mikropolutanty = pesticidy, polychlorované bifenyly (PCB),

1

Hydrochemie – obecné složení vod Hydrochemie – 2. přednáška

Přírodní voda

disperzní systém obsahující řadu látek anorganického i organického původu

Analyticky disperzní (rozpuštěné látky) – Ø < 10-8 m mangan; nízkomolekulární organické látky (peptidy, fulvokyseliny ...); mikropolutanty = pesticidy, polychlorované bifenyly (PCB), polyaromatické uhlovodíky (PAU), těžké kovy, ...

Koloidně disperzní - Ø = 10-6 - 10-8 m hlinitokřemičitany, amorfní oxid křemičitý, huminové kyseliny, polysacharidy, proteiny, řasy, sinice, bakterie, viry

Hrubě disperzní (nerozpuštěné látky) - Ø > 10-6 m zrna písku a půdy, nerozložený biologický materiál, mikroorganismy Přechod mezi systémy je plynulý – obtížné určení hranic především mezi a analytickými a koloidními disperzemi Platí dohoda, že látky procházející filtrem 0,45 µm jsou rozpuštěné Pivokonský, ÚŽP PřF UK, 2012

2

Hydrochemie – 2. přednáška

Hydrochemie – obecné složení vod

Koloidní disperze = heterogenní systémy složené z několika fází – jednotlivé dispergované částice nejsou volné molekuly, ale shluky mnoha molekul, kterým lze přisoudit veškeré termodynamické vlastnosti fáze – vznik fázového rozhraní je podmíněn nerozpustností (velmi malou rozpustností) jedné fáze ve druhé – vlastnosti: vysoký stupeň disperzity, rozptyl světla, opalescence (Tyndallův jev), pomalá difúze, malý osmotický tlak, možná dialýza, agregátní nestálost, Brownův pohyb, obvykle elektroforetické vlastnosti – často mezi koloidy řadíme i pravé roztoky vysokomolekulárních látek, ALE částice v nich obsažené se neskládají z množství malých molekul jsou to jednotlivé

molekuly Pivokonský, ÚŽP PřF UK, 2012

3


Koloidní disperze

1) hydrofobní koloidy – nemají schopnost molekulárně interagovat s vodou (např. pomocí vodíkové vazby) => mají ostře vymezené fázové rozhraní – jsou tvořeny převážně anorganickými látkami, nevznikají samovolně a bez dodatečné stabilizace jsou termodynamicky nestálé

2) hydrofilní koloidy – mohou molekulárně interagovat s vodou, fázové rozhraní je rozprostřeno do větších šířek – většinou jsou tvořeny vysokomolekulárními organickými látkami, vznikají samovolným rozpouštěním a jsou termodynamicky stabilní – často se označují jako „koloidní roztoky“

Pivokonský, ÚŽP PřF UK, 2012

4


Koloidní disperze

3) asociativní (micelární) koloidy – vznikají spojováním molekul povrchově aktivních látek – jsou tvořeny jak lyofilní tak lyofobní částí – v povrchových vodách např. soli mastných kyselin nebo saponáty (alkylsulfáty, alkylbenzensulfonany)

4) gely – mají schopnost přecházet z kapalné formy do pevného stavu – tvorba pevných trojrozměrných síťových struktur – tvořit gely mohou některé lyofobní a řada lyofilních koloidů, např. intracelulární polysacharidy


5

o jílové minerály (hlinitokřemičitany), amorfní oxid křemičitý,

hydratované oxidy kovů (hydrolyzovaná destabilizační činidla) o mikroorganismy (řasy, sinice) o huminové látky, polysacharidy, proteiny SEM snímek huminových částic na 100-nm Nuclepore filtru

Copyright Forschungszentrum Dresden

AFM snímek huminových kyselin nanesených na povrch slídy pomocí „spin-coating“

Copyright Forschungszentrum Dresden




proteiny a koloidní částice

Copyright http://toxics.usgs.gov/

Copyright Dentisse, Inc., Indiana

částice kaolínu

Richardson, W. D., Mills, A. D., Dilworth, S. M., Laskey, R. A. and Dingwall, C. (1988): Cell 52, 655–664. Copyright Cell Press


