В поверхностных водах содержатся анионы различной природы - НСО3-, CO32-, ОH-, SO42-, Сl-, HSiO3-, NO3-, PO43- и др.
Хлориды по общему содержанию в природных водах занимают первое место среди анионов. Количество их зависит от характера пород, слагающих бассейны водоемов, и варьирует в значительных пределах - от десятых долей до тысячи миллиграммов в 1 л. Хлориды попадают в поверхностные воды при растворении горных пород, при извержении вулканов, со сбросами хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод. Концентрация хлорид-ионов в водоемах - источниках водоснабжения допускается до 300 - 350 мг/л, лимитирующий показатель вредности органолептический. В реках северной части России хлоридов обычно немного, не более 10 мг/л, в южных районах эта величина повышается до десятков и сотен миллиграммов в 1 л.
Соединения фосфора могут поступать в водоемы в виде фосфорной кислоты и её ионов, полифосфатов, которые входят в состав моющих средств, а также в виде разнообразных фосфорсодержащих органических соединений (включая пестициды). Предельно допустимые концентрации в воде водоемов установлены для многих фосфорсодержащих соединений, они имеют различные показатели вредности и нормативы, в основном в пределах от тысячных долей до единиц миллиграммов 1 л воды.
Присутствие ряда анионов в воде является необходимым для питания растений, нормальной жизнедеятельности плавающих форм живых организмов. Однако избыток анионов может угнетать живые организмы. Избыток нитрат-ионов, а по последним данным и фосфат-ионов может привести к эвтрофикации водоемов.
Эвтрофикация ‒ процесс ухудшения качества воды из-за избыточного поступления в водоем так называемых «биогенных элементов», в первую очередь соединений азота и фосфора. Эвтрофикация может быть результатом как естественного старения водоёма, так и антропогенных воздействий. Основные химические элементы, способствующие эвтрофикации ‒ фосфор и азот.
Для эвтрофных водоёмов характерны богатая литоральная и сублиторальная растительность, обильный планктон. Искусственно несбалансированная эвтрофикация может приводить к бурному развитию водорослей («цветению» вод), дефициту кислорода, замору рыб и животных. Этот процесс можно объяснить малым проникновением солнечных лучей вглубь водоёма (за счёт фитопланктона на поверхности водоёма) и, как следствие, отсутствием фотосинтеза у надонных растений, а значит и кислорода.
Механизм воздействия эвтрофикации на экосистемы водоемов следующий:
1. Повышение содержания биогенных элементов в верхних горизонтах воды вызывает бурное развитие растений в этой зоне (в первую очередь фитопланктона, а также водорослей-обрастателей) и увеличение численности питающегося фитопланктоном зоопланктона. В результате прозрачность воды резко снижается, глубина проникновения солнечных лучей уменьшается, и это ведет к гибели донных растений от недостатка света. После отмирания донных водных растений наступает черед гибели прочих организмов, которым эти растения создают места обитания или для которых они являются вышерасположенным звеном пищевой цепи.
2. Сильно размножившиеся в верхних горизонтах воды растения (особенно водоросли) имеют намного большую суммарную поверхность тела и биомассу. В ночные часы фотосинтез в этих растениях не идет, тогда, как процесс дыхания продолжается. В результате в предутренние часы теплых дней кислород в верхних горизонтах воды оказывается практически исчерпанным, и наблюдается гибель обитающих в этих горизонтах и требовательных к содержанию кислорода организмов (происходит так называемый «летний замор»).
3. Отмершие организмы рано или поздно опускаются на дно водоема, где происходит их разложение. Однако донная растительность из-за эвтрофикации погибает, и производство кислорода здесь практически отсутствует. Если же учесть, что общая продукция водоема при эвтрофикации увеличивается, между производством и потреблением кислорода в придонных горизонтах наблюдается дисбаланс, кислород здесь стремительно расходуется, и все это ведет к гибели требовательной к кислороду донной и придонной фауны. Аналогичное явление, наблюдающееся во второй половине зимы в замкнутых мелководных водоемах, называется «зимним замором».
4. В донном грунте, лишенном кислорода, идет анаэробный распад отмерших организмов с образованием таких сильных ядов, как фенолы и сероводород, и столь мощного «парникового газа» (по своему эффекту в этом плане превосходящего углекислый газ в 120 раз), как метан. В результате процесс эвтрофикации уничтожает большую часть видов флоры и фауны водоема, практически полностью разрушая или очень сильно трансформируя его экосистемы, и сильно ухудшает санитарно-гигиенические качества его воды, вплоть до ее полной непригодности для купания и питьевого водоснабжения.
Основные антропогенные источники фосфора и азота: необработанные сточные воды (в особенности из животноводческих комплексов) и смыв удобрений с полей. Во многих странах запрещено использование ортофосфата натрия в стиральных порошках для уменьшения эвтрофикации водоёмов.
Цель работы: Определить содержание некоторых основных анионов в природной воде, дать характеристику исследуемой воде, указать возможные пути поступления анионов в данный водоем.
Оборудование и реактивы: бюретка для титрования; коническая колба на 250 мл; оловянная палочка; 0,028 н. раствор нитрата серебра; раствор сульфомолибдата аммония; 5 %-ный раствор хромовокислого калия.