ODREĐIVANJE MINERALNOG SASTAVA

U VODI ZA PI ĆE

Inovativna škola za zelenu budućnost

Hrvoje Su čić, , ing.med.lab.diagn.Kopački rit, 1. – 7. listopada 2015.

SADRŽAJ

• Općenito o vodi

• Dominantni anioni i kationi u vodi

• Metode određivanja: Elektrovodljivost vode;

tvrdoća vode; alkalitet vode; spektrofotometrija;

ionska kromatografija.

• Vode u Osječko-baranjskoj županiji

• Zaključak

OPĆENITO O VODI

• Voda je najnetipičnija tekućina u prirodi i jedna od

najneobičnijih tvari u svemiru

• Molekula vode se sastoji od kisika i dva atoma

vodika koji združeničine kut od 105°

• Neobična svojstva vode proizlaze iz njene

molekularne strukture, pa je cijela molekula

polarna

• Zbog svoje molekularne strukture većina tvari se

razlaže u vodi, pa sečesto naziva univerzalnim

otapalom, jer otapa jednako ionske i molekularne

spojeve, koji su polarni ili sadrže polarne grupe

Slika 1. Građa molekule vode

• Prema koncentraciji otopljenih mineralnih tvari u

vodi određuje se i njezina kakvoća i primjena za

piće

• Ona voda koja sadrži oko 500 mg/L mineralnih

otopljenih tvari smatra se vodom pogodnom za

piće, a koja sadrži preko 1000 mg/L nije dobra za

piće

DOMINANTNI ANIONI I KATIONI U VODI

• Otopljeni minerali u vodi nalaze se u stanju iona,

bilo kationa, ili pak aniona

• Dominantni kationi u vodi su:Na+, NH4+, Mg2+,

K+, Ca2+, a anioni su: F-, Cl-, NO2-, NO3

-, SO42-,

PO43-

• Jedinice za iskazivanje omjera iona su mg/L ili

mmoL ekv/L

• Otopljeni ioni Na+, Mg2+, Ca2+ i K+ nalaze se u

skoro svim vodama u prirodi kao spojevi klorida u

obliku NaCl, MgCl2, CaCl2 i KCl koji se naziva

silvin

• F- ion se u prirodi najčešće javlja u obliku spoja

CaF2 – fluorit

• Dušik (N2) u vodi dolazi u oblikuNH4+, NO2

-,

NO3-

• Ioni SO42- dolaze u obliku spojaCaSO4 koji se

javlja u nekoliko oblika

• Ioni PO43- u prirodnim vodama najčešće se nalaze

u obliku ortofosfata, kondenziranih fosfata

(polifosfata) i organski vezanih fosfata

Tablica 1. MDK vrijednosti aniona i kationa

ANIONIMDKmg/L

KATIONIMDKmg/L

Flurid 1,5 Amonij 0,5Klorid 250 Natrij 200Nitrit 0,5 Kalij 12Nitrat 50 MagnezijSulfat 250 Kalcij

Fosfat (P) 300 Ukupna tvrdoća (°D) > 60

METODE ODREĐIVANJA ANIONA I

KATIONA U VODI

• Definira se kao mogućnost otopine elektrolita da u

električnom polju, između dvije elektrode, provodi

struju migracijom iona

• Ovisi o prirodi iona, njihovoj koncentraciji te

viskoznosti i temperaturi otopine

ELEKTROVODLJIVOST VODE

• Elektrovodljivost vode pokazuje ukupnu količinu

iona prisutnih u vodi i ne daje porijeklo odnosno

vrstu iona prisutnih u vodi

Tablica 2. Vrste vode po parametru elektrovodljivosti

Vrsta vode Elektrovodljivost µS/cm

Ultra čista < 0,05

Destilirana < 1,0

Pitka < 1 000

Mineralna 1 000 – 3 000

Boćata > 1 000

Morska > 50 000

• Instrument za mjerenje elektrovodljivosti naziva se

konduktometar

• Standardna jedinica elektrovodljivosti je S/m ili

µS/cm, a temperatura je 25°C

Slika 2. Konduktometar METTLER-TOLEDO S30

TVRDOĆA VODE

• To je mjera za sadržaj kalcijevih i magnezijevih

soli, koji čine tzv. „kamen kotlovac”

• Zato i zovemo prirodnu vodu „tvrdom” vodom, jer

uparavanjem daje tvrdi kamen kotlovac

• Tvrdoća vode se najčešće izražava u mg CaCO3/L,

ali vrlo često i u njemačkim stupnjevima tvrdoće

Tablica 3. Vrste voda po parametru tvrdoće

mg CaCO 3/LNjemačkih

stupnjeva, od VRSTA VODE

<71,4 <4 meka

71,4 –142,8 4 - 8 lagano tvrda

142,8 – 321,4 8 - 18 umjereno tvrda

321,4 – 535,7 18 – 30 tvrda

>535,7 >30 jako tvrda

• Postoji više vrsta tvrdoće vode:

― Ukupna tvrdoća;

― Karbonatna tvrdoća;

― Nekarbonatna tvrdoća;

― Kalcijeva tvrdoća;

― Ostatna tvrdoća;

―Anionska tvrdoća;

― Bazna tvrdoća.

