APPLICABILITY OF WATER ζ - POTENTIAL AS ITS POLLUTION DENSITY CHARACTERISTICS

Full Text

Академик А.Е. Ферсман отмечал, что вода - это самый дорогой минерал на планете Земля, природный ресурс, являющийся единственно незаменимым условием любого жизнеобразования. Действительно, в среднем человеческий организм на 75 % состоит из воды (растворителя), а ткань его мозга - на 85 %. Человеческий эмбрион содержит 95 % воды, а к 80-летнему возрасту - только 50 % [1-3]. Установлено [2, c. 41], что с возрастом содержание воды в клетках уменьшается до тех пор, пока соотношение объемов воды внутри клеток и вне клеток не изменится с 1,1 до 0,8. В работах [1-4] убедительно показана исцеляющая сила воды, воздействующая на живой организм. В 1971 г. д.т.н., академиком Московского авиационного института (МАИ) В.Д. Плыкиным было сделано открытие о том, что основное назначение воды - быть информационной основой биологической жизни во Вселенной [5, с. 12], что в дальнейшем было подтверждено практически [6-8]. В настоящее время человечество располагает технологиями получения воды любой чистоты [9, 10]. Однако успешное решение проблемы получения воды нужного качества упирается в два основных препятствия: себестоимость ее очистки и придание ей свойств «живой», а не «мертвой» воды. Известно, что при любой водоподготовке требуется постоянный контроль над качеством обрабатываемой воды. Химический анализ воды является обязательным, но очень дорогим компонентом успешности любой технологии очистки воды. Процесс этот, как правило, трудоемок по времени, экономически затратен, а главное - недостаточно точен (воспроизводимость химических анализов воды не превышает ± 30 %). Для снижения влияния этих недостатков в последнее время все чаще стали использовать интегральные показатели загрязненности воды [11, 12] с привлечением аппарата факторного анализа. Факторный анализ (базирующийся на системе химических анализов) позволяет найти репрезентативный набор диагностирующих систему показателей, т.е. проводить мониторинг состава воды. Более дешевым является использование физических показателей качества воды. Учитывая, что для глубокой очистки воды из нее требуется извлекать загрязнения коллоидной степени дисперсности, мерой устойчивости которых является ζ-потенциал (он зависит 29 Градостроительство и архитектура | 2017 | Т. 7, № 3 В.И. Кичигин, С.Н. Скороходов от физико-химического состава воды [13, с. 194-196]), возникло заманчивое предложение использовать этот показатель для характеристики ее качества. Кроме того, необходимо было установить и зависимость ζ-потенциала от ряда физико-химических показателей качества следуемой воды. В настоящих исследованиях авторами был принят амперометрический метод определения электрофоретической подвижности коллоидных частиц на устройстве, созданном на кафедре водоснабжения и водоотведения Самарского государственного архитектурно-строительного университета [14]. Оно состояло из источника питания постоянного тока Б5-31, авометра M-830BZ и измерительной камеры с двумя электродами. Напряжение составляло 30 В, а расстояние между электродами - 46 мм (0,046 м). Испытанию подвергалась вода, взятая из водопроводных кранов жилой застройки в разных районах города Самары в апреле-июле 2016 г. Определение искомых величин (максимальной силы тока в ячейке и времени ее достижения) в каждой пробе воды проводилось по пять раз. Полученные значения обрабатывались методами математической статистики при уровне значимости q = 0,05 по методикам, изложенным в работе [15]. Расчет величины ζ-потенциала проводился по уравнению Гельмгольца-Смолуховского [13, с. 201] и представлен в табл. 1. Физико-химический состав исследуемой воды определялся в паспортизированной гидрохимической лаборатории кафедры водоснабжения и водоотведения Самарского государственного архитектурно-строительного университета по общепринятым методикам. Обобщенная характеристика исследуемой воды приведена в табл. 2, а зависимости величины ζ-потенциала от показателей качества питьевой воды - на рис. 1 - 3. Таблица 1 Расчет величины ζ-потенциала Место отбора проб Дата отбора проб Температура, °С Скорость движения частиц, см/с Электрофоретическая подвижность, см2/В·с ζ-потенциал, мВ Ул. Мориса-Тореза, 103 31.03.2016 18 0,012 0,0001025 145,6 13.07.2016 19 0,010 0,0001057 150,1 17.11.2016 17 0,010 0,0001083 153,8 14.03.2017 19 0,011 0,0000983 139,6 Ул. Ново-Садовая, 18 18.03.2016 18 0,012 0,0001135 161,1 12.07.2016 20 0,009 0,0000945 134,2 27.10.2016 18 0,010 0,0001124 159,6 07.12.2016 18 0,012 0,0001156 164,2 Ул. Молодогвардейская, 194 24.03.2016 18 0,014 0,0001244 176,7 12.07.2016 21 0,010 0,0001054 149,7 17.11.2016 18 0,014 0,0000992 140,9 07.12.2016 19 0,019 0,0000985 139,9 Ул. Советской Армии, 241 14.04.2016 19 0,012 0,0001016 144,3 02.09.2016 23 0,011 0,0001303 185,0 19.11.2016 18 0,013 0,0001361 193,2 17.03.2017 20 0,011 0,0001183 168,0 Ул. Самарская, 61 28.04.2016 20 0,011 0,0001071 152,0 14.07.2016 21 0,010 0,0001036 147,1 19.11.2016 19 0,011 0,0001088 154,5 14.03.2017 19 0,010 0,0001073 152,4 Ул. Демократическая, 37 05.05.2016 19 0,011 0,0001244 176,6 13.07.2016 21 0,010 0,0001329 188,7 17.11.2016 18 0,010 0,0001200 170,4 17.03.2017 20 0,011 0,0001230 174,6 Ул. Партизанская, 56 12.05.2016 18 0,010 0,0001065 151,2 14.07.2016 23 0,011 0,0001067 151,6 27.10.2016 18 0,011 0,0001114 158,2 07.12.2016 17 0,009 0,0000896 127,3 Градостроительство и архитектура | 2017 | Т. 7, № 3 30 ВОДОСНАБЖЕНИЕ, КАНАЛИЗАЦИЯ, СТРОИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОХРАНЫ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ Таблица 2 Обобщенная характеристика исследуемой воды Место отбора проб Дата исследований ζ-потенциал, мВ рН Температура, °С Мутность, мг/дм3 Щелочность, ммоль/ дм3 Общая жесткость, мг-экв/ дм3 Кальций, мг-экв/ дм3 Магний, мг-экв/ дм3 Хлориды, мг/ дм3 Ул. Мориса-Тореза, 103 31.03.2016 145,6±11 6,7 18 Отсут. 3,1 4,9 4,6 0,3 31,92 13.07.2016 150,1±13 6,57 19 0,91 2,0 3,5 2,7 0,8 27,36 17.11.2016 153,8±10 6,62 17 Отсут. 2,1 3,7 2,6 1,1 31,92 15.03.2017 139,6±6 6,75 19 Отсут. 2,8 4,5 3,6 0,9 34,96 Ул. Ново-Садовая, 18 18.03.2016 161,1±11 6,98 18 0,758 3,0 5,4 3,5 1,9 28,88 12.07.2016 134,2±20 6,54 20 Отсут. 2,7 3,7 2,7 1,0 31,92 27.10.2016 159,6±8 6,78 18 Отсут. 2,5 4,2 3,0 1,2 24,78 07.12.2016 164,2±22 6,56 18 Отсут. 3,1 4,6 3,3 1,3 26,55 Ул. Молодогвардейская, 194 24.03.2016 176,7±23 6,94 18 Отсут. 2,8 4,8 4,0 0,8 24,32 12.07.2016 149,7±8 6,64 21 0,61 1,9 3,7 2,7 1,0 31,92 17.11.2016 140,9±9 6,53 18 Отсут. 2,2 4,2 3,1 1,1 31,92 07.12.2016 139,9±3 6,78 19 Отсут. 2,8 4,8 3,4 1,4 26,55 Ул. Советской Армии, 241 14.04.2016 144,3±9 6,51 19 Отсут. 3,3 4,8 3,5 1,3 30,4 02.09.2016 185,0±7 6,4 23 Отсут. 2,1 3,4 2,5 0,9 21,28 19.11.2016 193,2±10 6,59 18 Отсут. 2,3 3,2 2,3 0,9 31,92 17.03.2017 168,0±10 7,1 20 Отсут. 3,4 5,3 4,0 1,3 40,71 Ул. Самарская, 61 28.04.2016 152,0±10 7,01 20 Отсут. 3,0 4,3 3,0 1,3 31,92 14.07.2016 147,1±6 6,51 21 0,76 2,1 3,6 2,6 1,0 28,88 19.11.2016 154,5±3 6,60 19 Отсут. 2,3 3,5 2,3 1,2 31,92 15.03.2017 152,4±4 6,58 19 Отсут. 2,9 4,2 3,2 1,0 31,92 Ул. Демократическая, 37 05.05.2016 176,6±13 7,02 19 Отсут. 2,8 3,4 2,4 1,0 30,4 13.07.2016 188,6±10 6,73 21 Отсут. 1,9 2,7 1,9 0,8 31,92 17.11.2016 170,4±4 6,84 18 Отсут. 2,1 2,9 1,9 1,0 28,88 17.03.2017 174,6±9 7,4 20 Отсут. 3,3 4,6 3,5 0,9 33,44 Ул. Партизанская, 56 12.05.2016 151,2±10 6,85 18 2,20 2,6 4,6 2,6 2,0 28,88 14.07.2016 151,6±8 6,47 23 Отсут. 2,0 3,9 3,0 0,9 28,88 27.10.2016 158,2±9 6,72 18 Отсут. 2,5 4,3 3,1 1,2 24,78 07.12.2016 127,3±16 7,59 17 0,076 3,0 4,6 3,3 1,3 26,55 31 Градостроительство и архитектура | 2017 | Т. 7, № 3 В.И. Кичигин, С.Н. Скороходов Рис. 1. Зависимость ζ-потенциала (ДП) от показателей качества питьевой воды по адресу: ул. Мориса-Тореза, 103

About the authors

Viktor I. KICHIGIN

Samara State Technical University

Email: vestniksgasu@yandex.ru

Sergey N. SKOROKHODOV

Samara State Technical University

Email: vestniksgasu@yandex.ru

References

Supplementary files