Лекция 8. Тема: Химические и микробиологические методы исследования природных вод
Цель и задачи:ознакомить студентов с химическими и микробиологическими методами анализа пробы воды отобранных с водоемов
План:
1. Лабораторный анализ химического состава воды;
2. Качественный химический анализ воды;
3. Микробиологический анализ воды.
Лабораторный анализ химического состава воды
Лабораторные методы дают возможность изучить влияние комплекса факторов моделированной в лабораторных условиях среды на естественные или моделированные биологические системы и получить приблизительные результаты.
Выводы, полученные в лабораторном экологическом эксперименте, требуют обязательной проверки в природе, т. к. в условиях лаборатории трудно применить весь комплекс факторов среды (но определить влияние одного-двух экологических факторов возможно). Кроме того, в последнее время широкое распространение метод моделирования экологических явлений в природе и обществе.
Большинство известных элементов, входящих в состав вод в сравнительно больших количествах, существуют в виде ионов. Их можно разделить на три группы. 1. группа - ионы, составляющие основную часть природных вод: катионы: K, Na, Ca, Mg анионы: Cl, SO4, CO3, HCO3 2. группа - ионы, находящиеся в малых количествах в водах специального состава: катионы: Ba, Pb, Zn, Cu, Mn, Fe, Fe, Al анионы: Br, I, PO4 3. группа - ионы, находящиеся в загрязненных водах: NO2, NO3, S, PO4
Общая минерализация - (гидрохимические свойства) ионный состав, содержание органических веществ, растворенных газов, состав донных отложений и т.д.
Прозрачность - определяет интенсивность продукционных процессов, и чем выше температура и прозрачность, тем интенсивнее идут продукционные процессы.
Кислородный режим - содержание органического вещества и биогенных элементов. Концентрация кислорода в воде и степень окисляемости органического вещества служит критерием уровня трофности: бихроматная окисляемость, как мера общего содержания органического вещества без характеристики и качественного состава; перманганатная окисляемость указывает а содержание легко окисляемых, а также частично трудноминерализуемых гумусовых веществ в воде. Концентрация последних обуславливает цветность воды.
Концентрация водородных ионов (рН) тесно связана с уровнем содержания различных веществ в воде. Антропогенное воздействие на величину рН проявляется через сток за счет органических и минеральных веществ антропогенного происхождения, а также за счет поступления окислов серы из атмосферы. Для жизнедеятельности организмов большое значение имеет реакция среды, которая определяется концентрацией водородных ионов, образующихся в водном растворе при электролитической диссоциации воды. Количественно реакцию среды выражают при помощи рН - водородного показателя. Чистая вода имеет рН = 7, уровни ниже 7 определяют кислотность среды, выше 7 - ее щелочность. Каждый организм существует в определенных границах рН и имеет специфический оптимум реакции среды. У большинства микроорганизмов оптимум рН = 6-7 и лишь немногие могут расти при рН ниже 2 и выше 10. Организмы, хорошо развивающиеся при кислой реакции - рН= 5-6 - называются ацидофильными (кислотолюбивыми). Водоросли, которые лучше развиваются при щелочной реакции, имеют оптимум при рН=9, называются алкалифильными (щелочелюбивыми).
Соединения азота - содержится в природных водах в виде неорганических соединений: аммонийных, нитратных, нитритных ионов, в белках организма и в продуктах их жизнедеятельности. Неорганические соединения азота необходимы для жизнедеятельности организмов, особенно автотрофов.
Соединения фосфора - также как и азотные содержатся в виде неорганических и органических соединений. Соединения фосфора необходимы для жизнедеятельности организмов при отсутствии азота и фосфора в воде, что бывает при интенсивном фотосинтезе в воде, развитие растений прекращается.
Инертность системы - способность экосистемы сохранять при внешнем воздействии исходное состояние в течение некоторого времени.
Пластичность или упругость системы - способность экологической системы переходить из одного состояния равновесия в другое, сохраняя при этом внутренние связи.
Восстанавливаемость системы - способность экологической системы возвращаться в исходное состояние после временного внешнего воздействия.
Химический набор материалов. Анализ воды на ее химический состав можно проводить как в лабораторных, так и в полевых условиях. В химической лаборатории необходим следующий минимальный набор материалов: