UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Transkript

1 UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI Fakulta přírodovědecká Katedra fyzikální chemie Sledování kvality podzemních vod na Hranicku BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Autor: Vedoucí práce: Studijní obor: Marie Králová RNDr. Robert Prucek, Ph.D. Management v chemii OLOMOUC 2012

2 Prohlášení Prohlašuji, že jsem tuto práci vypracovala samostatně. Veškeré literární prameny a informace, které jsem v práci využila, jsou v seznamu použité literatury. V Olomouci dne.. Podpis

3 Poděkování Děkuji svému vedoucímu bakalářské práce RNDr. Robertu Pruckovi, PhD. Za jeho cenné rady, čas, ochotu a obětavost, které mi během mé práce věnoval... Podpis

4 Obsah Obsah Úvod Teoretická část Vznik a oběh vody v přírodě Vznik vody Oběh vody v přírodě Rozdělení vody na zemi Druhy vod podle výskytu Atmosférické vody Podzemní vody Povrchové vody Organoleptické a fyzikální vlastnosti vody Teplota Měrná vodivost Chemické vlastnosti Anorganické látky ve vodách Kovy a polokovy ve vodách Nekovy ve vodách Organické látky ve vodách Stanovení některých anorganických polutantů Spektrofotometrické stanovení amoniakálního dusíku indofenolovou metodou Spektrofotometrické stanovení dusičnanů s kyselinou salicylovou Spektrofotometrické stanovení dusitanů s amidem kyseliny sulfanilové a N-(1- naftyl)-1,2-ethylendiamin-dihydrochloridem (NED-dihydrochloridem) Spektrofotometrické stanovení rozpuštěných orthofosforečnanů Experimentální část Použité chemikálie Použité přístroje Příprava alternativních činidel

5 3.3.1 Alternativní činidla pro stanovení amonných iontů Alternativní činidlo pro stanovení dusitanových iontů Alternativní činidla pro stanovení dusičnanových iontů Alternativní činidla pro stanovení fosforečnanů Odběr vzorku Spektrofotometrické stanovení vybraných anorganických iontů Spektrofotometrické stanovení amonných iontů Spektrofotometrické stanovení dusitanových iontů Spektrofotometrické stanovení dusičnanových iontů Spektrofotometrické stanovení fosforečnanových iontů Stanovení chemické spotřeby kyslíku manganistanem draselným - CHSK Mn Stanovení Vápníku a hořčíku chelatometricky Společné chelatometrické stanovení vápníku a hořčíku Chelatonem Chelatometrické stanovení vápníku Chelatonem Chelatometrické stanovení hořčíku diferenční metodou Stanovení konduktivity Stanovení ph Výsledky měření Diskuze Závěr Summary Literatura

6 1 Úvod Život na Zemi by bez vody rozhodně nebyl. Voda je potřebná pro veškerou floru i faunu, pro člověka je nepostradatelná, s vodou je člověk úzce spjatý. Od počátku světa se člověk usazoval a budoval svá sídla v blízkosti vodních ploch. Vždy byla pro člověka nepostradatelnou složkou potravy, surovinou, zdrojem energie i dopravní cestou. Voda v první řadě člověku slouží, ale dokáže být pro něj i nebezpečná. Jak svým nadbytkem, tak svým nedostatkem. Stále jasněji se ukazuje, že voda ve všech podobách je základní složkou životního prostředí, je základní součástí přírodního bohatství a je nezbytným předpokladem dalšího rozvoje společnosti. Díky člověku a jeho zásahům do životního prostředí je stále náročnější zajistit dostatek kvalitní vody. Stále obtížnější a složitější je ochrana vodních zdrojů. Jak již bylo řečeno, voda je pro člověka velmi důležitá, především důležitá je pitná voda. Kvalita pitné vody musí odpovídat hygienickým požadavkům, jinak může způsobit různé zdravotní problémy. V dřívějších dobách bylo používáno velké množství agresivnějších hnojiv, ty zůstaly přítomny v půdách do dnešní doby. Kvalita pitné vody se v poslední době více či méně snižuje. Přibližně 50% hnojiv používaných v zemědělství vstřebávají rostliny a zbytek je vyplavován do podzemních vod. Z odpadních vod veškerého průmyslu se ve vodách mohou objevit i různé toxické látky. Cílem mé bakalářské práce bylo shromáždit data pro sledování kvality podzemních vod na Hranicku. Odběry byly prováděny po dobu 6 měsíců. Pro sledování kvality podzemních vod byla použita řada ukazatelů, jedním z nich byla přítomnost anorganických forem dusíku (dusičnany, dusitany a amonné ionty), ty se do vody dostávají díky již zmíněné zemědělské činnosti a odpadních vod z průmyslu. Dalším ukazatelem znečištění byli fosforečnany, které jsou z hlavních příčin eutrofizace vod. Dále byly stanovovány některé fyzikálně chemické ukazatele, konkrétně hodnota ph,vodivost a v neposlední řadě celkový obsah oxidovatelných látek (CHSK). Bylo vybráno 8 různých odběrových míst pitné vody určených vesměs k domácímu použití, které se nachází v různých lokalitách v okolí Hranic na Moravě, tak aby bylo možno srovnat kvalitu vody s ohledem na typ okolního prostředí či typ podzemního podloží uvedených zdrojů pitných vod. 3

7 2 Teoretická část 2.1 Vznik a oběh vody v přírodě Vznik vody Pro vznik života na zemi má voda důležitý význam. V období kdy se tvořila zeměkoule jakožto součást vesmíru, nastala syntéza vodíku a kyslíku, takto vzniklé vodní páry při ochlazování zemského povrchu postupně kondenzovaly a tzv. dešťové spády horký déšť velmi výrazně přispívaly k základním fyzikálně-chemickým pochodům na zemském povrchu. Voda vyplňovala mnohačetné prohlubeniny, vtékala do trhlin a tak byly vytvořeny oblasti podzemních vod, které se spojovaly s povrchovými vodami. Vytvořil se vyrovnaný, kvantitativně stabilní systém. Veškeré vodstvo na Zemi i v atmosféře zůstává konstantní a tvoří hydrosféru. [1] Oběh vody v přírodě Působením slunečního záření se voda z moří, oceánů a pevniny vypařuje, v podobě vodních par se pohybuje nad zemským povrchem, v tomto skupenství je přenášena vzdušnými proudy a za optimálních podmínek se mění na tekuté skupenství v podobě deště, sněhu, námrazy, mlhy apod. Srážky dopadají zpět na vodní hladiny a na pevninu, kde voda ulpívá na vegetaci, vsakuje se do půdy a hornin, v nichž se tvoří podzemní vody. Tento cyklus nazývaný velký oběh vody probíhá nepřetržitě a charakterizuje výměnu vody mezi pevninou a oceány. Průběh malého oběhu je lokalizován nad plochami oceánů a moří. [1,2] 2.2 Rozdělení vody na zemi Objem vody ve světových mořích a oceánech, ledovcích, atmosféře i objem vody podzemní a povrchové se pohybuje okolo 1,337 miliardy km 3. Velkou část zabírají oceány a moře, pokrývající 316,49 milionů km 2, menší plocha náleží tzv. bezodtokovým oblastem jako jezera, vodní nádrže, řeky apod. Průměrné množství vody asi km 3 se pohybuje také v atmosféře. V půdě, živočišných a rostlinných organismech, potravinách a materiálech se nachází relativně vysoká koncentrace vody. [1,2] 4