Hydrochemie – obecné složení vod 6

hydratovaný oxid železitý

kaučukové částice

Copyright Max-Planck-Institut für Polymerforschung, Mainz


7


Hydrochemie – obecné složení vod částice kaolínu ve vodě nese povrchový náboj většina částic obsažených

– charakter a velikost náboje určuje povahu a míru interakcí mezi částicemi = ovlivňuje jejich agregátní stabilitu – původ náboje je dán: a) rozpouštěním iontů b) povrchovou ionizací c) izomorfní substitucí d) specifickou adsorpcí iontů proteiny a koloidní částice Pivokonský, ÚŽP PřF UK, 2012

8



Rozpouštění iont ů kaolínu částice málo rozpustné sloučeniny (uhličitan vápenatý, jodid stříbrný atd.) – rozdílná rozpustnost iontů Ag+ větší tendence vstupovat do vodné fáze než I- , částice AgI pozvolna získávají záporný náboj

– změnou koncentrace Ag+ (např. přídavkem NaI) nebo I- (např. přídavkem AgNO3) lze měnit povrchový náboj AgI tak, že celkový povrchový náboj částice bude nulový – nulový bod náboje (NBN) proteiny a koloidní částice Pivokonský, ÚŽP PřF UK, 2012

9



Povrchová ionizace – organické látky částice kaolínu – kyselé nebo zásadité funkční skupiny na povrchu, které v závislosti na pH mohou přijímat nebo odevzdávat protony (H+) – např. proteiny obsahují kyselé karboxylové (COOH) i zásadité aminové (NH2) skupiny – disociace v závislosti na pH roztoku – nízké PH – karboxylové skupiny nedisociují 0 – aminové skupiny jsou protonované – vysoké PH – karboxylové skupiny disociují

+

-

– aminové skupiny nejsou protonované 0 R

C H N H

O H

C + 3

O

R

C H N H

O

C + 3

O

R

C H N H

O

C 2

O

N BN

proteiny a koloidní částice ro s to u c í p H Pivokonský, ÚŽP PřF UK, 2012

10



Povrchová ionizace – organické látky

částice kaolínu – izoelektrický bod = hodnota pH, při které je počet kladně nabitých a záporně nabitých skupin v rovnovážném stavu

Povrchová ionizace – oxidy kovů – např. Al2O3, Fe2O3, TiO2 tvorba amfoterních skupin Al-OH, Fe-OH na jejich povrchu

+

M OH2

M OH

M O

NBN rostoucí pH

proteiny a koloidní částice Pivokonský, ÚŽP PřF UK, 2012

11



Izomorfní substituce částice kaolínu – přebytek náboje koloidních částic (jílové minerály – kaolinit) – střídání tetraedrických vrstev Si s oktaedrickými vrstvami Al – ve vstvách křemíku mohou být kationty Si4+ nahrazeny kationty Al3+ a ve vrstvách hliníku kationty Al3+ např. Mg2+ – výměna Si za Al vede k přebytku záporného náboje, který musí být vyvážen vhodným počtem kompenzujících kationtů, např. Ca2+ (nejsou v mřížce kaolinitu, zůstávají pohyblivé) – tzv. kation-výměnné vlastnosti jílů proteiny a koloidní částice Pivokonský, ÚŽP PřF UK, 2012

12



Specifická adsorpce ů částice iont kaolínu – v případě, že koloidní částice nemá vlastní náboj ani ionizovatelné skupiny může získat náboj specifickou (tj. jinou než elektrostatickou) adsorpcí iontů z roztoku – např. adsorpce iontů povrchově aktivních látek hydrofobní uhlovodíková část minimalizuje kontakt s vodou adsorpcí na hydrofobní koloidní částici bez náboje a hydrofilní ionizovaná část s nábojem určuje náboj koloidní částice

