ВИЗУАЛЬНАЯ ОЦЕНКА РЕАКЦИИ СНЕГА И ХВОЙНОГО ОПАДА В СВЯЗИ С ЗАДАЧАМИ ЗЕЛЁНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

© Коробова Н.Л., 2017

Химические свойства природных вод обу­славливаются их химическим составом и оцениваются различными показателями. Важнейшими свойствами являются общая минерализация, отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода (рН), окисли­тельно-восстановительный потенциал (Еh), жесткость и агрессивность (способность воды разрушать строительные конструкции).

Показатель рН природных вод зависит, главным образом, от гид­ролиза солей, растворенных в воде, количества угольной кислоты и соста­ва различных органических кислот. Значения рН природных вод могут, составлять диапазон от 2 до 11 и более. Однако крайние значения рН для природных вод не характерны, поскольку сильнощелочные и сильнокис­лые воды имеют локальное развитие. Наиболее часто встречающиеся значения рН природных вод составляют 5,5 8,5. Наличие в воде СО₂ и органических кислот не изменяет этого интервала.

Практическое значение оценки рН природных вод:

1) используется для контроля химического анализа воды, поскольку ряд присутствующих в воде компонентов является рН - задающим или рН - определяющим. Например, если реакция воды нейтральная, то в ней не может быть повышенных количеств Fe ³⁺ или Аl ³⁺и т.д.;

2) от величины рН природных вод зависят интенсивность миграции большинства микроэлементов, а также формы их миграции;

3) в зонах окисления сульфидных месторождений величина рН имеет поисковое значение.

4) является санитарным показателем, определяющим пригодность воды для использования человеком

рН природных вод определяется присутствием в них различных соединений. Так, осадки городов с чёрной металлургией характеризуются, как правило, щелочными значениями рН. Подобная аномальная реакция метеорных вод объясняется присутствием в атмосферном воздухе этих городов щелочного аэрозоля, выбрасываемого предприятиями чёрной металлургии: доменным и агломерационным производствами, в ряде случаев, также сталеплавильными.

Источниками промышленной щелочной пыли также являются производства строительных материалов, поверхность известняковых, доломитовых и магнезитовых карьеров.

Природные воды со щелочной реакцией, как правило, характеризуются повышенными значениями жёсткости, в ряде случаев, повышенными значениями магнезиальной агрессивности. Повышенные значения жёсткости и магнезиальной агрессивности объясняются взаимодействием атмосферных осадков с карбонатами кальция и магния, поступающими в атмосферный воздух с выбросами выше указываемых предприятий. Повышенная жёсткость и магнезиальная агрессивность подземных вод, в том числе, используемых для питьевых целей, может быть обусловлена также взаимодействием воды с карбонатами кальция и магния в момент дренажа известняковых, доломитовых и магнезитовых отложений.

Жесткость природных вод связана с содержанием в них солей каль­ция и магния. Жесткость проявляется в образовании накипи на стенках паровых котлов, в поглощении мыла и т.д. Повышенная жёсткость питьевой воды значительно повышает риск камнеобразования.

Различают формы жесткости:

1) общую, вызванную суммарным содержанием солей Са и Mg;

2) карбонатную, связанную с кальциево-магниевыми солями угольной кислоты;

3) устранимую (гидрокарбонатную), образующуюся за счёт гидрокарбонатов Са и Mg­; этот вид жесткости легко удалить простым кипячением воды, так как Мg(НСО₃)₂ и Са(НСО₃)₂ разлагаются при кипячении на СО₂ и выпадающие в осадок карбонаты Са и Mg;

4) постоянную, которая не разрушается кипячением и обязана кальциево-магниевыми солями всех присутcтвующих в воде анионов, за исключением гидрокарбонатного.

Согласно ГОСТ 6055-86 и ГОСТ 2874-72 величина общей жесткости питьевой воды, не должна превышать 7 ммоль/л (в некоторых случаях по согласованию с санитарно-эпидемиологической службой - 10 ммоль/л).

