hid roke mija

Agronomski fakultet

Sveučilište u Zagrebu

HIDROKEMIJA

Skripta za vježbe

Doc. dr. sc. Piria Marina

Mr. sc. Tomljanović Tea

Zagreb, 2006

2

SADRŽAJ

1. UVOD .....................................................................................................................................4

2. FIZIKALNE I KEMIJSKE OSOBINE VODE ..............................................................................5

2.1. FIZIKALNE OSOBINE VODE ...........................................................................................5

2.1.1. Temperatura vode.....................................................................................................5

2.1.2. Strujanja vode ...........................................................................................................6

2.1.3. Svijetlost ...................................................................................................................7

2.1.4. Gustoća vode............................................................................................................9

2.2. KEMIJSKE OSOBINE VODE..........................................................................................10

2.2.1. Kisik ........................................................................................................................12

2.2.2. Ugljični dioksid ........................................................................................................15

2.2.3. Aktivna reakcija ( pH ) .............................................................................................18

2.2.4. Hranjive soli ............................................................................................................20

3. VJEŽBE ................................................................................................................................28

Vježba 1: Temperatura .............................................................................................30

Vježba 2: Prozirnost..................................................................................................30

Vježba 3: Organoleptička obilježja vode....................................................................31

Vježba 4: Odreñivanje koncentracije kisika po Winklerovoj metodi (mg l-1) ................35

Vježba 5: odreñivanje kisika spektrofotometrijski (C 100 Series) ...............................37

Vježba 6: Potrošak KMnO4, mg l-1 .............................................................................39

Vježba 7: Odreñivanje koncentracije slobodne CO2, mgl-1 .........................................41

Vježba 8: Odreñvanje vezane CO2 (Alkalinitet) pomoću metiloranž indikatora ...........42

Vježba 9: Karbonatna tvrdoća vode,°dH......................................... ...........................43

Vježba 10: Odreñivanje pH vrijednosti spektrofotometrijski........................................44

Vježba 11: Odreñivanje vrste pojedine vode .............................................................45

4. PRILOZI................................................................................................................................49

Prilog 1. Tablica za unos osnovnih kemijskih parametara ..................................................50

Prilog 2. Tablica za unos podataka dobivenih spektrofotometrom......................................51

Prilog 3. Procedura za odreñivanje visokih koncentracija NH3 u vodi putem spektrofotometra

.........................................................................................................................................52

Prilog 4. Procedura za odreñivanje niskih koncentracija NH3 u vodi putem spektrofotometra

.........................................................................................................................................53

Prilog 5. Procedura za odreñivanje koncentracije slobodnog klora u vodi putem

spektrofotometra...............................................................................................................54

Prilog 6. Procedura za odreñivanje Ca tvrdoće vode putem spektrofotometra....................55

Prilog 7. Procedura za odreñivanje Mg tvrdoće vode putem spektrofotometra ...................56

3

Prilog 8. Procedura za odreñivanje koncentracije NO3- putem spektrofotometra ................58

Prilog 9. Procedura za odreñivanje visokih koncentracija NO2- putem spektrofotometra.....59

Prilog 10. Procedura za odreñivanje niskih koncentracija NO2- putem spektrofotometra.....60

Prilog 11. Procedura za odreñivanje koncentracije visokih vrijednosti PO4- putem


Prilog 12. Procedura za odreñivanje koncentracije niskih vrijednosti PO4- putem


Prilog 13. Procedura za odreñivanje fosfora putem spektrofotometra ................................63

Prilog 14. Procedura za odreñivanje koncentracije SiO2 putem spektrofotometra...............64

5. SEMINARSKI RADOVI..........................................................................................................65

6. LITERATURA........................................................................................................................68

7. INDEKS ................................................................................................................................69

4

1. UVOD

Voda kao životni prostor djeluje na živa bića svojim fizikalnim i kemijskim

karakteristikama. Promjenjivost pojedinih faktora ima ekološko značenje za

hidrobionte, jer uvjetuje karakteristične biološke cikluse, rasprostranjenost, brojnost

i dr. Optimalni su oni faktori, koji stvaraju uvjete da odreñena vrsta organizma

sačuva karakterističnu izmjenu tvari uz najmanje energetske gubitke. To znači, da

oni moraju biti najbolji za odvijanje svih, a ne samo pojedinih funkcija organizma.

Tada će se osigurati biološki napredak vrste.

Voda kao sredina u kojoj živi riba nije nikada u kemijskom pogledu čista, već ima u

sebi otopljenih organskih i anorganskih spojeva. Ti spojevi su potrebni za normalan

razvitak svih vodenih organizama.

Normalni rast riba ovisi o fizikalno – kemijskim i biološkim procesima, a ti procesi

odreñuju potrebni kvalitativni i kvantitativni sastav i dinamiku biljnih i životinjskih

organizama u dotičnoj vodi.

Prirodna hrana većine riba sastoji se od sitnih vodenih organizama koji lebde u vodi

(plankton) ili žive na dnu (fauna dna, bentos). Za normalan razvitak ovih

organizama i njihovu reprodukciju potrebne su razne vrste alga kojima se te

životinje hrane. Za razvitak alga i drugog vodenog bilja potrebne su razne mineralne

tvari, koje u vodi dolaze otopljene kao soli P, K, Ca, N, Mg, S, Fe, C.

Mineralne tvari dolaze u vodu na više načina. Neke od njih se unose sa drugom

vodom ili oborinama, a neke od njih nastaju u samoj vodi djelovanjem bakterija tj.

procesima mineralizacije. Tako u vodi nastaje jedan lanac koji vodi od anorganskih

tvari preko fito i zooplanktona do riba i opet natrag u mineralnu tvar. Ako u nekoj

vodi postoji dovoljna količina svih mineralnih tvari, pod povoljnim će uvjetima

(svjetlost, temperatura) doći do masovnog razvitka planktona i faune dna, pa će

takva voda biti veoma prikladna za ribarsko iskorištavanje.

5

2. FIZIKALNE I KEMIJSKE OSOBINE VODE

2.1. FIZIKALNE OSOBINE VODE

2.1.1. Temperatura vode

Većina hidrobionata su poikilotermni organizmi tj. temperatura tijela je ovisna o

temperaturi vode u kojoj žive. Ekološko se značenje temperature očituje u

rasprostranjenosti hidrobionata i brzini njihovih životnih procesa (disanja,

razmnožavanja, probavljanja hrane, brzine kretanja, osjetljivosti, preobrazbama,

veličini i dr.). Za mogućnost života općenito, postoji veliki dijapazon temperatura,

koji se kreće od 0°C do 50°C. Me ñutim, za svaku vrstu organizama karakteristične

su različite temperature, a temperaturna izdržljivost je karakteristična oznaka vrste.

Povišenjem temperature do odreñene granice, svi životni procesi poikilotermnih

organizama se ubrzavaju, što dovodi do porasta populacije odreñenih vrsta.

Meñutim, promjene temperature mogu dovesti i do disharmonije kemijskih reakcija

osnovnih životnih procesa.

O temperaturi ne ovise samo živi organizmi, nego i drugi faktori: gustoća vode,

mogućnost otapanja, fiziološko djelovanje plinova i dr. Za ribarska istraživanja

temperatura vode je jedan od najvažnijih pokazatelja stanja koje vlada u vodi.

Voda se zagrijava najviše radijacijom sunca i to postepeno, u proljeće i ljeti, a

hladi se u jesen i zimi. U umjerenom klimatskom pojasu, vode su obično

najtoplije krajem ljeta, a najhladnije krajem zime. Osim sezonskog, postoji i

dnevno zagrijavanje i hlañenje vode. Posebno toplinsko svojstvo vode - visok

toplinski kapacitet ili specifična toplina, uvjetuje da se voda sporo zagrijava i

sporo hladi. To svojstvo omogućuje vodenim organizmima postepeno

prilagoñavanje temperaturnim promjenama.

Temperature pojedinih vodenih sustava ovise o temperaturi temeljne vode koja ih

opskrbljuje, dubini i toplini zraka (klimi okoline). Zato u hladnim krajevima i

planinskim predjelima nalazimo obično hladne, a u nizinama tople vode.

U tekućicama, temperatura vode je u uskoj vezi s klimom područja kroz koje one

teku, kao i s brzinom i duljinom vodenog toka. Sezonske klimatske promjene

6

uvjetuju zagrijavanje vode. U proljeće i ljeti, temperatura vode se povećava od

izvora prema ušću, a zimi se od izvora prema ušću smanjuje.

Specifična težina vode važna je činjenica za održavanje života u vodi. Svježa

planinska ili šumom zasjenjena jezera ne omogućavaju život u vodi u tolikoj mjeri

koliko ravničarske vodene površine koje se s obzirom na sunčane zrake bolje

zagrijavaju. U nas za vrijeme ljetnih mjeseci prosječna temperatura vode iznosi

20°C, a to su najbolji uvjeti za uzgoj ribe.

Ovisnost specifične težine i temperature vode jedinstveno je riješena u prirodi.

Voda je najteža kod temperature +4°C; led i voda na temperaturi od + 5°C, 10°C,

15°C lakši su. Zato tijekom rashla ñivanja vode kod +4°C, s obzirom da je teža,

spustivši se na dno stvara zaštitni sloj.

(Vježba 1)

2.1.2. Strujanja vode

U pojedinim vodenim ekosistemima strujanja vode mogu biti različita. Mogu

nastati na dva načina: djelovanjem geomorfoloških prilika i djelovanjem

atmosferskih faktora.

Djelovanje geomorfoloških prilika je jako izraženo u tekućicama, jer zbog pada

terena dolazi do jakog gibanja vode u jednom smjeru, od izvora prema ušću. U

stajaćim vodama gibanja su najviše izražena u obliku valova, koji nastaju

uglavnom djelovanjem vodenih i zračnih masa.

Ekološko značenje strujanja vode je mnogostruko. Ono može imati jako erozivno

značenje i djelovati na sastav i raspored biocenoza u vodenim ekosustavima. U

područjima brzog toka vode i jakog udaranja valova mogu se razvijati samo

malobrojne vrste organizama, koje su posebno prilagoñene takvim uvjetima

života. Tako npr. u tekućicama s brzinom toka vode većom od 3,5 ms-1 nema

organizama, a uz strujanje od 1 ms-1 žive uglavnom svi organizmi koji naseljavaju

kopnene vode.

7

S druge strane, sporija gibanja vode su veoma važna u životu svih hidrobionata.

Očituju se u donošenju hranjivih tvari, kisika i drugih kemijskih elemenata, u

odstranjivanju produkata metabolizma, izjednačivanju temperature i dr.

2.1.3. Svijetlost

U vodenim je ekosistemima svjetlo je uvjet za postojanje autotrofnih organizama.

Za životinjske organizme, svjetlost ima signalno značenje (izražen

fotodinamičkim efektom). U nekim slučajevima, svjetlost djeluje na biokemijske

procese u organizmu (stvaranje vitamina), na način razmnožavanja, uvjetu, boju

hidrobionata i dr.

Osnovni izvor svjetla u vodi je sunčana radijacija, ali to mogu biti i hidrobionti, koji

žive na velikim dubinama i imaju svojstvo bioluminiscencije. Biološko značenje

luminiscencije prvenstveno je u privlačenju jedinki drugog spola i zaštiti.

Voda je gusta sredina, slabo propusna za svjetlo. Svjetlosna se energija

djelomično upija i raspršuje, a djelomično se pretvara u toplinu. Upijanje i

raspršivanje svjetla ovisi o spektralnom sastavu sunčeva zračenja, koje se sastoji

od vidljivog i nevidljivog dijela spektra. Vidljivi dio spektra se kreće preko crvenih

do ljubičastih, a nevidljive ultraljubičaste i infracrvene. Najintenzivnije se

apsorbira infracrveni i ultraljubičasti dio spektra.

Od vidljivog dijela spektra, kroz čistu vodu, do dubine od 10 m, prolazi svega 2%

crvenih zraka, 8% narančastih, 32% žutih i 75% plavih. U dubinu 500 do 1500 m,

prolaze samo violetne zrake.

Ukupna suma sunčeve radijacije na vodenu površinu ovisi o geografskom

položaju i sastavu atmosfere, a razlikuje se u pojedinim godišnjim dobima. Veliki

se dio odbija od vodene površine, ovisno o kutu pod kojim pada.

Zimi, kad je voda prekrivena ledom, uvjeti za prolazak svjetla su lošiji, a najlošiji

ako je površina leda prekrivena snijegom.

O promjenama svjetlosnih prilika ovisi boja vode. Isto tako, boja vode ovisi i o

sestonu (neživim česticama i živim organizmima) u vodi. Vode s malo sestona

imaju modru boju. Masovni razvoj planktonskih alga daje vodi odreñenu boju.

8

Takva je »vegetacijska« boja karakteristična za pojedine tipove voda i pokazuje

stupanj biološke produktivnosti.

Dio svjetla (3 do 50%), ovisno o pravcu zračenja i strujanja vode, odbija se, a

ostalo prodire kroz površinu. Ovo svjetlo je uz otopljene kemijske tvari drugi

osnovni uvijete života u vodi. Bez svjetla se ne može održati biljni svijet koji

proizvodi organske tvari.

Svjetlo, koje prodire u vodu, apsorbira se i pretvara u toplinsku energiju. Količina

prodiranja svjetla ovisna je o prozirnosti, odnosno o mutnoći vode. U našim

plitkim domaćim jezerima postoji mogućnost da svjetlo prodire do dna, odnosno

da se u čitavoj vodenoj masi razvija životna aktivnost.

Akademik Rezso Maucha konstatirao je da je proizvodnja organskih tvari vodenih

biljaka najveća pri optimalnim svjetlosnim odnosima. Manjak ili višak svjetla

umanjuje životnu aktivnost biljaka. Usporedo s tim, usporava se tempo izgradnje

organskih tvari, pa i proizvodnja kisika. Prejako svijetlo u plitkim prozirnim

vodama, ribnjacima, u ljetnim mjesecima štetno djeluje, jer se smanjuje prirodna

hrana zbog ograničenog tempa razvoja. Nestašica svjetla, naročito u zimskim

mjesecima, pod ledenom korom, prouzrokuje velike štete. Tada se, ne zbog

umanjene količine hrane, nego zbog nedostatka svjetla smanjuje ili prestaje

proizvodnja kisika kod bilja, jer prestaje razmjena plinova životinja kojima je

potreban kisik (primanje O2 - ispuštanje CO2).

U ribnjacima se moramo jednako boriti protiv pretjeranog ljetnog svjetla i zimske

nestašice svjetla. Ako zanemarimo intervenciju u ljetnim mjesecima, smanjuje se

proizvodnja riba, a ako ne interveniramo u zimskim mjesecima, izazvat ćemo

uginuće riba.

Ljeti se protiv prejakog svjetla možemo boriti kompleksnim gnojenjem vode

ribnjaka, raznovrsnim ribljim jatima (šaran, amur, bijeli i sivi tolstolobik itd.), koja

sprječavaju razvoj raznih vodenih biljaka, kako bismo omogućili brži razvoj alga

koje će vodu obojiti blagom zelenom bojom i ujedno je zasjeniti.

Prozirnost vode možemo mjeriti Secchijevim diskom. Sastoji se od jedne okrugle

limene ploče koja ima promjer od 20 do 25 cm, a obojena je bijelom bojom. Disk

se drži pomoću uzice pričvršćene u sredini plače. Na uzicu se na svakih 10 cm

9

poveže čvor da se maže ustanoviti dubina uronjenja. Prozirnost vode mjerimo

tako da disk postavljen na površinu vode polako spuštamo prema dubini i

zabilježimo kad nestane. Nakon toga ponovo polako izvlačimo i označimo kad se

ponovo pojavi. Presjek ovih dviju vrijednosti daje podatke o prozirnosti ribnjaka.

Prozirnost vode u dobro održavanom ribnjaku ljeti treba iznositi od 20 do 25 cm.

Ako je voda ribnjaka prozirna do dna, upućuje na loše iskorištavanje proizvodnih

mogućnosti.

Zimi se protiv nestašice svjetla može boriti čišćenjem snijega i probijanjem rupa

na ledenoj kori. Ako je ledena kora prozirna, dovoljno je samo pomesti snijeg.

Ako je snijeg zamrznut na ledenoj kori, bolje je napraviti rupu.

(Vježba 2, 3)

2.1.4. Gusto ća vode

Gustoća vode ovisi o temperaturi, količini otopljenih soli i tlaku. Obično se

odreñuje prema gustoći čiste vode, uz temperaturu od 4°C, kad je ona najguš ća i

iznosi 1 g cm-3. Mijenja se s temperaturom vode i dubinom. Manja je uz više i

niže temperature vode. Na površini, uz temperaturu 0°C, voda ima najmanju

gustoću, lakša je, a posljedica je toga da se voda smrzava najprije na površini.

Ta je pojava ekološki veoma važna, jer omogućuje prezimljivanje hidrobionata u

toplijem sloju ispod leda.

Gustoća vode uvjetuje kretanje i održavanje hidrobionata u vodenom stupcu. Što

je gustoća vode veća, oni se a njoj lakše održavaju u stanju lebdenja.

10

2.2. KEMIJSKE OSOBINE VODE

Općenito, kemijske analize se dijele na kvalitativnu i kvantitativnu.

Kvalitativnom kemijskom analizom odreñuje se kemijski sastav tvari, odnosno,

utvrñuje se od kojih je kemijskih elemenata ili kemijskih spojeva sastavljena

ispitivana tvar. Za ispitivanje sastava tvari koriste se kemijske i fizikalne metode.

Kemijske metode temelje se na kemijskim reakcijama pri kojima poznati reagens

s ispitivanom tvari daje novi spoj poznatog sastava.

Kvantitativnom kemijskom analizom se odreñuje količina spojeva ili elemenata

koji se nalaze u ispitivanom materijalu. Rezultati kvantitativne kemijske analize

temelje se na dvije vrste mjerenja: odreñivanju mase i volumena.

Gravimetrija se osniva na izdvajanju pojedinih komponenata iz ispitivanog

uzorka u obliku teško topivog spoja točno poznatog kemijskog sastava. Iz mase

izlučenog spoja ili elementa, kojeg kemijski sastav znamo, izračuna se količina

ispitivane tvari. Glavne skupine gravimetrijskih odreñivanja su:

1) Taloženje

2) Filtriranje i ispiranje taloga

3) Vaganje

4) Izračunavanje mase nepoznatog spoja

Najjednostavniji slučaj gravimetrijskog odreñivanja nekog spoja je kad samo taj

spoj ili njegov sastojak taloži iz otopine pogodnim reagensom, dok ostali sastojci

ostaju u njoj. Ako ne postoji specifični reagens, potrebno je odijeliti bilo dotični

sastojak bilo ostale sastojke koji mu smetaju. Postupci odjeljivanja uglavnom se

osnivaju na: taloženju, stvaranju kompleksnih iona, ekstrakciji, hlapljivosti,

elektrolizi.

11

Volumetrijske ili titrimetrijske metode sastoje se u mjerenju volumena otopine

reagensa točno poznate koncentracije (standardizirana otopina), koji je utrošen

za kvantitativnu reakciju s ispitivanom tvari poznatog volumena, ali nepoznate

koncentracije. Količina ispitivane tvari računa se iz izmjerenog volumena

standardne otopine, zbog čega se metoda zove volumetrija. Tvar koja se

odreñuje, titrira se standardiziranom otopinom, te se zato taj postupak naziva

titracija. S obzirom na kemijsku reakciju koja se kod titriranja dogaña izmeñu

traženog sastojka i reagensa titracijske otopine, razlikujemo četiri glavne grupe

volumetrijskih odreñivanja:

1) Metoda neutralizacije (acidimetrija, alkalimetrija)

2) Metoda oksidacije i redukcije (npr. otopina kalij-permanganata)

3) Metoda taloženja (taloženje iona iz otopine, koji sa Ag+ daju netopljive taloge

npr. AgCl)

4) Metoda stvaranja kompleksa (etilen-diamin-tetraoctena kiselina, EDTA)

12

2.2.1. Kisik

Kisik ima osnovnu važnost, jer je neodvojivi činitelj života. Ako ga nema ili ga nema

dovoljno, to ograničava uvjete života svih hidrobionata.

Kisik se stvara u vodi fotosintezom autotrofnih biljaka i ulaskom iz atmosfere. Troši

se disanjem biljnih i životinjskih organizama, ali i drugim oksidacijskim procesima u

vodi.

Prema zahtjevima za kisikom, hidrobionti se dijele na organizme koji mogu živjeti u

širokoj amplitudi kolebanja kisika – eurioksibionti i na organizme koji mogu živjeti

samo u uskim predjelima kolebanja kisika – stenooksibionte.

Nedostatak kisika u vodi može višestruko djelovati na hidrobionte i na opće

hidrokemijsko stanje. Stvaraju se uvjeti za nakupljanje organskih tvari i razvoj

saprofitskih organizama. Duga nestašica kisika smanjuje aktivnost organizama,

smanjuje mogućnost iskorištavanja hrane i smanjuje opću otpornost prema ostalim

nepovoljnim faktorima sredine.

Izvori kisika u vodi su:

1. Iz atmosfere – količina ovisi o parcijalnom tlaku i temperaturi

U tablici 1 mogu se vidjeti promjene u zasićenosti vode kisikom pri konstantnom

tlaku u ovisnosti o temperaturi.

Tablica 1. Zasićenost vode kisikom (100 %) u ovisnosti o temperaturi

t °C 0 10 15 19 25 30

mg l-1 14,57 10,92 9,76 9,01 8,11 7,53

Porastom temperature smanjuje se količina kisika u vodi. U šaranskim ribnjacima

optimalna količina je oko 5 mg l-1, dopuštena granica 3 mg l-1, a iznimno mogu

preživjeti sa 0,7 mg l-1. Pastrva ugiba sa već 3 mg l-1, a optimum za nju je 7-10

mg l-1.

13

Općenito, 4-5 mg l-1 otopljenog kisika granična je koncentracija u dužem

vremenskom razdoblju. Za normalan život riba koncentracija kisika mora biti 8-15

mg O2 l-1.

2. Mehanič kim putem – aeracijom vode

3. Biološkim putem – fotosintezom se troši CO2 a stvara kisik, dok noću

procesom disanja stvaraju se velike količine CO2, a troši kisik. Osim disanjem

kisik se troši i truljenjem organske tvari. Najviše organske tvari u vodu dolazi

iz raznih tvornica te u slabo tekućim vodama. Najkritičnije je u stajačicama

gdje truljenje organske tvari može potrošiti svu količinu kisika te slijedi pomor

riba.

Postoje godišnje i dnevne varijacije kisika. Godišnje oscilacije ovise o

parcijalnom tlaku i temperaturi vode u pojedinom periodu godine.

