Обнаружение загрязнений Муринского ручья сточными водами методом флуориметрии

Обнаружение загрязнений Муринского ручья сточными водами методом флуориметрии

Автор: Бондаренко Екатерина Анатольевна, Старков Вячеслав Андреевич, Андрианова Мария Юрьевна

Журнал: Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy

Статья в выпуске: 9 (24), 2014 года.

Бесплатный доступ

Состав воды в Муринском ручье формируется под влиянием канализационных стоков от части зданий района Гражданка города Санкт-Петербурга. Для проб воды из Муринского ручья исследовали спектры флуоресценции и химические показатели качества: удельная электропроводность, рН, содержание общего органического углерода (ООУ) и общего азота (ОА). Полученные результаты показали, что удельная электропроводность и содержание ООУ не всегда позволяют выявить загрязнение воды ручья бытовыми стоками из-за высокой сезонной вариабельности фоновых (природных) значений. В спектрах флуоресценции при длине волны возбуждения 230 нм наблюдались существенные различия между незагрязненной и загрязненной водой ручья по интенсивности флуоресценции тирозиновоготипа (длина волны регистрации 300 нм) и триптофанового типа (длина волны регистрации 340 нм). Отношение интенсивностей флуоресценции тирозинового и гуминового типа (при длине волны регистрации 300 и 420 нм, соответственно) составило для незагрязненной воды 0,06...0,27, для загрязненной - 0,25...0,81. Отношение интенсивностей флуоресценции триптофанового и гуминового типа (при длине волны регистрации 340 и 420 нм, соответственно) составило для незагрязненной воды 0,14...0,94, для загрязненной - 0,72...2,85. Существенное увеличение одного или обоих соотношений наблюдалось в пробах после канализационных выпусков. Первое отношение коррелирует с содержанием в воде ОА и отношением содержаний ОА к ООУ (с коэффициентами корреляции Пирсона 0,98 и 0,96, соответственно).

Еще

Сточные воды, флуоресценция, гуминовые вещества, общий органический углерод, общий азот, природные воды, загрязнения

Короткий адрес: https://sciup.org/14322166

IDR: 14322166   |   УДК: 628.31,

Fluorimetric tracing of sewage effluents in the Murinsky creek

The Murinsky creek starts in a city park and takes waters from several canalization outlets of Saint- Petersburg on its way.Fluorimetric properties and chemical parameters (electric conductivity, pH, content of total organic carbon (TOC) and total nitrogen (TN)) of the creek water samples were analyzed in order to reveal the most informative parameters for express determination of water pollution sources. The obtained results showed that electric conductivity and TOC content do not allow distinguishing between unpolluted (natural) and polluted water samples due to seasonal variation of natural background values. Fluorimetric properties at excitation wavelength 230 nm such as intensity of tyrosine-like fluorescence at 300 nm and tryptophan-like fluorescence at 340 nm proved to be informative for sewage effluents tracing in the Murinskycreek. Ratio of tyrosine-like (ex230 em300) to humic-like (ex230 em420) fluorescence for unpolluted waters was 0,06...0,27, for polluted waters - 0,25...0,81. Ratio of tryptophan-like (ex230 em340) to humic-like (ex230 em420) fluorescence for not polluted waters was within 0,14...0,94 and for polluted waters - 0,72...2,85. Significant increasing of one or both ratios was observed in waters after sewage outlets. Ratio of tyrosine-like to humic-like fluorescence showed high correlation with TN (r = 0.98), and TN/TOC (r = 0.96).

Еще

Список литературы Обнаружение загрязнений Муринского ручья сточными водами методом флуориметрии