• Nema zdravstveno značenje, ali ima ekonomsko i

tehnološko značenje

ALKALITET VODE

• Predstavlja kvantitativnu sposobnost vodenog

medija da reagira s vodikovim ionima

• Alkalitet čine hidroksidi, karbonati i bikarbonati

alkalijskih i zemnoalkalijskih metala, uglavnom

Na, K, Ca, i Mg

• Suština metode za određivanje alkaliteta je u

postupnoj neutralizaciji alkalnih soli pomoću

kiselina, u prisutnosti indikatora

• Alkalitet se izražava u mg/L CaCO3

• Vrste alkaliteta: djelomični, ukupni i karbonatni

• Važan je u postupku biološkog uklanjanja dušika

iz otpadnih voda

Tablica 4. Reakcije hidroksida, karbonata i hidrogenkarbonata s kiselinom

1. Hidroksid OH - + H+ H20 Titrira se uz fenolftalein

Titrira se uz metiloranž

2. KarbonatCO3

2- + H+ HCO3-

HCO3- + H+ H2CO3

3. Hidrogenkarbonat HCO3- + H+ H2CO3

SPEKTROFOTOMETRIJA

• To je metoda kojom se mjeri koliko neka kemijska

tvar apsorbira ili prenosi svjetlo mjerenjem

intenziteta svjetla dok prolazi kroz uzorak otopine

• Upotrebljava se za kvantitativnu analizu

anorganskih spojeva u vodi, odnosno dominantnih

aniona i kationa u vodi

• Spektrofotometri su uređaji za analizu spektra

elektormagnetskog zračenja

Slika 3. Princip mjerenja apsorpcije na spektrofotometru

Slika 4. Spektrofotometar Merck NOVA 60

IONSKA KROMATOGRAFIJA

• Kromatografija je fizikalno – kemijska metoda

separacije u kojoj se sastojci razdjeljuju između

dviju faza, od kojih je jedna nepokretna, dok je

druga pokretna i kreće se u određenom smjeru

• Sustav za ionsku kromatografiju je predviđen za

kvalitativnu i kvantitativnu analizu iona (aniona i

kation) u uzorcima vode za piće

Slika 5. Shema modernog ionskog kromatografskog sustava s konduktometrijskom detekcijom

VODE U OSJEČKO-BARANJSKOJ ŽUPANIJI

Slika 6. Vode u Osječko-baranjskoj županiji

• U OBŽ-u procijenjena je opskrbljenost vodom iz

javnih vodoopskrbnih sustava na oko 94,8 % po

broju stanovnika

• Na tom se području za vodoopskrbu upotrebljava

uglavnom podzemna voda, koju crpi jedan veći i

nekoliko manjih javnih vodoopskrbnih sustava

Tablica 5. Vode crpilišta u OBŽ-u

VODOOPSKRBNI SUSTAV Crpilištedominantni

balance

%vodljivost

µS/cm

ARSENµg/l*P/S

ŽELJEZOµg/l*P/S

MANGANµg/l*P/S

Anionimeqv

kationimeqv

VODOVOD - Osijek Vinogradi 13,03 12,44 2,35 1010 33/158 33/2052 10/104ČVORKOVAC - Dalj Lekić 10,92 11,46 2,43 817 13/26,8 25/945 10/122

BARANJSKI VODOVOD Beli Manastir

Nove Livade 9,92 9,94 0,10 754 0,69 48 16,5

VODOOPSKRBA - Darda Konkološ – Bilje 10,83 10,68 0,67 906 8/27,1 60/2493 15/207

PARK –Donji Miholjac

Donji Miholjac 9,6 9,46 0,75 718 10,5/31,3 25/3290 20/145

KOMBEL Beliš će

Drava 3,91 4,5 7,04 307 1,42 35/213 10/24,8

DVORAC Valpovo

Jarčevac 11,44 12,04 2,59 851 30/91,1 250/2599 80/133

NAŠIČKI VODOVOD Velimirovac 7,68 8,17 3,08 601 2,00 50/1124 23/216

Gornja Motičina 3,71 4,25 6,86 307 0,82 121 9,83Seona 3,82 4,35 6,52 321 0,67 195 13,5

