Определение форм мышьяка (As3+ и As5+) в водных растворах методом инверсионной вольтамперометрии

Курсовая работа

Тема: Определение форм мышьяка (As³⁺ и As⁵⁺) в водных растворах методом инверсионной вольтамперометрии .

План:

1. Введение (актуальность)

- токсичность мышьяка

- заражение подземных  вод мышьяком

- очистка вод от мышьяка)

2. Свойства  As³⁺ и As⁵⁺

(окислительно- восстановительные;  кислотно – основные)

3. Методы определения As³⁺ и As⁵⁺
4. Метод инверсионной вольтамперометрии для As³⁺ и для As⁵⁺
5. Озон. Влияние озона на  As³⁺ и As⁵⁺
6. Фосфаты. Поведение мышьяка As³⁺ и As⁵⁺ в присутствии фосфатов.

25-30 листов

Введение

Мышьяк  – это загрязняющее вещество подземных  вод, которое можно найти во многих регионах мира. По своему количеству в  земной коре он находится на 20 месте, а по количеству в теле человека – на 12. Не имея вкуса и запаха, мышьяк широко используется в качестве пропиточного состава для древесины и яда для уничтожения сорняков, крыс и насекомых.

Даже  в малых концентрациях он токсичен для людей. Однако растворимость  мышьяка в воде настолько мала, что его присутствие в воде обычно связано с разработкой месторождений или с металлургическими процессами в районе водосброса; кроме того, мышьяк может попасть в воду вместе с поверхностными стоками с сельскохозяйственных площадей, на которых в качестве промышленных ядов использовались вещества, содержащие мышьяк.

Мышьяк  может существовать в воде в двух формах: трёхвалентный мышьяк, известный  как As³⁺, и пятивалентный мышьяк, известный как As⁵⁺. Обе эти формы можно удалить с помощью соответствующих методов очистки – адсорбции, тонного обмена, обратного осмоса и др.

В коллоидном состоянии  мышьяк может быть удален в процессе обычных операций по очистке воды. Согласно Федеральным нормам общее  содержание мышьяка в воде систем хозяйственно-бытового водоснабжения  не должно превышать 0,1 мг/л. Если это  вещество органического происхождения, то его можно удалить путем окисления органического вещества с последующей коагуляцией или путем адсорбции, например, гранулированным активированным углем.

  
 
Заключение

Высокая токсичность мышьяка  известна с древнейших времен. С отравлением мышьяком связывают смерти римского императора Нерона и Наполеона Бонапарта. Сообщения о систематических по разным причинам отравлениях мышьяком среди населения появляются в XVIII в. В XIX в. в моду вошли обои, окрашенные с применением зеленого мышьяксодержащего красителя. Об участившихся смертях детей, проживавших в комнатах с такими обоями, писали в 1860 г. медицинский журнал The Lancet и газета The Time. Только в 1890 г. производители согласились прекратить выпуск этой продукции.

О мышьяке в питьевой воде заговорили в XX в. Катастрофических масштабов эта проблема достигла в Бангладеш и в Индии, в Западной Бенгалии. В Бангладеш в 2/3 трубчатых колодцев, построенных за последние 20 лет (около 3 млн), в питьевой воде содержание мышьяка превышает ПДК, установленное Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ). Строительство этих колодцев в свое время преследовало цель уменьшить потребление загрязненной поверхностной воды. Данная цель была достигнута, но взамен получили то, что впоследствии стали именовать "массовым отравлением мышьяком". Вода в 8-12 млн колодцев содержала до 1660 мкг/л мышьяка при установленной в стране ПДК по мышьяку в питьевой воде 50 мкг/л (рекомендации ВОЗ 10 мкг/л). По разным оценкам от 37 до 77 млн человек в стране вынуждены постоянно потреблять загрязненную мышьяком воду. Мышьяк в подземных водах это проблема не только Бангладеш и Западной Бенгалии. По оценкам ВОЗ 130 млн человек в мире потребляют воду, содержащую свыше 50 мкг/л мышьяка. К странам, находящимся в зоне риска, относят Индию (40 млн чел.), Бангладеш (30 млн чел.), США (2,5 млн чел.), КНР (1,5 млн чел.) и многие другие. На рис. 1 в красный цвет окрашены территории, где в подземных водах содержится мышьяк. Высказывается мнение, что только патогенные микроорганизмы в природных водах распространены больше.

