.6. Результаты мониторинга реки Алатырь.

3.3.7. Результаты мониторинга залива г. Чебоксары.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Экомониторинг водных бассейнов малых рек Чувашской Республики на содержание фенолов»

Загрязнение окружающей среды во многом является причиной глобальных изменений климата и возникновения тенденции потепления, разрушения озонового слоя атмосферы, опустынивания и деградации земель и сокращения площадей сельскохозяйственных угодий. Одной из наиболее важных сторон загрязнения окружающей среды является загрязнение водной среды.

Непрерывный рост и развитие химической, целлюлозно-бумажной, нефтехимической, химико-фармацевтической промышленностей приводит к постоянному увеличению загрязнения окружающей среды опасными органическими соединениями. Одну из наиболее высоких экологических нагрузок испытывают на себе водные ресурсы, причем все большее количество высокотоксичных соединений попадает в акватории водных бассейнов, используемых человеком для хозяйственно-бытовых нужд. Поэтому одной из первостепенных задач современной науки является решение проблемы загрязнения водных ресурсов высокотоксичными органическими соединениями, что требует проведения детальных физико-химических исследований.

Ежегодно в водную среду поступает большое количество загрязняющих веществ, и это число постоянно растёт. Опасные и вредные вещества негативно влияют на здоровье населения, ведут к гибели рыб, водоплавающих птиц и различных животных, а также к гибели растительного мира водоёмов.

В результате сброса сточных вод изменяются физические свойства воды (повышается температура, уменьшается прозрачность, появляются окраска, привкусы, запахи); на поверхности водоёма появляются плавающие вещества, а на дне образуется осадок; изменяется химический состав воды (увеличивается содержание органических и неорганических веществ, появляются токсичные вещества, уменьшается содержание кислорода, изменяется активная реакция среды и другое); изменяется качественный и количественный бактериальный состав, появляются болезнетворные бактерии. Загрязненные водоемы становятся непригодными для питьевого, а часто и для технического водоснабжения, теряют рыбохозяйственное значение и т.д.

Такая ситуация требует принятия необходимых и обоснованных решений в сфере управления качеством водной среды, проведения на их основе различных мероприятий по предотвращению загрязнения, охране и восстановлению качества водной среды. Для принятия высокоэффективных и точных решений в сфере управления качеством водной среды необходимо применение системы управления, принятие решений в которой опирается на достоверную и своевременную информацию о состоянии водной среды, источниках и уровнях антропогенного воздействия, существующих и возможных последствиях этих воздействий.

Сбор, обработка и анализ таких больших объёмов данных, получаемых в результате мониторинга поверхностных вод - это сложнейшие задачи, которые требуют преодоления серьезных технических трудностей, огромных затрат и адекватных организационных решений. Эффективное решение задач мониторинга качества вод требует разработки и применения простых и надежных методик анализа конкретных загрязняющих веществ, а также методов и средств для обработки и анализа данных мониторинга.

Таким образом, актуальность темы диссертационной работы обусловлена необходимостью повышения эффективности информационной поддержки принятия решения в задачах мониторинга поверхностных вод за счёт использования экономичных и экспрессных методик анализа на примере загрязняющего вещества — фенолов.

Заключение диссертации по теме «Экология (по отраслям)», Житарь, Светлана Владимировна

4. Выводы

1. На основании экспериментальных исследований показано, что использование пенополиуретанов для количественного определения фенолов в природных и сточных водах является предпочтительным ввиду их высокой сорбционной способности, чувствительности и избирательности, а также химической и гидролитической устойчивости.

2. Разработана сорбционная ячейка с пенополиуретановой композицией, которая обладает конструктивными особенностями, создающими удобства при экспресс-анализе, исключая потери анализируемого вещества в ходе работы.

3. Разработана и апробирована методика определения фенолов в водной среде на основе кулонометрического титрования с предварительной сорбцией на пенополиуретане.

4. С помощью разработанной методики проведен экомониторинг малых рек Чувашской республики, данные которого свидетельствуют о превышении ПДК фенолов в водных средах и, как следствие, необходимости учета данного токсиканта при водопользовании.

5. В ходе проведения исследований была выявлена общая тенденция загрязнения воды малых рек: содержание фенолов с превышением ПДК от истока к устью малой реки увеличивается, что связано с недостаточной способностью малых рек к самоочищению.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Житарь, Светлана Владимировна, 2011 год

1. Глебов, А. Н. Курс лекций по экологической химии / Глебов А.Н., Шамкаева

2. A.И., Кулаков А.А. // Экоцентр 2003. - С.32- 352.

3. Будников, Г. К. Проблемы экологической химии Республики Татарстан/ Будников Г. К. // Экоцентр 1998. - С.12- 212.

4. Никитин, Д. П. Окружающая среда и человек / Никитин Д. П., Новиков Ю.

5. B.//-М.: Высш. шк. 1999.- 415с.

6. Новиков, Ю. В. Экология, окружающая среда и человек / Новиков Ю. В. // М. : ФАИР-Пресс 2002. -560с.

7. Евгеньев, М. И. Контроль и оценка экологического риска химических производств / Евгеньев М. И., Евгеньева И. И. // Казань: Изд — во «Фэн» АН РТ. 2007. - С.7- 207.

8. Вредные химические вещества. Галоген- и кислородсодержащие органические соединения: Справочное изд. / Под ред. В. А. Филова и др. // СПб: Химия 1994. - 688с.

9. Грушко, Я. М. Вредные органические соединения в промышленных сточных водах / Грушко Я. М. // JL: Химия -1976. 128с.

10. Васильева, А. И. Методы определения фенолов в воде / Васильева А. И., Киреева Е. Н., Цыпышева JI. Г., Труханова Н. В., Кантор JI. И. // Водоснабжение и санитарная техника 2004.- №4. - С.29-32.

11. Харлампович, Г. Д. Фенолы / Харлампович Г. Д., Чуркин Ю. В., М. // Химия-1974.- С.43-77.

12. Лурье, Ю. Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод / Лурье Ю. ЮЛ Москва: Химия 1984. -448с.

13. Беспамятков, Г.П. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде / Беспамятков Г. П., Кротов Ю. А. // Л: Химия 1985. — 528с.

14. Зенин, А. А. Гидрохимический словарь / Зенин А. А., Белоусова Н. В. //Л.: Гидрометеоиздат 1988. - 214с.

15. Новиков, Ю. И. Методы исследования качества воды водоемов / Новиков Ю. И. // М.: "Медицина".- 1990. -400с.

16. Орлов, Д. С. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении: Учебное пособие / Орлов Д. С, Садовникова JI. К., Лозановская И. H.// M.: Высшая школа 2002. - С.334.

17. Общая экология: Учеб. / Под ред. А. С. Степановских // М.: ЮНИТИ. -2000.-510с.

18. Перегуд, Е.А. Быстрые методы определения вредных веществ в воздухе / Перегуд Е.А., Быховская М.С. Гернет Е.В. // М.: Химия. 1970. - 357с.

19. Сониясси Р. Анализ воды. Органические примеси/ Сониясси Р., Сандира П., Шлет К. // Hewlett-Packard Company. 1994. - 248с.

20. Дарда, JI.B. Органические реактивы для аналитических методов контроля окружающей среды / Дарда Л. В., Дятлова В. В., Кузнецова Ю. С., Минулина О. Г. // М.: НИИТЭХИМ. 1984. - 43с.

21. Сенявин, M. М. Основные свойства нормируемых органических соединений / Сенявин М.М., Мясоедов Б.Ф. // М.: Наука. 1987. - 105с.

22. Васильев, В. П. Аналитическая химия Т.2. Физико-химические методы анализа / Васильев В. П. // Москва: Высшая школа 1989. - 384с.

23. Крешков, А. П. Основы аналитической химии / Крешков А. П. // М: Химия.-Т1-3. 1977. - 470с.

24. Коренман, И. М. Фотометрический анализ. Методы определения органических соединений: Монография / Коренман И. М. // М.: Химия. -1975.-359с.