proteiny a koloidní částice Pivokonský, ÚŽP PřF UK, 2012

13


Analytické disperze – pravé roztoky Látky rozpuštěné: 1) Iontově (např. Ca2+, Mg2+, Na+, K+, SO42-, Cl-, NO3-, HCO3-) 2) Neiontově (sloučeniny Si, B, plyny – O2, CO2) Dělení podle kvantitativního zastoupení: 1) Makrokomponenty 2) Mikrokomponenty – c < 1 mg/l, resp. < 0,02 mmol/l 3) Stopové látky – c < 1 µg/l, resp. < 0,02 mmol/l Vlastnosti mikrokomponentů: 1) Sorpce na tuhých fázích (hlinitokřemičitany, sedimenty, kaly, hydratované oxidy kovů atd.) 2) Tvoří koloidní disperze, netvoří sraženiny 3) Pomalé ustavování reakční rovnováhy Pivokonský, ÚŽP PřF UK, 2012

14



Koncentrace celkových, rozpuštěných a nerozpuštěných látek – skupinové stanovení sušiny celk., rozp. a nerozp. látek (mg/l); ztráty sušiny žíháním - T = 550 °C (mg/l nebo jako % ze sušiny)

Koncentrace celkových látek (CL) - součet koncentrací netěkavých a nerozkládajících se rozpuštěných a nerozpuštěných látek za uvedené teploty Stanovení: odpařením vzorku vody na vodní lázni a vysušením odparku při T = 105 °C (CL105)

Koncentrace rozpuštěných látek (RL) - součet koncentrací netěkavých a nerozkládajících se rozpuštěných látek za uvedené teploty Stanovení: odpařením filtrovaného (0,45 µm) vzorku vody na vodní lázni a vysušením odparku při T = 105 °C (RL105) Pivokonský, ÚŽP PřF UK, 2012

15


Hydrochemie – obecné složení vod Stanovení rozpuštěných látek ~ obsah veškerých anorganických látek Může docházet ke značné chybě! - při odpařování a sušení vzorku se některé anorg. l. hydrolyzují, případně rozkládají - hydratační nebo okludovanou vodu nelze vždy kvantitativně odstranit Rozklad hydrogenuhličitanů - ztráta hmotnosti uvolněním CO2 Ca(HCO3)2 = CaCO3 + H2O + CO2 Vznik hydroxid chloridu rozkladem chloridu hořečnatého – ztráta cca 145 mg hořčíku na 100 mg chloridů MgCl2 + H2O = Mg(OH)Cl + HCl


16



Celková mineralizace 1) součet hmotnostních koncentrací všech rozp. anorg. tuhých látek Σρ (mg/l) 2) součet látkových koncentrací všech rozp. anorg. tuhých látek Σc (mmol/l) - vystihuje počet iontů či molekul bez ohledu na jejich hmotnost - není závislý na formě výskytu dané složky (Si – SiO2, P – PO43-) při stanovení celkové mineralizace se započítávají pouze makrokomponenty


17



Mineralizace přírodních vod

Kategorie vod

Σc (mmol/l)

Σρ (mg/l)

S velmi malou mineralizací

do 2

do 100

S malou mineralizací

2-4

100-200

Se stření mineralizací

4-10

200-500

Se zvýšenou mineralizací

10-20

500-1000

S velkou mineralizací

nad 20

nad 1000


18



U vod s vysokým organickým znečištěním (odpadní vody) se kromě RL stanovují také rozpuštěné anorganické soli (RAS)

rozpuštěné látky žíhané (RL550) - dojde ke spálení organického uhlíku – zbytek anorg. l. Podhodnocení reality v důsledku: 1) sublimace amonných solí 2) ztráta hydratační vody -

3) rozklad NO3

4) rozklad MgCO3


19



Nerozpuštěné látky (NL) v přírodních vodách nejčastěji hlinitokřemičitany hydratované oxidy kovu (Fe, Mn, Al) fytoplankton zooplankton organický detrit NL – usaditelné (suspenze – suspendované látky) - neusaditelné (koloidní látky) - „vzplývavé“ Pozn. Suspended solids (particulate matter) – všechny nerozpuštěné látky větší než 2 µm, tj. látky usaditelné Pivokonský, ÚŽP PřF UK, 2012

20


Formy výskytu látek ve vodách různé formy látek (speciace)

různé vlastnosti

vliv např. na toxicitu, bioakumulaci, sorpci, migraci atd. formy výskytu prvků ve vodách jsou výsledkem protolytických, komplexotvorných, redoxních a polymeračních reakcí Distribuci forem lze zjistit: 1) Řešením chemických rovnováh (chemická termodynamika) 2) Experimentálně tzv. speciační analýzou - ISE (iontově selektivní elektroda) - anodická rozpouštěcí voltametrie - dělící metody (extrakce, sorpce, LC, elektroforeza atd.)