RAD Đurđenovac

3,89 4,33 5,39 319 <1,00 156 44/91,5

ĐAKOVAČKI VODOVOD Trslana 6,39 6,82 3,3 346 <1,00 36,3 10,4

Šumarija Gaj 6,74 7,37 4,4 540 <1,00 47,0 32,9

**LV BREZNICA ĐAKOVAČKA

10,77 10,66 0,46 839 <1,00 287 170

**LV ĐURĐANCI 2013. spojeno na vodoopskrbni sustav Đakovo – crpilište Trslana

** LV IVANOVCI -KUŠEVAC

8,84 9,45 3,32 686 <1,00 535 99

** LV ŠIROKO POLJE

11,25 11,09 0,71 879 8,06 1190 239/423

** LV VIŠKOVCI 2013. spojeno na vodoopskrbni sustav Đakovo – crpilište Trslana** LV SEMELJCI 10,01 10,33 1,59 768 12/32,3 799 89/232

LV GRADAC - - - 500 <MDK 200 5LV VALENOVAC 3,74 4,16 5,39 322 <1,00 26 2,25

LV JOSIPOVAC PUNITOVAČKI

- - - 688 <MDK 300 200

LV PALAČA 9,31 9,68 1,94 717 30,2 582 73LV SILAŠ 10,47 10,97 2,32 818 213 1271 29,5

LV PETROVA SLATINA 9,38 9,91 2,74 707 42,8 396 75,5

LV ADA 7,84 8,24 2,46 606 34,3 162 42LV KNEŽEVO - - - 1260 <MDK 30 5

LV NOVI BEZDAN - - - 850 <MDK 2300 171

LV NOVO NEVESINJE - - - 1050 29,5 600 112

Tablica 6. Ukupna tvrdoća podzemnih voda u OBŽ-u

UKUPNA TVRDO ĆA Redni broj VODOVOD

mg CaCO3/L od VRSTA VODE

1. Ada 122 6,8 lagano tvrda

2. Aljmaš 913 51,1 jako tvrda

3. Beli Manastir 334 18,7 tvrda

4. Belišće 146 8,2 umjereno tvrda

5. Bijelo Brdo 391 21,9 tvrda

6. Breznica Đakovačka 439 24,6 tvrda

7. Čepin 251 14,1 umjereno tvrda

8. Čokadinci 349 19,5 tvrda

9. Dalj 395 22,1 tvrda

10. Darda 443 24,8 tvrda

11. Donji Miholjac 439 24,6 tvrda

12. Đakovo 188 10,5 umjereno tvrda

13. Đurđanci 360 20,2 tvrda

14. Đurđenovac 154 8,6 umjereno tvrda

15. Gradac 281 15,7 umjereno tvrda

16. Ivanovci-Kuševac 338 18,9 tvrda

17. Josipovac Punitovački 372 20,8 tvrda

18. Klisa 332 18,6 tvrda

19. Kneževo 592 33,2 jako tvrda

20. Koprivna 173 9,7 umjereno tvrda

21. Našice 292 16,3 umjereno tvrda

22. Novi Bezdan 457 25,6 tvrda

23. Novo Nevesinje 201 11,3 umjereno tvrda

24. Osijek 330 18,5 tvrda

25. Palača 222 12,4 umjereno tvrda

26. Petrova Slatina 292 16,4 umjereno tvrda

27. Popovac 651 36,5 jako tvrda

28. Semeljci 411 23,0 tvrda

29. Silaš 192 10,8 umjereno tvrda

30. Široko Polje 458 25,6 tvrda

31. Šodolovci 181 10,1 umjereno tvrda

32. Valenovac 131 7,3 lagano tvrda

33. Valpovo 426 23,9 tvrda

34. Viškovci 381 21,3 tvrda

35. Vrpolje 303 17,0 umjereno tvrda

36. Zmajevac 487 27,3 tvrda

ZAKLJU ČAK

• Voda koja se nalazi u prirodi nije nikad kemijski

čista, već sadržava veću ili manju količinu

otopljenih supstancija s kojima je došla u doticaj

• Najvažniji pokazatelji mineralnog sastava vode za

piće su ukupna tvrdoća i količina dominantnih

aniona i kationa u vodi

• Podzemne vode se prvenstveno koriste za javnu

vodoopskrbu u OBŽ-u, te se njihova kakvoća

uglavnom ocjenjuje prema pokazateljima

definiranim Pravilnikom o parametrima sukladnosti

i metodama analize vode za ljudsku potrošnju (NN

br.125/2013, NN br.141/2013.)

• Prema tom pravilniku možemo zaključiti da se

koncentracija dominantnih aniona i kationa u vodi

za piće u OBŽ-u nalazi u dopuštenim granicama