25. Смольский, Г. М. Раздельное экстракционно — фотометрическое определение анилина и фенола в водных средах / Смольский Г. М., Кучментко Т. А. // Журнал аналитическая химия — 1997. — №1 (т.52). — С.98-101.

26. Евтушенко, Ю. М. М -амино-фениларсоновая кислота как аналитическая форма для фотометрического определения фенолов в воде / Евтушенко Ю. М., Иванов В. М.,. Зайцев Б. Е // Журнал аналитическая химия . 2002. — № 3 (том 57). - 244с.

27. Connors, К.А. Reaction mechanisms in organic analytical chemistry / Connors K.A. — N.Y.: J. Wiley. 1973. - 673 p.

28. Столяров, Б. В. Руководство по практическим работам по газовой хроматографии: Учебное пособие для вузов/ Столяров Б. В.; под ред. Б.В. Иоффе.-З-е изд., перераб. // Л: Химия 1988. — 334с.

29. Shermf, J. J. Liquid chromatogr. / Shermf, J., Boldnieks J. // 1990/ - v.13 (№20).-P. 3941-3947/

30. Коренман, Я. И. Идентификация и определение хлорфенолов в питьевой воде кинетическим газохроматографическим методом / Коренман Я. И., Груздев И. В., Кондратенок Б. М. // Журнал аналитическая химия.- 2001.-№6 (т.56) С.574 — 578.

31. Гавриленко, М. А. Концентрирование фенолов на полиметакрилатном сорбенте для газохроматографического определения в воде / Гавриленко М. А., Гавриленко Н. А., Мокроусов Г. М. // Журн. аналит. хим., 2006. -№3(т.61) С.234 — 237.

32. Bagheri, Н. Immersed soivent micro-extration of phenol and chlorophenols from water samples followed by gas chromatography mass spectrometry / Bagheri H., Saber A., Mousavi S.R. // J. Chromatogr. A. 2004. - 1046. - P. 27 - 33.

33. Yuan, T. Simultaneous analysis of five selected phenolic xenoestrogens in water sample using solid phase gas chromatography mass spectrometry / Yuan Т., Hu J. Y., Ong S. L., Ng W. S. // Chromatographic 2003. - 58. - P. 643 -648.

34. Коренман, Я. И. Двухстадийное экстракционное концентрирование и определение фенола и нафтола -1 в водных растворах методом ВЭЖХ/ Коренман Я. И., Суханов. П. Т., Калинкина С. П. // Журнал аналитическая химия 2004. - № 12 (том 59). -271с.

35. Мясоедов,Б.Ф. Определение нормируемых компонентов в природных и сточных водах / Мясоедов Б.Ф., Сенявин М.М. // М.: Наука. 1987- 624с.

36. Золотов, Ю. А. Тест методы / Золотов Ю. А. // Журнал аналит. химии.-1994. - №2 (т.49). -С. 149-154.

37. Амелин, В. Г. Устройства и способы определения компонентов тест -методе / Амелин В. Г. // Журнал аналитическая химия. 1998. - №9 (Т.53). -С. 985-1635.

38. Паус, К.Ф. Очистка воды от органических токсикантов / Паус К.Ф. //Экология и промышленность России — 2001. № 1. — С.13-14.

39. Проскуряков, В. А. Очистка сточных вод в химической промышленности/ Проскуряков В. А., Шмидт Л. И. // Л.: Химия 1977. - С.310-312.

40. Милованов, Л. В. Очистка сточных вод предприятий цветной металлургии/ Милованов Л. В. // М.: Металлургия 1971. -384с.

41. Кузьмина, Е.В. Сорбция азопроизводных анилина и фенола пенополиуретанами / Кузьмина Е. В., Хатунцева Л. Н., Дмитриенко С. Г. // Тез. докл. X Межд. Конф. « Теоретические проблемы химии поверхности, адсорбции и хроматографии».М. -2006. С. 143.

42. Дмитриенко, С. Г. Сорбция фенолов пенополиуретанами / Дмитриенко С. Г., Плетнев И. В., Косырева О. А., Окима О. И. // Журнал физ. химии. — 1992. —№5 (т.66). С. 1421—1424.