Vrlo su važne i dnevne varijacije kisika. U ljetnom danu za vrijeme procesa

disanja, kao i razgradnje organske tvari, pred jutro može doći do nestašice kisika

tj. smanjene količine kritične za preživljavanje riba. Zbog toga se koncentracija

kisika mjeri pred jutro, a takoñer je potrebno uvesti aeraciju (raspršivanjem vode,

probijanje leda) – obogaćivanje kisikom.

Odreñivanje kisika je vrlo važna metoda za istraživanje ekoloških uvjeta

kopnenih voda. Iz sadržaja kisika može se odrediti ili procijeniti mjera oksidacije

otpadnih tvari, pogodnost vode za život akvatičkih organizama te stupanj

samopročišćavanja (autopurifikacije). Akvatični organizmi vrlo brzo iscrpljuju

količinu otopljenog kisika, u bližem prostoru, a nove količine kisika vrlo sporo

difundiraju prema prostoru deficijentnom u otopljenom kisiku.

Razlikujemo odreñivanje kisika odmah, putem kemijske potrošnje kisika (KPK) i

biokemijske potrošnje (BPK5).

Koncentraciju kisika u mg l-1 odreñujemo putem Winklerove jodometrijske

metode, spektrofotometrijski ili pomoću sonde koja se uranja u vodu. Važno je u

istom trenutku izmjeriti i temperaturu vode, kako bi mogli izračunati koncentraciju

kisika u % (Tablica 6).

14

BPK5 (biološki potreban kisik) je količina kisika u mg l-1 koja se utroši za

biokemijske procese u toku 5 dana. Odreñuje se tako da se odredi trenutna

količina otopljenog kisika, a u drugoj posudi količina preostala nakon nekog

vremena (najčešće 5 dana držano na 20 °C). Dobivena razlika pokazuj e količinu

kisika potrebnu za odvijanje biokemijskih procesa.

KPK (kemijska potrošnja kisika) je kemijska reakcija u kojoj je količina utrošenog

kisika ekvivalentna količini otopljene organske tvari koja je podložna oksidaciji

jakim kemijskim oksidansom. Odnosno, kemijskom potrošnjom se utvrñuje

količina kisika uporabljenom u oksidansu (najčešće KMnO4) za oksidaciju tvari

prisutnih u vodi.

Jedna od metoda za odreñivanje relativne količine otopljene organske tvari u

vodi je potrošnja kisika iz kalij-permanganata (KMnO4) ili odreñivanje

permanganatnog broja. Grijanjem otopine KMnO4 u kiselom mediju oslobaña se

kisik koji oksidira organsku tvar otopljenu u vodi. Ova volumetrijska metoda

naziva se oksidimetrija kojom dolazi do oksidacije ispitivane tvari oksidativnim

sredstvom koje se nalazi u titracijskoj otopini.

Količina utrošenog KMnO4 ovisi o količini otopljenih organskih tvari i kemijskoj

strukturi tih tvari. Dozvoljena količina permanganata za pitke vode iznosi 12 mg

KMnO4 l-1.

KMnO4 test služi kao indikator organskog zagañenja. To je samo orijentacijska

metoda tj. permanganatni broj nam pokazuje samo orijentacijske vrijednosti

onečišćenosti neke vode sa organskim spojevima biljnog ili životinjskog porijekla.

Može nam pokazati opasnost koja u dotičnoj vodi prijeti uslijed truljenja veće

količine organskih spojeva, odnosno, nestašice kisika. U ribarstvu, utrošak

KMnO4 od 80 mg l-1 označava kritičnu vrijednost.

Iz podataka za permanganatni broj može se izračunati koliko je kisika potrošeno

za oksidaciju organskih tvari u litri ispitivane vode. Ta vrijednost izražava se kao

KPK (mg O2 l-1) iz permanganata (KPK (mg O2 l

-1) = permanganatni broj/4)

(Vježba 4, 5, 6)

15

2.2.2. Uglji čni dioksid

Voda se obogaćuje ugljičnim dioksidom iz atmosfere i biokemijskim procesima

(disanjem vodenih organizama i razgradnjom organske tvari), a troši se u procesima

fotosinteze i u kemijskim reakcijama pretvaranja kalcijevog oksida u monokarbonate

i monokarbonata u bikarbonate.

Sadržaj CO2 u vodi nije postojan. Prirodne vode obično sadrže relativno niske

količine slobodnog CO2 (oko 2 mg CO2 l-1) koji u njima potječe od atmosferskog

zraka. Meñutim, neke izvorske i bunarske vode (podzemne vode) mogu sadržavati i

visoke količine slobodnog ugljičnog dioksida, pa tako dobivaju izgled plinovitih,

»mineralnih« voda. Takve vode obično imaju i relativno niske količine kisika.

CO2 prisutan je u svim površinskim vodama u količinama manjim od 10 mg l-1. Veće

koncentracije nisu uobičajene u prirodnim površinskim vodama. Otopljeni CO2 nema

opasnih fizioloških utjecaja na ljude, ali visoke koncentracije CO2 djeluju korozivno i

letalno na vodene organizme. Hidrobionti mogu živjeti uz različite sadržaje CO2 u

velikoj amplitudi kolebanja, ali postaje toksičan uz visoke koncentracije. Toksičnost

se očituje u narušavanju fizioloških funkcija organizma, npr. pogoršanje ishrane i

opće otpornosti organizma.

Količina ugljične kiseline u vodi znatno je manja od količine otopljenog kisika u

vodi. To je i razumljivo, s obzirom na to da atmosfera sadrži·relativno male, ali

konstantne količine CO2, svega 0,03%. Sadržaj ugljičnog dioksida u vodi, kod

konstantnog tlaka od 760 mm, ovisi o temperaturi vode. Ta zavisnost prikazana

je u Tablici 2.

Tablica 2. Kretanje koncentracije CO2 otopljenog u vodi kod različitih temperatura

vode pri konstantnom tlaku

Temperatura vode u 0C Sadržaj CO 2 u mg l -1

0 1,0097 5 0,8372 10 0,6995 15 0,5941 20 0,5087 30 0,3779 50 0,2271

16

CO2 u vodi dolazi :

1. vezan u karbonatima CaCO3 i MgCO3

2. vezan u hidrogenkarbonatima Ca(HCO3)2 i Mg(HCO3)2

3. kao slobodna ugljična kiselina H2CO3

Kao slobodan dolazi iz atmosfere kao i kisik te apsorpcija takoñer ovisi o

parcijalnom tlaku. To je plin visoke topljivosti. Ako je u vodi otopljen CO2 nastaje

slaba ugljična kiselina:

CO2 + H2O H2CO3

Ugljična kiselina u vodi povećava topivost karbonata pri čemu nastaju topivi

hidrogenkarbonati:

CaCO3 + H2CO3 Ca(HCO3)2 (uvjetuje smanjenje pH)

Taloženje hidrogenkarbonata se provodi dodatkom gašenog vapna (kalcij

hidroksid):

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 2CaCO3 + 2H2O (povećavamo pH)

CO2 u vodu dolazi osim iz zraka, disanjem te razgradnjom organske tvari.

Razgradnja se vrši na dnu vode gdje se talože uginuli organizmi pa je količina

CO2 na dnu uvijek najveća.

Važnost CO2 je velika sa biološkog i kemijskog stanovišta:

Biološko – neophodan za asimilaciju biljkama

Kemijsko – spaja se sa bazama i uvjetuje alkalinitet i tvrdoću vode.

Alkalinitet (vezani CO2) je mjera puferskog kapaciteta neke otopine. Alkalinitet

obilježavaju koncentracije aniona: karbonatnih (CO32-), bikarbonatnih (HCO3

-) i

hidroksidnih (OH-). Soli slabih kiselina kao što su borati, fosfati, silikati, takoñer

mogu utjecati na alkalinitet. Navedeni anioni čine kompleksan puferski sustav u

vodi.

17

Ugljična kiselina u vodi disocira na karbonatni i bikarbonatni ion:

CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-

H+ + CO32-

Karbonatni i bikarbonatni ion mogu prelaziti iz jednog oblika u drugi, te na taj

način karakteriziraju pufernu sposobnost vode.

U Tablici 3 moguće je vidjeti koji ioni su važni za razumijevanje alkaliniteta i

tvrdoće vode.

Tablica 3. Prikaz iona koji čine tvrdoću vode

I Ca 2+

Mg 2+

II HCO3-

CO3-

III

Druge zemnoalkalne kovine

IV SO42-

Cl22-

(NO3)22-

Karbonati i bikarbonati (II) sa solima kalcija i magnezija (I) uzrokuju karbonatnu

tvrdo ću ili karbonatni alkalinitet. Grijanjem vode, karbonatna tvrdoća se gubi, jer

se oslobaña CO2, a taloži netopivi CaCO3, ona se još naziva i prolazna tvrdo ća.

Tvrdoća vode uzrokovana solima kalcija i magnezija s ostalim anionima (I+IV) se

zagrijavanjem vode na 100°C ne gubi pa se naziva nekarbonatna ili stalna

tvrdo ća. Zbroj I+II+IV ukupna je tvrdoća.

Karbonatna tvrdoća može biti veća od ukupne ako su u vodi prisutni i karbonati

drugih zemnoalkalijskih kovina (II + III).

Za ribarstvo značajni su karbonatni alkalinitet i karbonatna tvrdoća jer uvjetuju

promjenu pH vrijednosti.

18

CO2 otopljen u vodi koja ne sadrži baze uvjetuje kiselost vode. Kisele vode sa pH

nižim od 7 neprikladne su za ribarsko iskorištavanje. pH manji od 5 uvjetuje

uginuće ribe. Vode koje sadrže baze, CO2 se spaja sa njima uslijed čega voda

postaje alkalična i takve vode su dobre za uzgoj ribe.

Analitičkom metodom izvršit ćemo odreñivanje slobodnog CO2 i vezanog CO2

(Alkalinitet) (Vježba 7, 8 i 9).

2.2.3. Aktivna reakcija ( pH )

Prirodne vode rijetko imaju neutralnu reakciju zbog prisutnosti elektrolita kiselog i

alkaličnog karaktera koji narušavaju ravnotežu izmeñu (H+) i (OH-) iona. U

kiselim sredinama koncentracija vodikovih iona je veća (pH<7), a u alkaličnim je

manja (pH>7).

Visina pH u prirodnim vodama ovisi o fizikalno-kemijskim i biološkim faktorima.

Od kemijskih faktora najvažniji su CO2 i soli ugljične kiseline. Oni reguliraju

aktivnu reakciju sredine (pH).

Otapanjem slobodnog CO2 u vodi nastaje ugljična kiselina, koja disocira

stvarajući ione (H+) i (HCO3-). Vodikovi ioni zakiseljuju vodu. I soli ugljične

kiseline, karbonati i bikarbonati, u rastvoru disociraju i stvaraju hidroksilne (OH-)

ione, a rezultat je povećanje alkalične vrijednosti vode.

Za kretanje pH vrlo su važni biološki procesi u vodi. Disanjem hidrobionata i

razgradnjom organskih tvari oslobaña se CO2 koji zakiseljuju vodu. S druge

strane, potrošnja CO2 u asimilacijskim procesima uvjetuje povišenje pH, što

dolazi do izražaja naročito ako je bujno razvijena vodena vegetacija. To je

uvjetovano time što se fotosintezom iskoristi ne samo sav slobodni CO2 iz vode,

nego se izdvaja i razgradnjom bikarbonata prema formuli:

Ca(HCO3)2 = CaCO3 + H2O + CO2

Na taj način nestaju bikarbonati, a nagomilavaju se karbonati u vodi.