  • Отведение и очистка сточных вод Санкт-Петербурга. СПб.: Стройиздат, 2002, 418 с.
  • Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петербурге, в 2010 году. СПб., 2011, 625 с.
  • Senesi N. Molecular and quantitative aspects of the chemistry of fulvic acid and interactions with metal ions and organic chemicals. Part II: The fluorescence spectroscopy approach (1990) Analytica Chimica Acta. Vol. 232. pp. 77-106.
  • Пермяков Е.А. Метод собственной люминесценции белка. М.: Наука, 2003, 189 с.
  • Westerhoff P., Chen W., Esparza M. Fluorescence analysis of a standard fulvic acid and tertiary treated wastewater (2001) J. Environ. Qual. Vol. 30(6). pp. 2037-2046.
  • Baker A. Fluorescence excitation-emission matrix characterization of some sewage-impacted rivers (2002) Environ. Sci. Technol. Vol. 35(5). pp. 948-953.
  • Молодкина Л.М., Андрианова М.Ю., Чусов А.Н. Спектрофлуориметрия в изучении динамики разложения биоорганических отходов//Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2012. Т. 142. С. 243-250.
  • Jin Guo, Feng Sheng, Jianhua Guo, Xiong Yang, Mintao Ma, Yongzhen Peng. Characterization of the dissolved organic matter in sewage effluent of sequence batch reactor: the impact of carbon source (2012) Front. Environ. Sci. Engin. Vol. 6(2). pp.280-287.
  • Андрианова М.Ю., Молодкина Л.М. Спектрофлуориметрический анализ поверхностных вод, загрязненных биоорганическими веществами//Вестник гражданских инженеров. 2008. Т. 3. С. 88-92.
  • Bieroza M., Baker A., Bridgeman J. Relating freshwater organic matter fluorescence to organic carbon removal efficiency in drinking water treatment. (2009) Sci. Total. Environ. Vol. 407. pp.1765-1774.
  • Андрианова М.Ю., Молодкина Л.М., Данилов В.М. Спектрофлуориметрический анализ природных и питьевых вод//Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2007. Т. 49(1). С. 141-148.
  • Bieroza M., Baker A., Bridgeman J. Assessing organic matter removal efficiency at water treatment works using fluorescence spectroscopy (2010) Drink. Water Eng. Sci. 2010. Vol.3. pp. 63-70.
  • Coble P.G. Characterization of marine and terrestrial DOM in seawater using excitation-emission matrix spectroscopy (1996) Mar. Chem. Vol. 51. pp. 325-346.
  • Rezacova M., Gryndler M. Fluorescence spectroscopy -a tool to characterize humic substances in soil colonized by microorganisms? (2006) Folia Microbiol. 2006. Vol. 51(3). рp. 215-221.
  • Baker A.et al. Measurement of protein-like fluorescence in river and waste water using a handheld spectrophotometer (2004) Water Res. Vol. 38(12). pp. 2934-2938.
  • Brown C. E., Fingas M. F., Review of the development of laser fluorosensors for oil spill application. (2003) Mar. Pollut. Bull. Vol. 47. pp. 477-484.
  • Хатунцева Л.Н., Башилов А.В., Селезнев В.В., Чичаев Д.А., Манцев Д.А. Флуоресценция окисленных водорастворимых компонентов нефтепродуктов//Вестник московского университета. Серия 2. Химия 2004. Т. 45 (5). С. 333-338.
  • Андрианова М.Ю., Бондаренко Е.А., Чусов А.Н. Флуориметрический контроль содержания органических примесей в водной фракции нефтесодержащих отходов//Безопасность в техносфере. 2013. Т.2. 3(42). С. 10-13.
  • Гришаева Т.И. Методы люминесцентного анализа. СПб.: АНО НПО «Профессионал», 2003, 226с.
  • Hudson N.J., Baker A., Reynolds D. Fluorescence analysis of dissolved organic matter in natural, waste and polluted waters -a review (2007) River Res. Appl. Vol. 23(6). pp. 631-649.
  • Roccaro P., Vagliasindi G.A., Korshin G.V. Changes in NOM Fluorescence caused by chlorination and their associations with disinfection by-products formation. (2009) Environ. Sci. Technol. Vol. 43. pp. 724-729.
  • Kalbitz K., Geyer W., Gehre M. Land use impacts on the isotopic signature (C-13, C-14, C-15) of water-soluble fulvic acids in German fen area (2000) Soil Sci. Vol. 165(9). pp.728-736.