8 2.2.1 Druhy vod podle výskytu 1) Atmosférické (srážkové) 2) Podzemní 3) Povrchové Atmosférické vody Jedná se o veškerou vodu v ovzduší, v jakémkoli skupenství. Atmosférická voda se tvoří kondenzací vodních par v ovzduší. Příkladem jsou kondenzáty (rosa). Struktura atmosféry rozhoduje o chemickém složení atmosférických vod. Ovzduší je složeno základními složkami vzduchu (O 2, N 2, CO 2, Ar) a také znečišťujícími látkami plynnými, kapalnými a tuhými, způsobenými přírodními procesy anebo činností člověka. Znečištění způsobuje emise zplodin dopravy, koncentrace a skladba průmyslu. V ovzduší se z plynných látek nejčastěji vyskytuje oxid siřičitý, vznikající spalováním kapalných a pevných paliv, dále oxidy dusíku obsažených ve výfukových plynech motorových vozidel a speciálních chemických výrob. Dalšími vyskytujícími plyny jsou amoniak a těkavé organické sloučeniny. Oxid uhličitý je také součásti atmosféry v koncentraci nad 0,03 objemových procent. Kapalné a tuhé látky v podobě kapiček vody s rozdílnou chemickou skladbou, prach, půda, rostlinné a živočišné zbytky, také působí na znečištění vzduchu. Srážky jsou obohaceny o tyto látky. Množství látek anorganického původu rozpuštěných v atmosférických vodách dosahuje místy mg.l -1, převážně tvořeno sodíkem, draslíkem, vápníkem, chloridy, sírany a pouze nepatrně hydrogenuhličitany. Hodnota ph bývá nejčastěji v rozmezí 5-6, a klesá v průmyslových oblastech. V průmyslových oblastech je atmosféra silněji znečištěna oxidy síry, sulfanem a oxidy dusíku a tak dochází ke vzniku minerálních kyselin a tím pádem k poklesu ph. Chemické složení povrchových vod může být v některých lokalitách ovlivněno uvedenou minerální skladbou, avšak povětšině se ustalují chemické a fyzikální vlastnosti po styku vody s povrchovými vrstvami a podložím. [1] Podzemní vody Jsou veškeré vody nacházející se pod zemským povrchem, bez rozdílu skupenství. Vznik podzemních vod vysvětlují dvě vzájemně se doplňující se teorie. První teorie mluví o průniku 5

9 atmosférické vody povrchovými vrstvami, druhá o kondenzaci vodních par v půdě z ovzduší a kondenzaci par v hlubokých vrstvách země. Přítomnost hornin a zemin působí na výskyt, chemické složení a pohyb spodních vod. Pomocí různých ukazatelů např. teplota, poměry v iontové skladbě, obsah rozpuštěných látek, stupeň a charakter mineralizace apod. se hodnotí podzemní vody. Jednoduché rozdělení na prosté a minerální: Prosté podzemní vody běžně se s nimi setkáváme při vrtání studní, zemních prací apod. Obsah minerálních rozpuštěných látek je nižší než mg.l -1. Převládající kationty jsou vápník, hořčík, sodík, v aniontové skladbě převažují hydrogenuhličitany, chloridy a sírany, ph bývá okolo 6-7. Z hlediska zásobování obyvatelstva a průmyslu se klade důraz na hodnocení těchto vod. Zde sledujeme úpravárenská kriteria: ph, železo, mangan, rozpuštěné látky, neutralizační kapacita, fluoridy, fosforečnany, dusitany, dusičnany, amoniak, chemická spotřeba kyslíku a specifické organické látky. U minerálních vod je celková mineralizace vyšší než mg.l -1 a větší obsah CO 2. Jsou používány k léčebným účelům, vzhledem ke složení a fyzikálním vlastnostem vykazují prospěšné účinky na lidské zdraví. Rozdělení minerálních vod je velmi složité. Jako příklad je uvedeno dělení podle základních hydrochemických ukazatelů. Podle obsahu minerálních solí: prosté minerální vody (1 000 mg.l -1 ) slabě mineralizované ( mg.l -1 ) středně mineralizované ( mg.l -1 ) silně mineralizované (nad mg.l -1 ) Podle obsahu plynů: vody uhličité /kyselky/ (nad mg.l -1 volného CO 2 ) vody sirovodíkově (nad 1 mg.l -1 H 2 S + HS - ) Podle biologických a farmakologických ukazatelů: Pro tento ukazatel je minimální balneologická koncentrace, např. vody železnaté (nejméně 10 mg.l -1 Fe 2+ ), jodidové (min. 5 mg.l -1 I - ) atd. [1,3] 6

10 Povrchové vody Veškeré vody vyskytující se na zemském povrchu, se dělí na mořské a kontinentální vody, a tyto vody na tekoucí (stružky, potoky, řeky) a stojaté (jezera, rybníky, přehradní nádrže). Atmosférické a podzemní vody jsou zdrojem kontinentálních povrchových vod. Chemická skladba povrchových vod je ovlivněna zdrojem. Je-li zdrojem atmosférická voda, obsahuje nízké procento rozpuštěných látek, pokud převažuje podzemní voda, roste obsah rozpuštěných látek jak organického tak i anorganického původu. Vlivem přítoku, splachů odpadních vod se zvyšuje obsah rozpuštěných a nerozpuštěných látek. V povrchových vodách je koncentrace nerozpuštěných látek v jednotkách mg.l -1, rozpuštěných látek běžně v desítkách až stovkách mg.l -1. Přítomné kovy jsou nejčastěji vápník, hořčík, sodík, draslík, z nekovů převládají hydrogenuhličitany, chloridy, sírany, dusičnany. Na teplotě, hydraulických podmínkách, intenzitě fotosyntézy a obsahu odbouratelných organických látek závisí obsah rozpuštěného kyslíku. Povrchové vody jsou znečišťovány odpadními průmyslovými a splaškovými vodami. Jakost povrchových vod je ovlivněna průběhem fyzikálních, chemických, mikrobiologických a biologických procesů. [1,3] 2.3 Organoleptické a fyzikální vlastnosti vody Organoleptické vlastnosti jsou vlastnosti zjistitelné smyslovými orgány. Patří sem teplota, barva, zákal, pach a chuť. Při zjišťování těchto vlastností pomocí smyslových orgánů hovoří se o senzorické analýze. [4] Teplota Jedním z významných ukazatelů jakosti a vlastností vody je teplota. Ovlivňuje chemickou a biochemickou reaktivitu. Teplota podzemních vod se pohybuje v rozmezí 0 C až 100 C a nezávisí na ročním období, roste s hloubkou formování jejich chemického složení. Nejčastěji se pohybuje okolo 10 C, větší proměnlivost teploty těchto vod vypovídá o pronikání povrchových nebo atmosférických vod do podzemí. Teplota povrchových vod se mění v průběhu roku dle počasí a ročního období, má schopnost ovlivňovat rozpustnost kyslíku, 7