Под агрессивностью природных вод в технике понимают способ­ность их разрушать строительные конструкции из различных материалов. Например, вода определенного состава может разрушать основу бетона (его вяжущее вещество) - цемент - даже после полного затвердевания бетона. Различают несколько форм агрессивности природных вод. В том числе общекислотную и магнезиальную формы,

Общекислотная агрессивность обусловлена низким значением рН природных вод, вследствие чего происходит растворение СаСО₃. Вода считается агрессивной, если pH 5,7 (иногда < 7,0).

Магнезиальная агрессивность обусловлена обменными реакциями между ионами Mg метеорных вод и ионами Са бетона. Согласно мнению Самариной В.С. разрушение защитной корки бетона, представленной карбонатом кальция, происходит в результате обменных реакций между кальцием поверхности твёрдой фазы бетона и магнием взаимодействующего с бетоном раствора. Воды считают­ся агрессивными при концентрации магния 1000 мг/л.

Значения рН природных вод определяются потенциометрически, а также визуально с помощью индикаторной бумаги. Наиболее удобна для этих целей универсальная индикаторная бумага.

Ход выполнения работы:

Подготовка проб для анализа (с 1 по 3 пункты): 1. В трёхкратной повторности следует взять навеску 2 г с каждого образца хвойного опада, предельно аккуратно пересыпать в пластиковые контейнеры или стаканчики (желательно типа РР), залить 50 мл дистиллированной воды, чтобы соотношение хвойный опад: вода составило как 1:25. Тщательно перемешать суспензию и через 3-10 минут измерить рН с помощью универсальной индикаторной бумаги.

2. Пробы снега отбирают в пластиковые контейнеры или стаканчики типа РР в момент обильного снегопада непосредственно с поверхности снежного покрова на глубину не более 1-1,5 см и не ранее, чем через 2 часа после начала снегопада. В случае, когда снегопада нет, пробы отбирают после предварительного среза мощностью 1-2 см поверхностного слоя снежного покрова. Пробы отбирают в трёхкратной повторности с подкроновой зоны вечнозелёных пород деревьев (ели канадской, ели обыкновенной, сосны обыкновенной и т.д.) и также в трёхкратной повторности со свободного пространства (между деревьями). Пробы несут в лабораторию и после таяния снега при температуре ≤ 15-18 Сº измеряют рН с помощью универсальной индикаторной бумаги.

3. Пробы сырой водопроводной воды берут также в пластиковые стаканчики типа РР. Кипячёную воду спрашивают у лаборантов.

4. Измерение рН с помощью универсальной индикаторной бумаги проводят следующим образом. Из туба берут одну полоску индикаторной бумаги, затем опускают её в исследуемый раствор (суспензию, талую воду) и быстро вытаскивают на белый лист бумаги. Цвет используемой полоски сравнивают с цветовой шкалой, указываемой на этикетке туба.

5. Обязательно объясните полученные результаты. Дайте рекомендации с целью снижения жёсткости и магнезиальной агрессивности исследуемой воды.

6. Полученные результаты запишите и зарисуйте.

7. После выполнения лабораторной работы обязательно приберитесь на своём рабочем месте.

Контрольные вопросы:

1) Актуальность и практическое значение изучения рН природных вод.

2) Чем обусловлена щёлочность подземных и метеорных вод?

3) Назовите формы жёсткости природных воды.

4) Что представляет собой агрессивность природных вод и чем она обусловлена?

5) Какой реакцией характеризуется хвойный опад фоновых территорий?

6) Чем обусловлена щелочная реакция хвойного опада городов с чёрной металлургией и производством стройматериалов?

7) Чем может быть обусловлена повышенная жёсткость, магнезиальная агрессивность и щелочная реакция питьевой воды?

Рекомендуемая литература:

1. Никаноров А.М., Посохов Е.В. Гидрохимия. – М.: Гидрометеоиздат, 1985.

2. Коробова Н.Л. Экология и горное производство. – Магнитогорск: МГТУ, 2001.

3. Коробова Н.Л. Мониторинг кислотно-основного состояния почв. – Магнитогорск: МГТУ, 2000.