21


Hydrochemie – obecné složení vod Příklady rozdílných vlastností jednotlivých forem - toxicita NH3 x NH4+ H2S x HS- x S2-

vyšší toxicita nedisociovaných forem

CN x kyanokomplexy

F- x fluorokomplexy

vyšší toxicita jednoduchých iontů (čím stabilnější komplex, tím méně toxický)

organokovové sl. rtuti (alkylderiváty) x

vyšší toxicita organokov. sl.

anorg. sl. rtuti


22



Vyjadřování kvalitativního složení vod Nejednotnost ve vyjadřování složení vod např. běžně se uvádí sulfidická síra jako koncentrace H2S – chybné! – síra v ox. st. II. jako H2S, HS-, S2Optimální stav - vyjadřování prvků (kovů i nekovů) v elementární formě s rozlišeným oxidačním stupněm, např. síru jako SVI, SII, železo jako FeII, FeIII Celková koncentrace – CT (T – total) - např. při bilanci dusíku, fosforu atd. PT = Porg + Panorg = Porg + P(PO43-) + P(poly) NT = Norg + Nanorg = Norg + N(NH4+) + N(NO2-) + N(NO3-) Pivokonský, ÚŽP PřF UK, 2012

23



Vyjadřování kvantitativního složení vod 1) Hmotnostní koncentrace – ρ [mg.l-1] 2) Látková koncentrace – c [mmol.l-1] Výhody látkové koncentrace: - nezávisí na formě výskytu - je úměrná počtu reagujících částic (chemická reaktivita je závislá na počtu částic dané látky nikoli na jejich hmotnosti) - stejné látkové koncentrace znamenají stejný počet částic daných látek (počet částic na 1mol je dán Avogadrovou konstantou - 6,022 . 1023 mol-1)


24



látková koncentrace X hmotnostní koncentrace

Příklad: 1 mg.l-1 fenolu (M = 94 g.mol-1) = 10,6 µmol.l-1

1mg.l-1 dodecylsulfátu sodného (M = 288 g.mol-1) = 3,46 µmol.l-1 Pivokonský, ÚŽP PřF UK, 2012

25


Hydrochemie – anorganické látky ve vodách

Anorganické látky ve vodách většina prvků je přítomna jako kationty, anionty i neelektrolyty převážně jako kationty: Ca2+, Mg2+, Na+, K+ -

převážně jako anionty: HCO3-, SO43-, Cl převážně v neiontové formě: Si, B

Členění podle elektronové konfigurace na: 1) kovy 2) polokovy 3) nekovy Pozn.: kov - počet elektronů nejvyšších zaplňovaných orbitalů ≤ číslu periody do níž prvek patří Pivokonský, ÚŽP PřF UK, 2012

26



Kovy -těžké - ρ > 5000 kg.m-3, jejich soli se srážejí sulfidem sodným - toxické - není synonymum pro těžké beryllium – toxický kov, ale není kov těžký železo a mangan jsou těžké kovy, ale nejsou toxické - např. Hg, Cd, Pb, As, Se, Cr, Ni, Be, Ag, Sb - esenciální – mají biologické funkce, jsou běžnou součástí biomasy - např. Ca, Mg, K, Na, Mn, Fe, Cu, Zn, Co, Mo, Ni, W, Se - některé jsou ve větším množství toxické


