ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕДИ В ВОДОПРОВОДНОЙ ВОДЕ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Анализ объектов окружающей среды - важный источник информации о состоянии среды обитания человека и прогноза экологических ситуаций. Исследование водопроводной воды на содержание тяжелых металлов является актуальной задачей экологического мониторинга в крупных промышленных городах и населенных пунктах, где используется вода для питьевого водоснабжения как из поверхностных водоемов, так и подземных источников.
В зонах влияния предприятий черной и цветной металлургии, машиностроения и электрохимического производства, к которым относятся большинство населенных пунктов Свердловской области, обязателен контроль воды на содержание ионов тяжелых металлов, меди в том числе.
Нормативы содержания меди в питьевой воде согласно СанПин 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения» установлены не более 1,0 мг/л.
Экологическая обстановка территорий формируется в результате взаимодействия комплекса факторов, важнейшими из которых являются особенности компонентов природной среды и характер техногенного воздействия.
Загрязнение окружающей среды, в том числе и воды, тяжелыми металлами приводит к различным заболеваниям при ее употреблении. Повышенное содержание меди в организме может привести к функциональным расстройствам нервной системы, нарушению функций печени и почек, аллергодерматозам, гемолизу эритроцитов, способствует увеличению риска развития атеросклероза.
Урал является крупнейшей горнорудной и металлургической базой страны. На Урале известно много месторождений медных руд, в том числе расположенных в Свердловской области: Дегтярское, Красноуральское, Кировоградское, Ревдинское, Гумёшевский рудник.
Екатеринбург является важнейшим промышленным центром Урала. Город расположен на восточном склоне Уральских гор, по берегам реки Исеть. Основными источниками питьевого водоснабжения города являются река Чусовая и Верх-Макаровское водохранилище.
Город Нижний Тагил является так же крупным промышленным центром. Источниками хозяйственно-питьевого водоснабжения Нижнего Тагила являются два водохранилища: Верхне-Выйское (вода подается в центральную часть города, на Выю, Красный Камень, Тагилстрой и Рудник) и Черноисточинское (вода подается в Гальяно-Горбуновский массив и Дзержинский район).
Город Кировград - промышленный город, в котором находится медеплавильный комбинат. Водопроводная вода в город поступает из Шигирского водохранилища.
Многие в настоящее время употребляют воду из природных источников: скважин, колодцев, родников. Родники являются уникальными естественными водоемами. Термин «природная родниковая вода» означает, что состав минералов в этой воде не подвергается никаким физико-химическим изменениям. Добираясь из недр Земли до поверхности и проходя через песок и гравий, вода подвергается естественной и практически идеальной очистке.
В нашей работе была исследована питьевая водопроводная вода различных городов и населенных пунктов Свердловской области на содержание меди, а также природная родниковая вода.
Содержание тяжелого металла определяли методом инверсионной вольтамперометрии с использованием лабораторного аналитического комплекса ИВА-5. Сущность метода состоит в предварительном концентрировании анализируемого компонента на поверхности рабочего электрода с помощью различных электрохимических реакций, с последующей регистрацией волтамперограммы концентрата. Для регистрации вольтамперограмм при проведении исследовательских работ применяют трехэлектродную ячейку, состоящую из рабочего (индикаторного), вспомогательного электродов и электрода сравнения. Электролиз проводят при потенциале предельного тока восстановления (или окисления) вещества при энергичном перемешивании раствора. Электролиз ведут в течение строго контролируемого времени (<5 минут), при этом выделяется пропорциональная часть анализируемого вещества, хорошо воспроизводящаяся при соблюдении условий эксперимента. После этого включают развертку потенциала и регистрируют вольтамперограмму, которая имеет вид кривой зависимости тока от электродного потенциала. Величина пика данной вольтамперометрической кривой прямо пропорциональна концентрации определяемого металла в растворе.
Результаты исследований приведены в таблице.
Таблица
Содержание меди в питьевой водопроводной и природной воде
Место отбора пробы воды Концентрация Сu2+, мкг/л
Питьевая водопроводная вода
Екатеринбург, ул. Шмидта
4,696
Екатеринбург, ул. Ленина
2,656
Нижний-Тагил, ул. Бобкова
71,000
Нижний-Тагил, ул. 3 Интернационала
43,000
Нижний-Тагил, Красногвардейская 57
4,231
пос. Николо-Павловский, ул. Юбилейная
4,240
пос. Новоасбест, ул. Пушкина
7,879
пос. Первомайский, ул. Ленина
98,020
Кировград, ул. Дзержинского
37,015
село Деево, ул. Юбилейная
35,008
Природная питьевая вода
Ново-курьинская родниковая
0,662
ПДК
1000
Из данных таблицы видно, что содержание меди всех исследуемых образцов не превышает норм ПДК. Наиболее высокое содержание меди отмечено в водопроводной воде поселка Первомайский и районов города Нижний Тагил, использующих воду Верхне-Выйского пруда, который находится в районе бывшего Медного рудника. Достаточно высокое содержание меди отмечено в водопроводной воде города Кировград, что, возможно, объясняется близостью открытого водоема, используемого для водозабора, к городской черте. Таким образом, выбросы и отходы медеплавильного комбината могут попадать как в окружающую среду, так и в воду. Следует отметить низкое содержание меди в воде, используемой жителями г. Екатеринбурга, некоторых районов г. Нижнего Тагила. Это связано с использованием водозабора для питьевого и хозяйственного водоснабжения из удаленных источников, находящихся в географических областях, где не сконцентрированы месторождения меди. Жители поселков Николо-Павловский и Новоасбест используют артезианскую воду. И в этой воде отмечено наиболее низкое содержание меди. Самая «чистая» по содержанию тяжелого металла меди из исследуемых образцов оказалась вода природная питьевая Ново-курьинская родниковая.
Метод инверсионной вольтамперометрии предоставляет возможность проводить определение содержания тяжелых металлов не только в питьевой воде, но и природных, сточных водах, почве, пищевых продуктах продовольственном сырье, биологических средах, косметических и медицинских препаратах, что открывает большие возможности для мониторинга окружающей среды.
Преимуществами инверсионной вольтамперометрии перед другими методами определения следовых содержаний веществ в растворе являются низкие пределы обнаружения, высокая чувствительность, избирательность, экологическая безопасность, легкость компьютеризации и автоматизации аналитических определений, сравнительно невысокая стоимость приборов для проведения измерений и относительная простота работы на них.
