Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,736

ВЛИЯНИЕ ПРИРОДНОГО МИНЕРАЛА ШУНГИТА НА НЕКОТОРЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ

Марцев А.А. 1 Подолец А.А. 1
1 ФГБОУ ВПО «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»
В статье приводятся результаты исследования влияния щебня шунгита на такие показатели воды, как pH, общая минерализация, электропроводность, содержание катионов (NH4+, K+, Na+, Mg2+, Sr2+, Ba2+, Ca2+) и анионов (Cl−, SO42−, NO3−, F−, СО32−). Установлено, что добавление щебня шунгита в емкость с водопроводной водой достоверно существенней, по сравнению с процессом отстаивания, повышает водородный показатель воды. Одновременно происходит снижение в воде общей минерализации (что ведет к уменьшению показателя электропроводности). Данное обстоятельство вероятно, обусловлено либо выделением шунгитом в воду коагулянтов, либо его сорбционными свойствами. Было выявлено статистически значимое снижение концентрации Ca2+, по другими катионам значительных изменений их концентраций не произошло. Что касается анионов, то по Cl− и по NO3− произошло статистически достоверное увеличение их концентраций. Статистически достоверное снижение произошло по СО32−, что с аналогичным действием по Ca2+ можно использовать для снижения жесткости воды.
вода
шунгит
pH
катионы
анионы
1. Абдуллин М.З. Применение шунгита в качестве наполнителя вальцуемных полиуретанов / М.З. Абдуллин, Д.И. Фазылова, Л.А. Зенитова, И.Ш. Абдуллин, М.Ф. Шаехов // Вестник Казанского технологического университета. – 2010. – № 10. – С. 118–123.
2. Боголюбова Н.В. Оптимизация процессов пищеварения и обмена веществ в организме овец при использовании комплекса эрготропных веществ в составе минерала шунгита / Н.В. Боголюбова, В.Н. Романов, В.А. Девяткин, Ю.К. Калинин // Ветеринория и кормление. – 2014. – № 5. – С. 88–90.
3. Голдовская Л.Ф. Химия окружающей среды / Л.Ф. Голдовская // Лаборатория знаний. – 2007. – 295 с.
4. Ежегодный доклад «О состоянии окружающей среды и здоровья населения Владимирской области в 2014 году». Под ред. А.А. Мигачева. – Владимир, 2015.
5. Пономарев А.П. Феномен воздействия водных экстрактов шунгита на микроорганизмы / А.П. Пономарев, Л.В. Фролова // Прикладная аналитическая химия. – 2013. – Т. 4, № 1 (9). – С. 10–18.
6. Пономарев А.П. Хелатирующее воздействие водных экстрактов шунгита на микроорганизмы / А.П. Пономарев, Л.В. Фролова // Дезинфекция, Антисептика. – 2013. – Т. 4, № 1 (13). – С. 50–58.
7. Серегина Н.В. Ингибирование протеолитических и сахаролитических ферментов Pseudomonas Aeruginosa под действием экстракта шунгита / Н.В. Серегина, Т.В. Честнова // Вестник новых медицинских технологий. – 2008. – Т. 15, № 4. – С. 167–168.
8. Скоробогатов Г.А. Ионообменные свойства шунгитов, контактирующих с водой / Г.А. Скоробогатов, А.В. Бахтиаров, Ю.А. Ашмарова // Экологическая химия. – 2012. – Т. 21, № 2. – С. 125–129.
9. Тремасова А.М. Влияние шунгита на иммунный статус телят / А.М. Тремасова, Ф.Г. Ахметов, В.П. Коростылева // Российский журнал «Проблемы ветеринарной санитарии, гигиены и экологии». – 2011. – № 2 (6). – С. 97–98.
10. Ягов В.В. Изучение сорбции высокотоксичных ионов тяжелых металлов природными шунгитами / В.В. Ягов, И.В. Ягова, О.Ю. Васильева, А.В. Бородин, А.Н. Жучков, А.С. Берлянд // Химико-фармацевтический журнал. – 2008. – Т. 42, № 11. – С. 41–44.