11 rychlost rozkladu organických látek, tím i proces samočištění. Hustota vody se mění s teplotou. Teplota je jedním z nejdůležitějších organoleptických vlastností. Vhodná teplota pitné vody je 8 až 12 C, vyšší teplota než 15 C neosvěží a chladnější pitná voda než 5 C může poškodit zažívací trak. [4,5] Měrná vodivost Při rozborech vody, často označována jako konduktivita, udává koncentraci iontově rozpuštěných látek a celkovou mineralizaci ve vodách. Vodivost ztělesňuje převrácenou hodnotu odporu roztoku přítomného mezi dvěma elektrodami o stejné ploše, a ve vzdálenosti obvykle 1 m od sebe. Jednotkou je S.m -1 (Siemens/metr) obvykle se používá ms.m -1 (mikrosiemens/metr). Konduktivita záleží na celkové koncentraci iontů, jejich náboji, pohyblivosti a na teplotě. Zpravidla se konduktivita měří nebo přepočítává na teplotu 25 C (κ 25 ). Konduktivita destilované vody bývá 0,05 ms.m -1, povrchové a podzemní vody v rozmezí 5 ms.m -1 až 50 ms.m -1. Konduktivita je měřena různými typy tzv. konduktometrů, jejichž cela se kalibruje 0,01 mol.l -1 a 0,1 mol.l -1 roztokem chloridu draselného. Stanovení konduktivity umožňuje získat obraz o časových změnách v obohacení anorganických rozpuštěných látek ať už v přírodních, užitkových nebo odpadních vodách. Měření je možno provádět kontinuálně. [4,5] 2.4 Chemické vlastnosti Chemická analýza má velký význam při posuzování jakosti vod. Základní skladba je tvořena látkami, které se přírodní cestou dostávají do vod. Ve vodě se rozpouštějí plyny při kondenzaci vodních pár v ovzduší. Množství toho plynu je závislé na koncentraci plynu v atmosféře, jeho tlaku a na teplotě. V průmyslových oblastech se do dešťové vody dostává sirovodík, amoniak, kyselina sírová jako produkt oxidu siřičitého. Řada nerostů se nachází v nadložních i podložních vrstvách, a ty tvoří chemickou skladbu vod. Zejména hovoříme o vápenci CaCO 3, magnezitu MgCO 3, dolomitu CaCO 3. MgCO 3 aj. 8

12 Do přírodních vod se určité složky dostávají následujícími způsoby o Přímé rozpouštění do vody se dostávají především chloridy, sírany alkalických kovů a sírany alkalických zemin z minerálů, v malém množství se rozpouštějí uhličitany vápníku a hořčíku, sloučeniny železa a manganu. o Chemické působení oxid uhličitý zde převádí uhličitany Ca, Mg, Fe, Mn a další na snadno rozpustné hydrogenuhličitany. Reakcemi sloučenin s vodou dochází k hydrataci a hydrolýze a vytvářejí se jednoduché iontové formy. o Modifikující přeměny látky rozpuštěné ve vodě podléhají výměně iontů na jílech, některých minerálech a na látkách huminové povahy. Většinou jde o výměnu iontů za sodík. Do vod se kromě rozpuštěných plynných a tuhých forem dostávají nerozpuštěné látky, různého tvaru, které tvoří disperze Anorganické látky ve vodách Do anorganických látek, které jsou součástí vod, se řadí vápník, hořčík, sodík, draslík, ty jsou ve formě kationtu. Z nekovových látek se zde vyskytují anionty hydrogenuhličitany, sírany, chloridy, dusičnany, dusitany, fosforečnany, v kationové formě také amonné ionty. [1] Kovy a polokovy ve vodách Ve vodách lze stanovit většinu kovů a polokovů, které tvoří periodickou soustavu prvků. Při zjišťování znečištění vod kovy, se jedná o skupinu tzv. těžkých kovů. Těžké kovy jsou definovány měrnou hmotností vyšší než kg.m -3. Název těžkých kovů se používá, pokud je potřeba odlišit je např. od Na, K, Ca a Mg, lišící se chemickým a biologickým chováním. Esenciální kovy mají významné biologické funkce, hovoříme např. o Ca, Mg, K, Na, Mn, Fe, Cu, Zn, Co, Mo, Ni, W, Se, které jsou součástí biomasy organismu. Kovy a polokovy se nacházejí ve vodách ve formě rozpuštěné tak i nerozpuštěné. 9

13 Hořčík Do vody se vápník a hořčík dostávají rozkladem hlinitokřemičitanů vápenatých a hořečnatých. V podzemních a povrchových vodách se koncentrace hořčíku pohybuje od jednotek do několika desítek mg.l -1. Pokud je koncentrace hořčíku vyšší, hovoříme o minerálních vodách. Hořčík je obvykle ve vodách méně zastoupen než vápník, z toho důvodu, že se méně vyskytuje v zemské kůře, dochází k jeho sorbci a k výměně iontů při styku vody s horninami. Hořčík lze stanovit buď metodou AAS, nebo se počítá z rozdílu výsledků tvrdosti a výsledku určení Ca.[4,5] Vápník Spolu s hořčíkem jsou tyto prvky dosti rozšířené. Vápník se vylučuje působením kyseliny uhličité na vápenec dle vztahu: CaCO 3 + CO 2 + H 2 O Ca (HCO 3 ) 2 Dále se také vápník dostává do vody rozpouštěním sádrovce CaSO 4.2H 2 O a extrahováním zvětralých hlinitokřemičitanů vápenatých: CaAl 2 Si 2 O 8 + 3H 2 O Ca (OH) 2 + Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 Ca (OH) 2 + 2CO 2 Ca (HCO 3 ) 2 V podzemních vodách se koncentrace vápníku vyskytuje řádově od desítek do několika stovek mg.l -1 převážně jako jednoduchý iont Ca 2+. Horní mez je dána rozpustností vápenatých solí ve vodě, ovšem hlavně koncentrací oxidu uhličitého. Příklady některých součinů rozpustností vápenatých solí ve vodě při teplotě 25 C: CaCO 3 4, CaSO 4.2H 2 O 1, Ca(OH) 2 3, Ca 3 (PO 4 ) 2 1, CaF 2 4, Vápník se vyskytuje ve vodách ve větší míře s porovnáním s hořčíkem. Podle typu vod se velmi liší poměr v zastoupení vápníku a hořčíku. Vápník lze stanovit metodou AAS, nebo titrací Chelatonem 3. Podstatou metody titrací Chelatonu 3 je tvorba chelátu Ca 2+ iontů 10

14 v alkalickém prostředí (ph 12 až 13) s disodnou solí kyseliny ethylendiamintetraoctovou. V první řadě se vytvoří komplex vápenatých iontů s použitým indikátorem (murexid): Ca 2+ + HInd CaInd + + H + Při titraci reaguje Chelaton 3 s volnými kationty v roztoku a následně přechází vázané vápenaté kationty do komplexu: CaInd + + H 2 Y 2- CaY 2- + HInd + H + Konec titrace se projeví změnou zbarvení roztoku při uvolnění volného aniontu indikátoru.[1,4,5] Vápník a hořčík Jak již bylo zmíněno, tyto dva prvky se ve vodách vzájemně doprovázejí, a koncentrace vápníku bývá vyšší než hořčíku. Stanovení sumy vápníku a hořčíku se provádí chelatometrickou metodou v modifikaci s eriochromovou černí. Tento indikátor v amoniakovém prostředí (ph 10) s vápenatými a hořečnatými ionty tvoří komplex MInd - vínově červeného zbarvení: M 2+ + HInd 2- MInd - + H + Nejprve Chelaton 3 reaguje s volnými kationty a následně dochází k přechodu v první řadě vápenatých kationtů vázaných indikátorem do komplexu s Chelatonem 3. Na druhém místě se vytěsní hořečnaté ionty. Reakce barevného přechodu: MgInd - + H 2 Y 2- MgY 2- + HInd 2- + H + Stanovení může být rušeno ionty, které současně s vápníkem a hořčíkem reagují s Chelatonem 3 (Zn, Pb, Cd, Mn) a ionty, které blokují indikátor eriochromovou čerň (Co, Ni, Cu, Al, Fe II, Fe III ). K odstranění rušivých vlivů lze použít přídavek 0,1 g kyanidu draselného, 0,1 g hydroxylaminhydrochloridu, 2 ml sulfidu sodného o koncentraci 0,2 mol.l -1 a 10 ml roztoku triethanolaminu na 100 ml zneutralizovaného vzorku. Vliv těžkých kovů lze snížit přídavkem 2 ml 0,2 mol.l -1 roztoku sulfidu sodného před přidáním indikátoru.[5,6] Mangan Obvykle doprovází železné rudy nejznámější burel MnO 2, braunit Mn 2 O 3, dialogit MnCO 3. Ve vodách se mangan vyskytuje nejčastěji v oxidačním stavu II, a to jak v rozpuštěné tak i nerozpuštěné formě. Po styku se vzdušným kyslíkem se může oxidovat na Mn IV. Mangan je 11