43. Дмитриенко, С. Г. Пенополиуретан. Старый знакомый в новом качестве/ Дмитриенко С. Г. // Соросовский Образовательный Журнал. 1998. - №8. - С.67-70.

44. Кельцева, M. В. Адсорбция фенола и бензойной кислоты из водных растворов модифицированными адсорбентами / Кельцева М. В., Эльтеков Ю. А. // Журнал физич. химии. 1985. - №12 (т.59). - С.3022 - 3026.

45. Свиридова, О. А. Исследование хемосорбционных процессов с участием пенополиуретанов методом ИК- спектроскопии / Свиридова О. А., Дмитриенко С. Г., Сенявин В. М., Бедакова С. А. // Вестн. моек, ун —та. Сер.2. -2002. -№3 (т.43). С. 150-154.

46. Кузьмина, Е.В. Определение анилина и фенола в водах с использованием пенополиуретанов и спектроскопии диффузного отражения / Кузьмина Е. В., Хатунцева Л. Н., Дмитриенко С. Г. // Журнал аналит. химия. 2008. -№1 (т.бЗ).-С. 40-46.

47. Дмитриенко, С. Г. Сорбционно —фотометрические и тест —методы анализа с применением пенополиуретанов: Практич. руков. / Дмитриенко С. Г. // М.: МГУ.-2003.-33с.

48. Сергеев, Г. М. Экстракционно — фотометрическое определение аминов и фенолов в среде неводных растворителей / Сергеев Г. М., Блинова М. С. // Химия и хим. технология 2001. - №3 (т.44). - С. 87-89.

49. Зозуля, Л. П. Кулонометрический анализ / Зозуля Л. П. // Л.: Химия. — 1968. -С.35-73.

50. Томилова, А. П. Электрохимия органических соединений / Томилова А. П., Феоктистова Л. Г. // М.: Мир 1976. - 731с.

51. Золотов, Ю. А. Химические тест-методы анализа: Монография/ Золотов. Ю. А., Иванов В. М., Амелин И. Г. // М.: Едиториал УРСС. -2002. -304с.

52. Саундерс, Д. Химия полиуретанов / Саундерс Д., X., Фриш К. // М.: Химия. -1968.-470с.

53. Золотов, Ю. А. Аналитическая химия: Проблемы и достижения / Золотов Ю. А. // М.: Наука. -1992. 284с.

54. Адилов, Р. И. Жесткие пенополиуретаны, полученные применением гидроксилсодержащих аммониевых олигомеров / Адилов Р. И., Алимухамедов М. Г., Магрупов Ф. А. // Пластические массы. — 1999. — № 3. С. 42-44.

55. Липатов, Ю. С. Структура и свойства пенополиуретанов/ Липатов Ю. С., Керча Ю. Ю., Сергеева Л. М. // Киев: Наук, думка. 1970. -277с.

56. Рабочая инструкция Р-30-6-3-96 по разработке и приготовлению полиольных смесей в лабораторных условиях, тема 06.3021.

57. Mort. F., J. Oil a. // Colour Chem. Associate. 1962-. V. 45 (№ 2). - P. 95-107.

58. Othey F. H. e. a. // Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Develop. 1965. - V. 4. - P. 224- 228.

59. Sandridge, R.L. Effect of catalysts concentrations on one-shot polyether flexible urethane foams / Sandridge R.L., Gemeinhardt P.O., Saunders J.H. // SPE Trans. 1963.- 3/2.- P. 117-122.

60. Житинкина, А. К. Синтез и физикохимия полимеров (полиуретаны) / Житинкина А. К., Шоштаева М. В. // Киев. "Наукова думка". — 1968. № 5. С. 117-128.

61. Крючков, Ф. А. Синтез и физикохимия полимеров (полиуретаны) / Крючков Ф. А., Шоштаева М. В. // Киев. "Наукова думка".- 1968. № 5. — С. 147-155.

62. Житинкина, А. К. Химия и технология вспененных пластмасс / Житинкина А.К., Толстых Т.Ф., Шоштаева М.В. // Труды ВНИИСС. Владимир. 1970. -С. 259-269.