Мышьяк в подземные  воды попадает в результате геотермальных  процессов, растворения минералов (например, окисление пирита), десорбции в  окислительной среде, восстановительной  десорбции и растворения. Как  установлено, в дельте Ганга источником мышьяка в подземных водах являются минеральные отложения в Гималаях.

В окислительных условиях мышьяк присутствует в виде арсената As (V), в восстановительных условиях в виде арсенита As (III). В слабоокислительной среде присутствуют обе формы мышьяка. Восстановительное растворение молодых мышьяксодержащих минеральных отложений является причиной повышенных содержаний мышьяка в подземных водах в Западной Бенгалии. По этим же причинам повышенные концентрация мышьяка в подземных водах отмечены во Вьетнаме и Камбодже. Во Внутренней Монголии (КНР) этот показатель достигает 1800 мкг/л. Выделение мышьяка в результате растворения минералов обнаружено в в вулканических зонах Италии, Мексики, Чили и Аргентины. Причиной растворения мышьяка может стать окисление сульфидных минералов в результате горных разработок. Это происходит в США, Канаде, Мексике, Латинской Америке, Гане, ЮАР, Зимбабве, Таиланде, Германии, Греции, Великобритании. В последние годы было установлено влияние шахтных отходов на загрязнение подземных вод мышьяком в Польше, Республике Корея, Бразилии, Буркина-Фасо (здесь до 1630 мкг/л).

Международное агентство  по исследованию раковых заболеваний (IARC) относит мышьяк к первой группе наиболее опасных канцерогенов. Систематическое употребление воды, загрязненной мышьяком, вызывает рак и патологические изменения кожи, такие как гиперпигментация, гиперкератоз, гангрену, рак кожи, легких, мочевого пузыря. Мышьяк может быть причиной сердечно-сосудистых заболеваний, бесплодия и замедленного развития детей. В регионах с повышенным содержанием мышьяка в природной среде значительные его концентрации могут быть не только в питьевой воде, но и в продуктах питания, рыбе, мясе, рисе. В индустриальных зонах повышенные содержания соединений мышьяка могут быть в атмосферном воздухе.

В странах Европы ПДК по мышьяку в питьевой воде составляет 10 мкг/л. При этом специалисты отмечают, что этот показатель установлен исключительно  из практических соображений (предел определения  и экономически оправданная степень  очистки от мышьяка), т.е. концентрации ниже 10 мкг/л также могут вызвать проблемы со здоровьем. В этой связи в некоторых странах установлены более жесткие ПДК: 5 мкг/л в Дании и штате Нью-Джерси (США); 7 мкг/л в Австралии. Американский совет охраны природных ресурсов рекомендует ПДК на уровне 3 мкг/л. Некоторые специалисты считают, что ПДК по мышьяку в питьевой воде должна быть не более 1 мкг/л, тем более, что технически в настоящее время это уже достижимо. Вместе с тем считается, что в Европе нет проблем с обеспечением соблюдения ПДК по питьевой воде. И, все-таки, определенная озабоченность существует в Италии, Испании, Венгрии и Румынии, где может потребоваться специальная обработка питьевой воды для снижения содержания мышьяка.

Трагично то, что не антропогенные факторы (или не только, или не столько) стали причиной загрязнения воды мышьяком в Бангладеш. Страна стоит на земле, которая родит мышьяк. Трагично то, что столь масштабное загрязнение воды происходит в одной из беднейших стран мира. Нельзя сказать, что в стране не предпринимаются никакие меры. Что-то делают правительственные и неправительственные организации, есть содействие международных организаций.

Но реальность такова —  при сохранении ситуации по мнению ВОЗ в ближайшее время каждая десятая смерть в стране среди взрослого населения будет связана с мышьяком.