15 obvykle doprovázen železem, koncentrace železa převyšuje koncentraci manganu. Koncentrace manganu ve vodách se pohybuje obvykle do 1 mg.l -1. Mangan není škodlivý pro lidský organismus při koncentracích, v jakých se vyskytuje ve vodách. Ovšem nad 0,1 mg.l -1 ovlivňuje senzorické účinky, při praní prádla je příčinou žloutnutí a vzniku skvrn.[1,4] Zinek Do podzemních vod se zinek dostává při oxidačním rozložení sulfidických rud. Při spalování fosilních paliv se tento prvek dostává do atmosféry. Nádoby ze zinku nebo pozinkované předměty, které jsou ve styku s vodou, patří k dalšímu zdroji zinku. Zinek je také znečišťující příměsí u řady hnojiv. Vyskytuje se ve formě iontu Zn 2+, [Zn (OH)] +, [Zn (OH) 3 ] -, nebo jako hydrogenuhličitanových a síranových asociátů v množství do 200 µg.l -1. V podzemních a povrchových vodách bývá jeho koncentrace asi od 5 µg.l -1 do 200 µg.l -1. Řadí se mezi esenciální prvky pro lidi, zvířata i rostliny. Není považován za závadný, svíravou chutí se projeví až v množství nad 10 mg.l -1.[1,4] Železo Přítomnost železa ve vodách je podmíněno přítomností a rozpouštěním látek jako pyrit FeS 2, krevel Fe 2 O 3, magnetovec Fe 3 O 4, limonit Fe 2 O 3.H 2 O a siderit FeCO 3. Rozpuštění je podmíněno přítomností oxidu uhličitého a huminových látek. Oxidace pyritu vystihuje následující rovnice: 4 FeS O H 2 O 4 Fe SO H + Pokud je ve vodách obsaženo větší množství CO 2 pak dochází k rozkladu dle rovnice: FeS CO H 2 O Fe HCO 3 + H 2 S + S (s) Ve vodách se železo nachází v oxidačním stupni II nebo III. V podzemních vodách u dna nádrží a jezer se železo vyskytuje v oxidačním stavu II za podmínky bezkyslíkatého prostředí. Železo ve vodách způsobuje technické závady, svým stykem s materiálem zbarvuje jej žlutě až hnědě. Ovlivňuje organoleptické vlastnosti vody. Ve vodách se stanovuje železo atomovou absorpční spektrometrií.[4] 12

16 Ostatní kovy Jsou obsaženy ve vodách ve velmi nízkých koncetracích o jejich původu, formách výskytu a vlastnostech pojednávají speciální hydrochemické publikace. Nejčastěji stanovované kovy jsou: Ag, As, Ba, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Se, V. Zdrojem jsou postřikové látky, které jsou při deštích splaveny z vegetace. Vyšší koncetrace četných kovů muže být toxická, menší obsahy některých kovů jsou však důležité pro základní životní pochody organismů.[1] Nekovy ve vodách Dusík Dusík je ve vodách obsažen v různých oxidačních stavech, v iontové i neiontové formě. Podle oxidačního stupně lze dusíkaté sloučeniny seřadit takto: dusičnany, dusitany, amoniakální dusík a elementární dusík. Je součástí biologických procesů probíhajících v podzemních, odpadních a povrchových vodách a při biologickém procesu čištění a úpravy vody. Amoniakální dusík Amoniakální dusík vzniká rozkladem dusíkatých látek živočišného a rostlinného původu. Antropogenním zdrojem tohoto dusíku organického původu jsou odpadní vody a odpady ze zemědělských výrob. Dusíkatá hnojiva jsou zdrojem dusíku anorganického původu. Ve vodách se amoniakální dusík vyskytuje jako disociovaný iont NH + 4 a nedisociovaná NH 3.H 2 O. ph a teplota vody rozhoduje o podílu těchto dvou forem. Obě formy se stanovují současně analytickými metodami jako celkový amoniakální dusík, vyjádřený hmotnostní koncentrací v mg.l -1 a označován N amon. Amoniakální dusík se nachází téměř ve všech vodách. V malých koncentracích okolo desetin mg.l -1, se vyskytuje ve srážkových, podzemních i povrchových vodách. Vyšší koncentrace dosahující až jednotky g.l -1 obsahují splaškové a odpadní vody ze zemědělství. Pro stanovení amoniakálního dusíku se běžně používají spektrofotometrické metody, využívající reakce, při kterých vznikají modře zabarvené indofenolové produkty. Dříve byla využívána tzv.,,nesslerova metoda, založena na reakci amoniaku a alkalických hydroxidů s Nesslerovým činidlem. Tato metoda ovšem vykazovala pozitivní chybu, a podstatnou nevýhodou byl vznik 13

17 toxického odpadu. Amoniakální dusík lze také stanovit potenciometrickou metodou nebo neutralizačním odměrným stanovením. Stanovení amoniakálního dusíku indofenolovou metodou bude zmíněno později.[4,5] Dusičnany Při nitrifikaci amoniakálního dusíku sekundárně vznikají dusičnany. Jsou posledním stupněm rozkladu dusíkatých organických látek. V neposlední řadě dalším zdrojem jsou dusíkatá hnojiva. Dusičnany řadíme mezi čtyři hlavní anionty vyskytující se ve všech druzích vod. Jejich koncentrace se pohybuje od desetin až k jednotkám mg.l -1 NO - 3 ve srážkových vodách od jednotek až desítek mg.l -1 - NO 3 v podzemních a povrchových vodách, dokonce až do stovek mg.l -1 - NO 3 v odpadních vodách převážně průmyslových. Některé podzemní vody v určitých oblastech obsahují mimořádně vysokou koncentraci dusičnanů. Jedná se o jihomoravský region, zde se koncentrace dusičnanů pohybuje okolo 66 mg.l -1, oproti Jihočeskému kraji, zde hodnota NO - 3 nepřekročí 45 mg.l -1. Co se týče podzemních vod má na koncentraci dusičnanů vliv klimatický a půdní charakter dané oblasti. Velké množství dusičnanů, ale i dusitanů se objevuje v podzemních vodách v oblastech, kde je písčitá dobře provzdušněná půda a také v oblasti s borovými lesy. V oblasti borových lesů jsou v půdě, ve svrchních vrstvách přítomny bakterie, které jsou schopny fixovat elementární dusík i nitrifikační bakterie. Koncentrace dusičnanů v přírodních vodách je také závislá na vegetačním období. V zimním období se koncentrace pohybuje na maximu, protože jsou dusičnany slabě zadržovány v půdě. V létě jsou z vody naopak odčerpávány vegetací. Dusičnany se dají stanovit řadou metod. Nejpoužívanějšími jsou absorpční spektrofotometrické metody, ty lze dále rozdělit na přímé stanovení a nepřímé stanovení dusičnanů. Přímá absorpční spektrofotometrická stanovení dusičnanů je postavena na schopnosti kyseliny dusičné nitrovat aromatické látky za vzniku nitroderivátu. Platná ČSN s normou ISO uvádí tři přímé spektrofotometrické metody stanovení dusičnanů ve vodách. Ta první metoda pracuje s 2,6-dimethylfenolem, druhá s 4-fluorfenolem a třetí metoda pracuje s kyselinou sulfosalicylovou. 14

18 U nepřímého spektrofotometrického stanovení dusičnanů jsou dusičnany nejprve redukovány buď kadmiovou amalgámou, nebo Devardovou slitinou, a to na dusitany nebo na amoniakální dusík, následně jsou spektrofotometricky stanovovány. Další používané metody jsou stanovení dusičnanů v ultrafialové oblasti spektra a potenciometrická metoda využívající dusičnanové iontově selektivní elektrody. Metoda spektrometrického stanovení dusičnanů s kyselinou salicylovou bude uvedena později.[4,5] Dusitany Dusitany ve vodách vznikají biochemickou redukcí dusičnanů nebo biochemickou oxidací amoniakálního dusíku. Vyskytují se ve vodách obvykle v malých koncentracích, neboť jsou chemicky a biochemicky labilní. V čistých přírodních vodách se dusitany nevyskytují prakticky vůbec, pouze ve stopových koncentracích. Hodnot řádově jednotek mg.l -1 - NO 2 dosahují znečištěné podzemní vody, povrchové vody, ale také splaškové odpadní vody. Dusitany se řadí mezi indikátory fekálního znečištění podzemních a pitných vod. Pokud v podzemních vodách je obsažen kov Fe II či Mn II, dochází k chemické redukci dusičnanů tímto kovem, a tím ke vzniku dusitanů. Proto se indikátorová hodnota dusitanů posuzuje komplexně. Dusitany přítomné v pitné vodě jsou pro lidské zdraví závadné. Dusitany v lidském těle reagují s hemoglobinem na methemoglobin, a ten způsobí, že krev není schopna přenášet kyslík. Dusitany se stanovují metodami využívající schopnost kyseliny dusité diazotovat aromatické aminolátky. Při této reakci vznikají diazoniové soli, které dále reagují s jinými aromatickými aminolátkami za vzniku azobarviva. Nejčastěji používanou metodou pro stanovení dusitanů ve vodách je metoda s N-(1- naftyl)- ethylendiamindihydrochloridem (NED-dihydrochloridem). Výsledky se udávají v hmotnostní koncentraci NO - 2. Tato metoda bude podrobně popsána v následující kapitole. [4,5] Fosfor a sloučeniny fosforu Ve vodách se vyskytuje fosfor v různých formách buď anorganických, nebo organických sloučeninách. Jedná se hlavně o orthofosforečnany (PO 3-4, HPO 2-4, H 2 PO - 4, H 3 PO 4 ). Hodnota ph vody ovlivňuje distribuci jednotlivých forem. Zdrojem polyfosforečnanů jsou látky 15

19 s komplexotvorným účinkem např. apretační prostředky pro textilní průmysl, inhibitory koroze apod. Fosfolipidy, fosfoproteiny jsou produkty biologických procesů, které se vyskytují ve splaškových a odpadních vodách. Organofosforové pesticidy se využívají jako součást přípravků v zemědělství. Koncentrace fosforečnanů není důležitá pro lidský organismus. Fosfor lze také rozdělit dle fyzikálního hlediska na rozpuštěnou a nerozpuštěnou formu. Toto rozdělení se provádí na základě použití filtru. Fosfor se stanoví tím způsobem, že se jednotlivé formy převedou předúpravou vzorku na orthofosforečnany. Polyfosforečnany při hydrolýze v kyselém prostředí přecházejí na orthofosforečnanovou formu. Organicky vázaný fosfor lze několika způsoby převést na orthofosforečnan. První způsob oxidace peroxodisíranem, není určen pro vzorky s vyšší koncentrací organických látek, peroxodisíran zoxiduje pouze organickou látku, ale už nezoxiduje látku s organicky vázaným fosforem. Mineralizace kyselinou dusičnou a sírovou nebo kyselinou dusičnou a chloristou je dalším způsobem převedení. Tento způsob je vhodný pro vzorky s vysokou koncentrací organických látek. Ovšem nejpoužívanější stanovení je spektrofotometrická metoda s molybdenanem amonným, a tento způsob bude popsán později.[5] Organické látky ve vodách Chemická spotřeba kyslíku (CHSK) Chemická spotřeba kyslíku jinými slovy hmotnostní koncentrace kyslíku, odpovídá množství oxidačního činidla, které se za přesně definovaných podmínek spotřebuje při oxidaci oxidovatelných látek. Patří k nespecifickým ukazatelům vody a udává se v mg.l -1. Používané metody jsou dvě lišící se oxidačním činidlem, ale také reakčními podmínkami. Dle použité metody a struktuře organické látky je dán stupeň a rychlost oxidace. Jedna metoda používá manganistan draselný a druhá metoda využívá dichroman draselný. U těchto dvou metod je shodné kyselé prostředí, při kterém probíhá oxidace, ale každá z metod má různou dobu a teplotu oxidace. Metoda používající dichroman je účinnější, její hodnoty se pohybují ve vyšších číslech a dosahuje větších oxidačních účinků než CHSK Mn. Další rozdíly 16

20 dichromanové metody jsou delší reakční čas, vyšší teplota oxidace a jako katalyzátor využívá ionty Ag +. [4, 5] Stanovení CHSK Cr - chemická spotřeba kyslíku dichromanovou metodou Princip stanovení CHSK Cr je založen na oxidaci organických látek přítomných ve vzorku vody dichromanem draselným v silně kyselém prostředí kyseliny sírové při dvouhodinovém varu. Oxidace je podpořena katalyzátorem ionty Ag + a probíhá v nadbytku dichromanu. Chloridy přítomné ve vzorku by byly při stanovení oxidovány na Cl 2, a způsobovaly by kladnou chybu. Možný vliv chloridů se eliminuje přídavkem síranu rtuťnatého. Množství nespotřebovaného dichromanu draselného se po ukončení oxidace stanoví titrací odměrným roztokem síranu diamonno-železnatého na indikátor feroin. Při oxidaci se dichromanové ionty redukují na ionty chromité dle rovnice: Cr 2 O e H + 2 Cr H 2 O Při odměrném stanovení přebytku dichromanu probíhá reakce: Cr 2 O Fe H + 2 Cr Fe H 2 O Metoda je vhodná pro stanovení CHSK Cr pro všechny typy vod. Pro pitné a povrchové vody s CHSK Cr 5 až 50 mg.l -1 se používá odměrný roztok dichromanu draselného o koncentraci c c 1 = mol l. Pro vody s CHSK Cr 10 až 100 mg.l -1 se používá roztok o koncentraci 240 K Cr O / = mol l. [6] 120 K Cr O / Stanovení CHSK Mn - chemická spotřeba kyslíku manganistanovou metodou Oxidace manganistanem draselným se běžně používá při analýze pitných, podzemních a povrchových vod. Tato metoda je založena na oxidaci manganistanem draselným v prostředí kyseliny sírové. Vzorek spolu s manganistanem v kyselém prostředí je zahříván 10 min při průměrné teplotě 97 C. Množství manganistanu spotřebované na oxidaci se stanoví tak, že k roztoku se přidá ekvivalentní množství standardního roztoku šťavelanu sodného, a to se stanoví titrací odměrným roztokem manganistanu draselného. Reakce oxidace oxidovatelných látek ve vzorku vody: MnO e H + Mn H 2 O 17