Sve kopnene vode možemo, prema pH, podijeliti na dva osnovna tipa: vode s

neutralno-alkaličnom reakcijom i vode s kiselom reakcijom. U prvu skupinu

19

spadaju vode a kojima pH rijetko pada na manje od 6, a u nizu slučajeva povisi

se i do 10. Drugoj skupini pripadaju vode s pH manjim od 5,0, a takve su vode

uglavnom sfagnumskog porijekla.

Vrijednost pH nije postojana veličina, nego se tijekom godine znatno mijenja.

Naročito su važna sezonska variranja. Takoñer, i dnevna kolebanja pH mogu biti

dosta velika, naročito u uvjetima masovno razvijenog vodenog bilja.

Aktivna reakcija sredine mnogostruko djeluje na sve strane života vodenog

ekosustava. Naročito je važna u procesima izmjene tvari i razmnožavanja

vodenih organizama. Uz visoku alkaličnost; neki spojevi, neophodni vodenom

bilju, prelaze u netopljiva stanja (željezo, mangan), smanjuje se propusnost

stanica nekih alga i dr. U životu riba i drugih životinjskih organizama pH vode je

veoma važan. Ako je reakcija vode kisela, u riba se smanjuje mogućnost

iskorištavanja hrane, a u jako alkalnoj sredini smanjuje se propusnost vanjskog

epitela za prolaz plinova i soli, smanjuje se otpornost prema bolestima i dr. O

visini pH ovise i procesi razmnožavanja vodenih organizama.

Reakcija vode zasniva se na prisustvu u vodi otopljenog kalcijevog bikarbanata

[Ca (HC03)2], koji je sol jake baze i slabe kiseline. Kalcijev bikarbonat, kada ga u

vodi ima u dovoljnim količinama, s ugljičnom kiselinom djeluje kao pufer koji

sprečava nagla kolebanja pH vrijednosti. Ako se pH vrijednost u jednom

vodenom biotopu popne i prijeñe u kiselu reakciju, dolazi do oštećenja

respiracijskog epitela kod riba koje žive ili se uzgajaju u toj vodi, do oštećenja

njihovih škrga. Kratko vrijeme poslije toga nastupa i smrt, uslijed gušenja.

Istovremeno, oštećena mjesta na tijelu ribe presvlače se debelim slojem sluzi, a

na nju se, najčešće, nahvataju otopljene tvari koje donosi voda, i sada i one

začepljuju škrge riba.

(Vježba 10)

20

2.2.4. Hranjive soli

Pored otopljenih koloida u vodi se nalaze i mnogi drugi elementi zastupljeni u malim

količinama, zbog čega mogu biti limitirajući faktori u produktivnosti vodenog

ekosustava. Osnovni meñu njima su fosfor i dušik, koji moraju u vodi biti u obliku

soli da bi ih mogli iskoristiti biljni organizmi.

Odreñena količina soli nalazi se u vodenom ekosustavu u neprestanom kruženju.

To je vrlo složen proces, a ovisi ne samo o biološkim, nego i o fizikalno-kemijskim

faktorima sredine.

Dušik i fosfor, kao najvažniji organogeni elementi, neophodni su za razvoj bilja i

životinja. Zato je njihovo nakupljanje ne samo dopušteno nego i poželjno, ali do

odreñene granice. Njihove previsoke koncentracije ukazuju na odreñeno zagañenje

vode, koje može pogoršati kemijsko stanje vode. Osim toga, veća koncentracija

amonijaka u vodi direktno je otrovna za životinjske organizme u vodenim

ekosustavima.

Dušik i njegovi spojevi

Prisustvo dušičnih spojeva u vodi obično ukazuje na činjenicu da je ta voda u

jačoj ili slabijoj mjeri zagañena. Dušik i njegovi spojevi u vodi rezultat su

aktivnosti rada bakterija, modrozelenih algi i nekih gljiva, jer dušik iz atmosfere

predstavlja relativno mali dio u vodi. Najveći dio dušika u vodi nalazi se vezan za

bjelančevine, aminokiseline i dr., dok je manji dio vezan anorganski, kao

amonijačni, nitritni i nitratni dušik. Općenito, u prirodnim vodama količine dušičnih

spojeva veoma jako kolebaju i kreću se od nekoliko desetina miligrama do 2-3

mg l-1 vode.

Dušik u vodi nalazimo obično kao ione amonijaka i nitrata. Nitrit je nepostojani

meñuprodukt razgradnje bjelančevina, kojeg nema u čistim vodama. Nakuplja se

u većim količinama samo u jako zagañenim vodama.

Dušik je vezan u sastavu bjelančevina, a u mineralnu formu može prijeći samo

mineralizacijom bjelančevinaste molekule, što se u prirodi odvija mikrobiološki.

Najpotpunije i najbrže organske tvari mineraliziraju se u aerobnim uvjetima.

21

Prilikom potpune mineralizacije organski se dušik oslobaña u obliku iona –NO3.

Razgradnja bjelančevina u anaerobnim uvjetima dulji je proces. U tim

slučajevima oslobañaju se ioni –NH4. Ti ioni koji dospiju u vodu služe direktno u

ishrani bilja, ali u prisutnosti kisika prelaze i u nitratni oblik. I taj proces oksidacije

amonijskog dušika odvija se mikrobiološki. Proces nitrifiltacije smanjuje

koncentraciju NH4 u vodi, a povećava količinu nitrata.

Količina amonijaka u vodi je u normalnim uvjetima veoma mala, radi njegove

adsorpcije, odnosno, oksidacije u nitrit i nitrat.

Stupanj toksičnosti amonijaka varira prema njegovu kemijskom stanju. Za

vodene organizme toksična je samo nedisocirana molekula amonijaka. Amonijak

u vodi disocira i daje amonijski i hidroksilni ion.

NH4OH ↔ NH4+ + OH-

Amonijak (NH4) se u vodi ne nalazi slobodan, već se veže na ugljičnu kiselinu.

Amonijak nastaje iz organskih spojeva pod utjecajem enzima, te pod aerobnim

uvjetima prelazi u nitrite i nitrate.

Stoga je količina amonijaka u prirodnim vodama relativno malena, uslijed

njegove adsorpcije i oksidacije u nitrite i nitrate. Veće količine amonijaka u

odreñenoj vodi upućuju na prisustvo otpadnih ili fekalnih voda. Meñutim,

amonijak ponekad može nastati, redukcijom iz mineralnog dušika. U dobro

puferiranim vodama, tj. u vodama kaje sadrže dovoljne količine ugljične kiseline,

do stvaranja amonijaka ne može doći.

Amonijak, koji u vodi nastaje kao produkt raspadanja organskih materija, je

veoma jak otrov koji djeluje na centralni nervni sistem kod svih vrsta riba.

Nitriti (NO2) i nitrati (NO3) su soli dušične kiseline i nastaju aerobnom oksidacijom

amonijaka. Meñutim, oni su mnogo češće posljedica ispuštanja otpadnih voda.

Nitriti su veoma labilan, nepostojan produkt amonijaka i nitrata. Nitriti oksidacijom

veoma lako prelaze u nitrate.

(Prilog 3 i 4)

22

Nitriti u vodi

Dušik se u obliku nitrita pojavljuje kao prijelazno stanje u biološkoj razgradnji

spojeva koji sadrže organski dušik. Bakterije prevode amonijak u nitrite u

aerobnim uvjetima, a u anaerobnim uvjetima nitriti mogu nastati i bakteriološkom

redukcijom nitrata. Budući da se lako oksidiraju u nitrate, ne nalaze se često u

površinskim vodama. Prisutnost velikih količina nitrita u ispitivanoj vodi ukazuje

na djelomičnu razgradnju ili svježe zagañenje organskim tvarima.

Nitriti se često koriste kao inhibitori korozije u industrijskim ili rashladnim vodama

i kao konzervansi u prehrambenoj industriji. Zbog potencijalnog kancerogenog

djelovanja, količina nitrita u pitkim vodama ograničena je na 0,03 mg N l-1.

(Prilog 9 i 10)

Nitrati u vodi Dušik se u vodama pojavljuje u različitim oblicima, poredanim prema smanjenju

oksidacijskog broja: nitrati, nitriti, amonijak i organski dušik. Zbroj nitrata i nitrita

čini ukupni oksidirani dušik. Svi ovi oblici, kao i elementarni dušik (N2) u

plinovitom stanju sastavni su dijelovi ciklusa dušika i biokemijski se mogu

prevesti iz jednog oblika u drugi.

Nitrati se pojavljuju u tragovima u površinskim vodama, a veće koncentracije

dolaze u podzemnim vodama. Nitrati su esencijalne mineralne tvari za

fotosintetske autotrofne organizme, a u nekim slučajevima mogu biti i

ograničavajući faktor rasta.

Dozvoljena količina nitrata u pitkim vodama iznosi 10 mg N l-1.

(Prilog 8)

23

Fosfor

Fosfor (P) se obično nalazi u spojevima s kisikom (P2O5). To je jedan od veoma

važnih biogenih elemenata i neophodan je biljkama jer zajedno sa dušikom ulazi

u sastav biljnih bjelančevina koje uzimaju i ribe.

Fosfor ima osnovnu važnost, jer ulazi u sastav biljne bjelančevine. Dolazi u vodi

u obliku soli fosforne kiseline i u organskim spojevima. Odumiranjem i

mineralizacijom bilja, dio fosfora vraća se ponovno u vodu, dio ostaje vezan a tlu,

a veliki dio iznosi se u ribljem organizmu iz vode i tako isključuje iz kružnog

tijeka.

Potrošnja fosfora u tlu ovisi o fizikalno-kemijskim uvjetima mulja:

- veličini čestica (sitnije čestice radi veće površine imaju veću moć

apsorpcije);

- količini mineralnih i organskih koloida i reakciji mulja (kisela tla jače vežu

fosfor).

Ako je reakcija mulja alkalična, fosfor se lakše vraća u vodu, ali samo do

odreñene granice. U jako alkaličnim (pH veći od 9) i mineraliziranim vodama,

fosfor se veže s kalcijem u slabo topljivi trikalcijumfosfat [Ca3(PO4)2]. U kružnom

tijeku fosfora, veliku ulogu igraju mikroorganizmi, koji omogućuju prijelaz fosfora

iz netopivih u topive spojeve i prijelaz organski vezanog fosfora mineralni.

Fosfor se u prirodnim i otpadnim vodama nalazi uglavnom u obliku fosfata. Oni

se mogu podijeliti na ortofosfate, kondenzirane fosfate i organski vezane fosfate.

Javljaju se u otopinama, u česticama detritusa ili u akvatičkim organizmima.

Fosfati se takoñer pojavljuju na dnu (u sedimentu i u mulju) u anorganskom

obliku i unutar organske komponente. Kondenzirani fosfati nastaju dehidracijom

ortofosfatnog radikala i uključuju: metafosfate, pirofosfate i polifosfate. Jedini

oblik koji se može direktno odrediti je ortofosfat, dok drugi oblici zahtijevaju

prethodnu konverziju u ortofosfat. U pitkim je vodama dozvoljeno 300 µg P l-1.