27


Hydrochemie – anorganické látky ve vodách Dělení kovů a polokovů podle hygienické závadnosti: 1) Toxické (viz výše) 2) S karcinogenními nebo teratogenními účinky (As, Cd, CrVI, Ni, Be) 3) Chronicky toxické (Hg, Cd, Pb, As) 4) Ovlivňující organoleptické vlastnosti (chuť, barvu) vody (Mn, Fe, Cu) Příčiny toxicity: 1) Afinita k reaktivním skupinám enzymů (amino-, imino- a thio- skupiny) 2) Tvoří cheláty s organickými látkami v buňkách – pravděpodobně hlavní příčina bioakumulace kovů (Hg, Pb, Se, Cu) 3) Katalyzují rozklad koenzimů (lanthanoidy rozkládají ADP) 4) Inkorporace do látek tvořících buněčné stěny (Au, Cd, Cu, Hg, Pb)


28


Hydrochemie – anorganické látky ve vodách Další vlastnosti kovů: 1) Tvorba komplexní sloučenin – odlišné vlastnosti od jednoduchých iontů např. s organickými látkami přírodního původu (NOM) 2) Katalyzují chemické reakce ve vodách např. oxidačně-redukční reakce Cu, Co, Ni – značně urychlují oxidaci FeII a MnII Cu – katalýza chemické redukce NO33) Mnohé podléhají biochemickým transformacím - biomethylacím - bakteriální přeměna HgII na methylrtuť CH3Hg+ a dále až na těkavou dimethylrtuť (CH3)2Hg - bakteriální oxidace FeII a MnII na hydratované oxidy Fe a Mn


29



Akumulace v tuhých fázích (sedimentech) – imobilizační procesy 1) Alkalizace vody - srážení kovů ve formě hydratovaných oxidů, uhličitanů nebo sulfidů 2) Oxidace - kovy ve vyšších ox. st. se snáze hydrolyzují a vylučují jako sraženina např. hydratovaný oxid železitý 3) Adsorpce na tuhých fázích - adsorpce kovů na hlinitokřemičitanech, hydratovaných oxidech atd. 4) Inkorporace do biomasy - aktivní transport kovů do buňky


30



Uvolňování z tuhých fází – remobilizační procesy 1) Pokles pH - rozpouštění málo rozpustných sloučenin kovů 2) Redukce - sloučeniny kovů jsou zpravidla rozpustnější v redukované formě 3) Komplexace - komplexní sloučeniny s org. l. jsou v rozpuštěné formě 4) desorpce - souvisí s redukcí, kdy dochází k uvolňování dříve sorbovaných kovů 5) Uvolňování z odumřelé biomasy



Hydrochemie – anorganické látky ve vodách: Na, K, Ca, Mg, Sr, Ba

Na, K, Ca, Mg, Sr, Ba obsah v zemské kůře:

Geneze Na a K

Na ~ 2,5 hmot.% K ~ 2,5 hmot.% Ca ~ 0,035 hmot.% Mg ~ 0,020 hmot.%

4 základní kationty přírodních a užitkových vod

zvětrávání některých hlinitokřemičitanů, např. albitu NaAlSi3O8 nebo ortoklasu KAlSi3O8 a slíd vyluhování Na ze solných ložisek a K z tzv. odklizovacích draselných solí (karnalitu, kainitu, polyhalitu), které převrstvují ložiska kamenné soli výměna iontů Ca2+ za Na+ při styku vody s některými jílovými minerály antropogenní zdroje: průmyslové odpadní vody – výroby obsahující NaCl nebo Na2SO4 (neutralizace, vysolování), výroba draselných a sodných solí, výroba a aplikace draselných hnojiv, odpady z regenerace iontoměničů městské odpadní vody – vylučování Na a K močí, posyp komunikací v zimě Pivokonský, ÚŽP PřF UK, 2012

31



albit NaAlSi3O8

ortoklas KAlSi3O8


32



Výskyt Na a K jednoduché kationty Na+ a K+ při vysoké koncentraci síranů (důlní vody) a uhličitanů (alkalické vody) – výskyt iontových asociátů [NaSO4]-, [KSO4]-, [NaHCO3]0, [NaCO3]v podzemních a povrchových vodách vždy více sodíku než draslíku (důvod: větší sorpce K+ na půdní minerály, přednostní odčerpávání K+ rostlinami) POZOR: poměr Na : K – jiné hodnoty pro hmotnostní a látkové koncentrace látkový poměr Na : K = 1 odpovídá hmotnostnímu poměru asi 0,59 !!!!! atmosférické vody – setiny – desetiny mg/l Na (K) podzemní a povrchové vody – jednotky – desítky mg/l Na (K) minerální vody – tisíce mg/l Na, > 100 mg/l K světové oceány – průměr 10 g/l Na a 0,4 g/l Pivokonský, ÚŽP PřF UK, 2012