21 Reakce po přídavku šťavelanu sodného do reakční směsi: 2 MnO (C 2 O 4 ) H + 2 Mn CO H 2 O [4, 5] 2.5 Stanovení některých anorganických polutantů Spektrofotometrické stanovení amoniakálního dusíku indofenolovou metodou Při stanovení probíhá reakce amoniaku, chlornanu a salicylanu za vzniku indofenolové sloučeniny. Daná reakce probíhá v alkalickém prostředí, látka je disociována na modré indofenolové barvivo. Nitroprusid sodný je zbarven žlutě, katalyzuje reakci, a výsledkem je, že se spektrofotometricky proměřuje zeleně zbarvený roztok při vlnové délce λ = 660 nm. Alkalickou hydrolýzou dichlorisokyanuratanu sodného, který je součástí alkalického činidla, se tvoří chlornanové ionty. Citronan sodný zabraňuje rušivým vlivům vápníku a hořčíku. Reakce probíhají následovně: NH 3 + HO Cl H 2 N Cl + HO - O O - O O - H 2 N Cl + OH OCl - N O Cl O - O O O - O - O O N + OH -HCl O N Cl O Obr. 1 Spektrofotometrické stanovení amoniakálního dusíku indofenolovou metodou OH O - 18

22 2.5.2 Spektrofotometrické stanovení dusičnanů s kyselinou salicylovou Metoda je jednoduchá a dle normy použitelná pro stanovení dusičnanů ve vodách surových a pitných. Ze vzorku analyzované vody obsahující dusičnany se působením kyseliny sírové uvolňuje kyselina dusičná, která nitruje kyselinu salicylovou. Při reakci vznikají bezbarvé nitroderiváty kyseliny salicylové: NO 2 COOH COOH OH OH + HNO 3 H 2 SO 4 COOH OH NO 2 Obr. 2 Spektrofotometrické stanovení dusičnanů s kyselinou salicylovou Tyto vzniklé produkty se zabarví žlutě po ionizaci karboxylové skupiny, intenzita zbarvení odpovídá koncentraci dusičnanů ve vzorku a měří se při vlnové délce λ = 540 nm. [5] Spektrofotometrické stanovení dusitanů s amidem kyseliny sulfanilové a N-(1-naftyl)-1,2-ethylendiamin-dihydrochloridem (NED-dihydrochloridem) 4-aminobenzen-sulfanylamid je v kyselém prostředí diazotován na diazoniovou sůl. Kyselé prostředí je způsobeno kyselinou fosforečnou a kyselinou dusitou. NED-dihydrochlorid přidaný ke vzorku společně s amidem kyseliny sulfanilové kopuluje se vzniklou diazoniovou solí za vzniku červeného azobarviva. Intenzita zbarvení odpovídá koncentraci dusitanů ve vzorku a měří se při vlnové délce λ = 540 nm. 19

23 Probíhající reakce: H 2 NO 2 S NH HNO H 2 NO 2 S N + 2 N H 2 NO 2 S N + N + NH 2 + -CH2 CH 2 -NH Cl - -H + H 2 NO 2 S N N NH 2 -CH 2 CH 2 -NH HCl Obr. 3 Spektrofotometrické stanovení s amidem kyseliny sulfanilové a NEDdihydrochloridem Nerozpuštěné látky, barva, Fe III, chlor aj. ruší uvedené stanovení. Tyto rušivé vlivy lze odstranit např. filtrací nebo čiřením hydroxidu hlinitého.[5] Spektrofotometrické stanovení rozpuštěných orthofosforečnanů V kyselém prostředí tvoří orthofosforečnany, v přítomnosti molybdenanových a antimonitých iontů žlutý heterokomplex molybdátofosforečné polykyseliny o sumárním vzorci H 4 P(Mo 12 O 40 ). Žlutý komplex po redukci kyselinou askorbovou přechází na molybdátofosforečnou modř. Pro vhodné spektrofotometrické vyhodnocení by měla být splněna podmínka Lambert-Beerova zákona, a to že hmotnostní koncentrace je v rozmezí 0,5 mg.l -1 až 5 mg.l -1 při vlnové délce 690 nm. PO (NH 4 ) 2 MoO 4 H 4 P(Mo 12 O 40 ) fosfomolybdenová modř [5, 6] 20

24 3 Experimentální část 3.1 Použité chemikálie Amid kyseliny sulfanilové (p. a., LACHEMA, ČR), Amoniak (p. a., mikrochem, ČR), Dihydrát citronan sodný (p. a., LACH NER, ČR), Dihydrát dichlorisokyanuratan sodný (p. a., FLUKA, ČR), Dihydrogenfosforečnan draselný (p. a., LACHEMA, ČR), Disodná sůl ethylendiamintetraoctvé kyseliny, Dusičnan draselný (p. a., LACHEMA, ČR), Dusitan sodný (p. a., LACHEMA, ČR), Hydroxid sodný (p. a., LACH NER, ČR), Chlorid amonný (p. a, LACHEMA, ČR), Kyselina askorbová (p. a., TAMDA, ČR), Kyselina fosforečná (p. a., LACHEMA, ČR), Kyselina chlorovodíková (p.a., PENTA, ČR), Kyselina sírová (p. a., PENTA, ČR), Kyselina šťavelová (p.a., LACHEMA, ČR), Manganistan draselný (p.a., LACHEMA, ČR), Molybdenan amonný (p. a., PENTA, ČR), NED dihydrochlorid (p. a., LACHEMA, ČR), Nitroprusid sodný (p. a., PENTA, ČR), Salicylan sodný (p. a., LACH NER, ČR), Síran sodný (p. a., LACHEMA, ČR), Uhličitan sodný (p. a., LACHEMA, ČR), Vinan antimonylo-draselný (p. a., PENTA, ČR), Zinek (p. a., LACHEMA, ČR) 3.2 Použité přístroje ph-kombinovaná elektroda s vestavěným teplotním čidlem SenTix 41 WTW ph 340i Standardní vodivostní měřící cela TetraCon 325 WTW Multi 340i Jednopaprskový spektrofotometr Helios Epsilon 21

25 3.3 Příprava alternativních činidel Alternativní činidla pro stanovení amonných iontů Příprava použitých roztoků Zásobní roztok standardu chloridu amonného (0,0714 mo/l) Před začátkem přípravy roztoku bylo potřeba chlorid amonný vysušit 2 hodiny při teplotě 105 C. Ve 100 ml odměrné baňce bylo rozpuštěno v destilované vodě 371,4 mg chloridu amonného. Zásobní roztok byl uchován v tmavé láhvi a v chladu. Činidlo I V 50 ml kádince s destilovanou vodou bylo rozpuštěno 10 g salicylanu sodného, 10 g dihydrátu citronanu sodného a 2,5 g hydroxidu sodného. Činidlo II V třecí misce bylo rozetřeno 0,1 g nitroprusidu sodného, 0,2 g dichlorisokyanuratanu a 10 g dihydrátu citronanu sodného Alternativní činidlo pro stanovení dusitanových iontů Příprava použitých roztoků Zásobní roztok standardu dusitanu sodného (0, mol/l) Před začátkem přípravy roztoku bylo potřeba dusitan sodný vysušit 30 minut při teplotě 105 C. Ve 250 ml odměrné baňce bylo rozpuštěno 375 mg dusitanu sodného. Baňka byla doplněna vodou po rysku. Roztok byl uchován v chladu a v uzavřené tmavé skleněné láhvi. Vybarvovací činidlo Do 100 ml odměrné baňky s destilovanou vodou bylo odpipetováno 10 ml kyseliny fosforečné. Potom bylo přidáno 4 g kyseliny sulfanilové, 0,2 g NED dihydrochloridu a doplněno destilovanou vodou po rysku. 22

