Atrof muhit himoyasi va ekologiya
Download 374.59 Kb. Pdf ko'rish
|
suv kimyosi va mikrobiologiya asoslari
- Bu sahifa navigatsiya:
- 3. Suvlarning mineralizatsiyasi bo„yicha klassikatsiyalanishi .
- 5 - MAVZU: TABIIY SUV HAVZALARIDAGI KIMYOVIY JARAYONLAR Reja
- 1. Tabiiy suv havzalaridagi jarayonlari
- 3-rasm. Ochiq tizim ko‛rinishidagi gidrosfera
- 2. Tabiiy suv havzalarining oksidlanish-qaytarilish jarayonlari
- Suvdagi biogen elementlar.
- Suvning umumiy kimyoviy tarkibi
- +SO 2- 4 munosabat bo'yicha xarakterlanadi. Bu tipdagi suvlar turli cho'kindi jinslar va ildiz jinslarning emirilish mahsulotlari bilan bog'langan. Bu tipdagi aksariyat daryo, ko'l suvlari va kam va ko'p (o‗rtacha) mineralizasiyadagi er osti suvlari kiradi. Uchinchi tip HCO - 3 +SO 2- 4 2+ Mg 2+ yoki xuddi shunday, Cl - >Na
+ munosabati bo'lishga xarakatlanadi. Genetik jihatdan bu tipdagi suvlar aralashgan va litamorfizasiyalashgan hisoblanadi. Ularga okean, daryo, limanlar, ko'pgina sho'r ko'llar, aksariyat kuchli minerallashgan suvlar kiradi. To'rtinchi tip suvlar HCO 3 =0 munosabati bilan xarakterlanadi, shu sababli bu tipdagi suvlar kislotali (nordon). Shuning uchun gidrokarbonatli suvlar sinfiga bu tip suvlar kirmaydi, va uning suvlari faqatgina sulfat va xlorid sinfning guruhlarda Ca 2+ va Mg
2+ uchraydi, ya'ni bir tip suvlari bo'lmagan joyda. To'rtinchi tipga rudali, konda uchraydigan, botqoq, vulqon, shuningdek kuchli ifloslangan sanoat oqova suvlari kiradi. Ushbu klassifikasiyada sinflar, guruhlar va tiplarni ifodalash uchun simvollar mavjud. Sinf anianga muvofiq simvol bilan ifodalanadi:
HCO C , 2 4 SO S ,
Cl guruh – kation simvoli bilan
2 2 , , Mg Ca a N , tip
raqami bilan; Simvol quyidagi ko'rinishda yoziladi: Cd II Ca (gidrokarbonat sinf kalsiy guruhi, ikkinchi tip),
. (sulfat sinfi, natriy guruhi, ikkinchi tip) yoki murakkab tarkib uchun Mg Na II CIS ,
(sulfatxloridli sinf) natriyli va magniyli guruh, uchinchi tip. Ikkinchi anion yoki kation indeksga shunday holda kiritiladiki, agar uning miqdori ko'p bo'lmasa (modda miqdorining ekvivalenti bo'yicha hisoblaganda 5 % chegarada) birinchi ionga tushadi. Bundan tashqari indeksga mineralizasiya miqdori qo'shiladi. (pastda, 0.1 g/l/ gacha aniqlikda va umumiy qattiqlik (yuqorida, mol/litrda modda ekvivalentining butun birligicha aniqlikda), masalan, 4 5
C Ca II (gidrokarbo ikkinchi tip) mineralizasiya 0.4 g/l, qattiqlik 5 mmol/i modda ekvivalenti miqdori, qisqacha olganda, bu suvni shunday nomlash mumkin: gidrokarbonatli kalsiyli ikkinchi tip). 3. Suvlarning mineralizatsiyasi bo„yicha klassikatsiyalanishi. 5 - MAVZU: TABIIY SUV HAVZALARIDAGI KIMYOVIY JARAYONLAR Reja: 1. Tabiiy suv havzalaridagi jarayonlar haqida umumiy ma‘lumot. 2. Tabiiy suv havzalarining oksidlanish-qaytarilish jarayonlari. 3. Suvdagi biogen elementlar. 4. Kimyoviy jarayonlarda suv o‗tlari va bakteriyalarning ishtiroki.
muhokama qilish atmosferadagi jarayonlarni o‛rganishga qaraganda juda qiyin, murakkab. Bunga sabab shuki, tabiiy suvlar ochiq suv tizimiga xos, bunda ular quyidagi muhitlar bilan modda va energiya almashinadi: atmosfera, litosfera, biologik tashkil etuvchilar. Shakily jihatdan barcha gidrosferani yoki uning aniq tizim ostilarini, masalan, suv havzalarini, oqadigan turdagi xuddi o‛ziga xos kimyoviy reaktor kabi ko‗rib chiqish mumkin (3-rasm).
3-rasm. Ochiq tizim ko‛rinishidagi gidrosfera
Gidrosfera – global ochiq tizim, barqarorligi uni tarkibiy qismlarini tashkil etuvchilariga qaraganda ko‛p. Bunday tizimning muvozanatini buzilishining xavfi, turg‛unlik va barqarorlikni buzilishi shunda sodir bo‛ladiki, bunda kirishda kimyoviy tarkib yoki fizik-kimyoviy ko‛rsatkichlar ma‘lum darajada o‛zagarsa, shunga muvofiq chiqishdagi mahsulot ham shunga muvofiq bo‛ladi. Gidrosferadagi kimyoviy jarayonlarning xususiyatiga quyidagilarni kiritish mumkin: 1. Kimyoviy birikmalarning xilma-xil shakllari: barcha sinfdagi organik va noorganik moddalar ishtirok etadi. Masalan, metallar tabiiy suv havzalarining o‗zgarmas komponenti hisoblanib, ular gidrosferada oddiy ionlar, gidratlangan ionlar, kompleks va metal organik birikmalar, kollid zarracha va muallaq moddalar ko‛rinishida mavjud. 2. Kimyoviy jarayonlarga gidrolizning ta‘siri va ularda gidratlangan molekulalar va ionlarning ishtiroki. Masalan, temir suvda yashovchi organizmlarning muhim oziq komponenti hisoblanadi, gidrosferada gidrokompleks shaklida Fe 3+ mavjud. Fe 3+ +H 2 O ↔ FeOH 2+ +H + , FeOH
2+ +H 2 O ↔ Fe(OH) 2 + +H +
Infraqizil (IQ) – spektroskopiyaning zamonaviy uslublari shuni ko‛rsatadiki, nordan suv muhitida haqiqatda erkin bo‛lmagan ion H + va hatto ion bo‛lmagan gidroksoniya H 3 O + ham mavjud, biroq ular (H + )
=H 2 O-H + -OH
2 akvakompleks ko‛rinishida ishtirok etadi. Ishqorli muhitda akvakompleks tarkibini (OH - ) aq =HO
— H + -H + , OH - , H
2 O ishlatiladi. Umumal olganda, gidrosferada turli minerallar bilan sodir bo‛ladigan gidroliz jarayonlari muhim rol o‗ynaydi, bu faqatgina u yoki bu suv tizimining kimyoviy tarkibi nuqtai nazaridan emas, balki uning pH (muhit reaksiyasi) o‗zgarishi nuqtai nazaridan. Shunday ekan, agar mineral (tuz) kuchsiz kislota anionlaridan (H 2 S, H
2 CO 3 , H 3 PO 4 va b.q.) va kuchsiz asos kationlaridan (KON, NaOH va b.q.) tashkil topgan bo‛lsa, gidroliz natijasida reaksiya muhiti ishqorli bo‛ladi (pH>7):
Na 2 S+H 2 O ↔ NaHS+NaOH, S 2-
2 O ↔ HS
- +OH
-
Minerallarni (tuzlar) gidrolizlanishida, kuchli kislota anionlari (HCl, H 2 SO 4 , HNO 3 va b.q.) va kuchsiz asos kationlaridan (Al (OH) 3 , Zn (OH) 2 , NH
4 OH va b.q.) hosil bo‛lgan bo‛lsa, muhit reaksiyasi kislotali (pH<7) bo‛ladi: AlCl
3 +H 2 O ↔ Al (OH)Cl 2 +HCl Al 3+ +H 2 O ↔ Al (OH) 2+ +H
Agar mineral (tuz) kuchsiz kislota anionlari va kuchsiz asoslardan hosil bo‛lgan hollarda, gidroliz ohirigacha o‛tadi (biroq birinchi bosqich kabi emas, huddi oldingi holatlarda), reaksiya muhiti bo‛lsa neytralga yaqin (pH≈7) yaqin bo‛ladi:
CH
COONH 4 + H 2 O = CH
3 COOH + NH 4 ON
CH 3 COO - NH 4 + + H
2 O = CH
3 COOH + NH 4 OH
Suv muhiti reaksiyasini shuningdek kuchli kislota anionlari va kuchli asos kationlaridan (NaCl, K 2 SO 4 , NaNO
3 va b.q.) hosil bo‛lgan minerallar (tuzlar) o‛zgarmaydi, modomiki ular gidrolizga uchramaydi. Bunday holatlarda pH=7.
1. Suv aralashmalaridagi kimyoviy reaksiyalari asosan ion almashinish va oksidlanish- qaytarilish. Oksidlanish-qaytarilish reagentlarini umumiy nisbiy tarkibi oksidlanish-qaytarilish (redoks) potensiali miqdorini harakterlaydi. Modomiki, tabiiy suvlarda aralashma kislorod mavjud bo‛lsa, plastinali elektrod potensiali vodorod elektrodi bilan taqqoslaganda ko‛proq to‛g‛ri (polojitelniy) bo‛ladi, demak bunday muhit oksidlovchi harakterga ega bo‛ladi. Redoks – potensial manfiy (teskari) ko‛rsatkichi anaerob suv muhitida ega. Masalan, kislorodning o‛rniga oltingugurt vodorodi ishtirok etsa. Bunday muhit qaytarilish harakteriga ega. Ion almashinish reaksiya turiga misol qilib rux xlorid aralashmasining natriy gidrooksid bilan reaksiyasini keltirish mumkin: ZnCl 2
2 + 1NaCl Zn 2+
- = Zn(OH) 2 Oksidlanish-qaytarilish reaksiyasiga misol qilib quyidagi reaksiyasini keltirish mumkin: Cl 2 0 + H 2 O = HCl -1 + HCl
+1 O,
Bu yerda xlor oksidlovchi va qaytaruvchi sifatida qatnashadi (o‛zi oksidlanish-qaytarilish reaksiyasi). Yodga olamiz, oksidlanish-qaytarilish reaksiyasi deb, zarrachalar bilan bo‛ladigan reaksiyada (atomlar, ionlar, molekulalar) qatnashuvchilar orasida elektronlarni o‛tishida yuz beradigan. Elektronlarni yo‛qotish jarayonida qandaydir zarracha uning oksidlanishi, zarrachaning o‛zi bo‛lsa, elektron beradigan – qaytarilish deyiladi. Elekrtron zarrachalarini birikish jarayoni uning qaytariluvchisi, elektron zarrachalarni qabul qiluvchini – oksidlovchi deyiladi. Shunday ekan, oksidlanish-qaytarilish reaksiyasi (OQR) borishida oksidlovchi qaytariladi, qaytariluvchi bo‗lsa oksidlanadi. OQR ning uchta turi farqlanadi: molekulyararo, ichki molekulyar, o‛zi oksidlanish-qaytarilish. Birinchi turga misol qilib, masalan, atmosferada sodir bo‛ladigan reaksiyalarni ko‛rsatish mumkin:
2S
+4 O 2 + O 2 0 = 2S +6 O 3 -2 , N 2 0 + 2O 2 0 = 2N +4 O 2 -2 . OQRning ikkinchi turiga misol etib quyidagi reaksiyani ko‛rsatish mumkin mumkin:
2KCl
+5 O 3 -2 = 2KCl
-1 + 3O
2 0 , Uchinchi turiga misol avval keltirilgan xlor ishtirokidagi reaksiyani keltirish mumkin.
katta darajada aralashadi, shuning uchun tabiiy suvlarda ularning munosabati N 2 :O
= 65:35 bo‗ladi. CO 2 ni aralashish jarayonini o‛zaro teng reaksiyalarda ko‛rsatish mumkin, quyidagi keltirilganga. Muvozanat, tabiiy suvlarda karbonat angidridning aralashish jarayoniga muvofiq: CO 2
2 (gidrosfera)
Muvozanat, ko‛mir kislotasini hosil bo‛lishini xarakterlovchi: CO 2 (aralashma) + H 2 O ↔ H 2 CO 3
Ko‛mir kislotasining dissosatsiyasida jarayonlarning muvozanati: H 2 CO 3 ↔ H
+ + HCO
3 - , HCO 3 - ↔ H + + CO 3 2- . Gidrokarbonat va karbonatlar gidrolizi HCO
3 - + H 2 O ↔ H
2 CO 3 + OH -
CO 3 - + H 2 O ↔ HCO 3 - + OH - . Atmosfera va gidrosfera o‛rtasidagi CO 2 almashinishini umumiy holda quyidagi ko‛rinishda ifodalash mumkin: CO 2 (atmosfera) ↕ CO 2 (gidrosfera) ↔ CO 2 + H
2 O ↔ H
2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 - ↔ 2H+CO 3 2-
Qayd etish kerakki, gidrosferada aralashgan karbonat angidrid gazlari miqdori, atmosferadagi uning umumiy hajmidan taxminan taxminan 50 marta ko‛p. Bu sayyoramizda iqlimni o‛zgarish bashoratlarini tuzishda hisobga olishga to‛g‛ri keladi. 3. Sorbsion jarayonlar, demak adsorbsiya, absorbsiya va desorbsiya jarayonlari, odatda organik birikmalar ishtiroki bilan o‛tadi va tabiiy suvlar o‛z-o‛zini tozalashga imkon beradi. 4. Fotoliz – fotokimyoviy o‛zgarish, tabiiy suvlarda quyoshning ultrabinafsha (UB) nurlari ta‘sirida, erkin radikallar va qo‛zg‛atilgan zarrachalar ishtirokida o‛tadi. Suv qatlamining qalinligi, qaysiki fotoliz amalgam oshadigan, bir necha metrga etishi mumkin. Fotoliz chuqur bo‛lmagan suv havzalari, daryo, hovuzlar, dengizlarning qirg‛oq buyi mintaqalari, ko‛llar, suv omborlarini ifloslantiruvchi moddalardano‛zini-o‛zi tozalash tozalash jarayonida muhim rol uynaydigan kislorod va erkin radiakallar ishtiroki bilan o‛tadi. Vodorod dunyodagi eng ko'p tarqalgan kimyoviy elementdir. Ammo shu bilan bir qatorda tabiiy suvlarda vodorod miqdori juda ozni tashkil etadi. Faqatgina o'ta nordon suvlarda uning miqdori ko'proq bo'ladi. Vodorod ionlari gidroximik jarayonlarda juda aktiv rol o'ynaydi va barcha tabiiy suvlarda qatnashadi, ya'ni
Н
О ↔ Н + +ОН -
Suvning aktivligi birga yaqin bo'lib bu konstantani quyidagi ifoda orqali ko'rsatish mumkin.
К w =[H
+ ] [OH
- ]
Bu konstantaga suvning ionlari ko'paytmasi deyiladi. Suvning harorati 22 0 C bo'lganda ionlar ko'paytmasi 1·10-14 ga teng bo'ladi. Suvning harorati 22 0 C dan yuqori bo'lishi bilan ionlar ko'paytmasi o'sadi hamda N+ va ON- larning aktivligi oshadi 22 0 C dan pastda esa shuning teskarisidir. 22 0 C suvda boshqa ionlar bo'lmasa u toza suv bo'lib neytral reaksiyaga ega bo‗ladi, unda pH=7. Agar pH>7 suv ishqoriy va pH <7 suv nordon bo'ladi. Shu sababli tabiiy suvlar pH ning qiymatiga asosan yetti guruhga bo'linadi.
1. O'ta nordon suv-рН <3 2. Nordon suv – рН =3.....5 3. Kuchsiz nordon suv – рН=5.....6,5 4. Neytral suv рН=6,5’7,5 5. Kuchsiz ishqoriy suv –рН=7,5’8,5 6. Ishqoriy suv-рН=8,5’9,5 7. O'ta ishqoriy suv рН>9,5 рН ning miqdori juda ko'pchilik tabiiy suvlarda ko'mir kislotasi uning ioni konsentrasiyasi nisbati bilan belgilanadi. Uning dissosiyasi quyidagicha
Н
СО 3
↔ Н + +НСО 3 ↔ 2Н
+ +СО
-2 3
Suvdagi biogen elementlar. Biogen moddalarga kremniyning, azotning, fosforning va temirning birikmalari kiradi. Bu birikmalarning asosiy manbai suv havzasining ichki jarayonlaridir, hamda shu birikmalarning daryo suvlari, yog'in suvlari, sanoat korxonalari, xo'jalik maishiy va qishloq xo'jaligi oqova suvlari bilan tushadi.
ikkinchi o'rinda turadi. U tabiiy suvlarning tarkibida asosiy komponent bo'lib qatnashadi. Azot va fosfor birikmalari konsentrasiyalari va ularning rejimi bioximik va biologik jarayonlarga bog'liqdir. Oxirgi paytlarda bu biogen moddalarni o'rganishga e'tibor kuchaytirildi, chunki u suvni birinchidan ifloslantirsa ikkinchidan zaharlaydi. Fyuronning ta'kidlashicha agar suvdagi nitratlar miqdori 150 mg/l bo'lib bu suvni yosh bola ichsa u ko'karish (siney) ya'ni toksik sionoz kasaliga uchraydi, shuning uchun ham nitrit miqdori ichimlik suvida GOST 2874-82 bo'yicha 9 mg/l dan oshmasligi kerak. Azot tabiiy suvlarda noorganik va organik birikmalari ko'rinishida uchrab asosan ammoniy (NH + 4 ), nitrit (NO
- 2 ), nitrat (NO - 3 ) ionlari bilan qatnashadi. Azot bor organik moddalar tabiiy suvlarda muallaq zarrachalar kolloidlar va erigan molekulalar shaklida qatnashadi. Organik moddalar. Tabiiy suvlarda har doim u yoki bu miqdorda organik moddalar bo'ladi. Ular har xil ko'rinishlarga ega bo'lishidan qat'iy nazar asosan ularni uglerod, kislorod va vodorod tashkil etadi va umumiy massaning 98,5% iboratdir. Bulardan tashqari ozroq miqdorda azot, fosfor, oltingugurt, kaliy, kalsiy va boshqa elementlar ham bo'ladi. Sanitariya gigiena nuqtai-nazaridan suvdagi organik moddalarni ikki guruhga bo'lish mumkin. 1. O'simlik va hayvonot qoldiqlarining bioximik chirishi natijasida hosil bo'lgan maxsulotlar (bu birikmalar zaxarsiz va gigiena nuqtai nazaridan zararsizdir). 2. Suvga oqova suv bilan tushadigan har xil chiqindilarning buzilishi-aynishi natijasida hosil bo'ladigan mahsulotlar. Bu moddalar kasallik tug'diruvchi mikroorganizmlar uchun qulay muhit yaratadi va shuning uchun ham ularni ichimlik suvda bo'lishi mumkin emas. Organik moddalar suvda muallaq, kolloid va erigan holatda uchraydi. Ularning miqdori quruq qoldiq bilan qattiq qoldiq orasidagi farq bilan o'lchanadi. Juda keng tarqalgan usul bu kislorodning 1 l dagi sarfi miqdori bilan o'lchanadi. Bu o'z navbatida suvning oksidlanishi deyiladi. Oksidlovchi sifatida kaliy peremanganat (КМ n
4 ) va kaliy bixromat (К 2 Cr
O 7 ) lar qo'llaniladi. Yer usti suvlari uchun juda yuqori oksidlanish to'g'ri keladi. Masalan, tog' daryolari uchun oksidlanish 2-3 mg/l O 2 bo'lsa, tekis joydagi daryo suvlari uchun 5-12 mg/l O 2 , botqoqliklardan chiqadigan suvlarda bir necha o'n milligram litrga to'g'ri keladi. Suvning umumiy kimyoviy tarkibi. Suvdagi asosiy ionlar va ularning kelib chiqishi. Suvdagi erigan gazlar. Suvning ximiyaviy tarkibini shartli ravishda olti guruhga bo'linadi. 1) Barcha tabiiy suvlarda u yoki bu gazlar erigan bo'ladilar. Yеr usti suvlarida eng ko'p miqdorda erigan gazlar qatoriga kislorodni (О 2 ) uglerod ikki oksidi (СО 2 ) va yer osti suvlarida esa vodorod sulfidi (Н 2 S) hamda metan (СН 4 ) kiradi. Ammo barcha suvlarda u yoki bu miqdorda azot uchraydi (N 2 ). Suvda gazlarning tarqalishini shartli ravishda uning guruhga bo'lib o'rganiladi. 1) Juda keng tarqalgan gazlar ya'ni ko'p to'planadiganlari N 2 , O
2 , CO
2 , CH
4
2) Kamroq tarqalgan gazlar va ulardan ba'zi birlari unchalik ko'p bo'lmagan miqdorda to'planadilar-Н 2 , H 2 S, He, Ar, OУ (og'ir uglevodorodli gazlar) 3) Lokal tarqalgan gazlar ular gaz sifatida shakllanishi bilan to'planish yuz beradi-NH 3 , SO 2 , HCl, HF va boshqalaruchinchi guruhdagi gazlar o'zlarining yuqori darajali agressivliklari bilan tezda reaksiyaga kirishadilar va o'zlarining gaz hosil qiluvchi komponentlarga xos ahamiyatlarini tezda yo'qotadilar. Kislorod-juda kuchli oksidlovchidir u o'z navbatida tabiiy suvlarning kimyoviy tarkibini shakllanishida juda muhim rol o'ynaydi. U yuqori ximik aktivlikka ega bo'lib toza holatda eng ko'p atmosferada uchraydi, suvda esa fotosintez orqali va yer qa'rida bioximik yo'l hamda atmosfera orqali kirishi bilan hosil bo'ladi. Kislorod organik moddalarni oksidlashda hamda organizmlarning nafas olish jarayonida sarflanadi. Kislorodning uchta izotopi bo'lib asosiy vazifani 16 О va
18 О-og'ir kislorodlar bajaradi. Tabiiy suvlarda erigan kislorodning bo'lishi katta ahamiyat kasb etib u suvda hayotning bo'lishini va suvning aerasiyalash qobiliyati borligini bildiradi. Uning miqdori 0 dan 14 mg/l, ba'zida yer usti suvlarining tarkibida 40-50 mg/l bo'lishi aniqlangan.
Download 374.59 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
ma'muriyatiga murojaat qiling