33



Vlastnosti a význam Na a K podzemní a povrchové vody – není hygienický význam, koncentrace není limitována pitné vody – MH (Na) = 200 mg/l kojenecká a stolní voda - MH (Na) = 100 mg/l minerální vody s vyšším obsahem Na a HCO3- léčba žaludečních chorob a chorob žlučových cest kotelní voda – limit – nánosy uhličitanů i Na2O.R2O3.xSiO2.yH2O voda pro závlahu – limitován poměr Na : Σ(Ca+Mg) (velké koncentrace Na při deficitu Ca a Mg – zasolení půd) vody obsahující K = slabě radioaktivní (K v přírodě obsahuje asi 0,011 hmot.% radioaktivního izotopu 40K – emise záření β a γ) Na a K – úloha při klasifikaci chemického složení vod, při úvahách o genezi podzemních vod a při kontrole výsledků chemického rozboru Pivokonský, ÚŽP PřF UK, 2012

34



Geneze Ca a Mg rozkladem hlinitokřemičitanů vápenatých a hořečnatých (anortit CaAl2Si2O8, chlorit Mg5Al2Si3O10(OH)8) rozpouštěním vápence CaCO3, dolomitu CaCO3.MgCO3, magnezitu MgCO3, sádrovce CaSO4.2H2O aj. závislost koncentrace Ca a Mg v podzemních vodách na rozpuštěném CO2 antropogenní zdroje: průmyslové odpadní vody – neutralizace kyselin vápnem, vápencem, dolomitem nebo magnezitem, odkyselování podzemních vod vápnem - Ca(OH)2 nebo filtrací přes odkyselovací materiály (CaCO3, MgCO3, MgO), stabilizace málo mineralizovaných vod přídavkem CaO a CO2


35



kalcit CaCO3

magnezit MgCO3

sádrovec CaSO4.H2O

dolomit CaCO3.MgCO3 Pivokonský, ÚŽP PřF UK, 2012

36



Výskyt Ca a Mg málo a středně mineralizované vody - jednoduché ionty Ca2+ a Mg2+ více mineralizované vody s vyšší koncentrací HCO3- a SO42- iontové asociáty, např. [CaCO3(aq)]0, [CaHCO3]+, [CaSO4 (aq)]0 a [CaOH]+, obdobně s hořčíkem atmosférické vody - koncentrace Ca a Mg < 1 mg/l prosté podzemní a povrchové vody – Ca: desítky - několik set mg/l - Mg: jednotky – několik desítek mg/l pitné vody ČR – průměr: 50 mg/l Ca, 10 mg/l Mg (Σ Ca+Mg = 1,7 mmol/l) minerální vody – koncentrace Ca do 1 g/l (omezená rozpustnost CaCO3 a CaSO4) Větší koncentrace rozpuštěného vápníku - jen při dostatečné koncentraci rozpuštěného oxidu uhličitého! CaCO3(s) + H2O + CO2 = Ca2++ 2 HCO3Pivokonský, ÚŽP PřF UK, 2012

37



Výskyt Ca a Mg - pokračování rozpouštění CaCO3(s)

CaCO3(s) + H2O + CO2 = Ca2++ 2 HCO3vylučování CaCO3(s)

hořčík ve vodách obvykle méně zastoupen než vápník (důvod: Mg je v porovnání s Ca méně zastoupen v zemské kůře, dochází k sorpci Mg a k výměně iontů při styku vody s některými horninami a jílovými minerály, Mg je využíván rostlinami) prosté podzemní a povrchové vody - běžně hmotnostní poměr Ca : Mg ~ 4 (látkový poměrjen 2,4) minerální vody - hodnota poměru Ca:Mg se zmenšuje