  • Chen W., Westerhoff P., Leenheer J.A. et al. Fluorescence excitation-emission matrix regional integration to quantify spectra for dissolved organic matter. (2003) Environ Sci. Technol. Vol.37. pp.5701-5710.
  • Baker A., Spencer R.G.M. Characterisation of dissolved organic matter from source to sea using fluorescence and absorbance spectroscopy. (2004) Sci. Total. Environ. Vol. 333. pp. 217-232.
  • Reynolds D.M., Ahmad S.R. Rapid and direct determination of wastewater BOD values using a fluorescence technique (1997) Water Research. Vol. 31 (8). pp. 2012-2018.
  • Ahmad S.R., Reynolds D.M., Monitoring of water quality using fluorescence technique: prospect of on-line process control (1999) Water Research. Vol. 33 (9). pp. 2069-2074.
  • Henderson R.K., Baker A., Murphy K.R, Hambly A., Stuetz R.M., Khan S.J. Fluorescence as a potential monitoring tool for recycled water systems: A review (2009) Water Res. Vol. 43. pp. 863-881.
  • Ahmad U.K., Ujang Z., Yusop Z., Fong T.L., Fluorescence technique for the characterization of natural organic matter in river water. (2002) Water Science and Technology. Vol. 46 (9), pp. 117-125.
  • Baker A., Inverarity R., Protein-like fluorescence intensity as a possible tool for determining river water quality (2004) Hydrological Processes. Vol. 18 (15). pp. 2927-2945.
  • Hudson N., Baker A., Ward D., Reynolds D.M., Brunsdon C., Carliell-Marquet C., Browning, S. Can fluorescence spectrometry be used as a surrogate for the biochemical oxygen demand (BOD) test in water quality assessment? An example from South West England. (2008) Science of the Total Environment. Vol. 391 (1). pp. 149-158.
  • Hur J., Hwang S.J., Shin J.K. Using synchronous fluorescence technique as a water quality monitoring tool for an urban river (2008) Water, Air, and Soil Pollution. Vol. 191, pp.231-243.
  • Comber S.D.W., Gardner M.J., Gunn A.M. Measurement of absorbance and fluorescence as potential alternatives to BOD (1996) Environmental Technology. Vol. 17. pp. 771-776.
  • Vasel J.L., Praet E. On the use of fluorescence measurements to characterize wastewater (2002) Water Science and Technology. Vol. 45. pp.109-116.
  • Wu J., Pons M.N., Potier O. Wastewater fingerprinting by UV-visible and synchronous fluorescence spectroscopy (2006) Water Science and Technology. Vol.53. Pp.449-456.
  • Reynolds, D.M. The differentiation of biodegradable and non-biodegradable dissolved organic matter in wastewaters using fluorescence spectroscopy (2002) Journal of Chemical Technology and Biotechnology. 2002. Vol. 77. Pp.965-972.
  • Lee S., Ahn K.H. Monitoring of COD as an organic indicator in waste water and treated effluent by fluorescence excitation-emission (FEEM) matrix characterization (2004) Water Science and Technology. Vol. 50. Pp. 57-63.
  • Ватин Н.И., Чечевичкин В.Н., Чечевичкин А.В. Особенности очистки воды из р. Вуокса в летний период//Инженерно-строительный журнал, 2010. № 2. С. 23-26.
  • Denafas G. et al. Seasonal variation of municipal solid waste generation and composition in four East European cities. (2014) Resources, Conservation and Recycling. Vol.89. pp.22-30.
  • Водоканал Санкт-Петербурга. Перспективные проекты. Прекращение сброса неочищенных сточных вод [электронный ресурс] URL: http://www.vodokanal.spb.ru/kanalizovanie/perspektivnye_proekty/(дата обращения 01.10.2013).
  • Закон о генеральном плане Санкт-Петербурга от 22.12.2005 N 728-99 (с изменениями на 30.06.2010). [Электронный ресурс] URL: http://gov.spb.ru/law?d&nd=8422495&nh=1 (дата обращения 01.10.2013).
  • Региональная геоинформационная система правительства Санкт-Петербурга [Электронный ресурс] URL: http://rgis.spb.ru/map/(дата обращения 01.10.2013).
  • Andrianova M. Ju., Vorobjev K.V., Lednova Ju. A., Chusov A. N. A short-term model experiment of organic pollutants treatment with aquatic macrophytes in industrial and municipal waste waters (2014) Applied Mechanics and Materials. Vol. 587 -589. pp.653-656.
Еще
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp