Технологический институт Южного федерального университета в г. Таганроге. Определение содержания и форм существования меди (II) в прибрежных водах таганрогского залива

Е. С. Василевская, А. И. Королева

В последнее время актуальной является проблема загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами.

В ряду тяжелых металлов одни крайне необходимы для жизнеобеспечения человека и других живых организмов и относятся к так называемым биогенным элементам. Другие вызывают противоположный эффект и, попадая в живой организм, приводят к его отравлению или гибели. Эти металлы относят к классу ксенобиотиков, т.е. чуждых живому.

Специалистами по охране окружающей среды среди металлов-токсикантов выделена приоритетная группа. В нее входят кадмий, медь, мышьяк, никель, ртуть, свинец, цинк и хром как наиболее опасные для здоровья человека и животных.

Нами для эколого-аналитического исследования прибрежных вод Таганрогского залива выбрана медь.

Медь - один из важнейших микроэлементов, участвующих в процессе фотосинтеза и влияющих на усвоение азота растениями.

Физиологическая активность меди в организме связана главным образом с деятельностью ферментов, в состав которых она входит.

Основными источниками поступления соединений меди в природные воды следует считать горные породы, сточные воды химических и металлургических производств, коррозию медных трубопроводов.

Хронический избыток меди в организме человека ведет к остановке роста, гемолизу и низкому содержанию гемоглобина, а также к нарушению тканей в печени, почках, мозге.

Поскольку повышенное содержание меди в воде оказывает токсичное воздействие, и медь может накапливаться в организме, содержание меди в поверхностных водах нормируется.

ПДК растворенных форм меди в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения составляет 1 мг/дм³, рыбохозяйственных водоемов - 0,001 мг/дм³.

Медь может находиться в водной системе в разных формах:

- медь в растворенной форме;

- сорбированная и аккумулированная фитопланктоном;

- удерживаемая донными отложениями;

- адсорбированная на поверхности донных отложений;

- медь, находящаяся в адсорбированной форме на частицах взвеси.

Для определения тяжелых металлов в природных водах существует множество инструментальных методов анализа. Нами использовался наиболее простой и доступный - метод фотоколориметрического анализа.

Отбор проб проводился в шести местах: Таганрогский порт, Яхт-клуб, набережная «Солнечный пляж», «ТАГMET» (у берега), «ТАГМЕТ» (100 м от берега), пляж «Тополек».

Для определения меди фотоколориметрическим методом нами применялась методика определения меди с ди-этилдитиокарбаматом натрия.

Определение основано на взаимодействии ионов меди 2+ с диэтилди-тиокарбаматом натрия в слабоаммиачном растворе с образованием диэтил-дитиокарбамата меди, окрашенного в желто-коричневый цвет. На фотоколориметре КФК-3 определялась оптическая плотность растворов (λ = 430 нм), а по калибровочному графику - концентрация меди.

Анализ результатов исследования проводился с учетом определения зависимости концентрации меди от таких физико-химических параметров водной среды, как температура, рН, ХПК, взвешенные вещества.

Результаты исследования показывают, что наименьшая концентрация меди наблюдается зимой (0,001-0,002 мг/л), что связано с низкой активностью фитопланктона и гидробионтов (т.к. низкая температура воды - +3,5°).

Повышение концентрации меди осенью и весной (0,012-0,02 мг/л) обусловлено разложением органических веществ с выделением меди, такие значения концентраций превышают ПДК для вод рыбохозяйственного назначения.

Повышение рН среды сопровождается ростом количества адсорбированной меди, медь становится неустойчивой и выпадает из растворов уже при рН 5,3. Анализ литературных источников показал, что при щелочной реакции среды в природных водах образуются карбонатные и гидроксокомплексы.

Результаты показывают, что чем меньше взвешенных веществ, тем выше концентрация меди, так как медь хорошо адсорбируется на частицах взвеси. Взвешенные вещества адсорбируют на поверхности Си(ОН)₂.

Четкая зависимость между содержанием меди и химическим потреблением кислорода не прослеживается.

(Королев А.Н., Королева А.И., Булатова К.Ф, Василевская Е.С. Свойства тяжелых металлов, формы их существования и поступления в Таганрогский залив. Таганрог, ТРТУ, 2006,214-215с.)