Проблема качества питьевой воды затрагивает очень многие стороны жизни человеческого общества в течение всей истории его существования. Большинство примесей в водопроводной воде довольно безвредны и никаких шлаков в организме не оставляют, но любые примеси радикально ухудшают вкус воды и чрезвычайно мешают на ней готовить, поэтому улучшение качества воды становится не прихотью, а необходимостью. Вода, используемая для питьевых целей, в каждом регионе мира имеет свои химические особенности, обусловленные природными факторами данной географической зоны, так называемыми геохимическими аномалиями – избытком или недостатком того или иного химического элемента в воде и почве [3]. Для Центрального региона России одной из таких особенностей химического состава природной воды, используемой для питьевых целей, является повышенная общая жесткость.

Качество воды источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения в городах и муниципальных районах Владимирской области, по ежегодным докладам администрации, различается как по микробиологическим, так и по санитарно-химическим показателям. Основную долю несоответствующих гигиеническим нормативам проб по микробиологическим показателям вносят поверхностные источники. Процент нестандартных проб по микробиологическим показателям в поверхностных источниках водоснабжения держится на высоком уровне – 89,4 %, что связано с высокой антропогенной нагрузкой на данные территории. Что касается содержания тяжелых металлов в питьевой воде, то следует отметить постоянное превышение норм по железу и марганцу. Это превышение обусловлено тем, что для водных объектов Владимирской области характерно присутствие ионов железа и марганца природного происхождения [4].

В настоящее время проводятся исследования, направленные на использование щебня шунгита не только в целях очистки воды [8, 10], но и в сельском хозяйстве [2, 9], микробиологии [5, 6, 7] и даже в технологическом производстве [1].

Таким образом, всестороннее изучение свойств данного природного материала весьма актуально. Целью же нашего исследования является изучение влияния природного минерала шунгита на физико-химические показатели воды.

Материалы и методы исследования

В колбы с водопроводной водой (500 мл) был помещен щебень шунгита (15 г). В контроле была водопроводная вода (500 мл). В первый же день были сделаны пробы на физико-химические свойства водопроводной воды. Эксперимент длился 11 суток, в течение которых определялись свойства воды с шунгитом и контроля на 1, 4, 7 и 11 сутки. Опыт был поставлен в двух повторностях. С помощью pH-метра HI 83141 (N) фирмы «HANNA» определяли водородный показатель. С помощью микропроцессорного портативного кондуктометра-солемера HI 9835 фирмы «HANNA» определяли общую минерализацию, электропроводность и процентное содержание NaCl. Количественное содержание катионов (NH4+, K+, Na+, Mg2+, Sr2+, Ba2+, Ca2+) и анионов (Cl, SO42−, NO3, F, СО32−) определяли с помощью системы капиллярного электрофореза «Капель-104Т» по следующим методикам:

● ПНД Ф 14.1:2:4.167-2000 (для определения катионов);

● ПНД Ф 14.1:2:4.157-99 (для определения анионов).

Статистическую обработку проводили с помощью программы Statistica. Статистически значимую разницу между опытом и контролем определяли с помощью t-критерия для двух независимых выборок в программе Statistica.

Результаты исследования и их обсуждение

В результате проведенных экспериментов было установлено, что в течение 11 суток водородный показатель изменяется в сторону повышения как в опыте, так и в контроле (табл. 1). Уже на первые сутки опыта в контроле наблюдается статистически значимое (p = 0,000308) отличие показателя pH от аналогичного показателя в день забора. Между опытом и контролем статистически значимые отличия также есть уже на 1 сутки (p = 0,000459). Таким образом, оказалось, что процесс подщелачивания в опытных образцах происходит достоверно интенсивней.

Процесс отстаивания воды на показатель общей минерализации статистически достоверно не повлиял (между контролем в день забора и на 11 сутки p = 0,056544). В опытных же образцах, напротив, показатель общей минерализации на 11 сутки снизился на 23,35 % (на 11 сутки p = 0,002355), а статистически значимое отличие проявилось уже на 4 сутки (p = 0,013606). То же самое было обнаружено при анализе электропроводности, что вполне логично, т.к. эти два показателя находятся в тесной связи друг с другом. Можно предположить, что именно снижение показателя общей минерализации и привело к снижению электропроводности.

На основе полученных данных было выдвинуто предположение, что минерал шунгит, погруженный в емкости с водопроводной водой, либо выделяет коагулянты (что вполне вероятно, т.к. в процессе эксперимента в емкостях с шунгитом образовался осадок), либо проявляет себя как сорбент. Одновременно с помощью системы капиллярного электрофореза «Капель-104Т» нами был проанализирован катионно-анионный состав исследуемых образцов. Результаты представлены в табл. 2 и 3.

Отмечаем, что на 11 сутки в опытных образцах произошло существенное снижение концентрации ионов кальция (на 36 %), при том что в контроле тот же показатель снизился на 16,8 %. Стоит добавить, что статистически достоверное отличие в концентрациях Ca2+ между днем забора и контролем и опытом произошло на 11 и 7 сутки соответственно. Что касается динамики концентраций других катионов, то существенных изменений не произошло.

Таблица 1

Физико-химические показатели опытных растворов

pH

День забора

1 сутки

4 сутки

7 сутки

11 сутки

контроль

7,725

8,01

8,32

8,47

8,39

опыт

7,725

8,3

8,525

8,51

8,55

Общая минерализация (мг/л)

День забора

1 сутки

4 сутки

7 сутки

11 сутки

контроль

197

197

196

197

188

опыт

197

189,5

173

160,5

151

Электропроводность (µs)

День забора

1 сутки

4 сутки

7 сутки

11 сутки

контроль

393,5

393

392,5

393

378

опыт

393,5

378,5

350,5

321,5

302,5

Таблица 2

Содержание катионов в опытных растворах (мг/л)

 

День забора

1 сутки

4 сутки

7 сутки

11 сутки

   

Контр.

Опыт

Контр.

Опыт

Контр.

Опыт

Контр.

Опыт

NH4+

0,16

0

0,05

0,13

0

0

0

0,04

0,029

K+

2,33

1,18

1,17

1,29

1,17

1,39

1,14

2,79

1,96

Na+

10,21

9,05

9,65

9,13

9,02

9,95

9,83

9,93

9,22

Mg2+

16,69

16,79

18,035

18,05

17,53

17,9

17,16

18,13

17,37

Sr2+

0,66

0,07

0,18

0,28

0,39

0,27

0,19

0,55

0,62

Ba2+

0,14

0,13

0,16

0,16

0,17

0,15

0,15

0,14

0,13

Ca2+

57,58

53,62

59,23

61,67

54,12

59,42

43,59

47,9

36,84

Таблица 3

Содержание анионов в опытных растворах (мг/л)

 

День забора

1 сутки

4 сутки

7 сутки

11 сутки

   

Контр.

Опыт

Контр.

Опыт

Контр.

Опыт

Контр.

Опыт

Cl

12,17

12,73

13,3

13,92

13,17

13,83

13,16

15,35

14,12

SO42−

15,02

16,05

17,04

17,76

18,13

18,12

18,85

19,97

21,34

NO3

0,58

0,59

0,61

0,71

0,70

0,64

0,91

0,68

1,14

F

0,24

0,25

0,13

0,19

0,22

0,01

0,15

0,12

0,20

СО32−

180

166,6

165,75

172,6

157,3

147,2

116,9

159,8

129

Существенные изменения в контроле и опыте по сравнению с днем забора воды произошли в концентрациях следующих анионов: конц. Cl увеличилась существенней (р = 0,007215) в контроле (20,8 % против 16 % в опыте); конц. NO3 увеличилась статистически достоверно (р = 0,002894) в опыте (96,5 % против 17,2 % в контроле); конц. СО32− значительней (р = 0,014965) снизилась в опыте (28,3 % против 11,2 % в контроле).

Заключение

В результате проведенного эксперимента было установлено, что при добавлении в водопроводную воду щебня шунгита статистически достоверно ускоряется процесс подщелачивания. Одновременно происходит снижение общей минерализации воды, обусловленное либо выделением шунгитом в воду коагулянтов, либо сорбционным действием шунгита по отношению к ионам Ca2+ и СО32−. Также установлено, что присутствие щебня шунгита незначительно усиливает либо замедляет действие процесса отстаивания воды по ряду ионов.


Библиографическая ссылка

Марцев А.А., Подолец А.А. ВЛИЯНИЕ ПРИРОДНОГО МИНЕРАЛА ШУНГИТА НА НЕКОТОРЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ // Успехи современного естествознания. – 2015. – № 11-1. – С. 62-64;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=35671 (дата обращения: 19.10.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074