Fosfati u vodama javljaju se iz različitih izvora. Velike količine polifosfata mogu

potjecati iz sredstava za čišćenje, koja sadrže fosfor u svojim glavnim

komponentama. Ortofosfati koji se koriste u poljoprivredi kao umjetna gnojiva

24

ispiranjem dospijevaju u površinske vode. Organski fosfor dospijeva u vodene

sustave ekskrecijom vodenih organizama i otpadnim vodama.

Odreñena količina fosfata neophodna je za rast i razvoj biljaka i životinja.

Takoñer, fosfati su limitirajući čimbenici (faktor minimuma) primarne produkcije.

Previše fosfata u vodi dovodi do pojave eutrofikacije, posebno kada su

istovremeno prisutne i velike količine nitrata.

U tablici 4 može se vidjeti klasifikacija ribnjačke vode prema sadržaju fosfora

(prema Schaeperclausu).

Tablica 4. Klasifikacija voda prema sadržaju fosfora

Stupanj vode P2O5 mg l -1 Prisutan

oligotipus 0 - 49 najčešće

mezotipus 50 – 500 manje često

politipus 500 rijetko, jako gnojeni ribnjaci ili oni s otpadnom vodom

(Prilog 11, 12, i 13)

Kalcij

Važnost je kalcija, kao ekološkog faktora, višestruka: neophodan je za razvoj

biljnih i životinjskih organizama i regulira reakciju vode. U slatkim vodama

prevladavaju slabo topljive soli Ca i Mg. U prisutnosti ugljičnog dioksida, topljivost

kalcijevih soli se povećava, jer se stvara kalcijev bikarbonat, po formuli

CaCO3 + CO2 + H2O ↔ Ca(HCO3)2

Prema tome, količina bikarbonata je u odreñenoj kemijskoj ravnoteži s količinom

slobodnog ugljičnog dioksida.

Smanjenje količine slobodnog CO2 dovodi do cijepanja bikarbonatne molekule,

po formuli:

Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2

25

Tim cijepanjem ponovo nastaje kalcijev karbonat i slobodni CO2. Taj se proces u

prirodi vrši biogeno i abiogeno.

O količini mineralnih soli ovisi tvrdoća vode pa se razlikuje: karbonatna tvrdoća

(količina svih mineralnih tvari vezanih na karbonate i bikarbonate), nekarbonatna

tvrdoća (sve nekarbonatne zemnoalkalne soli: hidroksidi, kloridi, sulfati, fosfati i

dr) i ukupna je tvrdoća (zbroj karbonatne i nekarbonatne tvrdoće).

Sadržaj bikarbonata se izražava alkalnošću vode. Stupanj alkaliniteta je važan,

jer pokazuje intenzitet taloženja karbonata, odnosno smanjenja količine

bikarbonata u vodi.

Kvaliteta voda može se ocijeniti i s obzirom na koncentraciju kalcijevih soli

(Tablica 5).

Tablica 5. Klasifikacija voda prema sadržaju kalcijevih soli, slobodnom CO2,

Alkalinitetu i pH vrijednosti

Karakter voda s obzirom na

kalcij

Koncentracija kalcijevih soli

u mg l -1

Slobodan CO2, mg l -1 Alkalinitet pH

siromašan 0 – 14 0 – 0,1 0 – 0,5 3,5 – 10

umjeren 14 – 42 0,1 – 1,2 0,5 – 1,5 5,5 – 10

bogat 42 1,2 1,5 6,5 - 10

Voda siromašna kalcijevim solima odlikuje se niskim pH. Te su vode slabo

puferirane, pa i male količine ugljične kiseline snižavaju pH vrijednost. Takoñer

smanjenjem CO2 dolazi do naglog povećanja pH. Vode s umjerenim sadržajem

kalcija znatno su bolje puferirane. Sadržaj ugljične kiseline je znatno veći nego u

vodama siromašnim kalcijevim solima.

(Prilog 6, 7)

26

Klor

Klor se u vodi veoma često javlja kao jak oksidacioni otrov. Količine klora u vodi

od samo 0,05 do 0,2 mg Cl2 l-1 posebno su opasne za riblju populaciju, jer, za

veoma kratko vrijeme, mogu uzrokovati ugibanje riblje mlañi i rakova.

(Prilog 5)

27

Sumpor

Ovaj element u vodi se nalazi u obliku sumporne kiseline (H2SO4) i njenih soli.

Koncentracija sumporne kiseline ovisi o intenzitetu razlaganja organskih tvari,

odnosno o kruženju biogenih tvari.

U većini slatkih voda količine sumporne kiseline kreću se od 20 do 40 mg l-1.

Sulfatima su bogati izvori čija voda prolazi ispod zemlje, kroz stijene koje je

bogato gipsom.

Prisutnost sulfata u vodi omogućava stvaranje sumporovodika (H2S). On dolazi u

vodu kao produkt raspadanja organskih tvari koje sadrže sumpor. Takoñer,

otpadne vode iz domaćinstava, tvornica kože, tekstila i drugih organskih i

prehrambenih industrija sadrže sumporovodik, zbog procesa truljenja kojemu

podliježu. Oksidacijom sumporovodika pod utjecajem atmosferskog kisika,

nastaje sumpor-dioksid.

28

3. VJEŽBE

29

Potrebna oprema za teren

Plastična posuda za uzimanje uzorka vode

termometar

vodootporni flomaster

bilježnica

grafitna olovka

Secci disk (za odreñivanje prozirnosti i stupnja trofije)

KISIK

1. Oprema za odreñivanje kisika winklerovom metodom:

Pipeta od 1 ml

kapaljka

Winklerova boca (ako se kisik odreñuje tom metodom)

NaOH+ KJ

MnCl2

2. Oprema za spektrofotometrijsko odreñivanje kisika:

Boca za spektrofotometrijsko odreñivanje (slična winkl. Boci)

Otopine za fiksaciju kisika

CO2

Pipeta od 1 ml

Plastična graduirana posudica od 100 ml

Fenolftalein

30

I. DIO

FIZIKALNE OSOBINE

Vježba 1: Temperatura

Ispitivanje temperature vode

U bocu za prikupljanje uzorka vode odložiti termometar 5 min. Postupak ponoviti

3 puta, te izračunati srednju vrijednost.

Vježba 2: Prozirnost

Odreñivanje stupnja prozirnosti vode

Prozirnost vode mjerimo Secchijevim diskom. Sastoji se od jedne okrugle limene

ploče koja ima promjer od 20 do 25 cm, a obojena je bijelom i crnom bojom. Disk

se drži pomoću uzice pričvršćene u sredini ploče. Na uzicu se na svakih 10 cm

poveže čvor da se maže ustanoviti dubina uronjenja. Prozirnost vode mjerimo

tako da disk postavljen na površinu vode polako spuštamo prema dubini i

zabilježimo kad nestane. Nakon toga ponovo polako izvlačimo i označimo kad se

ponovo pojavi. Presjek ovih dviju vrijednosti daje podatke o prozirnosti ribnjaka.

Dobivene vrijednosti preračunamo u m.

31

Vježba 3: Organolepti čka obilježja vode

ODREðIVANJE ORGANOLEPTIČKIH OBILJEŽJA VODE

U odreñivanju kvalitete vode istraživači se vrlo često koriste svojim osjetilima da

bi odredili neka fizička svojstva vode: miris, okus, boju, zamućenost, temperaturu

i dr., koristeći se pritom stečenim iskustvima i spoznajama o vrstama i

intenzitetima različitih osjeta. Intenzitet doživljenog mirisa, okusa, boje,

zamućenosti ili temperature odreñuje se usporeñivanjem jačine organoleptičkih

svojstava uzorka sa skalom poznatih standarda.

A) Odreñivanje mirisa u uzorcima vode

Miris je vrlo važno obilježje vode, posebno u vodoopskrbi. On potječe od različitih

hlapljivih tvari otopljenih ili suspendiranih u vodi. U prirodnim vodama najčešći su

mirisi po: sumporovodiku, zemlji, a u otpadnim vodama po fekalijama, i različitim

hlapljivim kemijskim tvarima.

Miris vode može biti: Kemijski mirisi vode mogu biti po:

Zemljani sumpornim tvarima

Pljesnivi kloru

Truležasti mineralnim uljima

Riblji amonijaku

Kemijski fenolu

klorofenolu (miris apoteke)

katranu

Kod površinskih voda u kojima su prisutne velike količine planktona razvijaju se

mirisi:

miris zemlje – Cyanophyceae (modrozelene alge)

miris ribe – Asterionella (dijatomeja)

miris krastavaca – Synura uvella (flagelati)

miris ribljeg ulja – Uroglena volvox (flagelati)

miris trave – Dynobrion sertularia (flagelati)

32

Postupak: U Erlenmayerovu tikvicu od 200 ml sa brušenim čepom ulije se otprilike oko 20 ml uzorka vode. Dobro se protrese i prinese nosu na udaljenost od otprilike 2 do 3 cm. Ponjuši se nekoliko sekundi. Postupak se ponovi nekoliko puta. Zadatak 1 U uzorcima vode od 1 do 3 utvrdite kvalitetu mirisa i definirajte ga prema stečenom iskustvu i spoznajama kojima raspolažete o mirisima. Miris uzorka 1 (opiši)……………………………………………………………………… Miris uzorka 2 (opiši)……………………………………………………………………… Miris uzorka 3 (opiši)……………………………………………………………………… Zadatak 2. Koristeći se iskustvom pokušajte definirati intenzitet mirisa ocjenjujući ga relativno: slab, srednji i intenzivan. Procjenu označite križićem Uzorak 1 Uzorak 2 Uzorak 3 slab srednji intenzivan slab srednji intenzivan slab srednji intenzivan

33

B) Odreñivanje boje uzorka vode

Boja vode je vrlo često fizikalno svojstvo koje se odreñuje u laboratorijskim

pretragama. Vizualno se boja usporeñuje prema standardnim skalama, a opisno

se definira intenzitet obojenja.

Boja vode, bez vezanih željeznih i magnezijevih spojeva, je žućkasta, a može

biti: slabo žućkasta

žućkasta

žuta

žućkastosmeña

smeña

žućkastozelena

zelena

Postupak : Boju vode odreñujte u čistoj staklenoj boci tako da promatrate uzorak

držeći ga ispred sebe okrenut leñima izvoru svjetla.

Zadatak 4 : Procijenite boju i njezin intenzitet u uzorcima 1, 2 i 3.

Procijenite boju, a križićem označite njezin intenzitet (slabo, srednje i intenzivno)

Boja slabo srednje intenzivno Uzorak 1 --------------------------------------- Uzorak 2 --------------------------------------- Uzorak 3 ---------------------------------------

34

C) Odreñivanje zamućenja

Zamućenje vode uzrokovana je suspendiranim tvarima, kao što su mulj, pijesak,

fina otopljena organska i anorganska tvar, topljive obojene organske tvari,

plankton i drugi mikroskopski organizmi. Zamućenje je mjera optičkog svojstva

vode koje uzrokuje da se svjetlo rasprši i absorbira više nego što se transmitira u

oštrim linijama duž uzorka. Bistrina vode važna je za izradu proizvoda

namijenjenih za upotrebu od strane čovjeka kao i u mnogim proizvodnim

djelatnostima. Zamućenje vode glavna je značajka za stanje i produktivnost

vodenog sustava.

Stupanj zamućenja izražavamo kao:

prozirno

jasno

gotovo jasno

slabo opalescentno

opalescentno

slabo zamućeno

jako zamućeno

35

Vježba 4: Odre ñivanje koncentracije kisika po Winklerovoj metodi (mg l -1)

Za izvoñenje ove metode potrebno je:

1. Bireta 25-50 ml

2. Dvije pipete 0,5 ml

3. Pipeta 2 ml

4. Pipeta 100 ml

5. Kapaljka 2 kom

6. Winklerova boca

7. Erlenmajerica volumena 300 ml

PRIPREMA OTOPINE MnCl2

100 ml MnCl2 x 4 H2O otopi se u 200 ml H2O

PRIPREMA OTOPINE NaOH + KJ

100 g NaOH otopi se u 150 ml vode u jednoj posudi i 60 g KJ u 50 ml vode u

drugoj posudi. Zatim se otopine pomiješaju.

PRIPREMA 0,5 moldm-3 Na2S2O3

Odvaže se 4,966 g Na2S2O3 i otopi u odmjernoj tikvici u 1000 ml prokuhane i

ohlañene destilirane vode.

Ovoj otopini potrebno je odrediti faktor.

PRIPREMA OTOPINE ŠKROBA

1 g škroba se otopi u 1000 ml vode i prokuha.

Koncentrirani HCl

36

POSTUPAK:

zasniva se na oksidaciji Mn(OH)2 u Mn(OH)3

1. Winklerowu bocu napuniti uzorkom vode; fiksirati kisik sa NaOH+ KJ (staviti

nekoliko kapi) i dodati 1 ml MnCl2; dobro promućkati

2 MnCl2 + 4 NaOH= 2 Mn(OH)2 + 4 NaCI

Nastali Mn(OH)2 ako u vodi ima kisika prelazi u Mn(OH)3 koji se taloži

2 Mn(OH)2 + O + H20 = 2 Mn(OH)3

2. dodati 2 ml koncentrirane HCl da se talog otopi, a za to vrijeme Mn(OH)3

prelazi u MnCl2

2Mn(OH)3 + 12 HCI + 4 KJ = 4 MnCl2 + 12 H20 + 4 KCI + 2 J

MnCl2 u prisustvu KJ oslobaña količinu joda koja je ekvivalentna količini kisika u

vodi

3. odpipetirati 100 ml u erlenmajericu i dodati malo škroba (plava boja)

4. titrirati sa 0,5 moldm-3 Na2S203 (Na tiosulfat) do odbojenja, a to je znak da je

sav jod vezan i prešao u NaJ koji je bezbojan

2 Na2S203 + J2 = Na2S406 + 2 NaJ

Na kraju titracije količina kisika se izračunava iz utrošenog natrijevog tiosulfata po slijedećoj formuli:

utrošak x faktor x 0.16 x 1000

volumen

ako je faktor 1: utrošak x 1,6

37

Vježba 5: odre ñivanje kisika spektrofotometrijski (C 100 Series)

- modificirana Winklerova metoda

Potrebna oprema:

Staklena boca sa brušenim čepom

Otopina HI 93732 A, HI 93732 B, HI 93732 C

Kiveta od 10 ml (2 kom)

Pipeta od 10 ml

Postupak:

Na terenu napuniti staklenu bocu sa brušenim čepom do vrha. Nakon što se

začepi, višak vode će se preliti (da ne bi došlo do stvaranja mjehurića zraka).

Pristupiti fiksaciji kisika na slijedeći način:

- otvoriti bocu i dodati 5 kapi otopine HI 93732 A i 5 kapi otopine HI 93732 B.

- zatvoriti bocu i pažljivo promućkati.

- pričekati 2 min i dodati 10 kapi otopine HI 93732 C te začepiti i lagano

promućkati.

Otopina je spremna za mjerenje koncentracije kisika na spektrofotometru.

Na spektrofotometru se selektira program 29 .

Odpipetira se 10 ml uzorka vode u kivetu (nereagirani uzorak koji smo uzeli u

posebnu bocu na terenu). To je standard. Kiveta sa standardom se stavi u

spektrofotometar i pritisne gumb «ZERO». Pričeka se sve dok se na ekranu ne

pojavi -0.0-. U drugu kivetu se odpipetira 10 ml fiksiranog uzorka. Izvadi se

standard i zamijeni sa fiksiranim uzorkom. Pritisne se gumb «READ DIRECT» i

pričeka par trenutaka. Na ekranu će se pojaviti koncentracija kisika izražena u

mg l-1.

38

Da bi izračunali kolika je zasićenost kisika u % potrebno je koristiti slijedeću

tablicu:

Tablica 6. Zasićenje vode kisikom u odnosu na temperaturu pri 760 mm Hg (prema Truesdale, Downing, Lowden), J. Appl. Chem., 5 (1955).

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 t0C mg O2 l-1

0 14,16 14,12 14,08 14,04 14,00 13,97 13,93 13,89 13,85 13,81 1 13,77 13,74 13,70 13,66 13,63 13,59 13,55 13,51 13,48 13,44 2 13,40 13,37 13,33 13,30 13,26 13,22 13,19 13,15 13,12 13,08 3 13,05 13,01 12,98 12,94 12,91 12,87 12,84 12,81 12,77 12,74 4 12,70 12,67 12,64 12,60 12,57 12,54 12,51 12,47 12,44 12,41 5 12,37 12,34 12,31 12,28 12,25 12,22 12,18 12,15 12,12 12,09 6 12,06 12,03 12,00 11,97 11,94 11,91 11,88 11,85 11,82 11,79 7 11,76 11,73 11,70 11,67 11,64 11,61 11,58 11,55 11,52 11,50 8 11,47 11,44 11,41 11,38 11,36 11,33 11,30 11,27 11,25 11,22 9 11,19 11,16 11,14 11,11 11,08 11,06 11,03 11,00 10,98 10,95 10 10,92 10,90 10,87 10,85 10,82 10,80 10,77 10,75 10,72 10,70 11 10,67 10,65 10,62 10,60 10,57 10,55 10,53 10,50 10,48 10,45 12 10,43 10,40 10,38 10,36 10,34 10,31 10,29 10,27 10,24 10,22 13 10,20 10,17 10,15 10,13 10,11 10,09 10,06 10,04 10,02 10,00 14 9,98 9,95 9,93 9,91 9,89 9,87 9,85 9,83 9,81 9,78 15 9,76 9,74 9,72 9,70 9,68 9,66 9,64 9,62 9,60 9,58 16 9,56 9,54 9,52 9,50 9,48 9,46 9,45 9,43 9,41 9,39 17 9,37 9,35 9,33 9,31 9,30 9,28 9,26 9,24 9,22 9,20 18 9,18 9,17 9,15 9,13 9,12 9,10 9,08 9,06 9,04 9,03 19 9,01 8,99 8,98 8,96 8,94 8,93 8,91 8,89 8,88 8,86 20 8,84 8,83 8,81 8,79 8,78 8,76 8,75 8,73 8,71 8,70 21 8,68 8,67 8,65 8,64 8,62 8,61 8,59 8,58 8,56 8,55 22 8,53 8,52 8,50 8,49 8,47 8,46 8,44 8,43 8,41 8,40 23 8,38 8,37 8,36 8,34 8,33 8,32 8,30 8,29 8,27 8,26 24 8,25 8,23 8,22 8,21 8,19 8,18 8,17 8,15 8,14 8,13 25 8,11 8,10 8,09 8,07 8,06 8,05 8,04 8,02 8,01 8,00 2f 7,99 7,97 7,96 7,95 7,94 7,92 7,91 7,90 7,89 7,88 27 7,86 7,85 7,84 7,83 7,82 7,81 7,79 7,78 7,77 7,76 28 7,75 7,74 7,72 7,71 7,70 7,69 7,68 7,67 7,66 7,65 29 7,64 7,62 7,61 7,60 7,59 7,58 7,57 7,56 7,55 7,54 30 7,73 7,52 7,51 7,50 7,48 7,47 7,46 7,45 7,44 7,43

Vrijednosti u tablici se odnose na 100%-tno zasićenje kisikom pri odreñenoj

temperaturi vode. Da bi dobili zasićenje kisikom u našem primjeru, potrebno je

da znamo kolika je iznosila naša temperatura vode. Ako je iznosila 20 °C, tada

našu vrijednost koncentracije kisika u mg l-1 podijelimo sa 8,84 i dobijemo

zasićenje kisikom u %.

39

Vježba 6: Potrošak KMnO 4, mg l -1

-prema Kuber Tiemanu


Bireta 25-50 ml

Dvije pipete 0,5 ml

Pipeta 5 ml

Pipeta 15 ml

Pipeta 100 ml

Erlenmajerica volumena 300 ml

Grijaće tijelo

PRIPREMA 0,01 moldm -3 OTOPINE KMnO4

a) 0,3161 g KMnO4 se otopi u 1000 ml vode i kuha 2 – 3 minute

b) otopini je potrebno odrediti faktor

PROVJERAVANJE FAKTORA KMnO 4

U 20 ml Na2C2O4 dodaj 5 ml H2SO4

Prokuhati (samo dok provrije 2 – 3 min) i u vruće titrirati sa 0,01 moldm-3 KMnO4 do

pojave slabo ružičaste boje

F= A/B

A= kol. Na2C2O4

B= utrošak 0,01 moldm-3 KMnO4

PRIPREMA 0,01 moldm -3 OTOPINE Na2C2O4

Otopi se 0,6701 g Na2C2O4 u 1000 ml vode

PRIPREMA H2SO4 1:3

Tri dijela kiseline pomiješati sa jednim dijelom vode (nikako vodu stavljati u

kiselinu nego kiselinu u vodu)

40

POSTUPAK:

1. 100 ml uzorka vode staviti u erlenmajericu i dodati 5 ml H2S04 (1:3) i 15 ml

0,01 moldm-3 KMnO4,

2. kuhati 10 min. (od početka vrenja)

3. u vruće dodati 15 ml 0,01 moldm-3 Na2C204 (Na-oksalata), da se veže

preostali KMnO4

4. titrirati sa 0,01 moldm-3 KMnO4, do slabo ružičaste boje (veže suvišak Na-

oksalata)

utrošak 0,01 moldm-3 KMnO4 x faktor x 0,3161 x 10

-ako u toku kuhanja doñe do obezbojenja proba se baci i uzima se manja količina

uzorka koja se razrijedi do 900 ml destiliranom vodom

50:50 utrošak 0,01 moldm-3 KMnO4 x faktor x 0,3161 x 20

25:75 utrošak 0,01 moldm-3 KMnO4 x faktor x 0,3161 x 40

potrošak kisika (KPK) = utrošak KMnO4 (mg l-1)

4

sadržaj organske mase: 1 mg l-1 KMnO4 = 5,25 mg l-1 organske mase

80 mg l-1 KMnO4 kritično

20 mg l-1 O2 kritično

41

Vježba 7: Odre ñivanje koncentracije slobodne CO 2, mgl -1

CO2 je prisutan u svim površinskim vodama u količinama manjim od 10 mg l-1. Veće

koncentracije nisu uobičajene u prirodnim površinskim vodama. Podzemne vode

premašuju ovu koncentraciju. Otopljeni CO2 nema opasnih fizioloških utjecaja na ljude,

ali visoke koncentracije CO2 djeluju korozivno i letalno na vodene organizme.

Slobodni ugljični dioksid reagira s natrijevim hidroksidom i tvori natrijev bikarbonat.

Dodatkom indikatora fenolftaleina reakcija je završena razvojem svijetloružičaste boje,

kod pH 8.3.


Bireta 25 ml

Pipeta 1 ml

Pipeta 100 ml


PRIPREMA ALKOHOLNE OTOPINE FENOLFTALEINA

1 ‰ otopina fenolftaleina se priprema tako da se 1 g fenolftaleina otopi u 1000 ml

96% alkohola.

