Jdi na obsah Jdi na menu
 


Mladí bádatelia analyzujú vodu 2

31. 5. 2010

3.SKÚMANÉ ZLOŽKY VODY  

                               

3.1 Nitrát (NO3-)                                       

 

Nitráty sú organické zlúčeniny, ktoré obsahujú nitrátovú skupinu (NO3-).

Radia sa medzi dusíkaté deriváty uhľovodíkov. Sú to soli kyseliny dusičnej.

Kysličník dusný väčšinou sa dostane do vzduchu prirodzeným spôsobom (elektrickým výbojom, pri blýskaní), do pôdy a vody a dostane pomocou dažďa.Veľmi dôležité je množstvo nitrátu a dusitanu, ktoré my ľudia privedieme do vzduchu (motorové vozidlá, lietadlá) alebo do pôdy (umelé hnojivo).

 

3.1.1. Chemické znečistenie vody:

 

- je spôsobené prímesami kvapalného, alebo tuhého skupenstva rozpusteného vo vode (voľné kyseliny, nitráty, dusičnany,…)

Hlavnou príčinou znečistenia vody sú splašky. Odpad ovplyvňuje všetko živé vo vode. Ak je množstvo odpadu vo vode malé, baktérie ho dokážu rozložiť na neškodné látky ako oxid uhličitý, nitráty a vodu. Ak je jeho množstvo nadmerné, baktérie využijú všetok kyslík rozpustený vo vode, keď sa pasú na splaškoch.

Presýtenie vodného prostredia nitrátmi a fosfátmi spôsobuje eutofizáciu (premnoženie rias, siníc a zníženie obsahu kyslíka vo vodnom prostredí).

 

 

3.1.2. Nitrátová smernica:

 

Európske spoločenstvo vydáva rôzne opatrenia týkajúce sa zamedzenia znečistenia vôd dusičnanmi už viac než dvadsať rokov. Počas posledných rokov boli prijaté viaceré významné smernice a jednou z nich je práve nitrátová smernica 676/1991 EEC týkajúca sa ochrany vôd pred znečistením spôsobeným dusičnanmi z poľnohospodárskych zdrojov.

 Nitrátová smernica má dva hlavné ciele:

  • znížiť znečistenie vôd spôsobené alebo vyvolané dusičnanmi z poľnohospodárskych zdrojov
  • zabrániť ďalšiemu takémuto znečisťovaniu.
  •  
  • 3.1.3. Hraničné hodnoty obsahu nitrátu vo vode:

 

Podľa zákona týkajúce sa čistoty pitnej vody:

            max. 50 mg/l

Podľa vyhlášky EU týkajúce sa čistoty pitnej vody:

             max. 50 mg/l

Orientačná hodnota:

                      25 mg/l

Podľa vyhlášky týkajúce sa fľaškovej minerálnej vody:

             max. 50 mg/l

Dojčatám:

              max. 10 mg/l

Priaznivá hodnota pre ryby:

              max. 20 mg/l

Meracia hranica EKOTEST-u:

                  10-80 mg/l

       


                                             3.2.  Amónium (NH4+)

 

Amónium je najdôležitejším ukazovateľom nečistoty vody. Amónium v prírode vznikne počas biologického rozkladu organických látok mikroorganizmami. Veľké množstvo amónia vo vode je teda ukazovateľom rozkladu veľkého množstva organických látok. V zásaditom prostredí prechádza amónium na jedovatý amoniak. Rozkladom substrátov bohatých na dusík vzniká amonium. Ide o rozklad organických látok v odpadových vodách činnosťou mikroorganizmov.

Pri biologickom čistení sa fenoly biochemicky oxidujú a rozkladajú na oxid uhličitý a vodu, pričom vzniká určité množstvo biologického kalu. Kyanidy a rhodanidy sa rozkladajú na amoniak. Ako posledné sa oxidujú zlúčeniny dusíka, ktoré sa vyskytujú najprv v redukovanom stave ako dusík amoniakálny alebo molekulárny. Jeho vyššie stupne dusitany a dusičnany sa objavujú pomerne neskoro, až keď sa zoxidoval organicky viazaný uhlík a vodík. Pôvodne prítomný a druhotne vzniknutý amoniak je možné biologicky oxidovať.

 

Pokiaľ sa poruší vývoj baktérií napr. v akváriu, prestanú rozkladať a neutralizovať amónium, resp. amoniak vzniknutý rozkladom proteínov. Pri vysokej hodnote pH sa mení vcelku neškodné amónium na vysoko jedovatý amoniak, čo má za následok úhyn rýb.

 

Amoniak vzniká ako hlavný odpadný produkt rýb, ktorý je vylučovaný žiabrovou membránou a močom, ale i rozkladom častí rastlín. Spomaľuje nárast dusičnanov uvoľňovaním urýchľujúcich denitrifikáciu.

 

Amoniak: indikátor znečistenia vody fekálnymi látkami, anorganického pôvodu je len vo vodách pochádzajúcich z veľkých hĺbok, kde vzniká redukciou dusičnanov soľami ťažkých kovov. V podzemných vodách sa vyskytujú ako produkt mikrobiálneho rozkladu bielkovín amónne ióny a amoniak. Činnosťou nitrifikačných baktérií obsah amoniaku klesá a vznikajú dusičnany.

 

 

3.2.1. Hraničné hodnoty obsahu amóniumu vo vode

 

Podľa zákona týkajúce sa čistoty pitnej vody:

            max. 0,5 mg/l

Podľa vyhlášky EU týkajúce sa čistoty pitnej vody:

            max. 0,5 mg/l

Orientačná hodnota:

                     0,5 mg/l

Priaznivá hodnota pre ryby:

            max. 0,5 mg/l

Voda na kúpanie, /DIN 19643/:

            max. 0,1 mg/l

 

Meracia hranica EKOTEST-u:

            0,5-10,0 mg/l 


3.3. DUSITAN (NO-2)

 

    Dusitan (nitrit) je soľ kyseliny dusitej (HNO2) a dusitanové ióny majú vzorec NO2-  V prirodzených, nerušivých podmienkach netreba počítať s vysokou hladinou dusitanu vo vode,  (iba 0,01 mg/l), lebo dusitan účinkom vzduchu sa veľmi rýchlo premení na nitrát. Vysoký obsah dusitanu , tak isto, ako pri amóniumu, odvoláva sa na rozklad organických látok vo vode. Vysoký obsah dusitanu vo vode je karcinogénny a pre dojčatá životu nebezpečný.

 

3.3.1. Hraničné hodnoty obsahu dusitanu vo vode

 

Podľa zákona týkajúce sa čistoty pitnej vody:                            max. 0,1 mg/l

Podľa vyhlášky EU týkajúce sa čistoty pitnej vody:                               max. 0,1 mg/l

Podľa vyhlášky týkajúce sa fľaškovej minerálnej vody:  max. 0,1 mg/l

Dojčatám:                                                                                  max. 0,02 mg/l

Priaznivá hodnota pre ryby:                                                        max. 0,03 mg/l

 

Meracia hranica EKOTEST-u :                                     0,02-1,0 mg/l

 

 

3.4. Fosfát (PO4 3-)

 

Fosfát - (fosforečnan, PO43−) je soľ kyseliny fosforečnej (H3PO4), ktorá vznikne odtrhnutím všetkých troch  vodíkov.

Fosfát v malom množstve je prírodzenou zložkou vody. Ale použitím domácich prostriedkov s obsahom fosfátu (umývacie a pracie prostriedky, zmäkčovadlo), stále viac fosfátu sa dostane do vôd.

VYUŽITIE:

  • Fosfáty sa často používajú v pracom prostriedku ako zmäkčovač vody
  • V poľnohospodárstve fosfát sa odvoláva na jeden z troch primárnych rastlinných živín
  • Fosforit je dobývaný od postelí fosfátu v usadených horninách. V skoršej dobe to bolo proste roztlačené a použité ako je, ale surový stav je teraz používaný len v organickom poľnohospodárstve
  • Stupne hnojiv majú tri čísla: prvá je dostupný dusík, sekunda je dostupný fosfát a tretina je dostupná potaš (vyjadrovaný na K2O základ).
  • Ron fosfátov od nadmieru zúrodnenej hospodárskej pôdy môže byť príčina znečistenia fosfátu v povrchových vodách, nasledujúci kyslíkový deficit a viesť k nedostatku kyslíka pre ryby a iný vodný život

 

 

 

 

3.4.1. Hraničné hodnoty obsahu fosfátu vo vode

 

Podľa vyhlášky EU týkajúce sa čistoty pitnej vody:                max. 6,95 mg/l

Orientačná hodnota:                                                                           0,56 mg/l

Podľa vyhlášky týkajúce sa pitnej vody:                           max. 4,7 mg/l

 

Meracia hranica EKOTEST-u:                                                   0,5-6,0 mg/l

 

 

3.5. pH-hodnota

 

K hodnoteniu kvality vody je veľmi dôležité aj meranie pH-hodnoty. Možná stupnica pH-hodnoty je medzi pH 0 – pH 14-ig . Uprostred je neutrálna hodnota: pH 7. V ideálnych situáciach odmeráme tomu blízke hodnoty. Voda rozpúšťa obsah oxidu uhličitého vo vzduchu. Takto bude mať kyslú reakciu. Avšak vodné rastliny využívajú oxid uhličitý k svojmu rastu.  Rozmnožovanie sa rastlín takto môže pôsobiť alkaickú reakciu. Ryby sú veľmi citlivé na výkyvy pH-hodnoty.

 

 

3.5.1. Hranice pH - hodnoty vody

 

Podľa zákona týkajúce sa čistoty pitnej vody:                min. 6,5          max. 9,5

Podľa vyhlášky EU týkajúce sa čistoty pitnej vody:        min. 6,5           max. 8,5

Voda na kúpanie podľa vyhlášky EU:                            min. 6,0           max. 9,0

Voda na kúpanie, (DIN 19643):                                    min. 6,5          max. 7,8

 

Meracia hranica EKOTEST-u:                                      min. 5,0           max. 9,0

 

 

3.6. Celková tvrdosť vody (Ca/Mg)

 

Celkovú tvrdosť vody  určujú hlavne rozpustené vápniky vo vode. Vysoký obsah vápnika vo vode sa rovná vyokej tvrdosti vody, ktorú meráme podľa nemeckej stupnice: °d. Tvrdosť vody nie je škodlivá pre organizmus človeka, ale pôsobí na ďalšie použitie vody. Mäkká voda je lepšia na pranie, žehlenie, do kanvice, atď, kým u tvrdej vody je veľké nebezpečenstvo vzniku vodného kameňa.

 

3.6.1. Triedenie vody podľa jej tvrdosti

 

0 – 4 °d             veľmi mäkká voda

4 – 8 °d             mäkká voda

8 – 18 °d           priemerná tvrdosť vody

18 – 30 °d         tvrdá voda

30 °d felett         veľmi tvrdá voda

 

Meracia hranica  EKOTEST-u:  po jednej nemeckej stupnice jedna kvapka reagentu.

TVRDOSŤ VODY

  • V prírodnom cykle vody sa minerálne látky rozpúšťajú v mäkkej dažďovej vode, keď preniká zemou - predovšetkým vápnik, sadra a síran horečnatý. Podľa zloženia konkrétnej horniny sa jedna alebo druhá látka rozpúšťajú vo vode.
  • Veľké množstvo minerálnych látok indikuje tvrdosť vody. Minerálna voda je preto výnimočne tvrdá voda.

                   

  • Voda so stredným stupňom tvrdosti sa v zásade považuje za najvhodnejšu pitnú vodu.

 

Detaily o tvrdosti vody

Tvrdosť vody sa určuje napríklad v nemeckej stupnici tvrdosti (°d alebo dH):

1        0 –   7 °d    mäkká

2        7 – 14 °d    stredne tvrdá

3      14 – 21 °d    tvrdá

4       nad 21 °d    veľmi tvrdá

 

 

Vodu, ktorá obsahuje väčšie množstvo rozpustených solí vápnika a horčíka, nazývame tvrdá voda. Podľa obsahu aniónov kyselín rozlišujeme prechodnú (uhličitanovú) a trvalú tvrdosť vody, ktorú spôsobujú najmä sírany.

  • Prechodnú tvrdosť vody zapríčiňuje rozpustený hydrogénuhličitan vápenatý a horečnatý. Počas zohrievania vody sa hydrogénuhličitan vápenatý rozkladá na oxid uhličitý a málo rozpustný uhličitan vápenatý:

Ca(HCO3) ---------> CaCO3 + H2O + CO2

  • Rozpustnosť oxidu uhličitého vo vode sa s teplotou znižuje a uhličitan vápenatý sa usadzuje ako tzv. vodný kameň, napr. na ohrievacích špirálach, vykurovacom potrubí alebo v hrncoch. Povarením teda možno prechodnú tvrdosť vody odstrániť. Prechodná a trvalá tvrdosť vody tvoria spolu celkovú tvrdosť vody.
  • Tvrdosť vody sa v praxi hodnotí stupnicami tvrdosti vody - mäkká, stredne tvrdá (optimálna), tvrdá, príp. veľmi tvrdá - v ktorých je zahrnutá celková tvrdosť vody. Poznanie stupňa tvrdosti je pre nás dôležité, napr. pri dávkovaní pracích prostriedkov. Na obaloch pracích prostriedkov sa vyjadruje tvrdosť vody obsahom iónov v litri vody alebo slovne.
  • Tvrdosť vody možno bežne znížiť pridaním napr. dekahydrátu uhličitanu sodného (sóda) alebo polyfosforečnanu sodného (napr. Calgon).
  • Na území Slovenskej republiky je tvrdosť vody veľmi rozdielna a závisí od typu pôdy a od ročného obdobia.
  • Voda z prameňov bohatých na zrážky, ktorá pochádza z málo rozpustných vrstiev hornín, je mäkká.
  • Voda v oblastiach chudobných na zrážky je tvrdšia. V oblastiach bohatých na vápenec a sadrovec môže byť voda veľmi tvrdá.

 

Tabuľka ukazuje, čo sa stane, keď sa 10 ml každého roztoku v tabuľke zmieša s 1 ml mydlového roztoku:

 

Použitý roztok               Prítomné ióny                          Reakcia s tvrdou vodou

chlorid sodný                  Na+, Cl-                           žiadna zrazenina, veľa mydlovej peny

chlorid vápenatý             Ca2+, Cl-                veľa vločkovitej zrazeniny, málo mydlovej peny

dusičnan draselný            K+, NO3-                   žiadna zrazenina, veľa mydlovej peny

dusičnan horečnatý         Mg2+, NO3-           veľa vločkovitej zrazeniny, málo mydlovej peny

síran sodný                      Na+, SO42-                žiadna zrazenina, veľa mydlovej peny

síran železnatý                Fe2+, SO42-            veľa vločkovitej zrazeniny, málo mydlovej peny

 

Prečo sa tvorí "pena"?

Hlavnou príčinou tvrdosti vody sú Ca 2+ ióny. Mydlo obsahuje soli ako palmitan a stearan sodný.

Keď sa tvrdá voda zmieša s mydlom, vápenaté ióny v tvrdej vode reagujú s palmitanovými a stearanovými iónmi v mydle vytvárajúc nerozpustnú vločkovitú usadeninu stearanu a palmitanu vápenatého. Táto usadenina je pena. Ca2+ (aq) + 2 X- (aq) ----------> CaX2 (s)

v tvrdej vode v mydle pena

 

Mydlo aj detergenty sa používajú na čistenie, ale líšia sa jedným dôležitým spôsobom.

·         Detergenty, ako roztoky na umývanie riadu, nedávajú penu s tvrdou vodou. Na rozdiel od mydiel totiž neobsahujú ióny, ktoré reagujú s iónmi vápnika z tvrdej vody za vzniku usadeniny.

 

Ako vzniká tvrdá voda?

Keď prší, dážď reaguje s oxidom uhličitým vo vzduchu za vzniku kyseliny uhličitej

H2O (l) + CO2 (g) ------------> H2CO3 (aq)

Keď tento zriedený roztok kyseliny uhličitej preteká cez vápenec alebo kriedu, reaguje s uhličitanom vápenatým v skalách za vzniku hydrogenuhličitanu vápenatého

CaCO3 (s) + H2CO3 (aq) --------> Ca(HCO3)2 (aq)

vo vápenci v dažďovej vo v tvrdej vode

 

Na rozdiel od CaCO3, hydrogenuhličitan je rozpustný vo vode a Ca2+ ióny robia vodu tvrdou. Uhličitan vápenatý v kriede a vápenci je hlavnou príčinou tvrdosti vody. V niektorých oblastiach síran vápenatý, ktorý sa vyskytuje ako sadrovec (CaSO4. 2 H2O) a anhydrid (CaSO4) taktiež zapríčiňuje tvrdosť. Síran vápenatý je len nepatrne rozpustný vo vode, ale dostatočne sa rozpúšťa na vznik tvrdej vody. Vo vápencových oblastiach vznikli jaskyne, keď dažďová voda reagovala s vápencovými skalami

 

Zmäkčovanie tvrdej vody

Tvrdá voda zvyčajne chutí lepšie ako mäkká voda. Rozpustené látky v tvrdej vode pomáhajú taktiež produkovať tvrdé zuby a kosti, ktoré obsahujú uhličitan a fosforečnan vápenatý. Ale tvrdá voda má niekoľko nevýhod v porovnaní s mäkkou vodou:

• používa viac mydla ako mäkká voda

• produkuje penu, ktorá vyzerá nevzhľadne (vločkovitá biela zrazenina)

• zapríčiňuje vznik "šupín" vo vodných trubiciach a kanviciach, ktoré môžu upchať trubice a redukujú výkonnosť kanvíc

• je nutné odstraňovať tvrdosť vody v niektorých oblastiach, čo je príčinou extra výdavkov

Keď sa tvrdá voda vyvarí alebo povrie, hydrogenuhličitan vápenatý v nej sa rozkladá na uhličitan vápenatý, vodu a oxid uhličitý:

Ca(HCO3)2 (aq) ----------> CaCO3 (s) + H2O (l) + CO2 (g)

Uhličitan vápenatý je nerozpustný a tvorí nánosy vnútri kanvice, či trubíc. Táto reakcia je reverzibilná k tej, ktorou vzniká tvrdá voda.

Reakcia taktiež objasňuje tvorbu stalagmitov a stalaktitov vo vápencových jaskyniach. Teplota vnútri jaskýň je práve vhodná na rozklad niektorej tvrdej vody a necháva nepatrné vrstvy CaCO3. Viac vody kvapká dolu a nánosy sa zväčšujú. Nánosy takto vznikajú, kde kvapky zasahujú podlahu. Po stovkách rokov nánosy rastú do obrovských stalagmitov a stalaktitov.

Ako sa zmäkčuje tvrdá voda?

V niektorých oblastiach látky, ktoré zapríčiňujú tvrdosť vody musia byť odstránené. To sa nazýva zmäkčovanie vody. Za účelom zmäkčovania vody musíme odstrániť vápenaté ióny. Možno to urobiť viacerými spôsobmi:

• Povarením

 Povarením sa rozkladá Ca(HCO3)2 vytvorením nerozpustného CaCO3. (Pozri vyššie.) Toto odstráni tvrdosť zapríčinenú hydrogenuhličitanom vápenatým, ale povarenie neodstráni tvrdosť zapríčinenú síranom vápenatým. Kvôli tomu tvrdosť spôsobená CaSO4 sa nazýva trvalá tvrdosť vody, na rozdiel od prechodnej tvrdosti vyvolanej Ca(HCO3)2

• Destiláciou

Destiláciou vzniká čistá voda, odstraňujú sa obe, prechodná i trvalá tvrdosť.

Pridaním umývacej sódy

Umývacia sóda a kúpeľná soľ obsahujú uhličitan sodný. Pridaním tohto k tvrdej vode sa odstránia všetky vápenaté ióny ako zrazenina uhličitanu vápenatého:

Ca2+ (aq) + CO32- (aq) ---------------> CaCO3 (s)

v tvrdej vode v umývacej sóde

Výmenou iónov

Najpohodlnejšou možnosťou zmäkčovania vody je používanie iónomeničov. Voda prechádza cez stĺpec obsahujúci špeciálnu látku. Táto látka obsahuje sodné ióny, ktoré nahradia vápenaté ióny, keď tvrdá voda preteká stĺpcom. Sodné ióny nespôsobujú tvrdosť, takže voda je teraz mäkká:

Ca2+ (aq) + 2 Na+ (s) ----------------> Ca2+ (s) + 2 Na+ (aq)

v tvrdej vode v iónomeniči v iónomeniči v tvrdej vode.

Tvrdosťou vody sa vyjadruje obsah vo vode rozpustených nerastov, z ktorých prevažuje vápnik a horčík.

Každá voda obsahuje minerály v prírodnej podobe, ich obsah závisí od geologickej skladby horniny, ktorou voda v podzemí preteká.

 

Odporúčaná tvrdosť pitnej vody:

·         obsah vápnika a horčíka

1,1 až 5,0 mmol/l. Vápnik, ktorý tvorí hlavnú zložku tvrdosti, nemá žiadne negatívne účinky

na zdravie. Voda z vodovodu je vlastne najjednoduchším každodenným zdrojom vápnika a horčíka

pre organizmus človeka.

 

Nežiadúce prejavy tvrdej vody :

Tvorba vodného kameňa vo varných nádobách, práčkach, teplovodných trubkách, ohrievačoch vody a kotloch, vyššia spotreba pracích prostriedkov.

 

 Prečo je informácia o tvrdosti vody potrebná?

  • Pokiaľ je úroveň tvrdosti vody nízka, a teda voda je mäkká, znamená to, že stačí použiť menšie množstvo pracieho prášku. Balenia pracieho prášku väčšinou obsahujú údaj o tom, koľko prášku treba použiť v závislosti od tvrdosti vody.
  • Pokiaľ je voda mäkká, môžeme ušetriť až 20 % pracieho prášku, čo je nielen dobré pre naše peňaženky, ale aj pre životné prostredie. 

Ak je voda veľmi mäkká, netreba použiť zmäkčovače či aviváž. Na druhej strane tvrdá voda potrebuje zmäkčiť, pretože kvôli obsahu vápnika sa bielizeň stáva tvrdšou

 

Náhledy fotografií ze složky Mladí bádatelia analyzujú

 

 

 

Z DALŠÍCH WEBŮ

REKLAMA