26 3.3.3 Alternativní činidla pro stanovení dusičnanových iontů Příprava použitých roztok Zásobní roztok standardu dusičnanu draselného (0,03225 mol/l) V 250 ml odměrné baňce bylo rozpuštěno v destilované vodě 407,64 mg dusičnanu draselného a doplněno po rysku. Vybarvovací činidlo Do 100 ml odměrné baňky s destilovanou vodou bylo odpipetováno 40 ml kyseliny fosforečné. Dále bylo přidáno 2 g amidu kyseliny sulfanilové a 0,2 g NED dihydrochloridu. Baňka byla doplněna destilovanou vodou po rysku. Redukční činidlo K redukci dusičnanů na dusitany byl použit práškový zinek. Zinek byl naředěn s inertní látkou, neboť při redukci zinkem vzniká velké množství vodíku. Zinek byl naředěn se síranem sodným v poměru 1 : 20 a směs dokonale rozetřena v třecí misce Alternativní činidla pro stanovení fosforečnanů Příprava použitých roztoků Zásobní roztok standardu dihydrogenfosforečnan draselný (0, mol/l) Před začátkem přípravy roztoku bylo potřeba dihydrogenfosforečnan draselný vysušit 2 hodiny při teplotě 105 C. Pro přípravu zásobního roztoku bylo naváženo 71,65 mg dihydrogenfosforečnanu draselného. Toto množství bylo rozpuštěno v destilované vodě v odměrné baňce 100 ml a doplněno po rysku. Kyselina sírová (9 mol/l) Do kádinky se 75 ml destilované vody bylo za stálého chlazení a míchání přidáno 75 ml 96 % kyseliny sírové. 23

27 Molybdenan amonný Ve 25 ml odměrné baňce s destilovanou vodou bylo rozpuštěno 3,25 g molybdenanu amonného. Vinan antimonylo-draselný Ve 25 ml odměrné baňce bylo rozpuštěno 0,875 g vinanu antimonylo-draselného v destilované vodě. Směsný roztok Do kádinky se 150 ml kyseliny sírové bylo za stálého míchání přidáno 25 ml připraveného roztoku molybdenanu amonného a 25 ml roztoku vinanu antimonylo-draselného. Pro uchování roztoku bylo nutné ho skladovat v chladu a tmavé láhvi. 3.4 Odběr vzorku Odběry vzorků probíhaly od do vždy jednou měsíčně pro stanovení amonných iontů, dusitanů, dusičnanů, fosforečnanů, CHSK Mn, stanovení Ca 2+ a Mg 2+. Přímo při odběru bylo změřeno ph, konduktivita vody. Stanovení CHSK bylo provedeno cca 2hodin po odběru, následující stanovení byla provedena do 24hodin po odběru vzorku. Vzorky byly uchovávány v PET lahvích v lednici při teplotě max. do 5 stupňů. Celkový počet odběrových míst bylo osm. První odběrové místo (bod A viz obr. č. 4) Hrabůvka se rozkládá cca 6,5 kilometrů severozápadním směrem od města Hranice a na jižním úpatí Oderských vrchů. Studna je kopaná v jílovitém podloží a hloubce 2,5 m, umístěna na soukromém pozemku rodinného domu č. p. 67, na okraji obytné lokality, souřadnice 49 34'39.875"N, 17 41'12.286"E. Druhé odběrové místo (bod B viz obr. č. 4) obec Partutovice se rozprostírá na vítkovické vrchovině cca 11 kilometrů od města Hranice. Studna je vykopána ve skále v hloubce 12 m, umístěna v blízkosti rodinného domu č.p. 38, v málo obytné lokalitě, souřadnice 49 37'55.613"N, 17 42'39.487"E. Třetí odběrové místo (bod C viz obr. č. 4) v obci Bělotín, rozkládající se cca 5 kilometrů severovýchodně od města Hranice. Ve 13 m vykopaná studna s jílovitým podložím se nachází 24

28 na soukromém pozemku rodinného domu na okraji obce, souřadnice 49 35'2.857"N, 17 46'51.448"E Čtvrté odběrové místo (bod D viz obr. č. 4) Hustopeče nad Bečvou leží v nejvýchodnějším výběžku Olomouckého kraje, cca 12 kilometrů od Hranic. Studna je kopaná v podloží štěrku, v 6 m a na soukromém pozemku rodinného domu (Chmelník č.p. 260) v obytné části obce, souřadnice 49 32'3.113"N, 17 52'5.621"E. Páté odběrové místo (bod E viz obr. č. 4) v obci Malhotice ležící cca 10 kilometrů jihovýchodně od města Hranice. 8 m kopaná studna s podložím jílovitým je umístěna na soukromém pozemku rodinného domu č.p. 61 v obytné lokalitě obce, souřadnice 49 29'21.112"N, 17 45'47.755"E Šesté odběrové místo (bod F viz obr. č. 4) Opatovice ležící cca 6,6 kilometrů jižně od města Hranice v kopcovité krajině, tvořené západními výběžky Karpat. Studna umístěna přímo na Hlavní ulici, je obecní studna vykopaná v hloubce 6 až 8 metrů, s podložím jílovitým, souřadnice 49 29'58.344"N, 17 44'20.886"E. Sedmé odběrové místo (bod G viz obr. č. 4) v obci Drahotuše, ležící na pravém břehu řeky Bečvy v Moravské bráně, cca 3,4 kilometrů od města Hranice. Studna je umístěna v průmyslové oblasti, na pozemku jedné místní firmy v ulici Hranická 505, studna je vrtaná v hloubce 10 m, v podloží jíl, štěrk, souřadnice 49 33'9.956"N, 17 42'41.876"E. Osmé odběrové místo (bod H viz obr. č. 4) město Hranice leží v prostoru Moravské brány, vklíněna mezi Oderské vrchy a Podbeskydskou pahorkatinu. Studna je na soukromém pozemku rodinného domu, v Čechově ulici č. p. 782, v městské, obytné lokalitě se štěrkopískovým podložím a hloubkou 6 m souřadnice 49 33'0.579"N, 17 43'59.104"E. 25

29 Obr. č. 4: Odběrová místa. Hrabůvka, okres Přerov Partutovice, okres Přerov Bělotín, okres Přerov Opatovice, okres Přerov Drahotuše, okres Přerov Hranice, okres Přerov Hustopeče nad Bečvou, okres Přerov Malhotice, okres Přerov 3.5 Spektrofotometrické stanovení vybraných anorganických iontů Spektrofotometrické stanovení amonných iontů Do 25 ml odměrné baňky naplněné vzorkem vody bylo přidáno 10 kapek roztoku 10 g salicylanu sodného, 10 g dihydrátu citronanu sodného a 2,5 g hydroxidu sodného v 50 ml destilované vodě, a lžička směsi 0,1 g nitroprusidu sodného, 0,2 g dichlorisokyanuratanu a 10 g dihydrátu citronanu sodného rozetřených v třecí misce. Po promíchání byla doplněna baňka po rysku, roztok reagoval 10 minut. Na spektrofotometru byla pomocí daného tlačítka 26