PRIPREMA 0,2 moldm-3 OTOPINE NaOH

2 g NaOH otopi se u odmjernoj tikvici u 1000 ml destilirane vode.

Toj otopini je potrebno odrediti faktor.

POSTUPAK:

U 100 ml uzorka vode dodati 1 ml fenolftaleina i titrati sa 0,2 moldm-3 NaOH do

slabo ružičaste boje. Ako se prilikom dodavanja fenolftaleina pojavi ružičasta

boja znači da nema CO2.

utrošak 0,2 moldm-3 NaOH x f x 2,2 x 10

30 mg l-1 opasno

42

Vježba 8: Odre ñvanje vezane CO 2 (Alkalinitet) pomo ću metiloranž indikatora

Alkalinitet je mjera puferskog kapaciteta neke otopine. Predstavlja kvantitativni

kapacitet vode pri reakciji sa jakom kiselinom do odreñenog pH, (metiloranž

mijenja boju kod pH 3,7, a fenolftalein kod 8,3). Alkalinitet obilježavaju

koncentracije aniona: karbonatnih (CO32-), bikarbonatnih (HCO3

-) i hidroksidnih

(OH-). Soli slabih kiselina kao što su borati, fosfati, silikati, takoñer mogu utjecati

na alkalinitet. Navedeni anioni čine kompleksan puferski sustav u vodi. Vrijednost

alkaliniteta vode definirana je kao količina kiseline ili vodikovih iona (H+) koja je

potrebna za neutralizaciju navedenih aniona u vodi. Uobičajena jedinica za

alkalinitet je mval l-1 (val = gramekvivalent) ili mg l-1 CaCO3.


Bireta 25 ml

Kapaljka

Pipeta 100 ml


Postupak:

1. u 100 ml uzorka vode staviti 2-3 kapi metiloranža, indikatora boje

2. titrirati sa 0,1 moldm-3 HCI do svijetloružičaste boje

Alkalinitet = utrošak 0,1 moldm-3 HCI x f

Optimalan alkalinitet sa ribarskog gledišta iznosi izmeñu 2 i 4. Povećanje

alkalinitetne vrijednosti vode vrši se vapnjenjem ribnjaka.

43

Vježba 9: Karbonatna tvrdo ća vode,°dH

Odreñivanje karbonatne tvrdoće vode,°dH

Tvrdoća °dH = alkalinitet (ind. metiloranž) x 2,8

1 °dH = 10 mg CaO l -1

Prema stupnjevima njemačke tvrdoće postoji slijedeća kategorizacija voda:

0 - 4 0dH - vrlo meke vode

4 - 8 0dH - mekane vode

8 - 12 0dH - umjereno tvrda voda

12 - 18 0dH - tvrda voda

18 - 30 0dH - vrlo tvrda voda

44

Vježba 10: Odre ñivanje pH vrijednosti spektrofotometrijski


Otopina HI 93710-0

Kiveta od 10 ml (2 kom)

Pipeta od 10 ml

Graduirana plastična šprica

Postupak:

Na spektrofotometru se selektira program 30 .

Odpipetira se 10 ml uzorka vode u kivetu (nereagirani uzorak koji smo uzeli u

posebnu bocu na terenu). To je standard. Kiveta sa standardom se stavi u

spektrofotometar i pritisne gumb «ZERO». Pričeka se sve dok se na ekranu ne

pojavi -0.0-.

Izvadi se kiveta te se direktno u standard i doda 0,2 ml otopine HI 93710. Kiveta

se začepi te lagano promućka. Kiveta se zatim opet stavi u instrument i pritisne

gumb «READ DIRECT».

Na ekranu će se pojaviti pH vrijednost otopine.

45

Vježba 11: Odre ñivanje vrste pojedine vode

Nakon što se dobiju rezultati analiza, prema prikazanim tablicama (7, 8 i 9)

potrebno je odrediti vrstu vode. Prema režimu kisika, hranjivih tvari, biološkim i

mikrobiološkim pokazateljima, voda se može kategorizirati u nekoliko vrsta:

Vrsta I (plava boja)

Koncentracija kisika stalno je blizu zasićenosti.

Prozračne tekuće vode s malim koncentracijama organskih i anorganskih tvari, u kojima obitava pastrva, te ksenosaprobni, oligosaprobni i beta mezosaprobni biljni i životinjski indikatori, s vrlo malim brojem saprofitskih i koliformnih bakterija. Stajačice su prozirne i oligotrofne.

Vrsta II (zelena boja)

Koncentracija kisika najčešće je blizu zasićenosti.

Tekuće vode koje mogu biti malo onečišćene organskim i anorganskim hranjivim tvarima. Malo je povećana primarna produkcija i raspon koncentracije otopljenog kisika. Karakteristični su betamezosaprobni indikatori, a mali je broj saprofitskih i koliformnih bakterija. Stajačice sa smanjenom prozirnošću, mezotrofne vode.

Vrsta III (žuta boja)

Povremeno dolazi do prezasićenosti kisikom u epilimniju stajaćica, a moguć je manjak kisika u hipolimniju. U tekućicama se može povremeno javiti manjak kisika.

Vode koje primaju povećane koncentracije organskih i anorganskih tvari. Količina primarnih producenata je povećana. Karakteristični su betamezosaprobni i alfa-mezosaprobni indikatori s većim brojem saprofitskih i koliformnih bakterija. U stajačicama je prozirnost još više smanjena, a u epilimniju se povremeno može pojaviti «cvjetanje» algi i hipoksija; umjereno eutrofna voda.

Vrsta IV (crvena boja)

Prezasićenost kisikom često se javlja u epilimniju zbog jako izražene fotosintetske aktivnosti fitoplanktona. U hipolimniju (kao i u tekućicama) često se javlja manjak kisika zbog mikrobiološke aktivnosti.

Eutrofne vode koje primaju velike koncentracije organske i anorganske hranjive tvari, s vrlo malom prozirnošću. Znatan je broj alfa-mezosaprobnih indikatora, te saprofitskih i koliformnih bakterija u tekućicama. Često se javlja «cvjetanje algi u epilimniju stajačica, što izazivaju planktonske alge, najčešće indikatori druge vrste kopnenih voda. Povećana razgradnja organskih tvari povremeno izaziva hipoksiju, anoksiju i pomor riba, pogotovo u hipolimniju stajačica.

Vrsta V (crna boja)

Trajni manjak kisika zbog intenzivne mikrobiološke aktivnosti.

Jako zagañene, mutne hipertrofične vode u kojima razgrañivači dominiraju nad producentima. Nedostatak kisika je stalno prisutan. Ribe nedostaju, a prisutni su mezosaprobni i polisaprobni indikatori i velik broj saprofitskih i koliformnih bakterija.

46

Tablica 7: Vrijednosti koje označavaju pojedinu vrstu vode

Skupine pokazatelja

Pokazatelji Mjerna jedinica

I Vrsta

II Vrsta

III Vrsta

IV Vrsta

V Vrsta

pH 8,5-6,5 6,5-6,3 8,5-9,0

6,3-6,0 9,0-9,3

6,0-5,3 9,3-9,5

<5,3 >9,5

Alkalinitet mg CaCO3l-1 >200 200-100 100-20 20-10 <10

FIZIKALNO KEMIJSKI

Električna vodljivost µS cm-1 <500 500-700 700-1000

1000-2000 >2000

Otopljeni kisik

mg O2l-1 >7 7-6 6-4 4-3 <3

Zasićenje kisikom

%

Tekućice 80-110 70-80

110-120 50-70

120-140 20-50

140-150 <20 >150

Stajaćice:

- epilimnij 90-110 70-90

110-120 50-70

120-130 30-50

130-150 <30 >150

- hipolimnij 90-70 70-50 50-30 30-10 <10 KPK mg O2l

-1 <4 4-8 8-15 15-30 >30

REŽIM KISIKA

BPK5 mg O2l-1 <2 2-4 4-8 8-15 >15

Amonij mgl-1 <0,10 0,10-0,25 0,25-0,60 0,60-1,50 >1,50

Nitriti mgl-1 <0,01 0,01-0,03 0,03-0,10 0,10-0,20 >0,20

Nitrati mgl-1 <0,5 0,5-1,5 1,5-4,0 4,0-10,0 >10,0

Ukupni dušik mgl-1 <1,0 1,0-3,0 3,0-10,0 10,0-20,0 >20,0

Ukupni fosfor mgl-1

Tekućice <0,10 0,10-0,25 0,25-0,60 0,60-1,50 >1,50

HRANJIVE TVARI

Stajaćice <0,01 0,01-0,025 0,025-0,06 0,06-0,15 >0,15

Broj koliformnih bakterija

UK l-1 <5x102 5x102-5x103

5x103-105 105-106 >106

Broj fekalnih koliforma FK l-1 <2x102 2x102-103 103-104 104-105 >105

MIKROBIOLOŠKI

Broj aerobnih bakterija

BK ml-1 <103 103-104 104-105 105-7,5x105

>7,5x105

P-B indeks saprobnosti

S 1,0-1,8 1,8-2,3 2,3-2,7 2,7-3,2 3,2-4

Biotički indeks <10 8-9 6-7 4-5 >4 BIOLOŠKI

Stupanj trofije oligotrofan mezotrofan

Umjereno eutrofan eutrofan hipertrofan

Mjerodavna vrijednost pokazatelja koja je na granici dopuštene vrijednosti za pojedinu vrstu vode

pripisuje se lošijoj vrsti vode

47

Odreñivanje stupnja trofije u kopnenim vodama odreñuje se vrijednostima

navedenim u tablici.

Tablica 8: Pokazatelji stupnja trofije

POKAZATELJI OLIGOTROFAN MEZOTROFAN UMJERENO EUTROFAN

EUTROFAN HIPERTROFAN

Prozirnost (m) >5 1-5 0,5-1 <0,5 <0,5 Klorofil a µg l-1 <2,5 2,5-10 10-30 >30 * Gustoća mrežnog fitoplanktona (stanica l-1) <104 104-106 106-107 >107 *

Ukupni fosfor (mg l-1) <0,01 0,01-0,04 0,04-0,1 >0,1 >0,1 * u hipertrofnoj zoni prisutne su rijetke planktonske alge zbog nepovoljnih prilika za njihov razvoj

48

Postupak:

Uvrstiti dobivene vrijednosti tablicu 9. Svaka vrijednost nekog pokazatelja može

označavati različitu vrstu vode (navesti pod stupac VRSTA). Ocjena po skupini

pokazatelja označava najveću dobivenu vrijednost vrste odreñene skupine

pokazatelja.