38



39

Vlastnosti a význam Ca a Mg

Tvrdost vody pojem používaný v hydrochemii a technologii vody ve spojitosti s Ca a Mg pojem zastaralý a nepřesný !!! chybně přisuzuje vápníku a hořčíku stejné chemické i biologické vlastnosti, viz následující příklady: tvorba inkrustů v potrubí - vápník závadnější než hořčík → stejná koncentrace Σ(Ca+Mg) x různý poměr Ca:Mg - odlišné inkrustující účinky vápník - výraznější komplexační schopnosti než hořčík hořčík (narozdíl od vápníku) působí agresivně na beton hořčík nepříznivě ovlivňuje chuť pitné vody, vápník naopak příznivě dávkování CaO, CaCO3, CaSO4, CO2 a H2SO4 pro dosažení vápenatouhličitanové rovnováhy z důvodu zpomalení koroze potrubí = původně „ztvrzování“ = chybné označení => lépe stabilizace vody Pivokonský, ÚŽP PřF UK, 2012



40

Tvrdost vody - nejednotná definice a) technologické hledisko: „tvrdost vody“ = koncentrace všech iontů kovů s vyšším nábojovým číslem, které se nepříznivě projevují v provozních vodách b) analytické hledisko „tvrdost vody“ = součet látkových koncentrací buď Ca+Mg+Sr+Ba, nebo jen Ca+Mg (možno stanovit klasickou komplexometrickou metodou) - někdy rozlišována tvrdost chloridová, síranová a dusičnanová (= chybné přičleňování aniontů ke kationtům) nebo tvrdost přechodná, stálá, uhličitanová a neuhličitanová (zastaralé, dnes se již nepoužívá) alternativní vyjadřování tvrdosti vody: Německý stupeň (°něm, °DH, °dH) = konc. 10 mg CaO, resp. 7,2 mg MgO v 1 litru vody Anglický stupeň (°Clark) = konc. 14,3 mg CaCO3 v 1 litru vody (1 grain CaCO3 per imperial gallon) Francouzský stupeň = konc. 10 mg CaCO3 v 1 litru vody Americký stupeň = konc. 1 mg CaCO3 v 1 litru vody miligramekvivalenty (milivaly, mval) v 1 litru vody

Přepočet: 1 mmol/l = 2 mval/l = 5,6 °něm = 7,02 °angl = 10 °franc = 100 °amer Pivokonský, ÚŽP PřF UK, 2012



Geneze Sr a Ba rozkladem minerálů stroncianitu SrCO3, witheritu BaCO3, celestinu SrSO4 a barytu BaSO4 průmyslové odpadní vody – výroba keramiky, barev, skla, papíru, televizních obrazovek; součást kalicích lázní, fungicidů, aditiv do paliv

Výskyt Sr a Ba jednoduché ionty Sr2+ a Ba2+ nebo iontové asociáty s CO32- a SO42Sr a Ba = běžná součást přírodních vod stroncium vždy dominuje nad baryem podzemní vody – asi 50 µg/l Ba pitné vody v ČR (průměr) 80 µg/l Ba minerální vody Vincentka, Poděbradka, Šaratice – vysoké koncentrace Sr mořská voda - 30 µg/l Ba a 8 mg/l Sr Pivokonský, ÚŽP PřF UK, 2012

41



Vlastnosti a význam Sr a Ba rozpustnost Sr a Ba limitována sloučeninami: SrCO3 (log KS = -9,1) SrSO4 (log KS = -6,46) BaSO4 (log KS = -9,95) BaCO3 (log KS = -8,3) málo rozpustné jsou také fluoridy pitná voda – NMH (Ba) = 1 mg/l (je toxické) kojenecká a stolní voda - NMH (Ba) = 0,5 mg/l balená minerální voda - NMH (Ba) = 1 mg/l vodárenské toky - limit 0,7 mg/l Ba ostatní toky - limit 1 mg/l Ba Sr není limitováno – je netoxické s výjimkou radionuklidu

90Sr


42

mikropolutanty = pesticidy, polychlorované bifenyly (PCB),

Recommend Documents