30 nastavena hodnota λ na 660 nm. Poté byla vložena 1 cm kyveta se slepým vzorkem (destilovaná voda), spektrofotometr byl tlačítkem zero null nakalibrován na nulovou hodnotu, nakonec bylo provedeno měření samotného vzorku vody Spektrofotometrické stanovení dusitanových iontů Do 25 ml odměrné baňky naplněné vzorkem vody bylo přidáno 10 kapek vybarvovacího roztoku 4 g amidu kyseliny sulfanilové, 0,2 g NED dihydrochloridu rozpuštěného v 10 ml kyseliny fosforečné a 90 ml destilované vody. Roztok po promíchání, reagoval 15 minut. Na spektrofotometru byla pomocí daného tlačítka nastavena hodnota λ na 540 nm. Poté byla vložena 1 cm kyveta se slepým vzorkem (destilovaná voda), spektrofotometr byl tlačítkem zero null nakalibrován na nulovou hodnotu, nakonec bylo provedeno měření samotného vzorku vody Spektrofotometrické stanovení dusičnanových iontů Do 25 ml odměrné baňky naplněné vzorkem vody bylo přidáno 0,5 ml kyseliny fosforečné, potom 10 kapek vybarvovacího roztoku a malé množství (malá lžička) práškového zinku naředěného síranem sodným. Roztok po doplnění po rysku a promíchání, se nechal reagovat 5 minut. Na spektrofotometru byla pomocí daného tlačítka nastavena hodnota λ na 540 nm. Poté byla vložena 1 cm kyveta se slepým vzorkem (destilovaná voda), spektrofotometr byl tlačítkem zero null nakalibrován na nulovou hodnotu, nakonec bylo provedeno měření samotného vzorku vody Spektrofotometrické stanovení fosforečnanových iontů Do 25 ml odměrné baňky naplněné vzorkem vody byla přidána malá lžička kyseliny askorbové, roztok se promíchal a následně bylo přidáno 10 kapek směsného roztoku 25 ml roztoku molybdenanu amonného, 25 ml roztoku vinanu antimonylodraselného ve 150 ml kyseliny sírové. Roztok po doplnění po rysku a promíchání, se nechal reagovat 20 minut. Na spektrofotometru byla pomocí daného tlačítka nastavena hodnota λ na 690 nm. Poté byla vložena 1 cm kyveta se slepým vzorkem (destilovaná voda), spektrofotometr byl tlačítkem 27

31 zero null nakalibrován na nulovou hodnotu, nakonec bylo provedeno měření samotného vzorku vody. 3.6 Stanovení chemické spotřeby kyslíku manganistanem draselným - CHSK Mn Do Varné baňky bylo odpipetováno 100 ml vzorku vody, přidáno několik varných kuliček, 5 ml kyseliny sírové zředěné v poměru 1 : 2 a 20 ml roztoku manganistanu draselného z byrety o koncentraci c KMnO4 = 0,002 mol.l -1, směs byla mírným kroužením promíchána. Vzorek byl umístěn na plotýnku, na hrdlo baňky bylo položeno hodinové sklo, směs se zahřívala tak, aby do pěti minut byla uvedena k varu, a var byl udržován 10 minut. Poté bylo přidáno k horkému roztoku 20 ml standardního odměrného roztoku šťavelové kyseliny c H2C2O4 = 0,005 mol.l -1. Směs se hned titruje při teplotě nad 80 C odměrným roztok KMnO 4 do slabě růžového zbarvení. Pro stanovení titru roztoku manganistanu draselného byl použit roztok po titraci slepého pokusu, kdy byl k němu přidán znovu 20 ml standardního roztoku šťavelanu sodného o koncentraci c H2C2O4 = 0,005 mol.l -1. Roztok se za tepla titruje roztokem manganistanu do slabě růžového zbarvení. Výpočet hodnoty CHSK Mn podle vztahu: CHSK Mn f = t c(kmno 4 ) (V t + V V v x V ) M(O) 10 s 3 f t faktor titrace, f t = 2 5 M(O) molární hmotnost kyslíku M(O) = 16 g l -1 V v V x V t V s použitý objem vzorku vody V V = 100 ml použitý manganistan V x = 20 ml spotřeba manganistanu při stanovení průměrná spotřeba manganistanu při slepém stanovení 28

32 3.7 Stanovení Vápníku a hořčíku chelatometricky Společné chelatometrické stanovení vápníku a hořčíku Chelatonem 3 Do titrační baňky bylo odpipetováno 100 ml vzorku vody, přidáno 5 ml amonného ústoje 5,35 g NH 4 Cl smíchaný se 144 ml NH 3 do 856 ml vody. Po promíchání roztoku bylo přidáno na špičku nože indikátoru eriochromové černě. Vzorek vody byl titrován odměrným roztokem Chelatonu 3 o koncentraci 0,01 mol.l -1 až do změny původního červeného do čistě modrého zbarvení. Výpočet celkové látkové koncentrace vápníku a hořčíku: Ve. c( EDTA).10 c( Ca + Mg) = V O 3 V e V 0 spotřeba odměrného roztoku Chelatonu 3 při titraci vzorku původní objem titrovaného vzorku c(edta) koncentrace odměrného roztoku Chelatonu Chelatometrické stanovení vápníku Chelatonem 3 Do titrační baňky bylo odpipetováno 100 ml vzorku vody, přidáno 5 ml 2M NaOH. Po promíchání roztoku bylo přidáno na špičku nože indikátoru Vzorek vody byl titrován odměrným roztokem Chelatonu 3 o koncentraci 0,01 mol.l -1 až do změny původního vínově červeného do fialového zbarvení. Výpočet látkové koncentrace vápníku: Ve. c( EDTA).10 c( Ca) = V 0 3 V e V 0 spotřeba odměrného roztoku Chelatonu 3 při titraci vzorku původní objem titrovaného vzorku c(edta) koncentrace odměrného roztoku Chelatonu 3 29

33 3.7.3 Chelatometrické stanovení hořčíku diferenční metodou Výpočet látkové koncentrace hořčíku: V c( Mg) = a. c( EDTA).10 V 1 3 Vb. c( EDTA).10 V 2 3 V a V b V 1 spotřeba Chelatonu 3 při stanovení celkové koncentrace vápníku a hořčíku spotřeba Chelatonu 3 při stanovení vápníku původní objem titrovaného vzorku při stanovení celkové koncentrace vápníku a hořčíku V 2 původní objem titrovaného vzorku při stanovení vápníku c(edta) koncentrace Chelatonu Stanovení konduktivity Stanovení konduktivity bylo prováděno pomocí standardní vodivostní cely Tetragon 325 přístroje WTW MULTI 340i, vždy při odběru vzorku. V první řadě byla provedena kalibrace cely a to 0,1 M roztokem KCl. Následně byla cela před každým měřením řádně opláchnuta destilovanou vodou. 3.9 Stanovení ph Stanovení ph bylo prováděno pomocí ph-kombinované elektrody s vestavěným teplotním čidlem Sentic 41 přístroje WTW Multi 340i. Pomocí roztoků standardních kalibračních pufrů o ph 4 a 7 byl přístroj nakalibrován. Elektroda byla před každým měřením opláchnuta destilovanou vodou a vysušena. Membrána elektrody v době neměření byla uschována v 3M roztoku KCl. 30

34 4 Výsledky měření Tabulka č. 1-8: Naměřené hodnoty stanovení vybraných ukazatelů znečištění podzemních vod v určitých lokalitách v rozmezí od Listopadu do Dubna Celková tvrdost (T celk ) v mmol.l -1, Vápenatá a hořečnatá tvrdost (T Ca, T Mg ) v mg.l -1, CHSK Mn, NH + 4, NO 2-3,NO - 2, PO 3-4 v mg.l -1, konduktivita v µs.cm -1. Bělotín T celk 1,9 1,9 2,4 2 2,3 2,4 T ca T Mg CHSK Mn 1,8 2 3,9 4,1 1,4 3,9 NH 4 + NO 3 2- NO 2 - PO 4 3-0, ,1 0,1 0, ,3 0, ,7 0, ,9 1,1 ph 7,23 7,30 7,43 7,57 7,12 6,73 kond