Tablica 9:

Skupine pokazatelja

POKAZATELJI mjerna jedinica

MJERODAVNA VRIJEDNOST

VRSTA OCJENA PO SKUPINI POKAZATELJA

pH Alkalinitet (mg CaCO3 l

-1) FIZIKALNO

KEMIJSKI Električna vodljivost (µS cm-1)

Otopljeni kisik (mg O2l

-1)

Zasićenje kisikom (%)

KPK (mg O2l-1)

REŽIM KISIKA

BPK5 (mg O2l-1)

Amonij (mgl-1) Nitriti (mgl-1) Nitrati (mgl-1) Ukupni dušik (mgl-1)

HRANJIVE TVARI

Ukupni fosfor (mgl-1)

Broj koliformnih bakterija (UK l-1)

Broj fekalnih koliforma (FK l-1)

MIKROBIOLOŠKI

Broj aerobnih bakterija (BK ml-1)

P-B indeks saprobnosti (S)

Biotički indeks BIOLOŠKI

Stupanj trofije

49

4. PRILOZI

50

Prilog 1. Tablica za unos osnovnih kemijskih parametara

Datum:

Sat uzimanja uzorka:

Lokacija Pokazatelj

Temperatura vode °C

Prozirnost (m)

Miris

Boja

Zamućenje

O2 mg l-1

O2 %

pH

Slob CO2 mg l-1

Alkalinitet mval l-1

°dH

Utrošak KMnO4 u mg O2 l-1

KPK

51

Prilog 2. Tablica za unos podataka dobivenih spektrofotometrom

Lokacija Pokazatelj

O2 mg l-1 Prog. 29 Str. 83

pH Prog. 30 Str. 86

Ammonia HR NH3-N Prog. 2 Str. 21

(NH3-N) x 1,214 = NH3 mg l -1

Ammonia LR NH3-N Prog. 3 Str. 23

(NH3-N) x 1,214 = NH3 mg l -1

Ca tvrdoća kao CaCO3 mg l -1 Prog. 16 Str. 50

(Ca) CaCO3 mg l-1 x 0,4 = mg l -1 Ca+

Mg tvrdoća kao CaCO3 mg l -1 Prog. 17 Str. 52

(Mg) CaCO3 mg l-1 x 0,243 = mg l -1 Mg+

Slobodni Cl mg l-1 Prog. 5 Str. 27

Nitriti HR NO2- - N Prog. 27

Str. 79

NO2- - N x 3,29 = mg l -1 NO2

-

NO2- x 1,5 = mg l -1 NaNO2

Nitriti LR NO2- - N Prog. 28

Str. 81

NO2- - N x 3,29 = mg l -1 NO2

-

NO2- - N x 4,93 = mg l -1 NaNO2

Nitrati LR NO3- - N Prog. 26

Str. 77

NO3- - N x 4,43 = mg l -1 NO3

-

Fosfati HR mg l-1 PO4- Prog. 31

Str. 88

Fosfati LR mg l-1 PO43- Prog. 32

Str. 90

mg l-1 PO43- x 0,747 = mg l -1 P2O5

mg l-1 PO43- x 0,326 = mg l -1 P

Phosphorus mg l -1 P Prog. 33 Str. 92

Silica mg l -1 SiO2 Prog. 34 Str. 94

52

Prilog 3. Procedura za odre ñivanje visokih koncentracija NH 3 u vodi

putem spektrofotometra

53

Prilog 4. Procedura za odre ñivanje niskih koncentracija NH 3 u vodi

putem spektrofotometra

54

Prilog 5. Procedura za odre ñivanje koncentracije slobodnog klora u

vodi putem spektrofotometra

55

Prilog 6. Procedura za odre ñivanje Ca tvrdo će vode putem

spektrofotometra

56

Prilog 7. Procedura za odre ñivanje Mg tvrdo će vode putem

spektrofotometra

58

Prilog 8. Procedura za odre ñivanje koncentracije NO 3- putem

spektrofotometra

59

Prilog 9. Procedura za odre ñivanje visokih koncentracija NO 2- putem

spektrofotometra

60

Prilog 10. Procedura za odre ñivanje niskih koncentracija NO 2- putem

spektrofotometra

61

Prilog 11. Procedura za odre ñivanje koncentracije visokih vrijednosti

PO4- putem spektrofotometra

62

Prilog 12. Procedura za odre ñivanje koncentracije niskih vrijednosti

PO4- putem spektrofotometra

63

Prilog 13. Procedura za odre ñivanje fosfora putem spektrofotometra

64

Prilog 14. Procedura za odre ñivanje koncentracije SiO 2 putem

spektrofotometra

65

5. SEMINARSKI RADOVI

RAZVIJANJE TIMSKOG RADA

Studenti će biti podijeljeni na radne timove koji će biti sastavljeni od najviše 4

osoba. Nakon što im je dodijeljena tema, studenti će si meñusobno podijeliti

zadatke na način da svatko od njih ima približno isti opseg posla.

Terenska istraživanja će se sastojati od četiri uzorkovanja u istim vremenskim

razmacima. Nakon prikupljanja i obrade uzoraka u laboratoriju, slijedi prikupljanje

dodatne literature kako bi se dobiveni podaci mogli kvalitetno interpretirati.

U slijedećih nekoliko termina slijedi pisanje seminarskih radova. Nakon što su

seminarski radovi napisani i pregledani od mentora, izrañuju se prezentacije.

Prezentacije za izlaganje trebaju biti napravljene u programu Microsoft Power

Point.

UPUTE ZA PISANJE SEMINARSKIH RADOVA

Seminarski radovi moraju imati slijedeć a poglavlja:

Uvod

Cilj istraživanja

Materijal i metode

Rezultati

Rasprava

Zaključci

Literatura

UVOD I CILJ ISTRAŽIVANJA

U uvodu se iznosi ideja zadatka i cilj istraživanja. Ondje se piše na način da se

čitaoc zainteresira za djelo, odnosno za problem koji se obrañuje. U uvodu se

daje opće područje istraživanja, navode se dosadašnji rezultati kao osnova

dotičnih istraživanja i iznosi ono što je nepoznato. Na kraju se ističe cilj i svrha

istraživanja.

66

MATERIJAL I METODE

U ovom poglavlju se prikazuje materijal koji je poslužio za istraživanja, način na

koji je materijal obrañen i razlozi zbog kojih su odabrani odreñeni tretmani

istraživanja. Metode rada treba opisati tako da ih mogu primijeniti i drugi

znanstveni radnici ukoliko žele provjeriti dobivene rezultate navedene u članku.

REZULTATI I RASPRAVA

Najvažnije poglavlje je prikaz rezultata. Ondje se opisuju utvrñene činjenice,

tumače pojave i dokazuje hipoteza. Da bi se napisalo ovo poglavlje, potrebno je

analizirati eksperimentalne podatke, napraviti varijacijsko statističku obradu,

tablice i grafikone. Rezultati se prikazuju samo na jedan način i to tekstom,

tablicom ili grafički. Tumačenja rezultata iz tablica i teksta moraju biti istovjetna.

Raspravom prikazujemo značenje rezultata i iznosi se mišljenje i tumačenje

autora. Kritički se razmatra i analizira materijal, metode i rezultati u odnosu na

podatke iz literature kao i tvrdnje u raspravi. Postignuti rezultati moraju biti

dovoljno potkrijepljeni i dokumentirani s podacima iz literature koja se navodi u

popisu.

ZAKLJUČAK

U zaključku se iznosi ono što pruža kratku i jasnu sliku o svemu što se htjelo i što

se postiglo u istraživanjima. Tvrdnje i zaključci trebaju biti kratki, nedvosmisleni i

jasni. Zaključci moraju odgovarati ciljevima.

LITERATURA

Na kraju članka daje se popis literature koja se citira. Treba biti poredana

abecednim redom. Pod bibliografskim podatkom smatra se skup točnih i iscrpnih

elemenata dovoljnih da se neko djelo može identificirati.

Piše se na slijedeći način:

Turk, M. (1995): Hrvatsko slatkovodno ribarstvo u 1994. Ribarstvo, 53,(4), 105-

118.

67

Ako su dva ili više autora:

Treer, T., Treer, D. (1995): Morphometric changes in the smooth newt (Triturus

vulgaris) during the aquatic phase. Ribarstvo, 53, (4), 151-159.

Citiranje knjige:

Roberts, R. J. (1989): Fish pathology. Editor. Second edition. Bailliere-Tindal,

London, 467pp.

Poglavlje u knjizi:

Dickhoff, W.W. !1993): Hormones metamorphosis, and smolting. pp 519-540. In:

Schreibenman, M. P., Scanes, C.g., Pang, P.K.T. (eds.) The endocrinology of

growth development and metabolism in vertebrates. Academic Press, San Diego,

USA. 607pp.

Literatura u tekstu treba biti citirana koristeći Harvard sustav kao: (Smith,1996) –

ako se radi o jednom autoru, (Smith i Jones, 1996)- ako se radi o dva autora,

(Smith i sur., 1996)- ako se radi o više nego dva autora, Smith i Jones (1996),

(Smith, J.R., usmeno priopćenje).

68

6. LITERATURA

Debeljak, Lj. (1982): Životni uvjeti u vodi. U Bojčić C. (Ur.): Slatkovodno ribarstvo,

Jumena, Zagreb, 55-97.

ðumija Lj. (1986): Kemijska analiza vode. Agronomski fakultet.

Goldman, C., R., Horne, A., J. (1978): Limnology. McGraw – Hill Book Company,

New York.

Knežević, I. (1988): Uvod u znanstveni rad. Poljoprivredni fakultet u Osijeku.

NN 77/98: Uredba o klasifikaciji voda.

69

7. INDEKS

aktivna reakcija sredine......................20 Alkalinitet................................18, 20, 47 amonijak.............................................23 Amonijak ............................................24 bikarbonati .........................................21 biokemijska potrošnja kisika...............14 Boja vode ...........................................37 BPK5 ..................................................15 Cilj istraživanja ...................................70 dnevne varijacije kisika.......................14 dušik ..................................................23 Dušik i njegovi spojevi ........................23 fosfor..................................................23 Fosfor.................................................26 gnojenje vode.......................................8 godišnje varijacije kisika .....................14 Gravimetrija........................................10 Gustoća vode.......................................9 Hranjive soli .......................................23 kalcij...................................................27 kalij-permanganat...............................15 karbonati ............................................21 karbonatna tvrdoća ......................19, 28 karbonatna tvrdoća vode....................48 karbonatni alkalinitet...........................20 kemijska potrošnja kisika....................14 kemijske analize.................................10 kemijske i fizikalne metode.................10 kiselost vode ......................................20 kisik....................................................39 Kisik ...................................................13 Klor ....................................................29 KMnO4 ...............................................15 KMnO4 test .........................................15 KPK....................................................15 led........................................................7 literatura.............................................72 materijal i metode...............................72 miris ...................................................34 nekarbonatna tvrdoća...................19, 28 nitrat...................................................23 nitrati ..................................................25

nitrit ....................................................25 Nitrit ...................................................23 Organoleptička obilježja .....................34 organsko zagañenje...........................15 permanganatni broj ............................15 pH ......................................................20 pH vrijednost ......................................49 postotna zasićenost kisika..................42 Potrošak KMnO4.................................43 prolazna tvrdoća.................................19 Prozirnost...........................................33 Prozirnost vode ....................................9 Rezultati i rasprava ............................72 Secchi disk.....................................9, 33 seminarski radovi ...............................70 slobodna CO2 .....................................45 slobodni CO2 ......................................20 spektar .................................................7 stalna tvrdoća.....................................19 strujanja vode.......................................6 stupanj trofije......................................52 sulfat ..................................................30 sumpor...............................................30 sumporovodik.....................................30 sunčana radijacija ................................7 svjetlo...................................................7 temperatura....................................5, 33 titrimetrijske metode ...........................12 tvrdoća vode ......................................19 ugljični dioksid....................................17 ukupna tvrdoća...................................28 Uvod ..................................................70 vezana CO2........................................47 vezani CO2 .........................................18 Voda ....................................................4 Volumetrijske metode.........................12 vrste voda ..........................................50 Winkler .........................................39, 41 Winklerova jodometrijska metoda.......14 zaključak ............................................72 Zamućenje vode.................................38

hid roke mija

Documents