Kemijski del

Kemiki smo se na naravoslovnem taboru v Bohinju osredotočili na kemijske lastnosti vode iz potoka in jezera. Za določanje lastnosti vode smo uporabljali različne metode: titrimetrična metoda, kolorimetrična metoda, potenciometrična metoda; nekatere smo spoznali na novo.
Merili smo pH vode, vsebnost ionov – amonija, nitratov, nitritov, fosfatov, ter trdoto vode, vsebnost kisika in količino apnenca v prsti. Prvi dan smo podrobno preučevali potok Savica, naslednji dan pa Bohinjsko jezero.
V obeh krajih smo merili iste parametre. Nekatere meritve smo opravili na terenu, za ostale pa smo odvzeli vzorec vode in tega odnesli v naš prostor kjer smo opravili preostale analize vzorca.

 

ODVZEM VZORCEV

• PRAVILEN ODVZEM VZORCA VODE

Vzorec vode zajamemo s plastenko na mestu, ki je od brega oddaljeno 1 meter. Voda naj bi bila na mestu vzorčenja globoka vsaj 1 meter. Vzorec zajamemo v smeri toka 0,5 metra pod gladino v plastenko, ki smo jo trikrat sprali z vzorčno vodo. Vzorčimo tako, da ne dvigujemo sedimenta.

Ker za pravilen odvzem vzorca nismo smeli dvigovati sedimenta (nismo smeli stopiti v vodo), smo plastenko katera je bila namenjena vzorčenju s vrvjo privezali na približno 1 meter dolgo palico. To pripravo smo nato potopili v vodo in jo trikrat sprali, šele nato smo jo potopili na 1 meter globine, jo pod vodo obrnili in tako odvzeli vzorec. Plastenko smo nato začepili in jo odnesli v kočo. Poleg tega vzorca, smo na isti način odvzeli vzorec tudi s majhno stekleničko. Vzorec smo nato potrebovali za določevanje količine kisika v vodi.

• PRAVILEN ODVZEM VZORCA PRSTI

V posodo odvzemi vzorce prsti odvzete ob reki, ob jezeru in v gozdu na površini in 20 centimetrov globoko.

Ker smo se gibali na območju Triglavskega narodnega parka, so posegi v naravo strogo prepovedani. Zemlja je prav tako prepredena s številnimi koreninami okoliških rastlin. Zaradi navedenih razlogov, smo naš vzorec odvzeli manj kot 20 centimetrov globoko (nekje približno 10 centimetrov globoko, ravno pod plastjo razpadajočega listja) in približno 4 metre od obale.

 

KEMIJSKA ANALIZA

Kot smo že omenili, smo vzorce odvzeli za kemijsko analizo, ki v veliki meri pripomore k optimalni oceni kvalitete vode. Glavni pokazatelj kvalitete (onesnaženosti) vode je vsebnost izbranih snovi (spojin) oz. vrednost posameznih parametrov:

• karbonatna trdota,
• celokupna trdota,
• vsebnost amonijevih, nitratnih, nitritnih in fosfatnih ionov,
• pH vrednost

Sestavljajo jo tudi različne ocene:

• barva,
• bistrost
• vonj

Analizne metode, katere smo uporabljali so:

• TITRIMETRIČNA METODA:

Temelji na določanju koncentracije snovi s titracijo.

TITRACIJA – odmerjeni količini preiskovane vode iz birete dodajamo reaktant z novo koncentracijo. Konec titracije zaznamo po značilnem barvnem preskoku indikatorja oz. nastanku oborine. S pomočjo razmerja množin snovi, koncentracije in prostornine porabljenega reagenta lahko izračunamo neznano koncentracijo snovi v preiskovani vodi.

Pri opravljanju titracije smo uporabljali analizne kovčke, kjer je titrimetrija poenostavljena z uporabo kapalk oz. brizgalk. Postopek opravimo tako, da štejemo dodane kapljice reagenta ter nato odčitamo dobljeno vrednost v prej pripravljeni tabeli.

• KOLOROMETRIČNA METODA

Temelji na lasnostih obarvanih raztopin, kjer je njihova barvna intenziteta sorazmerna koncentraciji. Pri tej metodi uporabljamo kolorimeter, pri katerem primerjamo barvo raztopine z neznano koncentracijo.

Mi smo postopek poenostavili ter tako primerjali barvna polja na ustrezni barvni lestvici z uporabo komparatorja (primerjalnika) oz. indikatorskega lističa. Kot slepi vzorec smo uporabili preiskovano vodo brez dodatkov. Obarvanost smo dosegli z dodatkom ustreznih reagentov. Metode, ki smo jih uporabili pri takšni analizi so primerne za predhodno oceno kvalitete vode in niso standarizirane.

• POTENCIOMETRIČNA METODA

Temelji na merjenju potenciala med stekleno elektrodo in referenčno elektrodo, ki ima poznan potencial. Obe elektrodi sta združeni v eni sodni – pH elektrodi.

Zvezo med elektrodnim potencialom in koncentracijo oksonijevih ionov (s katerimi določamo pH raztopine) opisuje Nernstova enačba:

E = k – s × pH

E = k + s × log[H₃0⁺]

 

 ANALIZNI POSTOPKI

1. DOLOČITEV pH

• Potrebna oprema in kemikalije:
  • pH elektroda
  • dve čaši
  • izpiralka z destilirano vodo
  • kiveta
  • barvna skala
  • reagent
  • indikatorski lističi

•  Opis postopka:
• s pH elektrodo (potenciometrična metoda):

Potopili smo suho in čisto elektrodo (sprali smo jo z destilirano vodo in nežno obrisali s servieto) v raztopino vzorca vode. Nato smo pritisnili tipko RUN na napravi ter počakali nekaj minut, nakar smo odčitali dobljeno vrednost.

Opomba: Merjenje s elektrodo traja dosti časa. Poleg tega elektroda deluje ko ima substanca temperaturo med 5°C in 80°C, kar nam je povzročalo težave pri merjenju pH-ja v Savici, katere temperatura je znašala samo 6,8°C, kar je na spodnji meji delovanja elektrode.

• s kiveto (kolorometrična metoda):

Kiveto smo napolnili s vzorcem do oznake (5 mL). Nato smo dodali 2 kapljici reagenta, kiveto zaprli ter jo dobro pretresli. Nastalo barvo smo nato primerjali z barvno skalo.

• z indikatorskimi lističi (kolorometrična metoda):

Kiveto smo napolnili z vzorcem vode do polovice. V vzorec smo nato pomočili indikatorski listič, otresli odvečno vodo ter ga odložili na suho servieto. Po 10min smo s pomočjo barvne skale odčitali vrednost pH.

• Rezultati:

	pH elektroda	kiveta	Indikatorski lističi
Savica (pritok)	4,79	6
Bohinjka (odtok)	5,79	6
Bohinjsko jezero	8,46

 

Razlaga: pH v jezeru je bil rahlo bolj kisel zaradi razlik v temperaturi (Savica je imela temperaturo 6,8°C  jezero pa celih 10°C več, torej 16°C). Pri nižji temperaturi potekajo kemijski postopki počasneje, kar pomeni da bolj kot je voda mrzla, počasneje se topijo snovi v njej. Sklepamo lahko, da je zaradi tega v bolj mrzli vodi raztopljenih manj  ionov, kar posledično vpliva na pH (manj je ionov, nižji je pH). pH v Bohinjki je rahlo kisel zaradi dežja.

 

2. VSEBNOST AMONIJA V VODI (NH₄⁺)

• Potrebna oprema in kemikalije:
  • kiveta
  • barvna skala za določanje amonijaka
  • reagent 1, 2 in 3 za določitev amonijaka
  • indikatorski listič
  • merilna žlička

• Opis postopka:
• s kiveto (kolorometrična metoda):

Kiveto smo napolnili z vzorcem vode do oznake (5 mL). Nato smo dodali 10 kapljic reagenta 1 in dobro pretresli. Po tem smo v raztopino dodali še merilno žličko reagenta 2, ponovno dobro pretresli in pustili mirovati 5 min. V tem času se je reagent raztopil v vzorcu. Dodali smo 4 kapljice reagenta 3, pretresli in pustili mirovati 7 min. Po tem času smo barvo raztopine primerjali na ustrezni barvni skali.

• Rezultati:

Savica (pritok)	0,1
Bohinjka (odtok)	0,0
Bohinjsko jezero	0,0

 

3. NITRATI V VODI (NO3-)

Če je v bližini kakšnih podtalnic, rek, potokov velika prisotnost kemijskih dejavnost oz. pretirano gnojenje polj, se v vodi pokaže povečana količina nitratov, ki se pojavijo tudi ob razgradnji organizma. Zelo škodljivi so predvsem za otroke do 6 mesecev starosti.

• Potreben pribor in kemikalije:
  • kiveta
  • barvna skala za določitev nitrata
  • reagent za določitev nitrata
  • indikatorski listič

• Opis postopka:
• s kiveto:

Kiveto smo napolnili z vodo do oznake 5 mL, ter dodali 1 merilno žličko reagenta. Nato smo mešanico tresli 1 minuto, da se je reagent raztopil in pustili mirovati. Po 5 minutah smo barvo vzorca primerjali z barvo na barvni skali.

• z indikatorskim lističem:

Kiveto smo z vzorcem napolnili do polovice. Vanj smo pomočili indikatorski listič, otresli odvečno vodo in po določenem času (1-10 minutah) s pomočjo legende na embalaži odčitali ustrezno vrednost nitratnih ionov v vodi.

• Rezultati:

Savica	9 mg/L
Sava bohinjka	5 mg/L
Bohinjsko jezero	0 mg/L

 

Ugotovili smo, da je glede na predpise, v vodi prisotna minimalna količina nitratov.

EU max.	Priporočljivo	Slovenija max.
50 mg/L	25 mg/L	50 mg/L

 

4. NITRITI V VODI (NO2-)

Nitriti so kemijske snovi, ki vodo onesnažujejo. Prisotni pa so lahko tudi v mesu, klobasah, hitri prehrani in umetno vzgojeni solati. Prevelika količina nitritov je nevarna za majhne otroke in ribe. V človeškem telesu nitriti zmanjšujejo sposobnost prenašanja kisika po telesu, zastrupitev pa je vidna tudi v pomodreli barvi kože.

• Potreben pribor in kemikalije:
  • kiveta
  • barvna skala
  • reagent 1 in 2 za določitev nitrata
  • indikatorski listič

• Opis postopka:
• s kiveto:

Kiveto smo z vzorcem vode napolnili do oznake 5 mL, mu dodali 5 kapljic reagenta 1 in pretresli. Nato smo dodali še 1 merilno žličko reagenta 2 ter dobro pretresli. Po 1 minuti smo barvo vzorca primerjali z barvo na barvni skali. Če se indikator za ugotavljanje prisotnosti nitritov v vodi obarva močno rdeče barve, pomeni, da je voda močno onesnažena s fekalijami.

• z indikatorskimi lističi:

V vzorec smo pomočili indikatorski listič. Ko se je ta posušil in obarval, smo količino nitritov očitali glede na barvno letvico na embalaži.

• Rezultati:

Savica	0 mg/L
Sava bohinjka	0 mg/L
Bohinjsko jezero	0 mg/L

 

Vzorec je ostal brezbarven, kar pomeni da voda ne vsebuje nitritov. Predpisana priporočila o količini nitritov v vodi so sledeča:

EU max.	Slovenija max.
0,1 mg/L	0,1 mg/L

 

5. FOSFATI V VODI (PO4-)

Fosfati so  v vodi prisotni, če se v bližini uporabljajo umetna gnojila, pralni praški, detergenti…

• Potreben pribor in kemikalije:
  • kiveta
  • reagent 1 in 2 za določitev fosfata

• Opis postopka:
• s kiveto:

Kiveto smo z vzorcem napolnili do oznake 5 mL ter dodali 5 kapljic reagenta 1. Mešanico smo dobro pretresli in dodali še 1 merilno žličko reagenta 2 ter pretresli, da se je reagent raztopil. Po dveh minutah mirovanja smo primerjali barvo vzorca z barvo na barvni skali.

• Rezultati:

Savica	0,0 mg/L
Bohinjka	0,0 mg/L
Bohinjsko jezero	0,0 mg/L

 

Ugotovili smo, da v vodi ni bilo prisotnih fosfatov, kar pomeni da voda na tem območju ni onesnažena.

Določeni so normativi najvišje dovoljene prisotnosti fosfatov v vodi:

EU max. – pitna voda	priporočljivo	Slovenija max.
6,95 mg/L	0,56 mg/L	0,10 mg/L

 

6. TRDOTA VODE

Voda, ki vsebuje raztopljene rudninske snovi je trda. Trdoto vode tvorijo soli kalcija in magnezija.  Za ugotavljanje trdote vode smo uporabljali celokupno metodo.

Poznamo pa tudi karbonatno metodo, vendar je nismo uporabljali.

• Potreben pribor in kemikalije:
  • kiveta
  • reagent 1 za določitev celokupne trdote
  • reagent 2 – titer

• Postopek dela:

Kiveto smo napolnili z vzorcem vode do oznake (5 mL), mu dodali 3 kapljice reagenta 1 in dobro premešali. Nato smo pipeto napolnili z raztopino (titrom) in jo po kapljicah med mešanjem dodajali v kiveto, dokler raztopina ni postala zelene barve.

Trdota vode v trdotnih stopinjah je enaka porabi titra – številu kapljic.

Enota je:  mmol/L oz. °d.

0-4 °d	Zelo mehka voda
4-8 °d	Mehka voda
8-12 °d	Srednje trda
12-18 °d	Dokaj trda voda
18-30 °d	Trda voda
Preko 30 °d	Zelo trda voda

 

Zelo mehka voda je primerna za pranje; mehka je primerna za pranje, kopanje, pitje. Srednje trda voda je primerna za vse namene, dobra je za pitno vodo, pri pranju z njo pa je potrebno dodati več praška. Pri trdi vodi je prisotno močno izločanje apnenca in velika poraba pralnih sredstev. Zelo trda je neprimerna za tehnične namene saj je močna usedlina apnenca.

• Rezultati:

Savica	6 °d
Sava bohinjka	7 °d
Bohinjsko jezero	5 °d

Ugotovili smo, da je voda v vseh treh vzorcih mehka – primerna je za kopanje, pitno vodo…

 

7. VSEBNOST KISIKA

• Potreben pribor in kemikalije:
  • kisikova steklenička
  • merilna posoda
  • reagent 1,2,3 in 4 za določitev kisika
  • reagent 5 (titer)

• Navodila za delo:

V kisikovo stekleničko smo zajeli vzorec vode, tako da je bila napolnjena do roba. V steklenički ni smelo biti zračnih mehurčkov, zato smo morali biti zelo pazljivi pri njenem zapiranju. Vzorec vode smo pretočili v kiveto. Dodali smo 5 kapljic reagenta 1 in 5 kapljic reagenta 2. Kiveto smo zaprli ter jo dobro premešali.  Po eni minuti smo dodali še 10 kapljic reagenta 3, kiveto ponovno zaprli ter dobro premešali. 5 mL nastale oborine smo prelili v drugo kiveto in ji dodali 1 kapljico reagenta 4 ter premešali. Nato smo nastalo mešanico titrirali z raztopino 5, dokler se vzorec ni razbarval. Koncentracijo kisika smo v mg/L očitali na merilni skali titracijske pipete.

Najbolj natančna metoda za ugotavljanje prisotnosti kisika v vodi je merjenje z elektrodo.

• Rezultati:

Savica	8,2 mg/L
Sava bohinjka	7,7 mg/L
Bohinjsko jezero	6,9 mg/L

 

Kisika je več v tekočih vodah – voda se giblje. V njih poteka intenzivno mešanje vode, prisotna je tudi razburkanost. V stoječih vodah (jezeru) pa je kisika manj, saj se voda ne meša. V njem živi tudi veliko organizmov, ki ta kisik izkoriščajo.

 

8. KOLIČINA APNENCA V PRSTI

• Potreben pribor in kemikalije:
  • urno steklo
  • 10% raztopina HCl
  • kapalka
  • štoparica

• Potek dela:

Z lopatico smo na dveh različnih mestih odvzeli vzorca zemlje in ju shranili v plastično vrečko. Ko smo se lotili preučevanja, smo na urno steklo dali za oreh velik delec prsti in ga pokapali z 10% raztopino HCl ter poslušali kaj se dogaja.

Če je v prsti prisoten apnenec, se pojavi šumenje, ki je posledica reakcije med njim in kislino. Iz trajanja šumenja ocenimo približno količino apnenca v tleh. Šumenje povzroča plin ogljikov dioksid.

• Če je šumenje močno in traja več kot 1 minuto, vsebuje prst več kot 10% apnenca.
• Če je šumenje močno in kratkotrajno, vsebuje prst do 5 % apnenca.
• Če je šumenje šibko in kratkotrajno vsebuje prst do 3% apnenca.
• Če je pa šumenje komaj zaznavno, vsebuje prst manj kot 3% apnenca.

• Rezultati:

Kemijska enačba reakcije: CaCO₃(s) + 2HCl(aq)   →    CuCl₂(aq) + CO₂(g) + H2O(l)

Prvi vzorec je bil odvzet pri reki Savici, približno 6m oddaljeno od obale. V okolici je rastel listnati gozd. Slišali smo šibko in kratkotrajno šumenje, kar pomeni da so v prsti prisotni do 3% apnenca.

Drugi vzorec je bil odvzet pri Bohinjskem jezeru, približno 4 metre od obale. V okolici je rastel listnati gozd. Pri proučevanju nismo slišali nobenega šumenja, kar pomeni da v prsti ni bilo prisotnega apnenca. Zemlja je bila humusna.

 ZAKLJUČEK

Sprva smo pričakovali da bo voda bolj onesnažena, glede na to, da je glavna dejavnost v okolici kmetijstvo. A smo pri proučevanju odkrili drugače.

To območje spada pod okrilje Triglavskega narodnega parka, za katerega so določeni razni predpisi o varstvu okolja, o ohranjanju narave, o vodah… V vodi so zato le  v zelo majhnih količinah prisotni amoniji, nitrati, nitriti, fosfati…ali pa so popolnoma odsotni. V okolici se ukvarjajo s kmetijstvom, poljedelstvom in turizmom, vendar se odplake ne iztekajo v vodovje (jezera, reke).