63. Тараканов, О.Г. Наполненные пено- пласты / Тараканов О.Г., Шамов И.В., Альперн В.Д. // М.: Химия. 1989.

64. Iwakura I., Okada H. // Can. J. Chem. 1960. - V. 38. - P. 2418 - 2422.

65. Райт, П. Полиуретановые эластомеры: Пер. с англ. / Райт П., Камминг А. Л.: Химия. 1973. - 304 с.

66. BurkusO. е. a. //VACS. 1958.-V. 80 (№22).-Р. 5948-5951.

67. Hostettler F., Сох E. F. // Ind. Eng. Chem. 1960. - V. 52.- P. 609 - 610.

68. Чирков, Ю. Н. Кинетика и катализ / Чирков Ю. Н. и др. // М. 1973. — № 4 (т. 14).-С. 916-920.

69. Darr W. С. е. а. // J. Cell. Plast. 1966. - V. 2 - P. 266 - 272.

70. Willeboorde F. G. е. a. // J. Cell. Plast. 1965. - V. 1 - P. 76 - 84.

71. Robins J. // J. Appl. Polymer, Sei. 1965. - V. 9. - P. 821 - 838.

72. Петров, E. А. Химия и технология вспененных пластмасс / Петров Е. А., Тараканов О. Г. // Владимир. ВНИИСС. 1970. - № 1. - С. 51- 64;

73. Boundrean R. J. // Mod. Plast. 1967. -V. 44. - P. 133 - 148.

74. Композиционные материалы на основе полиуретанов: Пер. с англ. / Под ред. Дж.М. Бюиста // М.: Химия. 1982. - 240 с.

75. Hersch Р. // Plast. Technol. -1967. v. 13(№ 12). - P. 50 - 53.

76. Kanner В., Deker Т. G. // J. Cell. Plast. -1969. v. 5(№ 1). - P. 32 - 39.

77. Патент на изобретение № 2408878 Способ определения органических веществ / заявитель и патентообладатель Житарь С.В. № 2010100351/281 заявл. 11.01.2010; опубл. 10.01.2011, Бюл.№ 1.

78. Ф.Корте. Экологическая химия / Ф.Корте // М.: Мир 1997 — 396с.

79. Израэль, Ю.А. Мониторинг фонового загрязнения окружающей среды / Израэль Ю.А. // Л.: Гидрометеоиздат — 1989. 284с.

80. Лурье, Ю. Ю. Справочник по аналитической химии / Лурье Ю. Ю. // М. — 1989.-453с.

81. Фомин, Г.С. Вода. Контроль химической, бактериальной и радиционной безопасности по международным стандартам: Энциклопедический справочник / Фомин Г. С. // М. 2000. - 848с.

82. Алексеенко, В. А. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых / Алексеенко В. А., Войткович Г. В. // М. Недра. — 1979.-311с.

83. Берне Ф. Водоочистка. Очистка сточных вод нефтепереработки. Подготовка водных систем охлаждения / Берне Ф., Кордонье Ж. // М.: "Химия"-1997.-288с.

84. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши / Под ред. А. Д. Семенова//Л .: Гидрометеоиздат. 1977. -534с.

85. Руководство по химическому и технологическому анализу воды // М. ВНИИ ВОДГЕО ГОССТРОЯ СССР. 1973. - 275с.

86. Андреева, И. Ю. Концентрирование фенолов волокнистыми сорбентами / Андреева И. Ю., Кувалдина Л. Л. // Журн. аналит. химии 1995. -№1(т.50). - С.45 - 47.

87. Кирсо, У. Е., Губергриц, М. Я., Куйв, К. А. //ЖПХ 1968. - т.41 №6 - С. 125-1261.

88. ГОСТ 17.1.5. 04-81 Охрана природы. Гидросфера. Приборы и устройства для отбора, первичной обработки и хранения проб природных вод. — 1985. № 774.

89. Доклад «Об охране окружающей среды Чувашской Республики в 2007 году». // Чебоксары. 2008. -128с.