Углерод и вода: Углерод с водой реакция — ответ на Uchi.ru

Содержание

Общий органический углерод в воде: определение содержания лабораторным анализом

Автоматический анализатор общего органического углерода в потоке воды, стоков и канализации

  • Внесены в гос.реестр средств измерений РФ
  • Автоматическая передача данных по GSM
  • Автоматическая очистка датчика
  • Не нужны реагенты для работы

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ АНАЛИЗАТОРА

Общий органический углерод (ООУ)

Углерод – основа всех органических молекул. Поэтому любая органика будет содержать определенное количество углерода. К примеру, для молекулы этилового спирта C2H5OH это количество будет равно двум атомам углерода на одну молекулу. Зная концентрации органических веществ, можно вычислить содержание углерода в них. И наоборот – зная количество общего органического углерода, можно вычислить содержание органических примесей в пробе.

ТОС и другие формы углерода

Общий органический углерод – ООУ, либо TOC (от англ. Total Organic Carbon) связан со всеми показателями содержания в пробе углерода. Вот все они в перечне:

  • Общий углерод – ОУ (Total Carbon – TC), показывает общее содержание углерода в пробе вне зависимости от его органической или неорганической природы.
  • Общий органический углерод – ООУ (Total Organic Carbon – TOC), показывает общее содержание органического углерода в пробе.
  • Общий неорганический углерод – ОНУ (Total Inorganic Carbon – TIC), показывает общее содержание углерода в неорганических примесях в пробе.
  • Растворенный органический углерод – РОУ (Dissolved Organic Carbon – DOC), показывает содержание фракции органического углерода, которая проходит сквозь фильтр с размером ячейки 0,22-0,7 мкм.
  • Твердый органический углерод – ТОУ (Purgeable Organic Carbon – POC) – фракция органического углерода, которая оседает на фильтре с размером ячейки 0,22-0,7 мкм.

Измерить содержание того или иного вида углерода в воде достаточно затруднительно, поэтому для измерения зачастую используются косвенные методы. К примеру, содержание общего органического углерода в пробе устанавливают в несколько этапов:

  1. Измеряют содержание общего углерода.
  2. Затем – измеряют количество неорганического углерода, выделившегося из аналогичной пробы при подкислении.
  3. После этого – вычитают ОНУ из ОУ.

Использование таких косвенных методов актуально практически в измерении всех форм углерода, содержащихся в анализируемых природных и сточных водах.

Источники появления в воде

Углерод – важный участник различных химических циклов веществ на Земле. Помимо наличия в виде солей-карбонатов в составе многих минералов, он также присутствует в атмосфере в виде различных газов: углекислого, угарного, метана. Углерод – основной составной элемент в большинстве органических молекул. К примеру, белков, жиров, углеводов. Этого элемента много содержится в нефти.

В качестве основного источника появления углерода в воде мирового океана принято считать контакт поверхности воды с атмосферой. Углекислый газ растворяется в приповерхностном слое воды. Однако, следует упомянуть и другие пути попадания углерода в воду. Среди них – растворенный органический углерод, попадающий в воды вместе со стоками различной природы и вымываемый водой из горных пород и почвы нерастворимый неорганический углерод.

Попадая в природные водоёмы, углерод вступает в ряд химических, физических и биологических процессов, включающих в себя фотосинтез, осаждение и кристаллизацию, участие в пищевых цепочках или дальнейшее отложение в более глубоких слоях океана в различном виде.

Можно сделать вывод, что источников появления углерода в воде много. Его присутствие в ней – норма. Тем не менее, углеродный цикл планеты – неустойчивая система. Поэтому антропогенный фактор влияет на её работу.

Значение для экологии

Углерод – основа всех органических соединений и, соответственно, жизни. В связи с этим, баланс в углеродном цикле планеты является крайне важным аспектом экологии.

Наиболее известным экологическим эффектом, связанным с углеродом, является изменение состава атмосферы и накопление парниковых газов (метана и углекислого газа) в результате антропогенного влияния. Различные виды топлива – нефть, природный газ, нефть и продукты её переработки – имеют в своем составе углерод. При сгорании топлива выделяется углекислый газ. При поступлении в атмосферу, он увеличивает возможность планеты к накоплению тепла, что является одной из возможных причин глобального потепления.

Тем не менее, влияние повышения концентрации углекислого газа в атмосфере на экологию не ограничивается парниковым эффектом. Из-за активно происходящего массообмена между атмосферой и поверхностными водами, присутствие дополнительного углекислого газа повышает кислотность водоёмов, что оказывает влияние на весь углеродный цикл планеты. К примеру, из-за повышения кислотности воды могут наблюдаться сбои в жизненных циклах некоторых живых существ, проблемы с нормальным течением процессов вымывания почв и прочее.

В целом, углеродный цикл оказывает критически важное влияние на экосистему в целом, поэтому особенно важно следить за уровнями различных видов углеродных примесей в сточных водах.

Область применения показателя

Определение качества воды

Показатели содержания углерода в воде являются удобным методом определения общего качества воды. Например, некоторые страны используют анализ на ООУ (TOC) в качестве первичной проверки качества сточных и питьевых вод. Оценка содержания общего органического углерода в пробе воды – удобный аналог таких методов исследования воды, как БПК  (биохимическое потребление кислорода) и ХПК  (химическое потребление кислорода).

Также, существует предположение, что высокое содержание органических форм углерода в сточных водах приводит к росту биоплёнок на поверхностях трубопроводов. Это вызывает загрязнение воды, может приводить к её заражению различными патогенными и условно-патогенными микроорганизмами, что становится причиной ухудшения качества воды.

Фармацевтика и биотехнологии

Ряд фармакопей – европейская, японская, американская – считает содержание ООУ в воде ценным показателем качества воды и инструментом мониторинга биохимических процессов, происходящих в ней. Поддержание низкого уровня ООУ в питьевых водах является важным приоритетом для перечисленных стран. Считается, что существует определённое соотношение между уровнем ООУ и количеством эндотоксинов и различных микроорганизмов в воде.

Фармацевтическая промышленность, использующая биохимические процессы для производства определённых продуктов, ориентируется на этот показатель для мониторинга качества протекающих технологических процессов. Примерами использования показателя ООУ в биотехнологии можно считать производство различных биофармацевтических препаратов – вакцины, соматические клетки.

Нормы содержания TOC в выбросах

В Российской Федерации уровень содержания ООУ в водостоках не регламентируется. Единственным нормативно-техническим документом, связанным с контролем содержания ООУ, является СанПиН 2.1.4.1116A 2002 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества». Этим НТД постановлен предел содержания ООУ в 5 мг/л для воды высшей категории, в 10 мг/л для воды первой категории. Для воды централизованного водоснабжения уровень ООУ не регламентируется.

Предполагается, что существует корреляция между показателем ТОС и перманганатной окисляемостью (ПО), химическим потреблением кислорода (ХПК) и биологическим потреблением кислорода (БПК). В этом направлении ведутся исследования, например, в Екатеринбурге. В ходе исследований, учёные установили, что показатели ХПК и БПК не отражают в полной мере содержания органических примесей в воде по сравнению с ООУ. В связи с этим, они предложили установить нормативные значения ООУ для замены ХПК и БПК в нормативах РФ, касающихся различных видов воды.

Обзор методик, правил и ГОСТов

Помимо уже упомянутого СанПиН 2.1.4.116А 2002, определение ООУ упоминается и в других нормативно-технических документах. Так, в ГОСТ Р 52991-2008 «Методы определения содержания общего и растворенного органического углерода» приводится методика определения содержания ООУ в воде при помощи анализаторов углерода, принципом действия которых является каталитическое окисление находящихся в воде соединений углерода при высокой температуре. Это исследование позволяет с высокой точностью определять уровни как ООУ, так и ОНУ и ОУ в пробе воды.

Лабораторные методы анализа

Подкисление и окисление

Поскольку ОУ, содержащийся в воде, состоит из компонентов различной природы (органической и неорганической), реакционная способность соединений, составляющих ОУ, различна. Существуют различные методики, использующие способность соединений углерода к взаимодействию с окислителями различной природы.

Поскольку угольная кислота H2CO3 является слабой и неустойчивой, сильные кислоты вытесняют карбонат-ион из солей, что приводит к образованию и мгновенному разложению этой кислоты в растворе. В ходе её разложения, образуются углекислый газ и вода. При добавлении к пробе воды сильной кислоты, происходит выделение СО2 – из-за содержания примесей карбонатов и бикарбонатов. Эти примеси являются составляющими неорганического углерода в воде, поэтому по количеству образовавшегося углекислого газа можно судить об уровне ОНУ в пробе.

Затем пробу окисляют дополнительными способами:

  • Высокотемпературным горением.
  • Высокотемпературным окислением на катализаторе.
  • Фотоокислением.
  • Термохимическим оксидированием.
  • Фотохимическим оксидированием.
  • Электролитическим окислением.

Это приводит к разложение органических соединений углерода с выделением углекислого газа. Таким образом, в ходе анализа устанавливаются уровни ОНУ и ОУ в пробе, а по их разнице вычисляют содержание ООУ в воде.

Кислотно-основное титрование

Лаборант наблюдает за реакцией раствора пробы и заранее приготовленного раствора с точно известной концентрацией действующего вещества. Реакционноспособный углерод в исследуемом образце будет взаимодействовать с сильными кислотами с выделением углекислого газа. Сам углекислый газ способен взаимодействовать с гидроксидом натрия – основанием. Этот метод весьма сложен и малоприменим в рамках измерения ООУ, ОНУ и ОУ в пробах воды.

Гравиметрия

Сущность гравиметрического метода состоит в точном измерении массы того или иного вещества. В рамках исследования проб воды на содержание различных форм углерода данный метод не представляет большого интереса, поскольку невозможно обеспечить достаточную точность измерения. Тем не менее, для вод с большим содержанием карбонатов и бикарбонатов возможно определение их количества методом выпаривания воды и измерения массы осадка. Отметим, что точный состав осадка определить весьма затруднительно без применения других методов аналитической химии – титрования, проведение качественных реакций.

Спектрофотометрические системы

Спектрофотометрические системы могут быть полезны для определения компонентов состава примесей. Поскольку все химические соединения имеют уникальные спектры поглощения в видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра, то этот метод делает возможным точное определение природы многих загрязняющих веществ, содержащих в себе углерод. Из-за большого количества возможных составов примесей, спектры проб воды могут быть малоинформативны относительно состава и количества загрязняющих веществ. В случаях, когда примерно известен состав загрязнений, спектрофотометрия является одним из лучших методов анализа.

Отметим, что существует метод определения содержания ОУ в пробе посредством применения специальных комбинаций реагентов и тест-пробирок, содержащих мембрану, проницаемую только для СО2. При совместном применении таких тест-систем с фотометром этот метод позволяет с высокой точностью определять примеси, содержащие углерод в пробе. Однако, стоимость метода и его эффективность делают его сравнительно неэффективным в сравнении с более распространенными термоокислительными и каталитическими методиками исследования.

Анализаторы

На сегодняшний день, большое распространение получили различные электронные анализаторы. Большинство из них действует по принципу окисления углеродсодержащих примесей.

Обзор устройств

Все анализаторы используют окисление различных форм углерода с последующим исследованием полученного газа. Однако, есть нюансы. Например, некоторые анализаторы используют в своей работе подкисление определяемого раствора с последующим Pt-катализированным горением. Помимо моделей с Pt-катализированной камерой сгорания, также существуют образцы, использующие фосфорную кислоту и персульфаты. Есть устройства работающие с комбинацией УФ-излучения и фосфорной кислоты (с персульфатами для окисления примесей).

Автоматические анализаторы наиболее удобны для применения в условиях, где необходим постоянный контроль за содержанием ООУ в воде. К примеру, на биотехнологических производствах.

Плюсы и минусы

Плюсы и минусы различных приборов определяются условиями их применения. Например, высокотемпературные каталитические системы, в целом, крайне точны, но требуют регулярного квалифицированного обслуживания и наблюдения. Системы, использующие УФ-лампы и фосфорную кислоту с персульфатами достаточно долговечны и могут работать в непрерывном режиме.

Автоматический анализатор общего органического углерода в потоке воды, стоков и канализации

  • Внесены в гос.реестр средств измерений РФ
  • Автоматическая передача данных по GSM
  • Автоматическая очистка датчика
  • Не нужны реагенты для работы

ПЕРЕЙТИ К ВЫБОРУ АНАЛИЗАТОРА

Вода Magazine — Органический углерод: гигиеническое регламентирование и гармонизация

13. 12.2019, 00:09   |  
Новые статьи
  |  
Авторы:
КУЗЬМИНА Елена Анатольевна, КУЗНЕЦОВ Евгений Олегович, АКРАМОВ Расик Либабович

УДК 614.7:546.26.027:547

Настоящая статья посвящена возможности использования общего органического углерода в качестве нормируемого показателя в питьевой воде, а также вопросам гигиенического регламентирования и гармонизации этого показателя с нормативом других государств. Результаты исследований позволяют предложить в качестве наиболее информативного и достоверного индикаторного показателя наличие органических веществ в питьевой воде «Содержание общего органического углерода».

Ключевые слова: органический углерод, нормируемые показатели, питьевая вода, гигиеническое регламентирование.

Обеспечение населения доброкачественной питьевой водой является одной из важнейших задач государства, направленных на поддержание и защиту здоровья населения. В условиях обострения экологической обстановки, интенсивного загрязнения как поверхностных, так и подземных централизованных источников хозяйственно-питьевого водоснабжения техногенными продуктами хозяйственной деятельности человека, резкого увеличения химического разнообразия загрязняющих соединений становится актуальной необходимость контроля воды водоисточников и питьевой воды на всех стадиях процесса водоподготовки с привлечением современных методов лабораторного контроля.

Основными источниками хозяйственно-питьевого водоснабжения крупных населенных пунктов в Уральском регионе являются поверхностные водоемы. В настоящее время воды поверхностных источников загрязнены органическими веществами как природного, так и антропогенного происхождения.

Во многих территориях в процессе водоподготовки для дезинфекции питьевой воды традиционно используют хлор или другие хлорсодержащие дезинфицирующие средства, которые при взаимодействии с органическими веществами образуют токсичные продукты трансформации, форма и количество которых в основном зависят от содержания в воде органических соединений.

Достаточно перспективным индикаторным показателем, отражающим общее содержание в воде органических веществ, является общий органический углерод A ООУ (Total organic carbon A TOC).

В Европейском союзе (ЕС), согласно Директиве 98/83/ЕС Совета «О качестве воды, предназначенной для употребления людьми» [1], ООУ (ТОС) выступает в роли индикаторного показателя. В документе не указано конкретное значение данного показателя, однако обозначено, что не должно быть аномальных изменений уровня ООУ. В случае изменения содержания ООУ необходимо проведение дополнительного мониторинга отдельных органических соединений. Данная директива распространяется на воду природную или после обработки, поступающую в распределительную сеть, а также из цистерны (бутылок, контейнеров), либо индивидуального источника производительностью более 10 м3 и обслуживающего более 50 человек. Способ обработки воды не уточняется.

В США Агентством по охране окружающей среды (EPA) принято содержание ООУ на уровне 4 мг/л в качестве предела для образования тригалогенметанов в «сырой» питьевой воде, подлежащей хлорированию. В Канаде (Британская Колумбия), согласно директиве [2], для воды, прошедшей обеззараживание хлорированием, установлено значение органического углерода 4 мг/дм3. Рекомендуемое значение — 2 мг/дм3. В Японии установлен стандарт на ООУ для питьевой воды независимо от способа очистки — 3 мг/дм3 [3].

В Российской Федерации органический углерод является одним из показателей качества бутилированной воды согласно СанПиН 2.1.4.1116A 2002 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества». Для воды высшей категории предельное значение органического углерода составляет 5 мг/дм3, для воды первой категории — 10 мг/дм3. В отношении воды централизованного водоснабжения данный норматив не установлен [4].

Одним из наиболее сложных и важных вопросов в системе обеспечения и контроля качества питьевой воды является количество и состав контролируемых показателей, определяющих в совокупности интегральную качественную оценку воды, ее безопасность и безвредность для человека.

Содержание органических веществ в воде характеризуется показателями окисляемости воды, биохимической потребности в кислороде, содержания органического углерода. Перманганатная окисляемость (ПО) измеряется в единицах массы иона кислорода в составе перманганата калия, пошедшего на окисление органических соединений, химическое потребление кислорода (ХПК) — количество кислорода, требуемого для химического окисления соединений в воде при использовании сильного окислителя (в большинстве стандартных методов — бихромат калия).

Помимо органических соединений в показатель ХПК и ПО также могут входить образовавшиеся в результате химических взаимодействий нитриты, бромиды, иодиды, некоторые оксиды металлов и кислородсодержащие соединения серы. Ни один из этих методов не дает представления о количестве нахождения органического и неорганического углерода в объекте анализа.

Кроме того, некоторые органические молекулы (например, бензол и его производные) относительно устойчивы к бихроматному окислению и могут давать ошибочно низкое значение ХПК. Биохимическое потребление кислорода (БПК) — показатель, определяемый при окислении органических веществ природных вод не химическими веществами, а биохимическими воздействиями микроорганизмов в аэробных условиях. При определении БПК5 окисляется примерно 70% легкоокисляющихся органических веществ, за 10-20 суток — соответственно 90 и 99% [5].

По сравнению с ПО, ХПК и БПК инструментальный метод определения ООУ наиболее информативен и имеет значительные преимущества: прямой способ определения ООУ, значительная экономия трудозатрат на выполнение анализа (автоматизация процесса, время определения — 3A 15 мин.), высокая достоверность результатов (отсутствие мешающих влияний) и минимальная пробоподготовка (фильтрование, дегазирование).

В целях обоснования новых эффективных и безопасных для здоровья методов водоподготовки питьевой воды, прогноза образования побочных продуктов ее обеззараживания, оценки возможности использования различных вариантов смешивания воды источников, гармонизации методов установления нормируемых значений и подходов к их контролю на базе ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора совместно с МУП «Водоканал» г. Екатеринбурга и ФБУЗ ЦГ и Э в Свердловской области выполняется научная тематика в рамках утвержденной отраслевой программы «Гигиеническое обоснование минимизации рисков для здоровья населения России» до 2015 года по разработке норматива по общему органическому углероду в исходной воде источника хозяйственно-питьевого водоснабжения и питьевой воде.

В рамках выполнения отраслевой программы на первом этапе планировалось решение следующих задач:
— научный поиск данных о нормируемых значениях ООУ в международной практике;
— сбор и сравнительный анализ данных мониторинга по ООУ, ХПК, БПК и ПО за трехлетний период в воде источников централизованного питьевого водоснабжения и после процессов водоподготовки.

Материалы и методы

Объектом исследования являлась вода источников и вода после водоподготовки. В распределительную сеть г. Екатеринбурга питьевая вода поступает с трех станций с различными схемами водоподготовки: Западной фильтровальной станции (ЗФС), Головных сооружений водопровода (ГСВ) и фильтровальной станции «Сортировочная» (ФСС). Поверхностная вода поступает на ЗФС из Волчихинского водохранилища, на ФСС — из Верх-Исетского водохранилища, на ГСВ — смешанная вода в разном соотношении.

На базе центральной лаборатории МУП «Водоканал» г. Екатеринбурга еженедельно отбирались пробы воды источников и после водоподготовки для определения показателей ООУ, ПО, ХПК и БПК. ООУ определялся согласно действующей методике ГОСТ Р 52991-2008 «Вода. Методы определения содержания общего и растворенного органического углерода» на анализаторе общего углерода TOC VCPH фирмы Shimadzu Corporation. ПО, ХПК и БПК A по стандартизированным методикам [6,7,8]. Полученные результаты позволяют в сравнении рассмотреть сезонные изменения данных показателей, а также установить взаимосвязи между ними.

Результаты и обсуждение

Среднее значение содержания ООУ в исходной воде ЗФС равно 9,23 мг/дм3, ГСВ — 9,62 мг/дм3, ФСС — 10,83 мг/дм3. Стоит отметить, что в целом уровень ООУ в Волчихинском водохранилище ниже на 10-20% в зависимости от сезона, чем в Верх-Исетском водохранилище.

Увеличение содержания ООУ в исходной воде ЗФС, ГСВ и ФСС в период с июня по сентябрь связано главным образом с активизацией жизнедеятельности фитопланктона — массовым развитием и последующим отмиранием, в основном, сине-зеленых водорослей. Это подтверждают и совмещенные графики, характеризующие изменение ООУ и ПО.

Средние значения содержания ООУ в воде перед подачей в разводящую сеть составляют 5,24 мг/дм3 (ЗФС), 5,85 мг/дм3 (ГСВ) и 7,46 мг/дм3 (ФСС). В среднем, в зависимости от сезона, в процессе водоподготовки снижение уровня ООУ происходит на 15-35% по сравнению с водой источника. Вода после водоподготовки имеет гораздо меньшие колебания уровня ООУ по сравнению с водами поверхностных источников, что говорит об эффективности процесса очистки воды в отношении органических веществ.

Пиковые значения на графиках приходятся на лето и осень и обусловлены аномально стабильным антициклоном на территории Свердловской области. Кривые, характеризующие ХПК, практически не отражают изменение суммарного содержания органических веществ в воде.

По результатам статистической обработки данных за три года можно отметить, что содержание ООУ сильно коррелирует с ПО как в отношении воды источника, так и воды после водоподготовки. Оценки содержания ООУ и БПК5 хорошо коррелируются в исходной воде ЗФС, не так сильно для исходной воды ГСВ. В воде, поступающей на ФСС, положительная линейная связь между содержанием ООУ и БПК5 практически отсутствует. Для показателей ООУ и ХПК отмечается слабая линейная зависимость.

Пиковые значения на графиках приходятся на лето и осень и обусловлены аномально стабильным антициклоном на территории Свердловской области. Кривые, характеризующие ХПК, практически не отражают изменение суммарного содержания органических веществ в воде.

По результатам статистической обработки данных за три года можно отметить, что содержание ООУ сильно коррелирует с ПО как в отношении воды источника, так и воды после водоподготовки. Оценки содержания ООУ и БПК5 хорошо коррелируются в исходной воде ЗФС, не так сильно для исходной воды ГСВ. В воде, поступающей на ФСС, положительная линейная связь между содержанием ООУ и БПК5 практически отсутствует. Для показателей ООУ и ХПК отмечается слабая линейная зависимость.

Выводы

1. Литературный поиск нормативных значений в международной практике для питьевой воды показал, что средние значения ООУ установлены в пределах от 2 до 4 мг/дм3.
2. Уровень ООУ после водоподготовки снижается до 35% и в среднем составляет 6 мг/дм3.
3. По данным трехлетнего еженедельного мониторинга выявлена четкая зависимость подъема уровня ООУ в летний период, что, вероятно, обусловлено активизацией жизнедеятельности фитопланктона.
4. Результаты мониторинга показателей, косвенно характеризующих содержание органических соединений в питьевой воде (ХПК, БПК, ПО) в сравнении со значениями ООУ, не отражают их истинного содержания и тем самым снижают свою информативность и представление об образовании побочных продуктов водоподготовки.
5. Полученные результаты явились обоснованием для подготовки расширенной программы годового мониторинга показателей качества воды источника и после водоподготовки на трех станциях с различными вариантами смешивания воды для целей установления ноормативного значения ООУ в Российской Федерации.

Литература:
1. Council Directive 98/83/EC of 3 November 1998 on the quality of water intended for human consumption.
2. Ambient Water Quality Guidelines for Organic Carbon in British Columbia, Canada.
3. Drinking Water Quality Standards in Japan, Ministry of Health, Labour and Welfare, April 2010.
4. SanPin 2.1.4.1074-01. Drinking water Hygienic requirements for water quality of centralized drinking water supply.
5. Water: A Handbook. / Ed. Ph.D., member of the Academy of Industrial Ecology, SE Belikov. Moscow: Aqua-Therm, 2007. — 240.
6. PND F 14.1:2:4.154-99. Quantitative chemical analysis of the water. Methods for measuring the permanganate oxidation in samples of drinking, natural and waste water.
7. PND F 14.1:2:4.190-03. Methods of determining the dichromate oxidation (chemical oxygen demand) in samples of natural, drinking and waste water photometric method using liquid analyzer.
8. PND F 14.1:2:3:4.123-97. Methods for measuring values of biochemical oxygen demand after n-days incubation (BPKpoln. ) in the surface of fresh, ground (ground), drinking water, waste and effluent.
9. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения.
10. Водоподготовка: Справочник. /Под ред. д.т.н., действительного члена Академии промышленной экологии С.Е. Беликова. М.: Аква-Терм, 2007. — 240 с.
11. ПНД Ф 14.1:2:4.154-99. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений перманганатной окисляемости в пробах питьевых, природных и сточных вод.
12. ПНД Ф 14.1:2:4.190-03. Методика определения бихроматной окисляемости (химического потребления кислорода) в пробах природных, питьевых и сточных вод фотометрическим методом с применением анализатора жидкости.
13. ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97. Методика выполнения измерений величины биохимической потребности в кислороде после n-дней инкубации (БПКполн.) в поверхностных пресных, подземных (грунтовых), питьевых, сточных и очищенных сточных водах.

 

The organic carbon: issues of hygienic regulation and harmonization

This study is devoted to the investigation of possibility to use the total organic carbon as standard indicator for drinking water as well as to the issues of hygienic regulation and harmonizing this indicator to the standards of other countries.

Basing on the results of 3 years lasting investigation carried out by Municipal Unitary Enterprise «Vodokanal» (Yekaterinburg) we would like to propose the Content of Total Organic Carbon as the most informative and reliable indicator of organic substances presence in drinking water. Moreover, we compare this indicator with the cur- rently valid ones like as permanganate value, chemical oxygen demand, biochemical oxygen demand.

Keywords: organic carbon, normalized indicators, potable water, hygienic regulation.

Kuzmina Elena Anatolyevna, director of the Ekaterinburg medical research center for prophylaxis and health protection of industrial workA ers. 620014, Sverdlovsk region, Ekaterinburg, Popova ul., 30. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Kuznetsov Evgeny Olegovich, researcher of the Laboratory of hygiene of water and sanitary protection of water bodies Department of enviA ronmental health and human ecology. Ekaterinburg medical research center for prophylaxis and health protection of industrial workers. 620014, Sverdlovsk region, Ekaterinburg, Popova ul., 30. Е-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..

Akramov Rasik Libabovich, the chief specialistAthe expert of Department of supervision of the state of the environment and living condiA tions of the office of Rospotrebnadzor in the Sverdlovsk region. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

 

Журнал «Вода Magazine», №1 (101), 2016 г.

Круговороты воды и углерода в изменяющемся климате

Перейти к основному содержанию

Это сборник статей, опубликованных в журнале Carbon Balance and Management .

В последние годы возрастает интерес к изучению механизмов взаимодействия водного и углеродного циклов. Однако устойчивость этих механизмов к изменению климата и возрастающему давлению, связанному с ростом населения, остается во многом неясной. В связи с растущим спросом на продукты питания, изделия из дерева, энергию, меры по смягчению последствий изменения климата и сохранение биоразнообразия важно количественно оценить ограничения на смягчение последствий изменения климата, связанные с недостаточным водоснабжением на суше и возможностью накопления углерода в водоемах, включая океан.

Для достижения этой цели в этом сборнике статей представлены новые исследования, методы и обзоры взаимодействия вода-углерод. Это может включать:

  • достижения в моделировании пространственно-временных характеристик водно-углеродных циклов и взаимодействий
  • применение дистанционного зондирования для анализа динамики воды и углерода в региональном масштабе
  • передовые подходы к оценке географического и временного распределения пулы углерода и потоки, связанные с доступностью воды
  • in-situ наблюдение за водно-углеродными потоками между растительным пологом и атмосферой
  • статистический анализ глобального, регионального и локального воздействия недостаточного водоснабжения на поглотители углерода
  • количественное определение факторов, определяющих круговорот воды и углерода процессы
  • всесторонняя оценка воздействия изменения климата на взаимодействие воды и углерода
  • разработка адаптивных стратегий для устойчивого управления водными ресурсами и углеродом в местном или региональном масштабе
  • накопление углерода в морских отложениях.

Инструкции по подаче

Перед отправкой рукописи убедитесь, что вы внимательно прочитали инструкции по подаче Углеродный баланс и управление . Полная рукопись должна быть представлена ​​​​через систему подачи Carbon Balance and Management . Чтобы убедиться, что вы отправляете в правильный сборник статей, выберите соответствующий сборник статей в раскрывающемся меню при отправке. Кроме того, укажите в сопроводительном письме, что вы хотите, чтобы ваша рукопись рассматривалась как часть сборника статей «Водные и углеродные циклы в меняющемся климате». Все представленные материалы будут проходить тщательную экспертную оценку, а принятые статьи будут опубликованы в журнале в виде сборника.

Под редакцией: Ипин Ву, Лун Цао и Георгий Александров

Опубликовано статей в этом сборнике:

  1. Изменение секвестрации и эмиссии почвенного углерода на разных стадиях сукцессии биологических почвенных корок на песчаном участке

    Мы исследовали пространственно-временную динамику содержания углекислого газа в почве (CO 2 )- и почвенный метан (CH 4 )-поток во время отложения биологической почвенной корки (BSC) в песчаной области в восточной части китайской пустыни Хобк. …

    Авторы:
    Бо Ван, Цзин Лю, Синь Чжан и Чэнлун Ван

    Цитата:
    Углеродный баланс и управление
    2021
    16:27

    Тип контента: Исследование
    Опубликовано: 13 сентября 2021 г.

    • Вид
      Полный текст

    • Вид
      PDF

  2. Прогнозируемая потеря почвенного органического углерода в ответ на потепление климата и содержание влаги в почве в лёссовом водоразделе

    Органический углерод почвы (SOC) играет решающую роль в глобальном углеродном цикле и функциях наземных экосистем. Широко известно, что изменение климата и содержание влаги в почве (SWC) могут влиять на динамику SOC…

    Авторы:
    Фубо Чжао, Ипин Ву, Джинью Хуэй, Белли Сивакумар, Сяньюнг Мэн и Шугуан Лю

    Цитата:
    Углеродный баланс и управление
    2021
    16:24

    Тип контента: Исследование
    Опубликовано: 16 августа 2021 г.

    • Вид
      Полный текст

    • Вид
      PDF

  3. Влияние драйверов и их вариаций на количество стеблей и удаление углерода над землей в лесных массивах миомбо на материковой части Танзании.

    Удаление, вызванное как естественными, так и антропогенными факторами, такими как вырубка леса и пожар в лесных массивах миомбо, вызывает значительные выбросы углерода. Здесь мы представляем драйверы и их влияние на вариации ну…

    Авторы:
    Бернардол Джон Маньянда, Эммануэль Ф. Нзунда, Уилсон Ансельм Мугаша и Роджерс Эрнест Малимбви

    Цитата:
    Углеродный баланс и управление
    2021
    16:16

    Тип контента: Исследование
    Опубликовано: 19 мая 2021 г.

    • Вид
      Полный текст

    • Вид
      PDF

  4. Факторы потока углерода на кукурузных полях капельного орошения на северо-западе Китая

    В условиях растущей угрозы устойчивому развитию из-за глобального увеличения концентрации углекислого газа вариации потока углерода в экосистеме сельскохозяйственных угодий и влияющие на них факторы стали . ..

    Авторы:
    Хуэй Го, Сиен Ли, Фук-Линг Вонг, Шуцзин Цинь, Яхуи Ван, Данни Ян и Хон-Минг Лам

    Цитата:
    Углеродный баланс и управление
    2021
    16:12

    Тип контента: Исследование
    Опубликовано: 30 апреля 2021 г.

    • Вид
      Полный текст

    • Вид
      PDF

  5. Взаимосвязь между надземными и подземными запасами углерода в мангровых лесах облегчает более точную оценку общего содержания синего углерода в мангровых зарослях.

    Хотя были предприняты большие усилия для количественной оценки запасов углерода в мангровых зарослях, точные оценки подземных запасов углерода остаются ненадежными. В этом исследовании мы рассмотрели закономерности распространения мангровых зарослей …

    Авторы:
    Юйчен Мэн, Цзянькунь Бай, Жуйкунь Гоу, Сяовэй Цуй, Цзяньсян Фэн, Чжэн Дай, Сяопин Дяо, Сяошань Чжу и Гуанхуэй Линь

    Цитата:
    Углеродный баланс и управление
    2021
    16:8

    Тип контента: Исследование
    Опубликовано: 17 марта 2021 г.

    • Вид
      Полный текст

    • Вид
      PDF

  6. Сравнение углеродного следа и чистого баланса углерода экосистемы при удержании органического материала в сочетании с уменьшенным содержанием минеральных удобрений

    Чрезмерное применение химических удобрений привело к снижению поглощения азота и эффективности использования сельскохозяйственных культур, снижению плодородия почвы, увеличению выбросов парниковых газов и ухудшению состояния окружающей среды.

    Авторы:
    Ин Лю, Хайинг Тан, Пит Смит, Чуан Чжун и Гоцинь Хуан

    Цитата:
    Углеродный баланс и управление
    2021
    16:7

    Тип контента: Исследование
    Опубликовано: 1 марта 2021 г.

    • Вид
      Полный текст

    • Вид
      PDF

  7. Резкое повышение эффективности водопользования при кумулятивном нарушении лесов в масштабах большого лесного водораздела.

    Вызванные нарушениями лесов изменения в соединении лесного углерода и воды имеют важные последствия для функционирования экосистем и устойчивого лесопользования. Тем не менее, это редко исследуется в…

    Авторы:
    Криста Джайлс-Хансен, Сяохуа Вэй и Ипин Хоу

    Цитата:
    Углеродный баланс и управление
    2021
    16:6

    Тип контента: Исследование
    Опубликовано: 1 марта 2021 г.

    • Вид
      Полный текст

    • Вид
      PDF

  8. Реакция взаимодействия лесного углерода и воды на прореживание от листьев до чешуи в молодом горном сосновом лесу

    Эффективность водопользования (WUE) представляет собой сочетание лесного углерода и воды. Мало что известно о реакции WUE на истончение в различных пространственных масштабах. Целью данного исследования было использование поля…

    Авторы:
    И Ван, Антонио Д. дель Кампо, Сяохуа Вей, Рита Винклер, Ваньи Лю и Цян Ли

    Цитата:
    Углеродный баланс и управление
    2020
    15:24

    Тип контента: Исследование
    Опубликовано: 3 ноября 2020 г.

    • Вид
      Полный текст

    • Вид
      PDF

  9. Дистанционное зондирование воздействия внезапных засух на динамику наземного углерода над Китаем

    Внезапная засуха представляет серьезную угрозу для наземных экосистем и влияет на динамику углерода из-за ее необычно быстрого начала и увеличения частоты в условиях потепления климата. Понимание реакции региона…

    Авторы:
    Мяо Чжан, Син Юань и Джейсон А. Откин

    Цитата:
    Углеродный баланс и управление
    2020
    15:20

    Тип контента: Исследование
    Опубликовано: 22 сентября 2020 г.

    • Вид
      Полный текст

    • Вид
      PDF

  10. Моделирование процессов диагенеза отложений в русле реки для более качественной количественной оценки потоков и запасов углерода в водной среде в небольшом водоразделе Среднеатлантического региона.

    Несмотря на широко признанную важность водных процессов для преодоления пробелов в глобальном углеродном цикле, до сих пор отсутствует понимание роли русловых процессов в потоках и запасах углерода…

    Авторы:
    Цзюнюй Ци, Сюэсун Чжан, Санчул Ли, Ипин Ву, Гленн Э. Моглен и Грегори В. Маккарти

    Цитата:
    Углеродный баланс и управление
    2020
    15:13

    Тип контента: Исследование
    Опубликовано: 6 июля 2020 г.

    • Вид
      Полный текст

    • Вид
      PDF

  11. Влияние повышения продуктивности земель на динамику подземных вод: пример оазиса, расположенного на краю пустыни Гоби

    Интенсификация сельскохозяйственных систем может привести к чрезмерной эксплуатации водных ресурсов в засушливых регионах, поскольку повышение продуктивности сельскохозяйственных культур часто связано с увеличением фактической эвапотранспирации (AE. ..

    Авторы:
    У Лэй, Ли Чанбинь, Се Сюхун, Хэ Чжибинь, Ван Ванжуй, Чжан Юань, Вэй Цзяньмэй и Лв Цзяньань

    Цитата:
    Углеродный баланс и управление
    2020
    15:7

    Тип контента: Исследование
    Опубликовано: 2 мая 2020 г.

    • Вид
      Полный текст

    • Вид
      PDF

Перспектива | Вода — новый углерод

Глобальная водная безопасность находится под все большей угрозой. Учет водопользования и риска должен иметь такую ​​же безотлагательность, с которой мы обращаемся к углероду.

Грузовые суда на Рейне в Германии. Фото © J. Carl Ganter/Circle of Blue

Джей Фамильетти, Хосе Игнасио Галиндо, Палаш Саньял и Ли Сюй – 7 апреля 2022 г.

Провокация? Возможно. Но правда.

Когда дело доходит до признания влияния общества на климат, окружающую среду и безопасность человека, вода является следующим рубежом для комплексных стратегий учета и адаптации — для промышленности, муниципалитетов, правительств и отдельных лиц, все из которых взяли на себя впечатляющие обязательства и достигли прогресса в отслеживать углеродное загрязнение.

Тем не менее, наша глобальная водная безопасность, которой все больше угрожает опасность, требует, чтобы учет использования воды и рисков быстро приобрел ту же безотлагательность, с которой мы занимаемся углеродом.

Пути наших водных и климатических путешествий привели нас к одному предельно ясному осознанию. Поскольку на долю промышленности приходится более 80 процентов забора воды во всем мире, будет невозможно существенно изменить ситуацию в области глобальной водной безопасности без активного участия частного сектора. Это потребует от промышленности и инвесторов новых стратегий оценки и защиты воды, экосистемных услуг, которые она предоставляет, и ее культурного значения.

Steps to Water Stewardship

Важно, чтобы промышленность и инвесторы осознавали свое влияние на качество и доступность воды, включая быстрорастущие риски изменения климата, и реально учитывали свое воздействие, используя наилучшие доступные научные данные. Очевидно, что это в интересах промышленности, поскольку цена бездействия в отношении риска, связанного с водой, в пять раз превышает стоимость действий.

Существует несколько шагов, которые промышленность может предпринять для защиты водных ресурсов.

Во-первых, решающее значение имеют мониторинг и прозрачная отчетность об использовании воды на уровне объекта и по всей цепочке поставок с использованием таких структур, как те, которые предоставляются CDP и TCFD. В конечном итоге должны быть приняты единые стандарты раскрытия информации. Недавно созданный Совет по международным стандартам устойчивого развития может сыграть ключевую роль в обеспечении разработки таких стандартов. Этот шаг также должен включать в себя подотчетность на уровне совета директоров за водные операции и цель возврата в окружающую среду того же количества воды, которое было изъято — того же качества или лучшего качества.

Во-вторых, инвесторы также должны отстаивать рациональное использование водных ресурсов, требуя такого же уровня ответственности за воду, как и за углерод. В предстоящем отчете Университета Саскачевана совместно с некоммерческой организацией Ceres, занимающейся вопросами устойчивого развития, были рассмотрены и обобщены обширные научные данные о воздействии промышленности на воду, включая угрозы, риски и изменение климата. Это может быть путеводителем для инвесторов, которые хотят провести преобразующие дискуссии с компаниями об их ожиданиях в отношении оценки реальных материальных рисков, связанных с водой.

В-третьих, промышленность должна работать с правительствами, исследователями и некоммерческими организациями, чтобы возглавить кампании по повышению осведомленности общественности, которые включают воду в дискуссии об изменении климата наряду с углеродом и улучшают понимание нашего быстро меняющегося водного ландшафта, точно так же, как это было сделано для балансов углекислого газа, источники и поглотители. Это включает в себя поддержку региональной или национальной политики, направленной на защиту и поддержание водных ресурсов. Эта политика должна предусматривать справедливое и равноправное использование и распределение воды — для людей, муниципалитетов, окружающей среды, промышленности, экономического роста и производства энергии.

Наконец, частный сектор играет решающую роль, но и потребители тоже. Промышленность должна ожидать, что потребители будут все чаще требовать прозрачного раскрытия информации об использовании и эффективности использования воды и будут покупать товары и услуги, основываясь не только на ее углеродном следе компании, но также на ее водном следе и репутации.

Предупреждения неслыханные

Отношения человечества с водой всегда были сложными. Мы энергично защищаем запасы питьевой воды и усердно работаем над предотвращением частых разрушительных наводнений и засух. Но в то же время у нас перекачка водоносных горизонтов, и в разной степени в истории и географии мы относились к рекам и подземным водам как к личным, общественным или промышленным свалкам.

Суровая реальность человеческого поведения заключается в том, что безопасные пороги качества мировых рек и подземных вод были превышены несколько десятилетий назад, в то время как с точки зрения количества более половины основных мировых водоносных горизонтов в настоящее время превысили критические точки для устойчивости и быстро исчезают. истощенный.

Быстрые темпы изменения климата представляют собой как собственную угрозу, так и мультипликатор угрозы. Он увеличивает силу экстремальных явлений, таких как наводнения и засухи; она меняет глобальные модели наличия и доступности пресной воды; и это приводит к неустойчивому чрезмерному использованию подземных вод в регионах с дефицитом воды. Одновременно значительно усугубляется загрязнение вод, например, когда токсичные загрязняющие вещества, хранящиеся на суше, опасно рассеиваются во время паводков, или при недостаточном разбавлении сброса в реки и подземные воды во время засухи.

Почти везде на Земле существует хотя бы одна из трех неблагоприятных водных реалий: слишком много, слишком мало, слишком грязно. По данным ООН, половина населения мира в настоящее время проживает в регионах, которые испытывают острую нехватку воды не менее одного месяца в году, и более 80 процентов мировых сточных вод — сточных, коммерческих, промышленных и сельскохозяйственных — возвращаются в реки. и подземные воды неочищенные.

В то время как выбросы углекислого газа вызывают быстрое повышение глобальной температуры, вода — это посланник, который доносит до вашего дома, вашего бизнеса и вашего общества катастрофические последствия изменения климата. Проблема в том, что на протяжении всей истории мы игнорировали посланника.

Ученых крайне огорчает, что предупреждения нашего сообщества о нашем коллективном глобальном водном будущем остаются в основном неуслышанными. Несмотря на некоторый прогресс — например, Закон об устойчивом управлении подземными водами в Калифорнии или новая канадская программа государственно-частного страхования от наводнений — глобальный водный кризис усугубляется, а не улучшается. Темпы и масштабы реакции общества на растущие водные угрозы в мире поразительно несовместимы с темпами и масштабами, необходимыми для их решения.

Пришло время относиться к воде так же, как мы относимся к углероду. Время для действий по углероду было широко и успешно принято. Настало время действовать на воде.

Джей Фамильетти — исполнительный директор Глобального института водной безопасности (GIWS) Университета Саскачевана и главный научный сотрудник Waterplan. Хосе Игнасио Галиндо — соучредитель и генеральный директор Waterplan. Палаш Саньял является менеджером по стратегическому партнерству и проектам в GIWS, а Ли Сюй работает там научным сотрудником с докторской степенью.